CC BY
11УДК 632.95
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНОВОГО ПРЕПАРАТА И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
Э.В. Попова, С.Л. Тютерев, Л.Ф. Юнчиц
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
Включение микроэлементов в состав препарата хитозар 44.6% усиливает его ростстимули-рующую, индуцирующую и антистрессовую активность. Предпосевная обработка семян композицией хитозар 44.6% +МЭ эффективнее повышала устойчивость ржи к мучнистой росе и пшеницы к бурой ржавчине, недостатку влагообеспеченности и засоленности среды; стимулировала рост и развитие проростков, что выразилось в усилении ростовых процессов и накоплении биомассы.
В ВИЗР успешно разрабатывается концепция экологически чистой защиты сельскохозяйственных культур от болезней. На основе биологически активного хитозана и различных биологически активных добавок к нему создан ряд препаратов для защиты зерновых и овощных культур от фитопатогенов путем обработки семян и вегетирующих растений. По механизму действия препараты на основе хитозана являются активаторами болезнеустойчивости и продуктивности растений (Тютерев, 2002,2006).
Цель настоящей работы - создание на основе хитозанового препарата хитозар 44.6% (ВРП) композиции, оптимизирующей минеральное питание растений микроэлементами, повышающей их болезнеустойчивость и адаптацию к неблагоприятным условиям окружающей среды (засуха, засоление). Для этого в состав препарата хито-зар 44.6% были введены микроэлементы (МЭ): Fe, Мп, Zn, Си, Mg, Мо в хелатной форме и изучена рострегулирующая, антистрессовая и болезнеиндуцирующая активность полученной композиции.
Методика
Антистрессовые свойства препарата оценивали по его влиянию на рост озимой пшеницы (Саратовская 62) и ее устойчивость к недостатку влаги и засолению на ранних этапах органогенеза. Семена пшеницы замачивали в испытуемых растворах в течение 16 часов, затем подсушенные семена помещали во влажные камеры на проращивание и проводили оценку влияния предпосевной обработки на прорастание и процессы роста проростков пшеницы. Для определения относительной засухоустойчивости использовали методику проращивания семян в растворах 2% сахарозы (вещества, моделирующего засуху). Критериями оценки солеустойчивости служили показатели всхожести в солевом растворе (2% раствор хлористого натрия). Контролем служило прорастание семян в воде. Оценку физиологической активности композиции проводили в модельных опытах на песчаных культурах.
Семена пекинской капусты (сорт Хибинский) намачивали в рабочих растворах препаратов в течение 16 часов. Изучали влияние препаратов на рост и развитие проростков, накопление био-
массы и содержание в них пигментов хлорофилла (a+б) (Практикум, 1990). Длительность опыта составляла 30 дней. Индуцирующую активность композиции изучали в вегетационном опыте.
Растения ржи (сорт ЗИП) выращивали до фазы 2-х листьев и опрыскивали препаратами из расчета 15 мл рабочего раствора на 100 проростков. Контрольные растения опрыскивали водой. Через сутки растения инокулиро-вали конидиями патогена Erysiphe graminis f. sp. secalis Marchai. Учет развития болезни проводили по стандартной шкале.
Эффективность композиций против возбудителя листовой бурой ржавчины пшеницы (Puccinia triticina Erikss) изучалась на восприимчивом к бурой ржавчине сорте пшеницы Ленинградка в модельной системе (по Михайловой, 2006). Композициями опрыскивали "газоны" из 7-дневных проростков пшеницы из расчета 10 мл на газон. Через 24 часа проростки заражали бурой ржавчиной путем опрыскивания 0.5 мл суспензии спор (105 в мл) на газон. Через 7 дней подсчитывали на листьях количество пустул патогена.
Результаты
Экспериментально показано, что включение в состав препарата хитозар 44.6% микроэлементов повышает его биологическую активность, что выразилось в увеличении энергии прорастания, лабораторной всхожести и повышении рострегулирующей активности композиции по сравнению с исходным препаратом (табл. 1). Установлено, что обработка семян пшеницы испытуемы-
исследовании
ми композициями повышает энергию прорастания семян на 8.5-21.0% по сравнению с контролем. По составу элементов наиболее оптимальным оказался вариант под номером 3, намачивание семян в котором повысило их всхожесть на 19.5%, увеличило массу проростков на 21.5% по сравнению с контролем и на 19.5% и 5.9% - по сравнению с препаратом хитозар 44.6%.
Таблица 1. Влияние обработки композицией и ее элементами (МЭ) на прорастание семян пшеницы (модельный опыт, Саратовская 62)
№ Варианты п/п Инградиенты в рабочем растворе, % Энергия прорастания на 3 сутки, % Прорастание на 7 сутки, % Масса 100 проростков, г
1 Контроль, вода 46.5 62.5 30.5±1.5
2 Хитозар 44.6%+МЭ 3 0.2/0.3 0.02/0.03 55.0 67.5 57.5 82.0 47.3±1.3 52.0±2.0
4 0.002/0.003 61.5 80.0 48.5±1.8
5 Хитозар 44.6% 6 0.2 0.02 57.5 47.5 72.5 62.5 36.7±0.7 46.1±1.0
7 МЭ 0.3 60.0 70.5 46.7±1.3
8 0.03 57.5 66.0 42.5±1.5
Эта концентрация инградиентов была использована в дальнейших иследовани-ях (табл. 2).
Таблица 2. Влияние препаратов на биометрические показатели и содержание хлорофил-лов а и б в проростках пекинской капусты _(30-е сутки опыта, сорт Хибинский)_
Площадь Биомасса 100 Сумма
Варианты листа, растений а+б,
мм2 г % мкг/г
Контроль 165.5 30.7 100 109.6
Хитозар
44.6% 473.0 40.9 133.0 119.9
Хитозар
44.6% +МЭ 700.0 50.0 162.6 156.3
Площадь листьев проростков пекинской капусты составила 700 мм2, что на 47.8% больше, чем в варианте с препаратом хитозар 44.6% (473 мм2). Сырая масса проростков капусты в этом варианте опыта превысила контроль на 163.0%, в опыте с обработкой семян капусты препаратом хитозар 44.6% масса проростков была выше контроля на 133.0%. Применение хитозара 44.6% совместно с микро-
элементами способствовало более активному накоплению в листьях проростков капусты хлорофилла (а + б) и составило 156.3 мкг/г, что на 50% превышало содержание пигментов в листьях капусты в варианте с исходным препаратом.
Дальнейшие исследований показали, что включение в состав препарата хито-зар 44.6% микроэлементов повышает адаптацию проростков пшеницы к засухе и засолению. В условиях дефицита водо-обеспечения намачивание семян пшеницы в растворах препаратов оказало положительное влияние на энергию прорастания и ростовые характеристики проростков, что свидетельствует о способности препаратов снижать негативное действие дефицита водообеспечения на рост проростков пшеницы (табл. 3).
Включение в состав хитозара 44.6% микроэлементов повышает антистрессовые свойства исходного препарата. Композиция хитозар 44.6% + МЭ эффективнее по сравнению с хитозаром 44.6% повышает устойчивость проростков пшеницы к водному стрессу на ранних этапах развития, что выражается в более высо-
54 Вестник защиты растений, 1, 2009
ких показателях энергии прорастания и роста (табл. 3).
Таблица 3. Влияние препаратов на прорастание, длину и массу корней и проростков пшеницы
_в условиях водного стресса (2% раствор сахарозы)_
В Энергия Длина корней Длина проростков Масса 100 проростков
_р_прорастания, % мм_%_мм_%_Г_%
Контроль
(без обработки) 55.0 31.5±4.0 100 45.3±4.0 100 5.8±0.6 100 Хитозар 44.6% 70.0 70.0±2.1 220 70.3±1.9 154 8.0±0.5 138 Хитозар 44.6% +МЭ_75.0_71.3±4.0 226 76.8±3.5 168 9.2±0.5_158
В условиях засоления процесс прорастания семян задерживается (табл. 4). Защитное действие композиции хитозар 44.6% +МЭ от солевого стресса проявилось в увеличении способности проростков адаптироваться к действию стресса, и по эффективности действия она превышала препарат хитозар 44.6%, что проявилось в более высокой энергии прорастания (30%) и всхожести семян (50%) в условиях засоления. Семена, обработанные этой композицией и проявившие высокую всхожесть, характеризуются сохранением жизнеспособности после длительного пребывания в соленой воде.
Таблица 4. Влияние препаратов на прорастание, длину и массу корней и проростков пшеницы в условиях засоления (2% раствора _хлорида натрия)_
Варианты Энергия прорастания, % Всхожесть, %
Н О 2% М2° NaCI Н2О 2% NaCI
Контроль
(без обработки) 65.0 7.0 70.0 20.0
Хитозар 44.6% 70.0 15.0 80.0 35.0
Хитозар 44.6%+МЭ 75.0 30.0 87.0 50.0
На основании результатов исследований можно сделать вывод, что представленная композиция сочетает в себе свойства стимулятора роста и протектора по отношению к неблагоприятным факторам среды, вызывающим водный дефицит в растениях. Показано, что препараты активизируют процессы роста и увеличивают способность проростков пшеницы на ранних этапах развития адаптироваться к действию стрессора - почвенной засухи.
В литературе имеются данные о значении микроэлементов как фактора устойчивости растений к инфекционным болезням. В результате внесения микроэлементов в тканях растений создаются условия, неблагоприятные для обитания патогена. Как показали наши исследования, включение в состав хи-тозар 44.6% микроэлементов повышает индуцирующую активность препарата. Через 7 дней после заражения эффективность композиции хитозар 44.6% +МЭ составляет 85.9%, что превышает исходный препарат хитозар 44.6% на 29.6% (табл. 5).
Таблица 5. Эффективность препаратов против мучнистой росы ржи Erysiphe graminis f. sp. secalis Marchai
Развитие болезни Эффек- Развитие болезни Эффек-
Варианты через 7 дней после тивность, через 14 дней после тивность
заражения, % % заражения, % %
Контроль (опры-
скивание водой) 35.5±4.5 - 71.7±3.6 -
Хитозар 44.6% 15.5±1.2 56.3 40.6±5.2 43.3
Хитозар 44.6% +МЭ 5.0±1.0 85.9 27.5±2.8 61.6
Опрыскивание препаратами проростков ржи сдерживает развитие болезни. Первые признаки болезни в виде беловатого паутинного налета были зафиксиро-
ваны через 7 дней после заражения. Контрольные растения были поражены в значительной степени, а в опытных вариантах наблюдалось более слабое раз-
Вестник защиты растений, 1, 2009 витие болезни: эффективность композиции хитозар 44.6% +МЭ составляет 85.9%, что превышает исходный препарат хитозар 44.6% на 29.6%. На листьях проростков, обработанных препаратом хитозар 44.6%, было отмечено появление отдельных подушечек, в вариантах с композицией хитозар 44.6% +МЭ внешних признаков развития болезни не выявлено. Через 14 дней после заражения во всех вариантах опыта повышается пораженность растений мучнистой росой. Различия между вариантами, наблюдаемые в начале развития болезни, постепенно сглаживаются. Результаты свидетельствует о том, что данные препараты не обладают биоцидной активностью и действуют как индукторы болезнеустой-
чивости, сдерживая развитие болезни.
Обработка исследуемыми составами угнетает развитие листовой бурой ржавчины, что выражается в значительном снижении количества пустул на "газоне". Все композиции индуцируют устойчивость растений пшеницы к возбудителю бурой ржавчины. Добавление к композиции хитозар 44.6% микроэлементов усиливает индуцирующую активность базовой композиции (табл. 6).
Таблица 6. Влияние композиций на развитие _бурой ржавчины пшеницы_
Композиции
Количество пустул на "газон", % к контролю
Хитозар 44.6% Хитозар 44.6% +МЭ
28.6 20.4
Выводы
Включение микроэлементов в состав препарата хитозар 44.6% усиливает его стимулирующую и антистрессовую активность. Предпосевная обработка семян композицией хитозар 44.6% +МЭ эффективнее повышала устойчивость пшеницы к недостатку влагообеспеченности и засоленности среды, стимулировала рост и развитие проростков, что выразилось в
усилении ростовых процессов и накоплении биомассы. Под действием композиции отмечено увеличение площади листа в проростках капусты и содержания в них хлорофилла. Микроэлементы в составе препарата хитозар 44.6% усиливают его эффективность как активатора болезнеустойчивости ржи к мучнистой росе и пшеницы к бурой ржавчине.
Литература
Практикум по физиологии растений. Под ред. Н.Н.Третьякова и др. М., Агропромиздат, 1990, 271 с.
Михайлова Л.С. Генетика взаимоотношений возбудителя бурой ржавчины и пшеницы. СПб, 2006, с. 61.
Тютерев С.Л. Научные основы индуцированной болезнеустойчивости растений. СПб, 2002, 328 с.
Тютерев С.Л. Обработка семян фунгицидами и другими средствами оптимизации жизни растений. СПб, 2006, 248 с.
BIOLOGICAL ACTIVITY OF A COMPOSITION CONTAINING CHITOSAN AND MICROELEMENTS E.V.Popova, S.L.Tyuterev, L.F.Yunchits A combination of Chitosan 44.6 and microelements Fe, Mn, Zn, Cu, Mg, Mo strengthens protective effect of the composition acting in plants as a disease-resistance inducer, antistress and growth activator. Mode of action of this preparation consists in the intensification of biochemical processes in plants that increase seedling growth and raise their resistance to stresses (drought, salinity, diseases).
