Научная статья на тему 'Применение салициловой кислоты для адаптации растений в условиях in vivo'

Применение салициловой кислоты для адаптации растений в условиях in vivo Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
946
88
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕМЕНОВОДСТВО КАРТОФЕЛЯ / РОСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ / ОЗДОРОВЛЕННЫЕ РАСТЕНИЯ / САЛИЦИЛОВАЯ КИСЛОТА

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Федорова Юлия Николаевна, Ковалев Андрей Иванович

В статье приведены данные по применению салициловой кислоты для адаптации растений в естественных условиях, что позволяет стимулировать их естественную устойчивость к патогенам. Представлены данные по фитосанитарному состоянию в Псковской и Тверской областях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Применение салициловой кислоты для адаптации растений в условиях in vivo»

УДК 635.21:631.531.02:547.587.11

ПРИМЕНЕНИЕ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

ДЛЯ АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ IN VIVO

Юлия Николаевна Федорова, д. с.-х. н., доцент Андрей Иванович Ковалев, соискатель

ФГБОУВПО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки

В статье приведены данные по применению салициловой кислоты для адаптации растений в естественных условиях, что позволяет стимулировать их естественную устойчивость к патогенам. Представлены данные по фитосанитарному состоянию в Псковской и Тверской областях.

Ключевые слова: семеноводство картофеля; ростовые процессы; оздоровленные растения; салициловая кислота.

В современной практике семеноводства картофеля в качестве важнейших факторов, определяющих наличие благоприятных фито-санитарных условий, принято учитывать следующие основные критерии:

• гарантированное отсутствие фитопатогенов, имеющих карантинное значение: рак картофеля (Synchitrium endobioticum), золотистая картофельная нематода (Glodobera rostochiensis), бурая бактериальная гниль (Ralstonia solanacearum);

• отсутствие почвенных вирусов (TRV и РМТУ) и их переносчиков;

• минимальный риск распространения фитопатогенов в полевых условиях (отсутствие очагов вирусов X, S, М, Y, их переносчиков в радиусе не менее 2 км);

• минимальная вероятность распространения бактериозов - возбу-

дителей черной ножки (Ervinia spp.) и кольцевой гнили (Clavibacter michiganesis).

В 2011-2013 годах наибольшее распространение на территории Тверской и Псковской областей имели сорта Скарб, Рябинушка, Ка-ратоп, Ред Скарлетт, Удача, Аврора и некоторые другие. Проведенный нами анализ с использованием визуального осмотра растений и с применением ИХА показал результаты, схожие со средними данными по Псковской и Тверской областям по видовому составу вирусов, но более низкий уровень зараженности семенного материала. Нами проанализировано 625 проб в разных районах Тверской и Псковской областей. Наибольшее распространение в среднем за три года имели вирусы Y (12,9%) и М (6,2%). Затем по степени убывания распространенности находятся вирусы L (3,1%), Х (1,3%) и S (0,7%). Причинами распростра-

нения вирусов на посадках картофеля можно определить недостаточно точную диагностику их в меристем-ных растениях и клоновых питомниках в первичных звеньях семеноводства, несвоевременное проведение мероприятий против насекомых-переносчиков вирусов, отсутствие специализированных севооборотов и другие нарушения агротехники.

Анализ результатов осеннего послеуборочного контроля качества семенного картофеля в Псковской и Тверской областях показал стабильно высокую зараженность клубней грибными и бактериальными болезнями, среди которых по объему пораженного материала от проверенного в среднем за 2011-2013 годы лидировали парша обыкновенная -60,2%, фитофтороз - 53,0%, ризок-тониоз - 42,5%, бактериальная гниль - до 7,5%. Наибольшее распространение фитофтороза на клубнях (80,695,1%) наблюдалось в 2011 и 2013 годах при температуре воздуха, близкой к среднемноголетней, но с избыточным выпадением осадков в отдельные периоды вегетации растений. Наличие бактериальных болезней свидетельствует о некачественном семенном материале - поражение черной ножкой (0,9%) и кольцевой гнилью (0,8%). Приведенные данные свидетельствуют о необходимости повышения культуры земледелия в семеноводческих учреждениях, принятии мер по оздоровлению и улучшению качества оригинального картофеля [1].

Обработанное индуктором растение-хозяин остается в состоянии повышенной устойчивости в те-

чение некоторого времени. Под влиянием инокуляции патогеном его ответные защитные реакции ускоряются и усиливаются. Индуцированная системная устойчивость эффективна в полевых условиях, поскольку включает природный механизм биологического контроля заболеваний растений. Индукторы не вносят в генотип растений новых факторов устойчивости, но, активизируя сложную интегрированную систему защитных механизмов, способствуют максимальной реализации естественного иммунного потенциала растений.

Исследование, проведенное специалистами Департамента сельского хозяйства США, показало новые возможности использования салициловой кислоты. Предварительная обработка сельскохозяйственных культур аспирином предотвращает или уменьшает заражение растений пурпурностью верхушки. Эта болезнь вызывается фитоплазмами -бактериями, лишенными клеточной стенки. Пурпурность верхушки у пасленовых - весьма опасное заболевание, оно может привести к серьезным потерям урожая картофеля. Известно, что переносчиками болезни являются свекольные цикады. Осторожное использование инсектицида может уменьшить количество заражений. Но если растение заболело, вылечить его уже нельзя [2].

Команда ученых под руководством Яна Чжао доказала, что предварительная обработка растений томата салициловой кислотой может

предотвратить фитоплазменную инфекцию или уменьшить ее тяжесть.

Установлено, что предпосевная обработка семян пшеницы СК способствовала снижению потерь воды и уменьшению проницаемости клеточных мембран в условиях водного дефицита. Экзогенная СК уменьшала последствия водного стресса и для растений подсолнечника. При воздействии солей на проростки пшеницы СК она уменьшала потенциальную опасность солевого стресса.

Подбор оптимальной индуцирующей устойчивости к P. infestans концентрации салициловой и жасмоновой кислот для обработки растений картофеля. Известно, что воздействие гормонов на различные процессы в растениях зависит от их соотношения с другими гормонами [Оепапс, 2013]. Поиск комбинации СК и ЖК, обладающей иммуностимулирующим эффектом на растения картофеля, выявил формирование относительной устойчивости пробирочных растений картофеля под действием комбинации сигнальных молекул - 1 цМ СК с 0,01 цМ ЖК, а также 0,1 цМ СК с 0,01 цМ ЖК. Важно при этом заметить, что наибольшей устойчивостью к фи-тофторозу характеризовались пробирочные растения картофеля, испытывающие воздействие смеси 1 цМ СК с 0,1 цМ ЖК. В этом варианте достаточно рано (на первые-вторые сутки после инфицирования) наблюдалось появление на листьях картофеля в местах контакта со спорами Р. infestans множества мелких темных точек из погибших расти-

тельных клеток, окруженных светлым кольцом. Приведенные концентрации сигнальных молекул в отдельности и в композиции были использованы для проведения дальнейших исследований.

Особую актуальность в настоящее время приобретает экологическая безопасность мероприятий, рекомендуемых для борьбы с вредителями и болезнями, которая может быть достигнута на основе использования современных средств подавления вредных организмов, таких как биологически активные вещества (БАВ), повышающие устойчивость растений к болезням и стрессовым факторам, и химические препараты с действующими веществами новых классов, менее токсичные и с низкими нормами расхода препарата [3].

Эти препараты проявляют ци-токининоподобное действие, обладают антигрибной, антибактериальной и антивирусной активностью и повышают болезнеустойчивость растений. Они могут быть использованы в биологизированных системах защиты в сочетании с фунгицидами и служить альтернативой препаратам биоцидного действия для предупреждения возникновения резистентности к фунгицидам у возбудителей фитофтороза, альтернариоза и других болезней. Однако данных по их эффективности на картофеле крайне мало. Не изучены возможность включения их в систему защиты оригинального семенного картофеля и реакция на них различных сортов.

Целью работы являлась разработка новых элементов экологически безопасной системы защиты оригинального семенного картофеля от вирусной и грибной инфекций на основе использования салициловой кислоты, а также их сочетаний с современными фунгицидами.

Во всех наших опытах в контрольных вариантах клубни и растения обрабатывались водой, схема посадки клубней - 70х35 см., площадь делянок - 12,5 м2, повторность трехкратная, расположение делянок рендомизированное. По общепринятым методикам в опытах определяли следующие показатели: выравнен-ность посадок картофеля в фазу полных всходов (% нормально развитых от всех растений на делянке); сортовую типичность в течение вегетации; наличие растений, зараженных вирусами (%); количество стеблей на растении и его высоту в фазу цветения; урожайность и её структуру в период уборки; наличие заболеваний на клубневом потомстве растений через два месяца после уборки. Диагностику вирусов проводили визуальным, иммунохро-матографическим способами. Математическая обработка экспериментальных данных проведена с использованием дисперсионного анализа [Доспехов, 1979].

В ряде исследований и публикаций обсуждается вопрос о биологической «цене» повышения устойчивости, которая выражается в виде фитотоксичности ряда элиситоров (например, в виде угнетения роста), и снижения продуктивности растений. Поскольку индуцированная

устойчивость является биологической реакцией, она должна быть подвержена селекционной стратегии сведения к минимуму ее негативных последствий для агрономически значимых признаков.

Перспективным подходом к контролю над болезнями растений является иммунизация на ранних стадиях онтогенеза, которая позволяет с самого начала развития индуцировать в растениях достаточно высокий уровень неспецифической устойчивости. Один из самых важных периодов в жизни любого растения - это первые 15-20 суток после посева, когда экспрессия генов создает фенотип растения, составной частью которого является адаптация к условиям окружающей среды. Воздействуя на растения в этой стадии онтогенеза или до посева путем обработки семян определенными биологически активными веществами, можно индуцировать изменение их метаболизма в сторону, неблагоприятную для патогенов. Исследователи указывают на достаточно широкое антистрессовое свойство возникающей устойчивости. В результате у растений повышается иммунитет не только к патогенам, но и выносливость к засухе, холоду, перепадам температуры, ускоряется заживление ран.

Пересадка мини-растений картофеля из культуры in vitro в культуру in vivo является для растений стрессом, который приводит к снижению устойчивости к патогенам и урожайности, так как растения попадают в другие, более жесткие условия, и на время нарушается дея-

тельность их корневой системы. Поэтому для достижения стабильного результата в изменчивых условиях среды важно не только правильно выбрать сорт, но и применить приемы возделывания, способные максимально мобилизовать потенциаль-

ные защитные силы организма растения. В своих опытах при высадке мини-растений в грунт мы применяли опрыскивание салициловой кислотой в разных концентрациях -25-100 мг/мл (таблица 1).

Таблица 1 - Продуктивность растений и структура урожая картофеля при обработке мини-растений, высаженных в грунт, препаратом салициловая кислота СК, 2011 год_

Концентрация препарата Продуктивность, г/куст Прибавка, % Количество клубней, шт. Последействие 2012 г., г/куст

всего менее 30 мм 30-60 мм более 60 мм

сорт Чародей

Контроль 174 100 6,9 2,6 4,2 0,1 212

25 мг/мл 186 107 7,1 2,7 4,4 - 257

50 мг/мл 224 129 7,4 3,2 4,1 0,1 306

75 мг/мл 268 154 8,0 3,3 4,6 0,1 375

100 мг/мл 334 192 8,9 3,1 5,6 0,2 403

НСР05 41

сорт Весна белая

Контроль 146 100 6,5 2,1 4,3 0,1 183

25 мг/мл 157 108 6,9 2,4 4,5 - 248

50 мг/мл 181 124 7,2 2,0 5,1 0,1 269

75 мг/мл 215 147 7,6 2,9 4,5 0,2 316

100 мг/мл 238 163 8,2 4,1 3,9 0,2 378

НСР05 26

сорт Ломоносовский

Контроль 213 100 7,2 2,3 4,8 0,1 245

25 мг/мл 223 105 7,6 2,7 4,9 - 261

50 мг/мл 267 125 8,4 3,1 5,1 0,2 312

75 мг/мл 291 137 9,2 3,9 5,0 0,3 355

100 мг/мл 348 163 10,5 4,9 5,4 0,2 418

НСР05 23

сорт Сударыня

Контроль 258 100 8,1 3,9 4,1 0,1 271

25 мг/мл 277 107 9,8 4,9 4,6 0,3 307

50 мг/мл 310 120 10,8 4,9 5,7 0,2 348

75 мг/мл 348 135 11,3 5,4 5,6 0,3 385

100 мг/мл 393 152 11,6 5,2 6,1 0,3 438

НСР05 42

Из таблицы видно, что при опрыскивании мини-растений картофеля салициловой кислотой продуктивность была выше по сравнению с контролем во всех вариантах.

Наибольшая прибавка урожая у изучаемых сортов бала отмечена при опрыскивании салициловой кислотой в концентрации 25-50 мг/мл, у сорта Чародей она составила 54-92%, у остальных сортов также лучший результат был при этой же концентрации и соответственно составил: сорт Весна белая -47-63%, сорт Ломоносовский -37-63% и сорт Сударыня - 35-52%.

Больше всего клубней было сформировано у сорта Сударыня (11,6 шт.) и у сорта Ломоносовский (10,5 шт.) в варианте при опрыскивании салициловой кислотой в концентрации 50 мг/мл.

В 2012 году полученные мини-клубни были высажены в такие же

1. Федорова Ю.Н. Распространение вирусных болезней картофеля в Псковской области / Ю.Н. Федорова // Защита и карантин растений. - 2011. - №5. - С.53-54.

2. Федорова Ю.Н. Обоснование оптимальных показателей получения микроклубней картофеля в культуре in vitro / Ю.Н. Федорова // Известия Санкт-

условия произрастания, как и мини-растения картофеля. Более высокая по отношению к контролю урожайность картофеля при обработках проявлялась также и в следующем сезоне впоследействии, что свидетельствует о сохранении высокой энергии роста и продуктивности растений независимо от внешних стрессовых воздействий.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование салициловой кислоты при полевом размножении оздоровленного исходного материала в различных почвенно-климатических условиях оказывало стабилизирующее воздействие на процесс накопления урожая. Наибольшую прибавку урожая отмечали у всех изучаемых нами раннеспелых и среднеранних сортов картофеля при опрыскивании салициловой кислотой в концентрации 25-50 мг/мл.

литературы

Петербургского государственного аграрного университета. - 2011. - №23. -С.47-50.

3. Анисимов Б.В. Инновации в системе клонального микроразмножения картофеля / Б.В. Анисимов, Д.В. Смолеговец // Картофель и овощи. - 2008. - №4. -С.26-27.

E-mail: nauka@vgsa.ru

182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина д. 2, Великолукская ГСХА. Тел.: (81153)7-54-23

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.