АГРОХИМИЯ, 2009, № 12, с. 32-38
Регуляторы роста растений
УДК 631.811.98:631.559:632.111.6:635.63:633.15
ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА ЦИТОДЕФ НА РОСТ И ХОЛОДОУСТОЙЧИВОСТЬ ТЕПЛОЛЮБИВЫХ РАСТЕНИЙ*
© 2009 г. А.С. Лукаткин, О.В. Овчинникова
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева 430005 Саранск, ул. Большевистская, 68, Россия Е-та11: aslukatkin@yandex.ru
Поступила в редакцию 12.02.2009 г.
Выявлено положительное влияние препарата цитодеф, обладающего цитокининовой активностью в концентрациях от 10-10 до 10-6 М, на теплолюбивые растения огурца и кукурузы, которое проявлялось в увеличении всхожести, усилении роста осевых органов растений, уменьшении степени холодового повреждения проростков.
ВВЕДЕНИЕ
Температурные условия среды являются одним из наиболее важных факторов, определяющих рост и развитие растений, границы ареалов диких и культурных видов. Каждому виду, культуре, сорту свойственен свой температурный режим [1].
Теплолюбивые растения тропического и субтропического происхождения подвергаются холодово-му повреждению при их интродукции в северных широтах. Действие пониженных положительных температур в период вегетации приводит к нарушению физиологических процессов в растениях кукурузы, томата, огурца, риса, хлопчатника, сои [2, 3]. Уменьшение урожайности теплолюбивых культур в результате влияния пониженных температур, характерных для начала и конца вегетационного периода в умеренных широтах, достигает 50% [1].
Повышение холодоустойчивости теплолюбивых культур имеет большое практическое значение. Наиболее перспективными для достижения этой цели являются синтетические регуляторы роста [3, 4]. Их можно применять в минимальных физиологических дозах, вследствие этого они не токсичны как для растений, так и для окружающей среды [5]. Применение синтетических аналогов фитогормонов -это высокоэффективный способ защиты теплолюбивых растений. Многие группы фитогормонов индуцируют повышение холодоустойчивости растений [4].
В последнее время синтезирован ряд новых соединений, обладающих антистрессовыми и иммуно-
* Исследование выполнено при финансовой поддержке Федерального агентства по образованию (АВЦП "Развитие научного потенциала высшей школы", проект 2.1.1/624).
протекторными свойствами [6]. Особого внимания заслуживают новые препараты с цитокининовой активностью. Их преимуществом является низкая концентрация, в которой они оказывают специфическое действие, и высокая эффективность по сравнению с природными цитокининами [7]. Один из этих препаратов - цитодеф (1-фенил-3-(1,2,4-триазол-4-ил) мочевина), разработанный во ВНИИ химических средств защиты растений [8] и используемый в качестве дефолианта [9], обладает выраженной цитокининовой активностью [10]. Показано положительное действие цитодефа на посевах хлопчатника, томата, огурца, картофеля и других сельскохозяйственных культур [9-12].
Ранее в мелкоделяночном опыте выявлена высокая эффективность обработки семян и растений огурца цитодефом в концентрации 10-7 М [13], приводившей к увеличению всхожести, уменьшению повреждения молодых растений при пониженных температурах, увеличению продуктивности и улучшению качества плодов. Однако не вполне ясно, действительно ли оптимальна концентрация препарата 10-7 М, нельзя ли ее уменьшить без снижения его эффективности. Кроме того, не установлено, является ли такой эффект цитодефа уникальным для определенной группы растений (огурца), или же он универсален для многих теплолюбивых растений.
Цель работы - изучение влияния разных концентраций препарата цитодеф на прорастание семян, рост и холодоустойчивость молодых растений огурца и кукурузы в вегетационном опыте.
Задачи исследования: 1) выявить оптимальные концентрации препарата, максимально способствующие прорастанию семян и росту осевых органов при оптимальной и пониженной температурах;
2) определить влияние предпосевной обработки препаратом цитодеф на последующий рост и морфологические показатели растений в почвенной культуре; 3) исследовать действие обработки ци-тодефом на степень холодового повреждения молодых растений огурца и кукурузы, определяемого по состоянию клеточных мембран.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили на семенах и молодых растениях огурца (Cucumis sativus L.) сорта Единство и кукурузы (Zea mays L.) гибрида Обский 150 СВ.
Семяна проращивали при оптимальной (25°С) и пониженной (16°С) температурах по методике ВИР [14]. Для обработки семян использовали несколько концентраций препарата цитодеф - от 1010 до 10-6 М. Семена замачивали в растворах цитоде-фа в течение 4 ч, после чего промывали и проращивали в водопроводной воде. Семена контрольного варианта замачивали и проращивали в водопроводной воде. Повторность четырехкратная, в одной пробе 20 семян. На 3-и, 7-е, 10-е сут проращивания подсчитывали число проросших семян. В эти же сроки у 20 проростков каждого варианта измеряли длину побега и корня.
Проращенные семена высаживали в сосуды с почвой (среднесуглинистый выщелоченный чернозем, объем сосудов 2 л). Повторность трехкратная, в каждом сосуде 10 растений. Растения выращивали при температуре 25°С, 16-часовом фотопериоде, освещенности 5 кЛк. У растений огурца измеряли длину стебля и площадь поверхности последнего полностью развернувшегося листа: на 20-е сут -1-го настоящего листа, спустя 1 мес. - 3-го настоящего листа, спустя 1.5 мес. - 5-го листа. Площадь листа определяли весовым методом [15].
У растений в фазе 3 настоящих листьев определяли степень холодового повреждения. Для этого часть сосудов с растениями помещали в холодильную камеру на 24 ч при температуре 3°С, неохлаж-даемые растения - на такое же время в темноту при температуре 25°С. Сразу по окончании охлаждения проводили определение выхода электролитов на кондуктометре ОК-102 ("Radelkis", Венгрия) с платиновыми электродами при частоте тока 3 кГц по методике [16]. Для этого брали 5-6 усредненных навесок листовой ткани по 0.5 г, промывали их дистиллированной водой для удаления клеточного сока со срезов, обсушивали фильтровальной бумагой и заливали 100 мл дистиллированной воды. Экстракцию проводили при комнатной температуре (22-24°С) в течение 4 ч. Выход электролитов из листовой ткани в дистиллированную воду определяли по изменению электропроводности вытяжки
после экспозиции по формуле: Сопыт - Полный выход электролитов определяли по электропроводности той же вытяжки после разрушения мембран кипячением. Результирующий выход электролитов рассчитывали в % от их полного выхода.
Сравнительную холодоустойчивость растений разных вариантов опыта оценивали по величине коэффициента повреждаемости (КП) по формуле:
КП = - 10 X 100%, 100- Ь 0
где Ь0 - выход электролитов из охлажденной ткани, % от полного выхода электролитов; Ь0 - выход электролитов из ткани контрольных растений, % от полного выхода электролитов [17].
Все определения проводили в трех отдельных опытах, каждый из которых состоял из нескольких биологических повторностей. Статистическую обработку проводили с использованием программы "ВЮ8ТАТ". Данные в таблицах представлены в виде средних ± ошибка среднего.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На первом этапе работы необходимо было выявить концентрации препарата, максимально стимулирующие прорастание семян и рост молодых растений. Для этого проращивали семяна огурца и кукурузы при оптимальной (25°С) и пониженной (16°С) температурах.
При температуре 25°С энергия прорастания семян огурца, обработанных препаратом цитодеф, незначительно увеличивалась по отношению к контролю (табл. 1), однако достоверное различие с контролем получено лишь при концентрации 10-10 М. Всхожесть семян огурца, определенная на
7-е сут прорастания, при действии препарата ци-тодеф незначительно увеличивалась относительно контроля; аналогичная тенденция отмечена и в конце прорастания на 10-е сут. Наиболее эффективной была концентрация препарата 10-10 М.
Семена огурца были очень чувствительны к действию пониженных температур (даже неповреждаю-щей температурной зоны согласно [18]). При температуре 16°С семена прорастали медленнее, чем при температуре 25°С, абсолютные различия всхожести в водном контроле составили 10-12%. Обработка препаратом цитодеф существенно увеличивала всхожесть семян относительно водного контроля при пониженной температуре. Наиболее эффективной оказалась обработка цитодефом в концентрации 10-10 М, при которой всхожесть семян огурца увеличилась на
8-13% по сравнению с водным контролем.
В опыте с кукурузой выявлены сходные эффекты (табл. 1). При температуре 25°С энергия прорастания обработанных цитодефом семян была выше по
Таблица 1. Влияние препарата цитодеф на прорастание семян огурца и кукурузы при различных температурах, %
Вариант, концентрация (М) Срок проращивания, сут
3 7 10
Огурец
Температура 25°С
Н2О (контроль) 48.0±2.0 87.0±3.0 92.0±0.7
Цитодеф
10-10 55.0±2.4 90.0±0.9 95.0±1.0
10-9 49.0±2.1 88.0±5.0 93.0±0.9
10-8 48.0±2.1 87.0±3.4 90.0±1.5
10-7 50.0±2.1 87.0±1.2 91.0±3.4
10-6 48.0±2.0 86.0±1.2 93.0±2.1
Температура 16°С
Н2О (контроль) 45.0±1.3 75.0±2.5 82.0±3.4
Цитодеф
10-10 51.0±1.4 88.0±2.1 90.0±2.5
10-9 47.0±1.5 80.0±1.6 84.0±3.4
10-8 46.0±1.3 76.0±2.7 83.0±2.1
10-7 47.0±2.0 77.0±1.5 84.0±1.2
10-6 45.0±1.1 77.0±1.1 83.0±1.6
Кукуруза
Температура 25°С
Н2О (контроль) 60.0±2, 0 89.0±2.0 91.0±1.7
Цитодеф
10-10 61.0±2.3 90.0±1.4 93.0±1.5
10-9 63.0±2.4 95.0±2.1 96.0±2.2
10-8 59.0±2.0 90.0±2.5 90.0±1.0
10-7 59.0±2.1 89.0±5.1 91.0±2.3
10-6 57.0±1.7 88.0±1.2 90.0±5.0
Температура 16°С
Н2О (контроль) 54.0±1.3 77.0±2.0 88.0±1.3
Цитодеф
10-10 57.0±1.2 81.0±3.4 89.0±1.2
10-9 59.0±1.4 87.0±2.5 91.0±0.5
10-8 55.0±1.6 79.0±1.5 88.0±0.7
10-7 54.0±0.1 79.0±1.6 88.0±1.1
10-6 55.0±2.4 76.0±2.6 87.0±1.4
сравнению с контролем. Обнаружено достоверное увеличение всхожести семян в варианте с обработкой цитодефом в концентрации 10-9 М. При температуре 16°С семена кукурузы прорастали немного медленнее, чем при температуре 25°С, различия были наиболее выражены на 7-е сут прорастания (разница во всхожести между вариантами температур составила 12%).
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.