CC BY
70
ТРИБУНА АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
УДК / UDC 631.53.01:578/.579:001.891:577.19
ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФИТОНЦИДОВ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ИНФИЦИРОВАННЫЕ СЕМЕНА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
RESEARCH OF BIOLOGICAL ACTION OF PHYTONCIDES OF DIFFERENT ORIGIN ON INFECTED AGRICULTURAL SEEDS
Боева О.П., аспирант Boeva O.P., Postgraduate Student ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», Орел, Россия
Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia E-mail: biotechnologyosau@yandex.ru
Одной из наиболее вредоносных болезней сельскохозяйственных культур является альтернариоз. Альтернариозы поражают растение и, уменьшая фотосинтетическую поверхность листьев, приводят к снижению урожайности и загрязнению продукции микотоксинами и аллергенами. Среди широко спектра методов борьбы с данным заболеванием активно развивается направление по разработке технологий создания и применению биологически активных средств защиты. В роли БАВ выступают фитонциды, способствующих повышению устойчивости растений к действию патогенов. В данной статье проведены исследования влияния растительных биологически активных веществ на рост и развитие здоровых и зараженных Alternaría tenuis Nees et Fr. проростков пшеница сорта Безенчукская 210 в лабораторных условиях. Материалом для исследований послужили: флавоноиды гречихи, лектины сои, экстракты ели обыкновенной, экстракты ели голубой, антибактериальное вещество ячменя, масло сосны. Фитонциды были получены методом экстракции с использованием органических и неорганических растворителей. В ходе проведения эксперимента выявлены биологически активные вещества, стимулирующие развитие растения пшеницы на здоровом и зараженном альтернариозом фоне. Установлено, что фитонциды, содержащиеся в экстракте ели голубой, приводят к интенсификации роста проростков пшеницы, зараженной альтернариозом. Антибактриальные вещества ячменя усиливают рост корней проростков пшеницы здоровой и инфицированной Alternaría tenuis Nees et Fr. Показано, что действие остальных изученных биологически активных веществ растений приводит к замедлению роста проростков пшеницы в течение девяти суток. Исключение составляли лектины сои, которые не проявили рост сдерживающего действия на здоровые проростки пшеницы.
Ключевые слова: фитонциды, флавоноиды, лектины, хвойные экстракты, альтернариоз, пшеница.
One of the most harmful crop diseases is Alternaria blight. Alternaria blight affects the plant and, reducing the photosynthetic surface of the leaves, leads to lower yields and product pollution with mycotoxins and allergens. Among a wide range of methods for combating this disease, a direction of technologies for the creation and use of biologically active remedies is actively developing. Phytoncides act as a biologically active substance, which increase the resistance of plants to the action of pathogens. This article studies the effects of plant biologically active substances on the growth and development of healthy and infected Alternaria tenuis Nees et Fr. seedlings wheat variety Bezenchukskaya 210 under the laboratory conditions. The research material was: buckwheat flavonoids, soya lectins, common
spruce extracts, blue spruce extracts, antibacterial substance of barley, pine oil. Phytoncides were obtained by extraction using organic and inorganic solvents. In the course of the experiment, biologically active substances were identified that stimulate the development of a wheat plant against a healthy and infected background of alternaria. It was found that volatile production contained in the extract of blue spruce leads to increased growth of seedlings of wheat infected with alternariosis. Barley antibacterial substances enhance the growth of roots of healthy and infected wheat seedlings Alternaría tenuis Nees et Fr. It is shown that the effect of the remaining studied biologically active substances of plants leads to a slowdown in the growth of wheat seedlings for nine days. An exception was soya lectins, which did not show an increase in the inhibitory effect on healthy wheat seedlings. Key words: phytoncides, flavonoids, lectins, coniferous extracts, alternariosis, wheat.
Введение. Основное условие повышения эффективности сельскохозяйственного производства - комплексная защита культурных растений от болезней и вредителей. Благоприятная фитосанитарная обстановки на сельскохозяйственных полях обеспечивает получение качественного и высокого урожая. Мировое земледелие ежегодно теряет от вредоносных организмов 169 млн т зерна [4]. Обеспечения продовольственной безопасности - многоплановая задача, требующая комплексного подхода. Практика защиты растений располагает методами и приёмами профилактического и истребительного характера, позволяющими остановить распространение болезней на хозяйственно неощутимом уровне. При этом интенсификация сельского хозяйства, основанная на применении минеральных удобрений, химических средств защиты растений, порождает массу проблем, среди которых можно отметить нарастающее загрязнение окружающей среды, почвоутомление и деградацию почв. В настоящее время сдерживающим фактором применения химических средств является их отрицательное влияние на природу и человека [3, 5, 7]. Одним из путей решения данной проблемы является поиск, создание и промышленное производство новых препаратов, малотоксичных для людей, животных и полезных насекомых, способных при эффективном воздействии на вредные объекты быстро разлагаться [1, 4, 6].
Одной из наиболее вредоносных болезней сельскохозяйственных культур остается альтернариоз. Альтернариозы поражают многие сельскохозяйственные культуры и проявляются в виде пятнистостей, гнилей, налетов и т.д. Вредоносность этих заболеваний обусловлена снижением фотосинтетической поверхности листьев, плесневением плодов и семян, уменьшением урожая и загрязнением сельскохозяйственной продукции микотоксинами и аллергенами [2]. В связи с этим поиск новых средств защиты представляется актуальной и своевременной задачей.
Цель исследования - исследовать влияние фитонцидов различного происхождения на инфицированные Alternaria tenuis Nees et Fr. семена пшеницы.
Условия, материалы и методы. Материалом для исследований послужили: пшеница сорта Безенчукская 210, флавоноиды гречихи, лектины сои, экстракты ели обыкновенной и ели голубой, антибактериальное вещество ячменя, масло сосны. Выделения флавоноидов, лектинов, хвойных экстрактов проводили методом экстракции различными растворителями, эфирные масла сосны были получены методом перегонки с водяным паром при атмосферном давлении. Для выделения антибактериальных веществ ячменя осуществляли двухступенчатую экстракцию разными растворителями. Проращивание семян осуществляли в программируемой камере «Фитотрон».
Результаты и обсуждение. Для изучения биологических свойств фитонцидов проводили исследования их влияния на рост и развитие проростков пшеницы на здоровом и инфицированном Alternaría tenuis Nees et Fr. фоне. Концентрации фитонцидов составляли: хвойные экстракты 20%, флавоноиды 0,1%, лектины 0,02%, антибактериальные вещества ячменя 0,02%, эфирные масла хвойных 0,005%. Обработка семян данными растворами проводилась в течении двух часов.
В таблицах 1 и 2 представлены данные длины проростков пшеницы на здоровом и инфицированном Alternaría tenuis Nees et Fr. фоне под действием фитонцидов.
Таблица 1 - Длина проростков пшеницы обработанных растворами фитонцидов
Варианты опыта Длина проростков пшеницы, см
Сутки
Виды фитонцидов 3 6 9
Лектины сои 1,6 9,2 13,5
Флавоноиды гречихи 1,2 7,9 10,7
Масло сосны 0,6 5,7 9,0
Экстракт ели обыкновенной 1,0 9,4 10,0
Экстракт ели голубой 2,1 12,0 13,5
Антибактериальное вещество ячменя 0,6 8,5 11,7
Контроль 1,3 10 13,5
Из таблицы 1 видно, что длина проростков пшеницы, обработанных растворами фитонцидов, в контрольном образце увеличивалась от 1,3 до 13,5 см в течение семи суток. Показано, что на третьи сутки антибактериальные вещества ячменя и масло сосны замедляют рост проростков пшеницы в 0,8-2 раза. Экстракт ели голубой в начальный период роста способствует увеличению биомассы растения пшеницы в 1,6 раза, но затем его ростостимулирующие действие прекращается, и длина контрольных образцов превышает длину экспериментальных образцов. Масло сосны замедляет рост проростков пшеницы, обработанной фитонцидами в 1,7 раза. Действия флавоноидов гречихи и антибактериального вещества ячменя также приводят к замедлению роста на шестые сутки. На девятые сутки длина образцов обработанные лектинами сои были сопоставимы с длиной контрольных образцов.
Таблица 2 - Длина проростков пшеницы, инфицированных Alternaría tenuis Nees et Fr. обработанных растворами фитонцидов_
Варианты опыта Длина проростков пшеницы, см
Сутки
Виды фитонцидов 3 6 9
Лектины сои 2,5 4,3 6,5
Флавоноиды гречихи 0,5 4,4 7,5
Масло сосны 1,0 7,8 13,2
Экстракт ели обыкновенной 0,4 3,1 7,4
Экстракт ели голубой 0,4 6,9 13,8
Антибактериальное вещество ячменя 0,2 3,6 9,8
Контроль 0,5 6,6 13,2
Из таблицы 2 видно, что длина проростков пшеницы, зараженной Alternarla tenuis Nees et Fr. в контрольном образце увеличивалась от 0,5 до 13,2 см. в течение 7 суток. Антибактериальные вещества ячменя замедляют рост проростков пшеницы, инфицированной Alternarla tenuis Nees et Fr. 2,5 раза. Лектины сои в начальные сутки роста способствуют увеличению биомассы растения пшеницы в 5 раз. На шестые сутки ситуация изменяется. Образцы, обработанные экстрактом ели голубой и маслом сосны, превышают контрольные значения в 1; 1,2 раза соответственно. Антибактериальные вещества ячменя замедляют рост проростков пшеницы, зараженной Alternarla tenuis Nees et Fr. в 2 раза. Действия флавоноидов и лектинов также приводит к замедлению роста на шестые сутки. На девятые сутки образцы, обработанные экстрактом ели голубой, превысили длину контрольных образцов в 1,04 раза. Длина проростков инфицированной пшеницы обработанных маслом сосны была сопоставима с длинных контрольных образцов на девятые сутки. Лектины сои, флавоноиды гречихи, экстракт ели обыкновенной и антибактериальное вещество ячменя снижали рост проростков в 2; 1,8; 1,8 и 1,3 раза соответственно. Таким образом, экстракт ели голубой показал ростостимулирующее действие в отношении проростков пшеницы, зараженной альтернариозом.
В ходе проведения эксперимента исследовали влияние фитонцидов на длину корней проростков пшеницы обработанных растворами фитонцидов на здоровом и инфицированном альтернариозом фоне. Результаты опыта представлены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 - Длина корней проростков пшеницы, обработанных растворами фитонцидов_
Варианты опыта Длина корней пшеницы, см
Сутки
Виды фитонцидов 3 6 9
Лектины сои 1,0 6,0 3,5
Флавоноиды гречихи 2,0 6,5 5,0
Масло сосны 1,7 5,0 3,1
Экстракт ели обыкновенной 3,5 4,0 5,5
Экстракт ели голубой 3,8 3,8 4,0
Антибактериальное вещество ячменя 1,0 5,0 9,0
Контроль 1,6 5,5 8,0
Из таблицы 3 видно, что длина корней пшеницы обработанных растворами фитонцидов в контрольном образце увеличивалась от 1,6 до 8 см в течение семи суток. Показано, что на третьи сутки лектины сои и антибактериальное вещество ячменя приводит к самому меньшему показателю прорастания и замедляют рост корней пшеницы, обработанной фитонцидами в 1,6 раза. Экстракт ели голубой в начальные сутки роста способствуют увеличению биомассы растения пшеницы в 2,3 раза. На шестые сутки ситуация изменяется. Контрольные значения превышают образцы, обработанные экстрактом масла сосны, ели обыкновенной, ели голубой и антибактериального вещества ячменя 1,1; 1,4; 1,4 и 1,1 раза соответственно. Действия экстракта ели обыкновенной и экстракта ели голубой также приводит к замедлению роста на шестые сутки. На девятые сутки образцы, обработанные экстрактом антибактериальным веществом ячменя, превысили длину контрольных образцов в 1,1 раза. Лектины сои, флавоноиды гречихи,
масло сосны, экстракт ели обыкновенной и ели голубой снижали рост длины корней в 2,3; 1,6; 2,6; 1,5 и 0,2 раза соответственно. Таким образом, антибактериальное вещество ячменя показало ростостимулирующее действие в отношении проростков пшеницы, зараженной альтернариозом.
Таблица 4 - Длина корней проростков пшеницы, инфицированных Alternaria tenuis Nees et Fr., обработанных растворами фитонцидов_
Варианты опыта Длина корней пшеницы, см
Сутки
Виды фитонцидов 3 6 9
Лектины сои 0,9 2,2 2,8
Флавоноиды гречихи 1,1 1,7 2,5
Масло сосны 2,1 2,0 2,3
Экстракт ели обыкновенной 1,4 2,1 2,5
Экстракт ели голубой 0,5 2,7 4,5
Антибактериальное вещество ячменя 1,2 3,3 6,5
Контроль 0,8 3,0 6,4
Из таблицы 4 видно, что длина корней пшеницы, зараженной Alternaria tenuis Nees et Fr., в контрольном образце увеличивалась от 0,8 до 6,5 см в течение 7 суток. Показано, что на третьи сутки экстракт ели голубой приводит к снижению показателей прорастания и замедляет рост проростков пшеницы, инфицированной Alternaria tenuis Nees et Fr., в 1,6 раза. Масло сосны в начальные сутки роста способствуют увеличению биомассы растения пшеницы в 2,6 раз. На шестые сутки ситуация изменяется. Контрольные значения превышают образцы, обработанные антибактериальным веществом ячменя, в 1,1 раза. Флавоноиды гречихи замедляют рост длины корней пшеницы, зараженной Alternaria tenuis Nees et Fr., в 1,8 раза. Действия флавоноидов гречихи также приводит к замедлению роста на шестые сутки. На девятые сутки ни один образец не превысил длину контрольных образцов. Таким образом, у инфицированных альтернариозом образцов пшеницы действие фитонцидов приводило к уменьшению длины корня в 0,2-3,8 раза. Исключение составили антибактериальные вещества ячменя.
Выводы. В ходе проведения эксперимента установлено, что фитонциды, содержащиеся в экстракте ели голубой, приводят к интенсификации роста проростков пшеницы, зараженной альтернариозом. Антибактриальные вещества ячменя усиливают рост корней проростков пшеницы здоровой и инфицированной альтернариозом.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Башкирова Т.Н., Колесникова В.А., Мочкова Т.В. Перспективные пестициды в смесях с жидкими минеральными удобрениями // Вестник РАСХН. 2000. № 1. С. 22-25.
2. Ганнибал Ф.Б., Орина A.C., Левитин М.М. Альтернариозы сельскохозяйственных культур на территории России // Защита и карантин растений. 2010. № 5. С. 30-32.
3. Захаренко В.А., Захаренко A.B. Экономический аспект применения пестицидов в современном земледелии России // Российский химический журнал. 2005. Т. 49. № 3. С. 12-15.
4. Колесникова В.А., Башкирова Т.Н., Мочкова Т.В. Экологически безопасные технологии применения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. № 3(10). С. 41-45.
5. Леонов H.H., Сокирко В.П., Мелькумова Е.А. Применение биофунгицидов на основе trichoderma harzianum rifai для оздоровления почв в насаждениях алычы // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. № 1 (60). С. 24-30.
6. Лысов А.К., Веретенников Ю.М., Краковецкий H.H. Внесение пестицидов: из века минувшего в век нынешний // Защита и карантин растений. 2004. № 12. С. 20-22.
7. Глинушкин А.П., Соколов М.С., Торопова Е.Ю. Фитосанитарные и гигиенические требования к здоровой почве. М.: Агрорус, 2016. 288 с.
REFERENCES
1. Bashkirova T.N., Kolesnikova V.A., Mochkova T.V. Perspektivnye pestitsidy v smesyakh s zhidkimi mineralnymi udobreniyami // Vestnik RASKhN. 2000. № 1. S. 22-25.
2. Gannibal F.B., Orina A.S., Levitin M.M. Alternariozy selskokhozyaystvennykh kultur na territorii Rossii // Zashchita i karantin rasteniy. 2010. № 5. S. 30-32.
3. Zakharenko V.A., Zakharenko A.V. Ekonomicheskiy aspekt primeneniya pestitsidov v sovremennom zemledelii Rossii // Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal. 2005. T. 49. № 3. S. 12-15.
4. Kolesnikova V.A., Bashkirova T.N., Mochkova T.V. Ekologicheski bezopasnye tekhnologii primeneniya zhidkikh mineralnykh udobreniy i sredstv zashchity rasteniy // Selskokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2009. № 3(10). S. 41-45.
5. Leonov N.N., Sokirko V.P., Melkumova Ye.A. Primenenie biofungitsidov na osnove trichoderma harzianum rifai dlya ozdorovleniya pochv v nasazhdeniyakh alychy // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019. № 1 (60). S. 24-30.
6. Lysov A.K., Veretennikov Yu.M., Krakovetskiy N.N. Vnesenie pestitsidov: iz veka minuvshego v vek nyneshniy // Zashchita i karantin rasteniy. 2004. № 12. S. 20-22.
7. Glinushkin A.P., Sokolov M.S., Toropova Ye.Yu. Fitosanitarnye i gigienicheskie trebovaniya k zdorovoy pochve. M.: Agrorus, 2016. 288 s.
