научная статья по теме ВЛИЯНИЕ МИКРОУДОБРЕНИЯ РЕАКОМ, САЛИЦИЛОВОЙ И ЯНТАРНОЙ КИСЛОТ НА АДАПТАЦИЮ РАСТЕНИЙ ПРОСА К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ СРЕДЫ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ МИКРОУДОБРЕНИЯ РЕАКОМ, САЛИЦИЛОВОЙ И ЯНТАРНОЙ КИСЛОТ НА АДАПТАЦИЮ РАСТЕНИЙ ПРОСА К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ СРЕДЫ»

АГРОХИМИЯ, 2012, № 4, с. 60-67

УДК 631.81.095.337:581.056:502.75:633.17

ВЛИЯНИЕ МИКРОУДОБРЕНИЯ РЕЛКОМ, САЛИЦИЛОВОЙ И ЯНТАРНОЙ КИСЛОТ НА АДАПТАЦИЮ РАСТЕНИЙ ПРОСА К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ СРЕДЫ

© 2012 г. Т.О. Ястреб, Н.Н. Мирошниченко, Ю.Е. Колупаев, Г.П. Коц

Харьковский национальный аграрный университет им. В.В. Докучаева 62483 Харьков, п/о "Коммунист-1", Украина E-mail: plant_biology@mail.ru

Поступила в редакцию 01.08.2011 г.

Исследовали влияние предпосевного замачивания семян в растворах микроудобрения реаком, а также комбинаций реакома с салициловой или янтарной кислотами на устойчивость проса (Panicum miliaceum L.) к высокой температуре, возбудителям корневых гнилей и на урожайность зерна. Предобработанные реакомом и органическими кислотами растения характеризовались повышенной теплоустойчивостью, устойчивостью к корневым гнилям и урожайностью проса. Под действием реакома и органических кислот увеличивалась активность антиоксидантных ферментов в проростках проса, подвергнутых повреждающему нагреву. Янтарная (но не салициловая) кислота усиливала положительное влияние реакома на теплоустойчивость растений. Фунгицид-ный эффект реакома усиливался в сочетании как с янтарной, так и с салициловой кислотами. Ключевые слова: микроудобрение реаком, салициловая кислота, янтарная кислота, адаптация растений, просо, неблагоприятные условия среды.

ВВЕДЕНИЕ

Использование микроудобрений и регуляторов роста обладает значительным потенциалом для повышения устойчивости растений к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам среды [1, 2]. Однако эффективность практического применения комплексов металлов-микроэлементов и рострегулирующих веществ требует знания механизмов их действия на конкретные культуры с учетом почвенно-климатических условий их произрастания.

Известно, что устойчивость растений к действию стрессоров в значительной степени связана с их способностью генерировать и обезвреживать активные формы кислорода (АФК). АФК являются посредниками, задействованными в передаче стрессовых сигналов в геном растений и индуцировании защитных реакций [3, 4]. В то же время избыточное образование АФК может привести к необратимым окислительным повреждениям растений [5, 6]. В связи с этим с помощью физиологических приемов, вызывающих увеличение активности антиоксидантных ферментов, которые обезвреживают АФК, можно повысить устойчивость растений к разнообразным стрессорам. Такими эффектами обладает ряд металлов-мик-

роэлементов, многие из которых входят в состав активных центров ферментов антиоксидантной защиты [7, 8].

В настоящее время в растениеводстве отдают предпочтение использованию микроудобрений, содержащих весь набор микроэлементов в виде хелатных комплексов [2]. Одними из таких препаратов являются микроудобрения торговой марки "Реаком", представляющие собой водные высококонцентрированные растворы 1-гидроксиэти-лендендифосфонатов металлов: Бе3+, Мп2+, Zn2+, Си2+, Со2+, Мо6+, а также Б3+ [9]. Установлено положительное влияние этих микроудобрений на фотосинтетическую активность и урожайность зерновых и других культур, а также на устойчивость растений к грибным болезням [9, 10].

В практике растениеводства с целью повышения устойчивости и продуктивности культур все большее внимание уделяется многокомпонентным препаратам. Это ставит вопрос о возможности усиления положительного эффекта микроэлементов на растения при их совместной обработке с регуляторами роста, характеризующимися свойством стимуляторов ростовых процессов и индукторов стресс-устойчивости. К таковым, в частности, относится янтарная кислота, которая обладает способностью увеличивать всхожесть

семян ряда растений и повышать их урожайность, особенно в неблагоприятных условиях [1, 11]. Антистрессовым эффектом при использовании в малых концентрациях обладает также салициловая кислота, которую относят к индукторам неспецифической устойчивости растений [12, 13].

Действие салициловой кислоты на устойчивость однодольных растений к стрессорам, функционирование их антиоксидантных систем исследовано в основном на примере кукурузы и пшеницы [14, 15]. Влияние янтарной кислоты на устойчивость к стрессорам и окислительный метаболизм однодольных растений менее изучено. Недостаточно изучены и эффекты применения микроудобрения реаком как в отдельности, так и в сочетании с органическими физиологически активными веществами на устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. К числу культур, на которых действие указанных комплексного микроудобрения и органических кислот не исследовали, относится просо (Ратеыт тШаевыт Ь.). Цель работы - изучение влияния предпосевной обработки семян проса препаратом реаком, салициловой и янтарной кислотами, а также комбинацией микроудобрения с органическими кислотами на активность антиоксидантных ферментов, устойчивость растений к действию высокой температуры, возбудителей корневых гнилей и на урожайность зерна.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили на растениях проса сорта Константиновское в лабораторных и полевых условиях. В лабораторных экспериментах по изучению влияния препарата реаком, салициловой и янтарной кислот на резистентность проростков к высокой температуре, активность антиокси-дантных ферментов и устойчивость к возбудителям корневых гнилей семена перед предпосевным замачиванием в исследованных препаратах обеззараживали инкубацией в 5%-ном растворе пероксида водорода в течение 20 мин. После этого семена ополаскивали стерильной дистиллированной водой и осуществляли их предпосевную обработку путем погружения в растворы соответствующих препаратов на 15 мин. Затем семена высушивали на ситах в течение 1 сут. Для обработки семян использовали микроудобрение реаком-С-зерно (жидкий препарат) в концентрации 3%, растворы салициловой кислоты (10 мкМ), янтарной кислоты (1 мМ) либо комбинации микроудобрения с одной из органических кислот. Концентрации салициловой и янтарной кислот, оказывающие максимальное положитель-

ное влияние на теплоустойчивость проростков и болезнеустойчивость растений, были выбраны на основании предварительных опытов. Препарат реаком использовали в дозе, рекомендуемой производителем [9]. Контрольные образцы семян обрабатывали дистиллированной водой.

Влияние указанных препаратов на теплоустойчивость проса и активность антиоксидантных ферментов исследовали в лабораторных экспериментах, используя четырехсуточные (на момент начала опыта) этиолированные проростки. Активность ферментов в проростках анализировали перед повреждающим нагревом и через 1 и 24 ч после него (соответственно на 4-е и 5-е сут с момента проращивания семян). Высокотемпературный стресс создавали путем прогрева проростков в ванне ультратермостата при температуре 47°С в течение 10 мин. Через 1 сут после прогрева проростки выставляли на рассеянный свет (3000 лк) и через 5 сут оценивали степень их выживания.

Для определения активности супероксиддис-мутазы (СОД, КФ 1.15.1.1) навеску побегов гомогенизировали в 0.15 М К,№-фосфатном буфере рН 7.8 с добавлением детергента тритона Х-100 в конечной концентрации 0.1%. Гомогенат центрифугировали в течение 15 мин при 7000 g. Активность фермента определяли, используя метод, в основе которого способность СОД конкурировать с нитросиним тетразолием за супероксид-анионы, которые образуются в результате аэробного взаимодействия НАДН и феназинметасульфата [16]. Оптическую плотность определяли при длине волны 530 нм.

Активность каталазы (КФ 1.11.1.6) определяли по методике Баха и Опарина, учитывая количество разложившегося пероксида водорода [17]. Активность растворимой пероксидазы (КФ 1.11.1.7) анализировали, используя в качестве донора водорода гваякол, в качестве субстрата - пероксид водорода [16]. Растительный материал гомогенизировали в 0.06 М К,№-фосфатном буфере Се-ренсена рН 6.2. Активность фермента определяли в супернатанте после центрифугирования гомоге-ната при 7000 g в течение 15 мин. Оптическую плотность окрашенного продукта измеряли при длине волны 440 нм.

Влияние предпосевной обработки проса препаратом реаком и его комбинациями с салициловой или янтарной кислотами на устойчивость к корневым гнилям исследовали в почвенной культуре с высоким естественным инфекционным фоном. В опыте использовали смесь из перегноя и почвы с растительными остатками (1 : 3), взя-

той с делянок, на которых было зафиксировано развитие корневых гнилей, поражающих просо. Для эксперимента использовали семена без признаков инфицирования корневыми гнилями, предварительно обеззараженные пероксидом водорода. Растения выращивали в пластмассовых кюветах в течение 20 сут, поддерживая влажность почвогрунта на уровне 60% ПВ. Освещенность -5000 лк. Развитие корневых гнилей оценивали на 20-е сут эксперимента [18]. Для определения родовой принадлежности грибов возбудителей корневых гнилей пораженные корни и стебли тщательно очищали от почвы и промывали в проточной воде. После поверхностной дезинфекции в 70%-ном этаноле материал переносили в чашки Петри на стерильные фильтры (влажная камера) и инкубировали в термостате несколько суток для развития мицелия.

Влияние микроудобрений и органических кислот на урожайность зерна проса изучали на опытном поле Харьковского национального аграрного университета в 2009-2010 гг. на неудобренном фоне. Почва - чернозем типичный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса в пахотном слое 4.5%, щелочногидролизуемого азота (по Корн-фильду) - 128 мг/кг, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - соответственно 119 и 142 мг/кг, рНкС1 5.8. Площадь делянок составила 2.5 м2.

Метеорологические условия в годы проведения экспериментов отличались от средних многолетних. В 2009 г. в период вегетации проса (с мая по август) температура превышала среднюю многолетнюю на 1.1°С, в 2010 г. - на 3.6°С. Количество осадков в период вегетации растений в 2009 г. было на 33% меньше среднего многолетнего, в 2010 г. - на 21%.

Лабораторные эксперименты проводили в 4-х-6-кратной повторности, при этом каждый опыт повторяли независимо не менее 3-х раз, повтор-ность полевых опытов четырехкратная. Приведены средние арифм

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком