izvestiiatimacadИзвестия Тимирязевской сельскохозяйственной академииIZVESTIYA OF TIMIRYAZEV AGRICULTURAL ACADEMY0021-342XФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева10.26897/0021-342X-2025-4-37-48izvestiiatimacad-914Research ArticleГЕНЕТИКА, БИОТЕХНОЛОГИЯ, СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВОGENETICS, BIOTECHNOLOGY, BREEDING AND SEED PRODUCTIONВлияние лазерного излучения на семена ячменя сорта Родник ПрикамьяEffect of laser radiation on barley seeds of Rodnik Prikamya varietyhttps://orcid.org/0009-0004-3782-6989КомароваИ. В.KomarovaI. V.

Ирина Викторовна Комарова, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

614532, Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Культуры, 12

Irina V. Komarova, CSc (Bio), Senior Research Associate

12 Kultury St., Lobanovo village, Perm District, Perm Krai, 614532

coccinela@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0002-0316-0010ЛисинаТ. Н.LisinaT. N.

Татьяна Николаевна Лисина, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

614532, Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Культуры, 12

Tatiana N. Lisina, CSc (Bio), Senior Research Associate

12 Kultury St., Lobanovo village, Perm District, Perm Krai, 614532

atea2@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0000-7493-4576ДубасоваЮ. А.DubasovaYu. A.

Юлия Андреевна Дубасова, канд. биол. наук, научный сотрудник

614532, Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Культуры, 12

Yulia A. Dubasova, CSc (Bio), Research Associate

12 Kultury St., Lobanovo village, Perm District, Perm Krai, 614532

pavlova_ua@mail.ruПермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения РАНРоссияPerm Research Institute of Agriculture – a branch of the Perm Federal Research Center Ural Branch Russian Academy of SciencesRussian FederationПермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наукРоссияPerm Research Institute of Agriculture – a branch of the Perm Federal Research Center Ural Branch Russian Academy of SciencesRussian Federation202522082025043748Copyright © Комарова И.В., Лисина Т.Н., Дубасова Ю.А., 20252025Комарова И.В., Лисина Т.Н., Дубасова Ю.А.Komarova I.V., Lisina T.N., Dubasova Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiia.timacad.ru/jour/article/view/914

Лазерное облучение является перспективным направлением в предпосевной подготовке семян сельскохозяйственных растений. Это энергоэффективный и экологически безопасный технологический прием, который способствует повышению всхожести, снижению зараженности семян, увеличению силы роста растений. В статье описаны результаты эксперимента по проращиванию семян ячменя после их лазерного облучения с длиной волны 637 нм («красная» область видимого спектра) и 360 нм (ультрафиолетовая область) разными по длительности периодами: 10, 20, 30 с при плотности мощности луча 6 Дж/см2. На 20-й день получено максимальное содержание пигментов у проростков ячменя при воздействии УФ на семена в течение 30 с и красным лазером в течение 20 с. Показано положительное влияние УФ-облучения в течение 10 с и красного света в течение 20 с на показатели роста растений ячменя. Отмечено, что УФ-лазерная предпосевная обработка семян ячменя приводит к увеличению массы растений на 40-й день. Значения массы надземной части и корневой системы, превышающие контроль, зафиксированы у растений, выросших из семян, облученных УФ в течение 10 с (превышение контрольного варианта на 26,8% для наземной части, на 42,4% – для корневой системы). В зернах, полученных из растений, семена которых подвергались облучению УФ в течение 10 с и облучению красным лазером в течение 20 и 30 с, обнаружено статистически достоверное увеличение содержания азота. В зернах, полученных из растений, семена которых подвергались облучению красным лазером в течение 20 с, обнаружено статистически достоверное увеличение содержания фосфора.

Laser irradiation represents a promising approach for pre-sowing seed treatment in agricultural plants. This energy-efficient and environmentally friendly technology can enhance germination rates, reduce seed contamination, and improve plant vigor. This article presents the results of a germination experiment on barley seeds irradiated with lasers at wavelengths of 637 nm (red spectrum) and 360 nm (ultraviolet), using exposure durations of 10, 20, and 30 seconds at a beam power density of 6 J/cm². Maximum total pigment concentrations in barley seedlings were observed following UV irradiation for 30 seconds and red light irradiation for 20 seconds. UV irradiation for 10 seconds and red light irradiation for 20 seconds showed a positive effect on the plant height of barley plants. Pre-sowing UV laser treatment of barley seeds resulted in increased plant mass by the 40th day. Plants grown from seeds irradiated with UV for 10 seconds exhibited significantly higher mass values in both the aerial part (26.8% increase compared to the control) and the root system (42.4% increase compared to the control). A statistically significant increase in nitrogen content was found in grains obtained from plants whose seeds were exposed to UV irradiation for 10 seconds, and in those exposed to red laser irradiation for 20 and 30 seconds. A statistically significant increase in phosphorus content was found in grains obtained from plants whose seeds were irradiated with a red laser for 20 seconds.

Лазерное облучениекрасный лазерный светультрафиолетовый светячменьдлина стеблядлина корешкапигментысодержание азотаLaser irradiationred laser-emitted lightultraviolet lightbarleyseedling lengthroot lengthpigmentsnitrogen contentРабота выполнена в рамках государственного задания (номер государственной регистрации НИОКТР 122031100058–3).This research was conducted under a state assignment (state registration number: 122031100058–3).ReferencesНелюбина Ж.С., Касаткина Н.И. Влияние ультрафиолетового облучения семян многолетних трав на их посевные качества // Аграрная наука. 2021. № 352 (9). С. 97-100. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-352-9-97-100Nelyubina Zh.S., Kasatkina N.I. Influence of ultraviolet irradiation of perennial grasses seeds on their sowing quality. Agrarian Science. 2021;(352(9)):97-100. (In Russ.) https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-352-9-97-100Кондратьева Н.П., Сторчевой В.Ф., Большин Р.Г. Применение ультрафиолета для предпосевной обработкой семян // Агроинженерия. 2024. Т. 26, № 5. С. 59-65. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-5-59-65Kondrateva N.P., Storchevoy V.F., Bolshin R.G. Use of ultraviolet for pre-sowing seed treatment. Agricultural Engineering. 2024;26(5):59-65. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-5-59-65Каримтаева Т., Оразбай А., Ишмуратова М.Ю. Оценка биомассы проростков зерновых культур после обработки лазером // Актуальные проблемы современности. 2020. № 4 (30). С. 162-167. EDN: NOHABVKarimtayeva T., Orazbay A., Ishmuratova M.Y. Assessment of the biomass of grain seedlings after laser treatment. Aktualnye problemy sovremennosti. 2020;(4(30)):162-167. (In Russ.)Левина Н.С., Тертышная Ю.В., Бидей И.А., Елизарова О.В. Влияние ультрафиолетового излучения на посевные качества и вегетацию яровой пшеницы и ярового ячменя // АПК России. 2019. Т. 26, № 3. С. 344-350. EDN: ZHKPDJLevina N.S., Tertyshnaya Yu.V., Bidey I.A., Elizarova O.V. Ultraviolet radiation influence on the sowing qualities and vegetation of spring wheat and spring barley. APK Rossii. 2019;26(3):344-350. (In Russ.)Крылов О.Н., Киселев М.М., Решетников А.Е., Абашева О.Ю. Предпосевная оптическая обработка семян зерновых культур на примере озимой ржи «Фаленская 4» // Хранение и переработка сельхозсырья. 2023. № 2. С. 214-230. https://doi.org/10.36107/spfp.2023.439Krylov O.N., Kiselyov M.M., Reshetnikov A.E., Abasheva O.Yu. Pre-sowing optical treatment of seeds of grain crops on the example of winter rye “ Falenskaya 4”. Storage and Processing of Farm Products. 2023;(2):214-230. (In Russ.) https://doi.org/10.36107/spfp.2023.439Samiya M.S., Aftab S., Younus A. Effect of Low Power Laser Irradiation on bio-physical Properties of Wheat Seeds. Information Processingin Agriculture. 2020;7(3):456-465. https:// doi.org/10.1016/j.inpa.2019.12.003Samiya M.S., Aftab S., Younus A. Effect of low power laser irradiation on bio-physical properties of wheat seeds. Information Processingin Agriculture. 2020;7(3):456-465. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2019.12.003Tang Z., Yu J., Xie J., Lyu J. et al. Physiological and Growth Response of Pepper (Capsicum annum L.) Seedlings to Supplementary Red/Blue Light Revealed through Transcriptomic Analysis. Agronomy. 2019;9:139. https://doi.org/10.3390/agronomy9030139Tang Z., Yu J.; Xie J., Lyu J. et al. Physiological and growth response of pepper (Capsicum annum L.) seedlings to supplementary red/blue light revealed through transcriptomic analysis. Agronomy. 2019;9:139. https://doi.org/10.3390/agronomy9030139Hasan M., Hanafiah M.M., AeyadTaha Z., AlHilfy I.H. et al. Laser Irradiation Effects at Different Wavelengths on Phenology and Yield Components of Pretreated Maize Seed. Applied Sciences. 2020;10:1189. https://doi.org/10.3390/app10031189Hasan M., Hanafiah M.M., AeyadTaha Z., AlHilfy I.H. et al. Laser irradiation effects at different wavelengths on phenology and yield components of pretreated maize seed. Applied Sciences. 2020;10:1189. https://doi.org/10.3390/app10031189Рогожин Ю.В., Рогожин В.В. Технология предпосевного УФ-облучения зерен пшеницы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 6. С. 9-14. EDN: QBUVUVRogozhin Yu.V., Rogozhin V.V. Technology of pre-seeding ultraviolet radiation exposure of wheat kernels. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2013;(6):9-14. (In Russ.)Тертышная Ю.В., Левина Н.С., Елизарова О.В. Воздействие ультрафиолетового излучения на всхожесть и ростовые процессы семян пшеницы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 2. С. 31-36. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2017-2-31-36Tertyshnaya Yu.V., Levina N.S., Elizarova O.V. Impact of ultraviolet radiation on germination and growth processes of wheat seeds. Agricultural machines and technologies. 2017;(2):31-36. (In Russ.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2017-2-31-36Mahmood S., Afzal B., Perveen S., Wahid A. et al. He-Ne Laser Seed Treatment Improves the Nutraceutical Metabolic Pool of Sunflowers and Provides Better Tolerance Against Water Deficit. Front. Plant Sci. 2021;12:579429. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.579429Mahmood S., Afzal B., Perveen S., Wahid A. et al. He-Ne laser seed treatment improves the nutraceutical metabolic pool of sunflowers and provides better tolerance against water deficit. Front. Plant Sci. 2021;12:579429. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.579429Romero-Galindo R. Biophysical Methods Used to Generate Tolerance to Drought Stress in Seeds and Plants: a Review. International Agrophysics. 2022;35(4):389-410. https://doi.org/10.31545/intagr/144951Romero-Galindo R. Biophysical methods used to generate tolerance to drought stress in seeds and plants: a review. International Agrophysics. 2022;35(4):389-410. https://doi.org/10.31545/intagr/144951Нижарадзе Т.С., Кирсанов Р.Г. Влияние предпосевной обработки семян на водный режим и устойчивость к септориозу твердой яровой пшеницы в лесостепи Самарской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 3 (83). С. 62-65. EDN: RYMBVCNizharadze T.S., Kirsanov R.G. The effect of pre-sowing seeds treatment on the water regime and resistance of hard spring wheat to septoriosis in the forest-steppes of Samara region. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020;(3(83)):62-65. (In Russ.)Klimek-Kopyra A., Dłużniewska J., Ślizowska A., Dobrowolski J.W. Impact of Coherent Laser Irradiation on Germination and Mycoflora of Soybean Seeds-Innovative and Prospective Seed Quality Management. Agriculture. 2020;10:314. https://doi.org/10.3390/agriculture10080314Klimek-Kopyra A., Dłużniewska J., Ślizowska A., Dobrowolski J.W. Impact of coherent laser irradiation on germination and mycoflora of soybean seeds-innovative and prospective seed quality management. Agriculture. 2020;10:314. https://doi.org/10.3390/agriculture10080314Подвигина О.А., Стогниенко О.И., Стогниенко Е.С. Влияние лазерного облучения на посевные качества и инфицированность семян сахарной свеклы // Аграрная наука. 2019. № 2. С. 62-64. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2019-326-2-62-64Podvigina O.A., Stognienko O.I., Stognienko E.S. Influence of laser irradiation on sowing qalities and infection level of sugar beet seeds. Agrarian science. 2019;(2):62-64. (In Russ.) https://doi.org/10.32634/0869-8155-2019-326-2-62-64Подвигина О.А., Путилина Л.Н., Лазутина Н.А. Влияние лазерного облучения семян сахарной свеклы на продуктивность, технологическое качество и сохранность корнеплодов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2022. № 3. С. 26-39. https://doi.org/10.36107/spfp.2022.335Podvigina O.A., Putilina L.L., Lazutina N.A. Influence of laser radiation treatment of sugar beet seeds on productivity, technological quality and safety of beet roots. Storage and Processing of Farm Products. 2022;(3):26-39. (In Russ.) https://doi.org/10.36107/spfp.2022.335Смуров С.И., Наумкин В.Н., Ермолаев С.Н. Урожайность и качество зерна ярового ячменя в зависимости от различных предшественников и фонов минерального питания // Вестник аграрной науки. 2020. № 2 (83). С. 36-44. https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2020.2.36Smurov S.I., Naumkin V.N., Ermolaev S.N. Yield and quality of spring barley grain in dependence on various predecessors and backgrounds of mineral nutrition. Bulletin of Agrarian Science. 2020;(2(83)):36-44. (In Russ.) https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2020.2.36Дудин Г.П., Жилин Н.А., Гребнева С.С. Стимулирующий эффект лазерного красного света, дальнего красного света и карбоната натрия на первоначальных этапах онтогенеза ячменя // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2014. № 4. С. 122-128. EDN: TFLABDDudin G.P., Zhilin N.A., Grebneva S.S. The stimulating effect of laser red light, far red light and sodium carbonate at the initial stages of barley ontogenesis. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2014;(4):122-128. (In Russ.)Лисина Т.Н., Щербинина К.Э., Дубасова Ю.А, Бессонова Л.В. Влияние лазерной обработки (637 нм) семян ячменя сорта Родник Прикамья на всхожесть и содержание фотосинтетических пигментов // Пермский аграрный вестник. 2024. № 3 (47). С. 29-36. https://doi.10.47737/2307-2873_2024_47_29Lisina T.N., Shcherbinina K.E., Dubasova Y.A., Bessonova L.V. Influence of laser treatment (637 nm) of barley seeds of the Rodnik Prikamya variety on germination and content of photosynthetic pigments. Perm Agrarian Journal. 2024;(3(47)):29-36. (In Russ.) https://doi.10.47737/2307-2873_2024_47_29Зайцева И.Ю., Панихина Л.В., Щенникова И.Н., Жилин Н.А. Селекционная ценность мутантных форм ярового ячменя в условиях Волго-Вятского региона // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2024. № 1 (3). С. 49-62. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-3-49-62Zaitseva I.Yu., Panikhina L.V., Schennikova I.N., Zhilin N.A. Breeding value of mutant forms of spring barley in the conditions of the Volga-Vyatka region. Izvestia of Timiryazev Agricultural Academy. 2024;1(3):49-62. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-3-49-62Каримтай Т., Ишмуратова М.Ю., Тлеукенова С.У., Ауельбекова А.К. Влияние лазерного облучения на всхожесть семян и морфологию проростков ячменя // Актуальные проблемы современности. 2018. № 19. С. 203-208. EDN: ORXXBVKarimtay T., Ishmuratova M.Yu., Tleukenova S.U., Auelbekova A.K. The effect of laser treatment on seed germination and morphology of barley seedlings. Aktualnye problemy sovremennosti. 2018;(19):203-208. (In Russ.) 22. Rustambekova A., Safaralikhonov A.B., Aknazarov O.A. The InfluenceРустамбекова А., Сафаралихонов А.Б., Акназаров О.А. Влияние предпосевной обработки семян УФ-лучами и низкими температурами на рост и продуктивность растений ячменя // Известия академии наук Республики Таджикистан. Отделение биологических и медицинских наук. 2019. № 3 (206). С. 27-32. EDN: OSNLTHof the presowing treatment of barley seeds by UV-radiation and low temperatureon its growth and productivity. Izvestiya akademii nauk Respubliki Tadzhikistan. Otdelenie biologicheskikh i meditsinskikh nauk. 2019;(3(206)):27-32. (In Russ.)Romero-Galindo R., Hernández-Aguilar C., Dominguez-Pacheco A., Godina-Nava J.J. et al. Biophysical Methods Used to Generate Tolerance to Drought Stress in Seeds and Plants: a review. Int. Agrophys. 2021;35:38-410. https://doi.org/10.31545/intagr/144951Romero-Galindo R., Hernández-Aguilar C., Dominguez-Pacheco A., Godina-Nava J.J. et al. Biophysical methods used to generate tolerance to drought stress in seeds and plants: a review. Int. Agrophys. 2021;35:389-410 https://doi.org/10.31545/intagr/144951Кондратьева Н.П., Романов В.Ю., Чефранова М.Н., Нуреева Т.В. и др. Перпективы использования электротехнологии для повышения посевных качеств семян УФ-излучением // Известия Международной академии аграрного образования. 2015. № 24. С. 10-13. EDN: UKIHVNKondratieva N.P., Romanov V.Yu., Chefranova M.N., Nureyeva T.V. et al. Prospects of use of electrotecchnology for increase of sowing qualities of seeds of UF-radiation. Izvestiya Mezhdunarodnoy akademii agrarnogo obrazovaniya. 2015;(24):10-13. (In Russ.)Дудин Г.П., Лысиков В.Н. Индуцированный мутагенез и использование его в селекции растений: Монография. Киров: Вятская ГСХА, 2009. 207 с. EDN: QLAQTHDudin G.P., Lysikov V.N. Induced mutagenesis and its use in plant breeding: a monograph. Kirov, Russia: Vyatka SATU, 2009:207. (In Russ.)Бурдышева О.В., Шолгин Е.С., Илюшин С.А., Ременникова М.В. и др. Разработка макета оптической установки комплексного действия обработки семян сельскохозяйственных культур // Фотон-экспресс. 2023. № 6. С. 31-32. https://doi.10.24412/2308-6920-2023-6-31-32Burdysheva O.V., Sholgin E.S., Ilyushin S.A., Remennikova M.V. et al. Development of a model of an optical installation for complex action of processing agricultural seeds. Foton-ekspress. 2023;(6):31-32. (In Russ.) https://doi.10.24412/2308-6920-2023-6-31-32Wintermans J.E.G., De Mots A. Spectrophotometric Characteristics of Chlorophyll a and b and Their Phaeophytins in Ethanol. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biophysics including Photosynthesis. 1965;109:448-453. http://dx.doi.org/10.1016/0926-6585(65)90170-6Wintermans J.E.G., De Mots A. Spectrophotometric Characteristics of Chlorophyll a and b and Their Phaeophytins in Ethanol. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biophysics including Photosynthesis. 1965;109:448-453. http://dx.doi.org/10.1016/0926-6585(65)90170-6Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик О.А., Болышева Т.Н. и др. Практикум по агрохимии: Учебное пособие. Москва: Издательство МГУ, 2001. 689 с. EDN: SDGGCTMineev V.G., Sychev V.G. Amelyanchik O.A., Bolysheva T.N. et al. Practical training in agrochemistry: a study guide. Moscow, Russia: Moscow State University, 2001:689. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.