Влияние воды с пониженным содержанием дейтерия Larsen D100 на показатели прорастания семян злаковых, масличных и бобовых культур
Аннотация
Обоснование. Исследование направлено на изучение видоспецифичных эффектов воды с пониженным содержанием дейтерия (Larsen D100, <100 ppm D) на показатели прорастания семян и раннего роста проростков ключевых сельскохозяйственных культур (ячменя, пшеницы, рапса и чечевицы) в контролируемых условиях in vitro. Семена проращивали в чашках Петри на тканном материале, увлажненной либо дистиллированной водой (контроль), либо водой Larsen D100. Опыт был заложен в полном рандомизированном дизайне (CRD) с несколькими биологическими повторностями. Через 10 дней оценивали следующие ключевые параметры: всхожесть, длину проростка и сырую биомассу. Данные были статистически обработаны с использованием t-критерия Стьюдента или U-критерия Манна-Уитни (p<0,05). Обработка дейтерий-дефицитной водой оказывала выраженное и видоспецифичное влияние. Достоверный стимулирующий эффект был зарегистрирован у ячменя: всхожесть увеличилась на 20%, длина проростков - на 72%, а биомасса - на 17% по сравнению с контролем. У чечевицы наблюдалось резкое увеличение длины (на 222%) и биомассы (на 64%) проростков, хотя всхожесть осталась неизменной. Напротив, у рапса было выявлено ингибирование накопления биомассы (снижение на 38%), в то время как параметры пшеницы не изменились. Вода с пониженным содержанием дейтерия выступает в роли мощного метаболического модулятора, но ее эффекты строго видоспецифичны - от значительной стимуляции до ингибирования. Полученные данные подчеркивают потенциальную возможность ее использования для предпосевной обработки семян таких культур, как ячмень и чечевица, но настоятельно предостерегают от универсального применения без обязательного предварительного видового и сортового тестирования. Наблюдаемые эффекты связаны с изотоп-опосредованными изменениями кинетики ключевых ферментативных и осмотических процессов на ранних стадиях развития растения.
Цель. Цель исследования заключалась в оценке влияния воды с пониженным содержанием дейтерия (Larsen D100) на эффективность прорастания (всхожесть) и энергию начального роста (длину и сырую массу) проростков у четырех экономически важных видов сельскохозяйственных культур, представляющих злаки (ячмень, пшеница), масличные (рапс) и бобовые (чечевица).
Материалы и методы. Семена ярового ячменя (Hordeum vulgare L.), мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), рапса (Brassica napus L.) и чечевицы (Lens culinaris Medik) проращены в чашках Петри на тканном материале, увлажненной дистиллированной водой (контроль, pH=5,8, ЭП<5 мкСм/см) или водой с пониженным содержанием дейтерия (Larsen D100, <100 ppm D). Опыт был заложен по принципу CRD с несколькими биологическими повторностями (чашки Петри). Проращивание проводили в течение 10 дней при температуре 23±1°C. Учитывали всхожесть, длину проростка и сырую массу. Статистический анализ проводили в программе Statistica 10.0 с использованием параметрического (t-критерий Стьюдента) или непараметрического (U-критерий Манна-Уитни) методов для независимых выборок при уровне значимости p<0,05.
Результаты. Применение воды Larsen D100 привело к сложному, видоспецифичному ответу. Для ячменя выявлена достоверная стимуляция по всем параметрам. Всхожесть увеличилась на 20%, длина проростков - на 72%, сырая масса - на 17%. Для чечевицы характерно отсутствие эффекта на всхожесть (~97%), но резкое увеличение длины (на 222%) и сырой массы (на 64%) проростков. Анализ данных по рапсу показал отсутствие достоверного эффекта на всхожесть и длину, но существенное снижение (на 38%) сырой массы проростков. Статистически значимого влияния на какие-либо из измеряемых параметров пшеницы не выявлено.
Заключение. Вода с пониженным содержанием дейтерия Larsen D100 не является универсальным биостимулятором, а представляет собой мощный видоспецифичный модулятор процессов прорастания и раннего роста. Она достоверно усиливает стартовую энергию роста у ячменя и чечевицы, но ингибирует накопление биомассы у рапса, в то время как пшеница демонстрирует нейтральный ответ. Эта специфичность подчеркивает критическую важность обязательного предварительного тестирования на каждой целевой культуре и сорте перед рассмотрением какой-либо агрономической аппликации. Обнаруженные эффекты, вероятно, коренятся в изотоп-индуцированных модификациях кинетики метаболических реакций, энергетического метаболизма и осмотических процессов.
EDN: RWCJYM
Скачивания
Литература
Shahwar, D., Mushtaq, Z., Mushtaq, H., Alqarawi, A. A., Park, Y., Alshahrani, T. S., & Faizan, S. (2023). Role of microbial inoculants as bio fertilizers for improving crop productivity: A review. Heliyon, 9(6).
Stewart, B. A., & Lal, R. (2018). Increasing world average yields of cereal crops: It’s all about water. Advances in Agronomy, 151, 1–44.
Lam, D. (2025). The Next 2 Billion: Can the world support 10 billion people? Population and Development Review, 51(1), 63–102.
Reed, R. C., Bradford, K. J., & Khanday, I. (2022). Seed germination and vigor: Ensuring crop sustainability in a changing climate. Heredity, 128(6), 450–459.
Zhang, Y., Chen, X., Geng, S., & Zhang, X. (2025). A review of soil waterlogging impacts, mechanisms, and adaptive strategies. Frontiers in Plant Science, 16, 1545912.
Izadpanah, F., Abbasi, N., Soltani, F., & Baldermann, S. (2025). Impact of water management on growth and pigment composition of cauliflower and broccoli. Plants, 14(5), 725. https://doi.org/10.3390/plants14050725
Gavrilescu, M. (2021). Water, soil, and plants interactions in a threatened environment. Water, 13(19), 2746.
Zhang, X., Wang, J., & Zubarev, R. A. (2020). Slight deuterium enrichment in water acts as an antioxidant: Is deuterium a cell growth regulator? Molecular & Cellular Proteomics, 19(11), 1790–1804.
Somlyai, G., Somlyai, I., Fórizs, I., Czuppon, G., Papp, A., & Molnár, M. (2020). Effect of systemic subnormal deuterium level on metabolic syndrome related and other blood parameters in humans: A preliminary study. Molecules, 25(6), 1376.
Cong, F. S., Zhang, Y. R., Sheng, H. C., Ao, Z. H., Zhang, S. Y., & Wang, J. Y. (2010). Deuterium depleted water inhibits human lung carcinoma cell growth by apoptosis. Experimental and Therapeutic Medicine, 1(2), 277–283.
Wang, H., Zhu, B., He, Z., Fu, H., Dai, Z., Huang, G., … & Yang, H. (2013). Deuterium depleted water (DDW) inhibits the proliferation and migration of nasopharyngeal carcinoma cells in vitro. Biomedicine & Pharmacotherapy, 67(6), 489–496.
Somlyai, G., Kovács, B. Z., Papp, A., & Somlyai, I. (2023). A preliminary study indicating improvement in the median survival time of glioblastoma multiforme patients by the application of deuterium depletion in combination with conventional therapy. Biomedicines, 11(7), 1989.
Tanase, C., Boz, I., Stingu, A., Volf, I., & Popa, V. I. (2014). Physiological and biochemical responses induced by spruce bark aqueous extract and deuterium depleted water with synergistic action in sunflower (Helianthus annuus L.) plants. Industrial Crops and Products, 60, 160–167.
Просмотров аннотации: 2
Copyright (c) 2025 Denis A. Kozyrev, Andrey G. Polyakov, Mary Yu. Odabashyan, Anastasiya V. Olshevskaya, Arina A. Eroshenko, Dmitry N. Savenkov, Natalia A. Kulikova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
