Леус Н.Ф. Коломийчук С.Г. Эффективность применения микроволновой технологии в агропромышленном комплексе. //Микроволновые технологии в народном хозяйстве. Внедрение. Проблемы. Перспективы: Вып. 7-8/ под. ред ак. Л.Г. Калинина. - Одеса: "Видавництво Бартнєва", 2009. – С. 86-88.

Среди различных агроприемов, позволяющих повысить всхожесть и урожайность сельскохозяйственных культур, микроволновая технология по сравнению с другими методами стимуляции имеет ряд преимуществ: относительно низкая себестоимость, экологическая безопасность, что очень важно в наше время при большом давлении негативных антропогенных факторов, а также высокая экономическая эффективность. В последнее время значительно возрос интерес, как за рубежом, так и в нашей стране, к многократно подтвержденным фактам тесной взаимосвязи электромагнитного излучения в широком диапазоне изменения его параметров с функционированием растительных клеток.
Оценивая возможные механизмы воздействия МВП на биологические объекты, можно условно выделить несколько уровней — в зависимости от вызываемых воздействием явлений или процессов.
В первую очередь, это энергетическое воздействие, для которого характерны значительный рост температуры, локального давления, а также появление механических изменений в структуре биологической ткани. Этот вид является наиболее изученным и предсказуемым.
Самый неопределенный уровень взаимодействия — информационный, когда внешний поток электромагнитного поля (ЭМП) не способен внести существенных изменений в термодинамику биологических процессов, однако может повлиять на процессы жизнедеятельности организмов, в том числе и растений.
Мы же внимательно рассмотрим третий уровень — функциональный, при котором энергия ЭМП не способна привести к заметному росту температуры, однако влияет на энзиматическую активность, конформационные изменения белков, свойства липидов и, что вполне очевидно, на состояние трансмембранных процессов.
От интенсивности и направленности биохимических процессов зависят как устойчивость растений, так и эффективность использования питательных веществ в онтогенезе (гидратация, прорастание, вегетация), а также повышение урожайных качеств сельскохозяйственных культур.
Действие ЭМП на ферменты раскрывает новые возможности регуляторных воздействий на биохимические процессы в клетках растений. Механизм воздействия связан, по всей вероятно-сти, с действием поля па структурные параметры белковых молекул-биокатализаторов и, в частности, на состояние их функциональных групп (сульфгидрильных, дисульфидных, карбоксильных, аминогрупп и т.д.) в области каталитических центров ферментов. Известно, что именно состояние функциональных групп белковых молекул ферментов и, в первую очередь, их активного центра, определяет функциональную активность и стабильность биокатализаторов, например, контролирующие процессы детоксикации и перекисного окисления липидов, процессы синтеза и распада веществ.
Выявленное нами перераспределение концентрации белковых веществ и аминокислот в семенах, обработанных МВП, очевидно, является свидетельством стимуляции ЭМП биосинтетических процессов, которые связаны с процессами биоэнергетики семян (дыхание и аккумуляция энергии в виде макроэргических соединений).
В семенах сельскохозяйственных культур, обработанных МВП, отмечены колебания и повы-шение активности фосфатаз, в частности, кислой фосфатазы, связанных с обменом углеводов, нуклеотидов и фосфолипидов и, менее значительно, окислительно-восстановительных ферментов гликолиза и апотомического цикла — лактатдегидрогеназы и глюкозо-фосфатдегидрогеназы.
Следует также отметить повышение активности в гидратированных, обработанных ЭМП семенах злаковых культур, а-амилазы, обеспечивающей гидролиз высокополимерного углевода
- крахмала - с образованием декстринов и мальтозы.
Отмеченные изменения активности ферментов, в частности а-амилазы, в зависимости от режима обработки могут быль связаны с влиянием ЭМП на индукцию синтеза а-амилазы, а также на гормональную систему растений и, как результат, с активацией гиббереллин-индуцированных процессов. Одним из хорошо исследованных эффектов гиббереллина является регуляция выхода семян из состояния покоя.
Гидратация семян вызывает выход из зародыша в алейроновый слой гиббереллина, что приводит к стимуляции образования а-амилазы. Образовавшийся фермент поступает в эндосперм и участвует в расщеплении питательных веществ (запасных), после чего продукты диффундируют в зародыш и используются для роста. Активация гиббереллина в этой цепочке превращений способна привести к изменениям в физиологии прорастающих семян сельскохозяйственных культур, что и было отмечено при проведении исследований: повышение всхожести.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об активирующем влиянии МВП на ферментные системы семян, играющих важную роль в формировании посевных (всхожесть) и урожайных качеств.
Стимуляция биосинтетических процессов в процессе роста растений, которая в некоторой степени зависит от уровня важных эссенциальных компонентов (витаминов, микроэлементов, коферментов), повышение энергетического потенциала и оптимизация ключевых путей метаболизма (биосинтеза) способствуют развитию корневой системы, что, в свою очередь, усиливает транспорт и накопление питательных веществ в сельскохозяйственных культурах. Это определяет в дальнейшем пищевую и технологическую ценность урожая сельскохозяйственных культур.
К тому же некоторые белки (флавопротеиды, железосерные, медь и молибденсодержащие белки) содержат парамагнитные ионы металлов, которые играют важную роль в их функционировании и формировании структуры.
Подводя итоги касательно биологических эффектов ЭМП, следует выделить следующие этапы:
— вначале в объеме растительной клетки активируются белковые молекулы и их активные центры:
— в замкнутых микрообъемах, содержащих молекулы воды, стремительно растет давление, вызывая увеличение проницаемости капиллярно-пористой структуры растительной клетки;
— при дальнейшем подводе микроволновой энергии, когда клетки уже не в состоянии увеличивать свой объем, начинается нарастание давления в цитоплазме, что, в конечном счете, приводит к нарушению целостности клеточных оболочек; на этом этапе определяется важность определенного режима обработки микроволновым полем из-за возможности его негативного влияния;
— в конечном итоге действие микроволнового поля приводит к перестройке ферментативных процессов, приводящих к стимуляции рецепторов и повышению всхожести.
Таким образом, в настоящее время выработан общий теоретический подход к анализу кооперативных эффектов при действии слабых ЭМП, которые показывают возможность строго избирательного действия компонентов ЭМП, реализующегося через инициацию молекулярных субстратов и химических реакций в водных средах организма. В связи с этим становится возможным развитие концепции избирательного управления клеточным метаболизмом и реализацией широкого спектра клеточных программ в биологических и модельных системах при действии ЭМП.
Таким образом, МВП в изученных режимах, подобранных с целью оптимизации их биостимулирующего действия, не оказывают повреждающего действия на структурно-функциональную целостность и биохимический состав обработанных семян сельскохозяйственных культур.
Отмечено выраженное стимулирующее действие на интенсивность ассимиляционных процессов в процессе вегетации растений.
Выявлены режимы ЭМП, оказывающие активирующее действие на ферментные системы семян сельскохозяйственных культур и играющие важную роль в формировании посевных и урожайных качеств.
Отмеченная активация ферментных систем, которые обеспечивают увеличение восстановительного потенциала глутатионовой системы и таким образом положительно влияют на процессы детоксикации перекисей и стабилизацию функциональных групп белков, в свою очередь устраняет модифицирующее действие патогенных факторов окружающей среды на мембранные структуры клеток, в том числе и на структуру нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).
Полученные данные и накопленный опыт использования разных режимов ЭМП с целью повышения всхожести, устойчивости к фитопатогенам и неблагоприятным условиям семян сельскохозяйственных культур в значительной мере апробированы как в лабораторных условиях, так и на опытных участках (около 15 тыс. экспериментов) разных хозяйств. Это позволяет обоснованно рекомендовать к широкому внедрению в сельскохозяйственную практику предпосевную обработку семян ЭМП для улучшения посевных и урожайных качеств семян с помощью микроволновой технологии.