Безопасное облучение в ускорителе повысило урожайность пшеницы | Новости науки

Семена пшеницы, пропущенные через ускоритель, показали лучшую всхожесть и рост урожайности более чем на 50% в сравнении с необработанными семенами. Зерно при этом стало питательнее, в нем увеличилось содержание белка и жира, а заболеваемость корневой гнилью снизилась в несколько раз, сообщили в пресс-службе Курчатовского института.

Свой эксперимент ученые Курчатовского комплекса радиологии и агроэкологии НИЦ «Курчатовский институт» (КК РАЭ) поставили на низкоэнергетической электронной установке «Дуэт», разработанной в Институте сильноточной электроники СО РАН.

Рост всхожести и урожайности после обработки в ускорителе специалисты объясняют реакцией на стресс — излучение запустило защитные механизмы, помогающие растению развиваться. Новая технология не делает зерно радиоактивным, а электроны воздействуют только на поверхность, не повреждая зародыш.

Эксперимент проходил в микрополевых условиях в Калужской области. Семена яровой пшеницы сорта Ирень, зараженные корневой гнилью, подвергались перед посадкой облучению разными дозами на низкоэнергетическом электронном ускорителе. Контрольной группой служили необработанные семена.

Результат показал, что облученные семена всходили лучше, а выросшие из них растения давали повышенный урожай. Обработка повысила урожайность зерна более чем на 50% по сравнению с контролем благодаря увеличению продуктивной кустистости. Качество зерна также улучшилось: в нем возросло содержание белка и жира.

Этот эффект исследователи объяснили тем, что облучение выступает для семян как стрессор, запуская эволюционно закрепленные механизмы адаптации, которые повышают «запас прочности» растений на последующих этапах вегетации.

Еще один важный результат эксперимента — облучение значительно (в несколько раз) снизило пораженность пшеницы корневой гнилью. Ученые обрабатывали семена разными дозами излучения, чтобы найти баланс между эффективным подавлением фитопатогенов и сохранением посевных качеств семян. Самой эффективной оказалась доза излучения 5 кГр (при энергии электронов 120 кэВ).

В эксперименте использовали низкоэнергетический электронный ускоритель «Дуэт», разработанный в Институте сильноточной электроники СО РАН (Томск). Он создает высокую дозу облучения на поверхности семян для их дезинфекции при малой глубине проникновения, чтобы сохранить всхожесть. Основной недостаток такой методики — сложно обеспечить равномерность облучения. Поэтому ученые планируют совершенствовать подходы к эффективной обработке больших объемов зерна.

Обработка семян низкоэнергетическими электронами абсолютно безопасна для человека. 

«Такое облучение не делает зерно радиоактивным и не влияет на его генетический аппарат, — объяснил Владимир Харламов, старший научный сотрудник лаборатории радиационных технологий КК РАЭ. — Технология настроена таким образом, чтобы электроны проникали лишь в поверхностные слои семени, где обитают микроорганизмы, не затрагивая зародыш и эндосперм».

Влияние разных видов излучения на семена зерновых культур изучается давно. Применение технологии на практике пока под вопросом (химическая обработка семян все еще экономически выгоднее). Однако ситуацию может изменить ужесточение правил использования пестицидов.

«Низкоэнергетическое электронное облучение сельскохозяйственных культур — перспективное направление, требующее дальнейших исследований. Необходимо подобрать оптимальные режимы радиационной обработки для различных культур с разной структурой семян, сохранив или стимулировав их всхожесть и рост. Кроме того, требуется экономическое обоснование использования технологии», — добавил Владимир Харламов.