Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Фізіолого-біохімічні аспекти передпосівної обробки насіння сої (Glycine max L. Merr.)

Тетяна Чайка, Ірина Короткова, Микола Шевніков, Віктор Ляшенко, Олександр Горбенко
Завантажити статтю
Анотація

Соя є однією з найбільш затребуваних культур, і її виробництво зростає, але зміни клімату впливають на врожайність, що вимагає впровадження біопрепаратів для підвищення стійкості рослин до стресових умов. Мета роботи полягала у дослідженні впливу передпосівної обробки насіння сої інокулянтом і фітогормональним препаратом на фізіолого-біохімічні показники рослин і їх врожайність в умовах органічного землеробства. У польовому дослідженні, проведеному в 2022-2024 роках, проаналізовано вплив передпосівної обробки насіння сої інокулянтом Legume Fix та фітогормональним препаратом Віолар на площу листкової поверхні, вміст проліну, малонового діальдегіду та фотосинтетичних пігментів і врожайність в умовах органічного землеробства за різних погодних умов. Встановлено, що за передпосівної обробки насіння збільшується площа листкової поверхні в середньому на 13,4 % за використання Legume Fix і на 19,3 % – за обробки Віолар. З’ясовано, що найбільше підвищення проліну в рослинах (як захисна функція) спостерігалось у спекотному 2024 році за обробки насіння сої Віолар (41,2 %) та Legume Fix (26,5 %). За роки досліджень у рослинах сої спостерігали найменшу концентрацію MDA за обробки насіння Віолар і Legume Fix - в середньому 7,57 і 9,33 мкг/г сирої маси, відповідно, що на 37,4 і 22,9% менше, ніж в контрольних рослинах. За обробки Віолар вміст Chl а, Chl b і Chl (a+b) перевищував контроль у середньому на 18,9; 13,3 і 17,2 %, відповідно, а за інокуляції Legume Fix – на 7,4; 3,4 і 6,2 % відповідно. Визначено, що за передпосівної обробки насіння сої Legume Fix і Віолар отримано більшу врожайність відносно контрольних рослин в середньому на 13,2 і 20,6 % відповідно. Отримані результати можуть бути рекомендовані для органічного землеробства з метою підвищення врожайності культури

Ключові слова

площа листкової поверхні, пролін, малоновий діальдегід. фотосинтетичні пігменти, органічне землеробство, погодні умови

ЦИТУВАТИ
Chaika, T., Korotkova, I., Shevnikov, M., Liashenko, V., & Horbenko, O. (2025). Physiological and biochemical aspects of pre-sowing treatment of soybean (Glycine max (L.) Merr.) seeds. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 21(2),106-119. https://doi.org/10.31548/dopovidi/2.2025.106
Використані джерела
  1. Abobatta, W.F., & Al-Taey, D.K.A. (2023). Organic compounds as antistress stimulants in plants: Responses and mechanisms. In M. Ghorbanpour & M.A. Shahid (Eds.), Plant stress mitigators. Types, techniques and functions (pp. 415-424). London: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-323-89871-3.00025-2.
  2. Bosanquet, J. (n.d.). Summary series: Soy. Retrieved from https://tabledebates.org/building-blocks/table-summary-series-soy.
  3. Brambilla, S., Stritzler, M., Soto, G., & Ayub, N. (2022). A synthesis of functional contributions of rhizobacteria to growth promotion in diverse crops. Rhizosphere, 24, article number 100611. doi: 10.1016/j.rhisph.2022.100611.
  4. Cardarelli, M., Woo, S.L., Rouphael, Y., & Colla, G. (2022). Seed treatments with microorganisms can have a biostimulant effect by influencing germination and seedling growth of crops. Plants (Basel), 11(3), 259. doi: 10.3390/plants11030259.
  5. Chaika, T.O., Liashenko, V.V., & Khomenko, B.S. (2023). The impact of seed inoculation on soybean yield under organic cultivation technology. Taurida Scientific Herald. Series: Rural Sciences, 133, 180-187. doi: 10.32782/2226-0099.2023.133.24.
  6. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
  7. Convention on the Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1973, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
  8. Easlon, H.M., & Bloom, A.J. (2014). Easy leaf area: Automated digital image analysis for rapid and accurate measurement of leaf area. Applications in Plant Sciences, 2(7), article number 1400033. doi: 10.3732/apps.1400033.
  9. Fatema, M.K., Mamun, M.A.A., Sarker, U., Hossain, M.S., Mia, M.A.B., Roychyowdhury, R., Ercisli, S., Marc, R.A., Babalola, O.O., & Karim, M.A. (2023). Assessing morpho-physiological and biochemical markers of soybean for drought tolerance potential. Sustainability, 15, article number 1427. doi: 10.3390/su15021427.
  10. Hadzovskyi, H.L., Novytska, N.V., & Martynov, O.M. (2019). Chlorophyll content in the leaves of plants and the yield of soybeans with the introduction of chelated micronutrients. Taurida Scientific Herald. Series: Rural Sciences, 105, 34-38.
  11. Hossain, M.S., Khan, M.A.R., Mahmud, A., Ghosh, U.K., Anik, T.R., Mayer, D., Das, A.K., & Mostofa, M.G. (2024). Differential drought responses of soybean genotypes in relation to photosynthesis and growth-yield attributes. Plants, 13(19), article number 2765. doi: 10.3390/plants13192765.
  12. Hrabovskyi, M.B., Fedoruk, Yu.V., Hrabovska, T.O., Lozinskyi, M.V., & Kozak, L.A. (n.d.). Yield of soybean varieties under conventional and organic cultivation technologies. Retrieved from https://www.agronom.com.ua/urozhajnist-sortiv-soyi-za-tradytsijnoyi-ta-organichnoyi-tehnologij-vyroshhuvannya/?utm_source=chatgpt.com.
  13. IGS: Global soybean production in 2024/25 MY to break record. (2024). Retrieved from https://www.tridge.com/news/igs-global-soybean-production-in-202425-my-t-ndaksl
  14. Iovieno, P., & Baath, E. (2008). Effect of drying and rewetting on bacterial growth rates in soil. FEMS Microbiology Ecology, 26(3), 400-407. doi: 10.1111/j.1574-6941.2008.00524.x
  15. Jaybhaye, S.G., Deshmukh, A.S., Chavhan, R.L., Patade, V.Y., & Hinge, V.R. (2024). GA3 and BAP phytohormone seed priming enhances germination and PEG-induced drought stress tolerance in soybean by triggering the expression of osmolytes, antioxidant enzymes and related genes at the early seedling growth stages. Environmental and Experimental Botany, 226, article number 105870. doi: 10.1016/j.envexpbot.2024.105870
  16. Jumrani, K., & Bhatia, V.S. (2018). Impact of combined stress of high temperature and water deficit on growth and seed yield of soybean. Physiology and Molecular Biology of Plants, 24(1), 37-50. doi: 10.1007/s12298-017-0480-5
  17. Khan, M.N., Zhang, J., Luo, T., Liu, J., Rizwan, M., Fahad, S., Xu, J., & Hu, L. (2019). Seed priming with melatonin coping drought stress in rapeseed by regulating reactive oxygen species detoxification: Antioxidant defense system, osmotic adjustment, stomatal traits and chloroplast ultrastructure perseveration. Industrial Crops and Products, 140, article number 111597. doi: 10.1016/j.indcrop.2019.111597
  18. Korotkova, I.V., Chaika, Т.O., Romashko, Т.P., Chetveryk, О.O., Rybalchenko, А.M., & Barabolia, O.V. (2023). Emmer wheat productivity formation as depending on pre-sowing seed treatment method in organic and traditional technology cultivation. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 14(1), 41-47. doi: 10.15421/022307
  19. Koziuchko, A., Havii, V., Kuchmenko, O., Sheiko, V., Machulskyi, H., Novikova, A., & Hotvianska, A. (2024). Effectiveness of influence of pre-sowing seeds treatment with combinations of metabolically active compounds on biochemical composition of soybean grain. Modern Phytomorphology, 18, 1-4.
  20. Lastochkina, O., Garshina, D., Ivanov, S., Yuldashev, R., Khafizova, R., Allagulova, C., Fedorova, K., Avalbaev, A., Maslennikova, A., & Bosacchi, M. (2020). Seed priming with endophytic Bacillus subtilis modulates physiological responses of two different Triticum aestivum L. cultivars under drought stress. Plants (Basel), 9(12), article number 1810. doi: 10.3390/plants9121810
  21. Lobell, D.B., & Asner, G.P. (2003). Climate and management contributions to recent trends in U.S. agricultural yields. Science, 299(5609), article number 1032. doi: 10.1126/science.1077838
  22. Meisner, A., Rousk, J., & Baath, E. (2015). Prolonged drought changes the bacterial growth response to rewetting. Soil Biology and Biochemistry, 88, 314–322. doi: 10.1016/j.soilbio.2015.06.002
  23. Mokrienko, V., Kalenska, S., & Andriec, D. (2024). The effectiveness of intercropping in the Forest-Steppe zone of Ukraine. Plant and Soil Science, 15(3), 68-80. doi: 10.31548/plant3.2024.68.
  24. Nakagawa, A.C.S., Ario, N., Tomita, Y., Tanaka, S., Murayama, N., Mizuta, C., Iwaya-Inoue, M., & Ishibashi, Y. (2020). High temperature during soybean seed development differentially alters lipid and protein metabolism. Plant Production Science, 23(4), 504-512. doi: 10.1080/1343943X.2020.1742581
  25. Nimenko, S.S., & Grabovskyi, M.B. (2023). Grain yield of soybean varieties depends on elements of organic growing technology. Irrigated Farming, 79, 52-59. doi: 10.32848/0135-2369.2023.79.7.
  26. Ogunkanmi, L., MacCarthy, D.S., & Adiku, S.G.K. (2022). Impact of extreme temperature and soil water stress on the growth and yield of soybean (Glycine max (L.) Merrill). Agriculture, 12(1), article number 43. doi: 10.3390/agriculture12010043.
  27. Pagano, C., & Miransari, M. (2016). The importance of soybean production worldwide. In M. Miransari (Ed.), Abiotic and biotic stresses in soybean production. soybean production (Vol. 1, pp. 1-26). Cambridge: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-801536-0.00001-3.
  28. Puteh, A., ThuZar, M., Mondal, M.M.A, Abdullah, N.A.P.B., & Halim, M.R.A. (2013). Soybean (Glycine max (L.) Merrill) seed yield response to high temperature stress during reproductive growth stages. Australian Journal of Crop Science, 7(10), 1472-1479. doi: 10.3316/informit.618691.
  29. Rotundo, J.L., et al. (2024). European soybean to benefit people and the environment. Scientific Reports, 14, article number 7612. doi: 10.1038/s41598-024-57522-z.
  30. Seleiman, M.F., Al-Suhaibani, N., Ali, N., Akmal, M., Alotaibi, M., Refay, Y., Dindaroglu, T., Abdul-Wajid, H.H., & Battaglia, M.L. (2021). Drought stress impacts on plants and different approaches to alleviate its adverse effects. Plants, 10(2), article number 259. doi: 10.3390/plants10020259.
  31. Sheteiwy, M.S., Ali, D.F.I., Xiong, Y.C., Brestic, M., Skalicky, M., Hamoud, Y.A., Ulhassan, Z., Shaghaleh, H., AbdElgawad, H., Farooq, M., Sharma, A., & El-Sawah, A.M. (2021). Physiological and biochemical responses of soybean plants inoculated with Arbuscular mycorrhizal fungi and Bradyrhizobium under drought stress. BMC Plant Biology, 21(1), article number 195. doi: 10.1186/s12870-021-02949-z.
  32. Tsygankova, V., Shysha, E., Galkin, A., Biliavska, L., Iutynska, G., Yemets, A., & Blume, Y. (2017). Impact of microbial biostimulants on induction of callusogenesis and organogenesis in the isolated tissue culture of wheat in vitro. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 5(3), 155-164.
  33. Ukraine soybean area, yield and production. (n.d.). Retrieved from https://ipad.fas.usda.gov/countrysummary/Default.aspx?id=UP&crop=Soybean.
  34. Voora, V., Larrea, C., Huppe, G., & Nugnes, F. (2022). IISD’s State of Sustainability Initiatives Review: Standards and investments in sustainable agriculture. Canada: International Institute for Sustainable Development.
  35. Wellburn, A.R. (1994). The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. Journal of Plant Physiology, 144(3), 307-313. doi: 10.1016/S0176-1617(11)81192-2.
  36. Yusnawan, E., Inayati, A., & Baliadi, Y. (2019). Effect of soybean seed treatment with Trichoderma virens on its growth and total phenolic content. AIP Conference Proceedings, 2120, article number 020003. doi: 10.1063/1.5115604.
  37. Zamani, F., Hosseini, N.M., Oveisi, M., Arvin, K., Rabieyan, E., Torkaman, Z., & Rodriguez, D. (2024). Rhizobacteria and phytohormonal interactions increase drought tolerance in Phaseolus vulgaris through enhanced physiological and biochemical efficiency. Scientific Reports, 14, article number 30761. doi: 10.1038/s41598-024-79422-y.
  38. Zhang, X., Huang, G., Bian, X., & Zhao, Q. (2013). Effects of root interaction and nitrogen fertilization on the chlorophyll content, root activity, photosynthetic characteristics of intercropped soybean and microbial quantity in the rhizosphere. Plant, Soil and Environment, 59(2), 80-88. doi: 10.17221/613/2012-PSE.