Научная статья на тему 'Influence of synthetic growth stimulators on morphological and physiological characteristics and biological productivity of potato culture'

Influence of synthetic growth stimulators on morphological and physiological characteristics and biological productivity of potato culture Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
189
52
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАРТОПЛЯ єВРОПЕЙСЬКА / SOLANUM TUBEROSUM / МОРФОГЕНЕЗ / АКТИВАТОРИ РОСТУ / УРОЖАЙНіСТЬ / EUROPEAN POTATO / MORPHOGENESIS / GROWTH STIMULATORS / PRODUCTIVITY

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Rogach V.V., Rogach T.I.

Effect of the synthetic plant growth stimulators on growth, development and productivity of potato crops has been studied. It is established that the use of gibberellic acid, 1-naphthylacetic acid and 6-benzylaminopurine is highly effective means for regulating morphogenesis and productivity of potato. It is found that the linear dimensions of potato and weight of rаw and dry matter of the whole plant increase only upon applying gibberellic acid. Other growth regulators have not changed the indexes significantly. The number of leaves per plant, weight of rаw and dry matter of leaves increased under the influence of gibberellic acid and 6-benzylaminopurine, that was one of the main pre-requisites to strengthen the photosynthetic activity of plants. All growth stimulators increased the leaf area. Gibberellic acid and 1-naphthylacetic acid reasoned the thickening of the chlorenchyma and growth of columnar cells of the parenchyma. Increase in leaf area and proliferation of mesophyll resulted in the increase of the leaf index and specific surface density of the leaf. Changes of phytometric and mezo-structure indexes of leaves and increase in the amount of chlorophyll under the influence of growth regulators contributed to intensification of photosynthetic activity of the leaf apparatus, and its consequence was the increase in net photosynthetic productivity and crop yields. The use of gibberellic acid and 6-benzylaminopurine proved to be the most effective.

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 «Influence of synthetic growth stimulators on morphological and physiological characteristics and biological productivity of potato culture»

BicHUK ,fl,mnponeTpoBCBKoro ymBepcHTeTy. Bionoria, eKonorifl. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, ecology.

Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2015. 23(2), 221-224.

doi:10.15421/011532

ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online

www.ecology.dp.ua

УДК [581.1:582.926.2]:661.162.65

Вплив синтетичних стимуляторiв росту на морфофiзiологiчнi характеристики та бюлопчну продуктивнiсть культури картоплi

ВВ. Рогач, Т.1. Рогач

Втницький державний педагоггчний унгверситет шет Михаила Коцюбинського, Втниця, Украта

Дослщжено вплив синтетичних стимуляторш росту рослин на picT, розвиток i продуктивнiсть культури картопш. Застосування гiбеpеловоï кислоти, 1-нaфтилоцтовоï кислоти та 6-бензиламшопурину - високоефективний зaciб регуляцп морфогенезу та проду-ктивноcтi картопш. Лiнiйнi pозмipи рослин кapтоппi та маси cухоï та cиpоï речовини цiлоï рослини збшьшувалися лише за умов застосування гiбеpеловоï кислоти. 1нш регулятори росту покaзникiв доcтовipно не змшювали. За дй гiбеpеловоï кислоти та 6-бензиламшопурину збiльшувaлacя юльюсть листюв на pоcлинi, маса cиpоï та cухоï речовини листя, що е однieю з основних пе-редумов посилення фотоcинтетичноï активност! рослини. yci три стимулятори росту збiльшувaли площу лиcтковоï повеpхнi. Гiбеpеловa та 1-нафтилоцтова кислоти зумовлювали потовщення хлоренх1ми та зростання об'ему клгтин cтовпчacтоï паренх1ми. Нacлiдком збшьшення площ! листя та розростання мезофiлу стало пiдвищення листкового шдексу та питомоï повеpхневоï щшьно-cri листав. Змши фiтометpичних i мезоструктурних покaзникiв листк1в та збшьшення вмкту суми хлорофшв за до регулятор1в росту сприяли посиленню фотоcинтетичноï активност листкового апарату, настдком чого було тдвищення показника чиcтоï продуктивност! фотосинтезу та зростання урожайност культури. Найефектившшим було застосування гiбеpеловоï кислоти та 6-бензиламшопурину.

Ключов1 слова: картопля европейська; Solanum tuberosum; морфогенез; активатори росту; урожайтсть

Influence of synthetic growth stimulators

on morphological and physiological characteristics

and biological productivity of potato culture

V.V. Rogach, T.I. Rogach

Vinnytsya State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsubinskyi, Vinnytsya, Ukraine

Effect of the synthetic plant growth stimulators on growth, development and productivity of potato crops has been studied. It is established that the use of gibberellic acid, 1-naphthylacetic acid and 6-benzylaminopurine is highly effective means for regulating morphogenesis and productivity of potato. It is found that the linear dimensions of potato and weight of raw and dry matter of the whole plant increase only upon applying gibberellic acid. Other growth regulators have not changed the indexes significantly. The number of leaves per plant, weight of raw and dry matter of leaves increased under the influence of gibberellic acid and 6-benzylaminopurine, that was one of the main prerequisites to strengthen the photosynthetic activity of plants. All growth stimulators increased the leaf area. Gibberellic acid and 1-naphthylacetic acid reasoned the thickening of the chlorenchyma and growth of columnar cells of the parenchyma. Increase in leaf area and proliferation of mesophyll resulted in the increase of the leaf index and specific surface density of the leaf. Changes of phytometric and mezo-structure indexes of leaves and increase in the amount of chlorophyll under the influence of growth regulators contributed to intensification of photosynthetic activity of the leaf apparatus, and its consequence was the increase in net photosynthetic productivity and crop yields. The use of gibberellic acid and 6-benzylaminopurine proved to be the most effective.

Keywords: European potato; Solanum tuberosum; morphogenesis; growth stimulators; productivity

Втницький державний nedaaoaiumü утверситет мет Михаила Коцюбинського, вул. Острожського, 32, Втниця, 21000, Украта Vinnytsya State Pedagogical University named after Mykhailo Kotsubinskyi, Ostrozhskogo Str., 32, Vinnytsya, 21000, Ukraine Tel.: +38-098-594-48-32. E-mail: rogachv@ukr.net

Вступ

Зростаюч потреби сучасного аграрного виробництва визначають необхiднiсть пошуку нових шлях1в i спосо-6iB пвдвишення продуктивносп сiльськогосподарських культур та якосп ix продукци. Важливим компонентом сучасних технологш рослинництва е регулятори росту (Komarova, 1998; Henselova, 1998; Romaniuk et al., 1998; Zrust and Henselova, 1998; Chirag et al., 2007; Bobyliov et al., 2014). 1нтерес до дано! групи сполук зумовлений широким спектром !х до на рослини, можливiстю спря-мовано регулювати окремi етапи онтогенезу з метою мобшзаци потенцшних можливостей рослинного орга-нiзму та ефектившшо! реалзаци генетично! програми (Khan and Samiullah, 1998; Vizarova and Machackova, 2001; Malinauskaite and Jakiene, 2005). Найбшьш застосовува-ною групою регуляторш росту е стимулятори - нативнi фггогормони та 1х синтетичнi аналоги (Laichicxi et al., 2002; Gaveliene et al., 2007). За допомогою цих сполук можна впливати на iнтенсивнiсть i спрямованiсть фАзюло-пчних процесш у рослинному органiзмi (Xinping et al., 2002; Angela, 2004; Povh and Ono, 2006; Fauate et al., 2007).

Продуктившсть рослин великою мАрою визначаеться стратепею перерозпод1лу асимшяпв, спшввдношенням процесш росту та фотосинтезу, м1ж якими встановлю-еться динамчний стан Аз постшною корекщею величини донорно-акцепторних ввдносин залежно ввд рАзномашт-них зовшшшх впливАв (Junying et al., 2002; Xinping et al., 2002). Саме нативш гормони та 1х синтетичш аналоги можуть спрямовано регулювати фАзюлого-бюмтчш процеси у рослиш та спрямовувати потоки асимiлятiв до господарсько цшних тканин i органiв (Khan and Samiullah, 1998; Vizarova and Machackova, 2001; Povh and Ono, 2006; Gaveliene et al., 2007).

У зв'язку Аз цим мета нашого дослвдження - виявити вплив синтетичних аналогов основних стимулювальних гормонш (ауксишв, цитокiнiнiв та гiберелiнiв) на рют, розвиток i продуктившсть картопл!

Матерiал i методи досл1джень

польов1 дабнодиянковА дослвди закладали на землях СФГ «Бержан П.Г.», с. Горбашвка Вшницького району Вшницько! обласп у вегетацшш перюди 2013 i 2014 ро-юв. Посадку картоплi середньораннього сорту Санте проводили 18.04.2013 та 03.05.2014 р. за схемою 70 х 30 см. Площа двдянок - 33 м2, повторшсть дослвду - п'яти-разова. Рослини обробляли вранщ за допомогою ранцевого оприскувача ОП-2 до повного змочування листкш 0,005% розчином пберелово! кислоти (ГК3), 0,005% розчином 1-нафтилоцтово1 кислоти (1-НОК) i 0,005% розчином 6-бензиламшопурину (6-БАП) у фазу бутошзацп 14.06.2013 та 17.06.2014 р. Контролъш рослини обприскували водопроввдною водою.

Фтометричт показники (висоту рослин, масу сухо! та сиро! речовини рослини та листя, плошу листав) визна-чали на 20 рослинах (Bala et al., 2013). Ввдбирання матерАалш для вивчення мезоструктурно! оргатзацп листка проводили у фазу початку бульбоутворення. Мезо-структуру листав дослвдних рослин вивчали на

фiксованому матерiалi. Для його консерваци застосовува-ли сум1ш piBHHx частин етилового спирту, глщерину, води з додаванням 1% формалiну. Визначення розмiрiв клпин, товщини i'x хлоренхiми здiйснювали за допомогою мжроскопа Мiкмед-1 та окулярного мшрометра МОВ-1-15х. Для мезоструктурного аналiзу вiдбирали листки середнього ярусу, анатомчн показники стебла визначали також у середнй його частинi (Bala et al., 2013).

Визначення вмюту хлорофшв проводили у свiжому матерiалi спектрофотометричним методом на спектрофотометр СФ-18 (Bala et al., 2013). Протягом вегетацй визначали чисту продуктившсть фотосинтезу, листковий iндекс як площу всiх листав на одиницю поверхн грунту (Bala et al., 2013). Урожайшсть визначали методом пiдрахунку та зважування з кожно! дiлянки окремо.

Результати дослiджень обробляли статистично за допомогою комп'ютерно! програми Statistica 6.0. Застосову-вали однофакторний дисперсшний аналiз (ввдмшносп мiж середнiми значеннями обчислювали за критерieм Стьюдента, ix вважали вiрогiдними за Р < 0,05 (Van Emden, 2008). У таблицi та на рисунку наведено середньоарифметичш значення та ix стандартнi похибки.

Результати та ix обговорення

За результатами наших дослвджень установлено, що синтетичн стимулятори росту та розвитку рослин 1-нафтилоцтова, пберелова кислоти та 6-бензиламшо-пурин зумовили змiни морфогенезу та продуктивносп рослин картоплi сорту Санте (табл.). Зокрема, встановле-но, що застосування гiбереловоi кислоти зумовлювало збвдьшення лiнiйниx розмiрiв рослин на кшець вегетацй' в середньому на 20% по роках дослвджень (Khan and Samiullah, 1998; Fauate et al., 2007). У випадку застосування шших стимуляторiв росту висота рослин достовь рно не змiнювалася. Одночасно за дй' гiберелiнового стимулятора дост^рно зростала маса сиро' та сухо' речовини щло! рослини, тодi як за умов обробки iншими препаратами спостертали лише тенденцiю до збшьшення згаданих показникiв (Khan and Samiullah, 1998; Fauate et al., 2007).

Застосування рютстимулювальних препарапв вик-ликало змiни у листковому аппарат! рослин картоплi. Гiберелiновий та цитокшшовий препарати зумовлювали достовiрне збiльшення кшькосп листкiв на рослинi, ма-си сиро' та сухо' речовини листав, що е типовою реакцieю рослинного оргатзму на дiю стимуляторiв росту та знаходить свое шдтвердження в лттературних джерелах (Khan and Samiullah, 1998; Povh and Ono 2006; Fauate et al., 2007). Проведет нами дослвдження сввдчать, що уа три стимулятори росту зумовлювали зростання площi листково! поверxнi дослвдних рослин. Найбвдьша площа листя спостерiгалася в рослин, що зазнали дй' 6-бензиламшопурину. Таю змши кiлькiсниx показниюв листкового апарату рослин картоплi можуть позитивно впливати на ix фотосинтетичну актившсть (Khan and Samiullah, 1998; Komarova, 1998; Malinauskaite and Jakiene, 2005).

Значний вплив на функцго фотосинтезу листково! пластинки мають показники И мезоструктурно! оргатзацп. Отриманi нами результати вивчення елементгв ме-

зоструктури сввдчать, що за да пберелово! та 1-нафтил-оцгово! кислот суттево зростала товщина основно! фотосинтезувально! тканини листков - хлоренх1ми. Одно-часно за да цих самих препаратш зростав об'ем кттин найактивтшо! частини мезоф1лу - стовпчасто! асимшя-цшно! паренх1ми.

Важливим показником потужносп фотосинтетичного апарату е листковий шдекс. Застосування вах тръох стимулятор1в росту зумовлювало його зростання. Най-вище значення даного показника зафшсовано тсля застосування 6-бензиламшопурину за рахунок суттевого зростання площ1 листя (табл.).

Морфофiзiологiчна характеристика рослин картоплi сорту Санте за дй" стимулятор1в росту (фаза дозршання булъб, середнi даш за 2013 та 2014 роки, n = 20)

Таблиця

Показник Контроль Гiберелова кислота 1-Нафтилоцтова кислота 6-Бензил-амiнопурин

Висота рослини, см 56,0 ± 2,78 67,3 ± 3,32* 57,6 ± 2,73 53,5 ± 2,61

Маса сиро! речовини рослини, г 501 ± 24,5 672 ± 33,1* 587 ± 28,2 585 ± 29,1

Маса сухо! речовини рослини, г 105 ± 5,0 174 ± 8,3* 125 ± 6,1 116 ± 5,7

Юльюсть листк1в на рослит, шт. 21,2 ± 1,02 27,8 ± 1,32* 23,0 ± 1,12 26,3 ± 1,28*

Маса сиро! речовини листкв, г 53,6 ± 2,32 84,9 ± 4,11* 61,9 ± 3,23 73,3 ± 3,47*

Маса сухо! речовини листюв, г 14,0 ± 0,66 19,0 ± 0,83* 15,8 ± 0,67 16,9 ± 0,89*

Площа лист™, см2 2747±136 3584±178* 3383±169* 4594±222*

Товщина хлореними, мкм 165 ± 4,7 289 ± 9,4* 218 ± 4,7* 168 ± 3,0

Об'ем клпин стовпчасто! паренхiми, мкм3 10 097 ± 438 22 241 ± 1082* 18 077 ± 903* 11 716 ± 571

Товщина хлорофшоносно! тканини стебла, мкм 41,1 ± 1,13 36,1 ± 1,16* 35,6 ± 0,79* 46,1 ± 1,07*

Листковий шдекс, м2/м2 1,31 ± 0,073 1,72 ± 0,084* 1,63 ± 0,071* 2,19 ± 0,090*

Питома поверхнева щшьтсть листка, мг/см2 3,36 ± 0,187 3,91 ± 0,191* 3,51 ± 0,176 3,49 ± 0,155

Вмст суми хлорофiлiв (a+b), % на сиру речовину 0,521 ± 0,021 0,463 ± 0,022* 0,542 ± 0,024 0,685 ± 0,032*

Середнш урожай бульб, ц/га 144 ± 7,2 201 ± 10,0* 173 ± 8,4* 192 ± 9,2*

Прим1тка: * - р1зниця достов1рна за Р < 0,05.

Юльюсна характеристика концентраци структурних елементш, як1 беруть участь у фотосинтетичних процессах, - це питома поверхнева щшьшсть листка. Нами за-фшсовано збшьшення цъого показника псля обробки пбереловою кислотою внаслвдок потовщення основно! фотосинтезувально! тканини листка - хлоренх1ми. Вщомо, що у рослин картопл фотосинтез вщбуваеться не

лише в листках, а й у стеблах за рахунок розвитку у первинн1й кор1 хлорофшоносно! тканини. Результати мшроскошчних дослвджень стебла сввдчать, що пберелова та 1-нафтилоцтова кислоти достов1рно змен-шували, а 6-бензиламшопурин збшьшував товщину хлороф1лоносного шару стебла.

у

з е т н и с о т

о ф

ьу

н ю •У 8 S Р

S^

н е w

а т с

и

45 40

35

30 25 20 15

10

-5

Час тсля обробки

Рис. Вплив стимуляторш росту на чисту продуктивнiстъ фотосинтезу рослин картопт сорту Санте (середнi данi за 2013 i 2014 роки): час тсля обробки 1 - 1-10-та, 2 - 10-20-та, 3 - 20-30-та, 4 - 30-40-ва доба;

- контроль;

- пберелова кислота;

□ - 1

- 1-нафтилоцтова кислота;

- 6-бензиламшопурин

Морфоф1зюлопчна акгивтсть листкового апарату та-кож суттево залежить вщ умсту хлорофшв. За результатами наших дослвджень установлено, що синтетичш аналоги нативних гормонiв-стимулягорiв по-р1зному вплива-ли на вмiст основного фотосинтезувального тгменту рослин у тканинах листка. За до 6-бензиламiнопурину

вiдбувалося зростання вмсту суми хлорофiлiв у листках картопт практично на третину порiвняно з контролем (Angela, 2004). У випадку застосування пберелово! кислоти вмкт хлорофшв зменшувався на 12%, а 1-нафтил-оцтова кислота практично не змшювала його концентраци.

5

0

Отримат результата дослвдження вказують на те, що змши фiтометричних i мезоструктурних показник1в листков та збшьшення вмiсту хлорофiлiв за впливу стимуля-торiв росту сприяли посиленню фотосинтетично! актив-носп листкового апарату (рис.), сввдченням чого е сут-тево вищi значення чисто! продуктивносп фотосинтезу.

Таким чином, застосування стимуляторiв росту збшь-шувало кшьистъ листкiв, !х сиру масу та площу листя, а 6-бензиламшопурин збшьшував концентращю хлорофшу в листках. Так1 змши листкового апарату стали передумо-вою полтшення продуктивносп культури. У середньому по роках дослвдження урожайнiсть картоплi сорту Санте за до пберелово! кислоти збшьшувалася на 39%, застосування 6-бензиламшопурину викликало зростання уро-жайносп на 33%, 1-нафтилоцтово! кислоти - на 20%.

Висновки

Синтетичнi стимулятори росту та розвитку рослин 1-нафтилоцтова кислота, пберелова кислота та 6-бензиламшопурин зумовлювали зм1ни морфогенезу та продуктивности рослин картоплi сорту Санте.

Пберелова кислота збiльшувала лшшш розм1ри до-слвдних рослин, масу сиро! та сухо! речовини цшо! рос-лини. За до шших препарапв вказанi показники достовь рно не змшювалися.

Пiберелова кислота та 6-бензиламшопурин достовiр-но збiльшували кшькють листков на рослинi, масу сухо! та сиро! речовини листав, а ва три стимулятори росту збшьшували площу листково! поверхнi.

Обробка 1-нафтилоцтовою та пбереловою кислотами зумовлювала розростання хлоренх1ми та збiльшення об'ему клтган стовпчасто! паренх1ми. Вмiст хлорофшу в листках достовiрно зростав тсля обробки 6-бензил-амшопурином.

Застосування вах стимуляторiв шдвищувало лист-ковий шдекс та чисту продуктивнiсть фотосинтезу, що в кшцевому результатi шдвищувало урожайтсть культури картоплi. Найефективнiшим виявилося застосування г^берелово! кислоти.

Бiблiографiчнi посилання

Angela, C., 2004. Dyphenylurea derivatives: Structure-activity relationship in plants. Acta Natur. Aten.-Parm. 40(3-4), 85-89. Bala, M., Gupta, S., Gupta, N.K., Sangha, M.K., 2013. Practicals in plant physiology and biochemistry. Scientific, Jodhpur.

Bobyliov, Y.P., Brygadyrenko, V.V., Bulakhov, V.L., Gaichenko, V.A., Gasso, V.Y., Didukh, Y.P., Ivashov, A.V., Kucheriavyi, V.P., Maliovanyi, M.S., Mytsyk, L.P., Pakhomov, O.Y., Tsaryk, I.V., Shabanov, D.A., 2014. Ekologija [Ecology]. Folio, Kharkiv (in Ukrainian).

Fauate, A., Fauate, M., Ayub, R.A., Barbosa, M.M., 2007. Apli-cacao de GA4,7+BA (promalina) afetando o crescimento, desenvolvimento e qualidade do caqui (Diospyros kaki L.) cv. Fuyu. Rev. Ceres. 54, 226-250.

Gaveliene, V., Noviciene, L., Kazlauskiene, D., 2007. Effect of auxin physiological analogues on rape growth and reproductive development. Bot. Lithuan. 13(2), 101-107.

Henselova, M., Vizarova, G., Machackova, I., 2001. The effect of growth regulator Rastim 39 DKV on the level of endogenous phytohormones in tomato (Solanum lycopersicum L.). Rostlinna Vyroba 47(9), 411-417.

Karkar, C., Mandavia, M.K., Mandavia, C., 2007. Influence of salicylic acid and brassinolide on quality and yield of groundnut kernels. Indian Journal of Agricultural Biochemistry 20(1), 1-5.

Khan, N.A., Ansari Samiullah, H.R., 1998. Effect of gibberellic acid spray during ontogeny of mustard on growth, nutrient uptake and yield characteristics. J. Agron. Crop Sci. 181(1), 61-63.

Komarova, V., 1998. The influence of growth regulator crossing on young apple trees photosynthesis activity under soil drought: Abstr. 11th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology, Varna, 7-11 Sept. Bulg. J. Plant Physiol. Spec. issue. 308.

Laichicxi, M., Mercea, M., Gheorghe, I., Grozav, M., Neamtiu, I., Dorosencu, M., Foarce, A., 2002. Preliminary research on the bioactive effect of 2-hidroyethyldimethylammonium-4-aminobenzoate. Proc. Rom. Acad. 4(3), 177-179.

Malinauskaite, R., Jakiene, E., 2005. BSB grupes stility jtaka raudonziedzio salavijo augimui. Vagos 67, 25-30.

Povh, J.A., Ono, E.O., 2006. Rendimento de oleo essensial de Salvia officinalis L. sob acbao de reguladores vegetais. Acta Sci., Biol. Sci. 28(3), 189-193.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Romaniuk, N., Troyan, V., Musiyaka, V., Bezveniuk, Z., Terek, O., 1998. Growth-regulating activity of emistym, the new perspective plant growth regulator: Abstr. 11th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology, Varna, 7-11 Sept. Bulg. J. Plant Physiol. Spec. issue. 309.

Van Emden, H.F., 2008. Statistics for terrified biologists. Blackwell, Oxford.

Xinping, C., Hongyu, Y., Rongzhi, C., Lili, Z., Bo, D., Qingmei, W., Guangeun, H., 2002. Isolation and characterization of triacontanolregulated genes in rice (Oryza sativa L.): Possible role of triacontanol as a plant growth stimulator. Plant Cell Physiol. 43(8), 869-876.

Zrust, J., Henselova, M., 1998. Vliv benzolinonu na tvorbu bramborovych hliz. Rostl. Vyroba 44(12), 533-538.

Hadiumna do редкоnегu 12.09.2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.