CC BY
52
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АБИОГЕННЫХ ЭЛИСИТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ К ПОРАЖЕНИЮ
ФУЗАРИОЗОМ
Яблонская Елена Карленовна
канд. биол. наук, доцент Кубанский Государственный Аграрный Университет,
РФ, г. Краснодар E-mail: yablonskay@mail. ru
THE INFLUENCE ABIOTIC ELICITORS ON STABILITY OF WINTER WHEAT PLANTS INFECTED BY FUSARIUM
Yablonskaya Elena
candidate of science in biology, assistant professor of Kuban state agrarian
university, Russia Krasnodar
АННОТОЦИЯ
Максимальная реализация генетического потенциала сорта может стать одним из приоритетных путей развития сельскохозяйственного производства. С этой целью в последнее время все более широко применяются абиогенные элиситоры, повышающие устойчивость растений к поражению патогенами. Изучено влияние препаратов фуролан и метионин на устойчивость растений пшеницы к поражению фитопатогенами. Разработана технология совместного применения препаратов против фузариоза на растениях пшеницы.
ABSTRACT
Using the maximum biological potential crops could become one of alternative development paths agronomic sector of agricultural production. To resolve this problem in agricultural practices more widely used abiogenic elicitors. Were studied the influence of furolan and methionine on the wheat plants for resistance to pathogens. Were developed a new technology against the Fusarium on wheat plants including furolan and methionin treatment.
Ключевыеслова: элиситоры; иммунитет; озимая пшеница; фузариоз. Keywords: elicitors; immunity; winter wheat; Fusarium.
Среди наиболее актуальных эколого-гигиенических проблем России и сопредельных стран СНГ весьма вредоносными являются грибные болезни зерновых колосовых культур, в частности фузариоз колоса озимой пшеницы, который носит эпифитотный характер и значительно распространен. Поэтому поиск эффективных препаратов для борьбы с фитопатогенами приобретает все большую актуальность. Так, только в период с 1993 по 2014 г. за счет болезней зерновых, в особенности гнилей, потери зерна в Российской Федерации превысили 230,6 млн. т, что составляет в среднем от 6 до 29 % ежегодного валового сбора [1, с. 321].
Патогенные грибы поражают растения в течение всего периода вегетации. Заболевание стремительно развивается при чрезмерно раннем, либо позднем сроках сева; плохой закалки растений осенью. Усиливают поражение зерновые предшественники, насыщение севооборотов пшеницей и рожью, засоренность посевов, невыровненность поля, превышение дозы азотных удобрений осенью. Источником инфекции служат зараженные семена, перезимовавшие растения, пораженные фузариозной гнилью. Фузариозная корневая гниль вызывает гибель проростков, гниль корней, подземного междоузлия и основания стеблей, угнетает рост растений, вызывает гибель продуктивных стеблей, полегание, через зерницу, развитие неполноценного колоса со щуплым зерном.
Болезнь поражает все злаки. Получаемое щуплое, с рыхлым эндоспермом зерно приводит к потери 25—30 % урожая. Поражая зерно, грибы вызывают разложение белковых веществ с выделением микотоксинов, которые накапливаются в зерне.
Основные ареалы фузариозов размещены в южных районах России, в частности, на территории Ставропольского и Краснодарского края (в том числе Староминской, Тбилисский, Майкопский). В Краснодарском крае в 2013 году корневыми гнилями на озимых зерновых было поражено 284,1 тыс. га, максимальное распространение и развитие болезни было отмечено в фазу «всходы-кущение» и составляло 39 % и 12 % соответственно. Основынми причинами распространения фузариоза в южных районах России могут быть не
только теплые и влажные погодные условия в период цветения, созревания и уборки, но и нерациональное применение приемов интенсивной технологии возделывания (минимализация обработки почвы, в том числе поверхностная обработка дисковыми орудиями), некондиционные семена, увлечение позднеспелыми сортами, затяжная уборка [2, с. 70].
Систематическое воздействие пестицидов также увеличивает резистентность и токсинообразующие свойства возбудителей фузариоза.
По прогнозам РОССЕЛЬХОЗЦЕНТРА в 2014 г. возможна повышенная вредоносность корневых гнилей. В борьбе с фузариозами применяют фунгициды фундазол, импакт, спортак , альто, фоликур, тилт, рекс КС, гранит, опус и других. В рамках интегрированной защиты растений совершенствование химического метода направлено на подбор эффективных и малоопасных для агроценозов препаратов [3, с. 195]. Однако химический метод защиты растений вызывает возникновение резистентности у фитопатогенов, что снижает эффективность препаратов, приводит к появлению новых еще более вредоносных возбудителей болезней.
Максимальное использование биологического потенциала сельскохозяйственных культур может стать одним из альтернативных путей развития агрономического сектора сельскохозяйственного производства.
Чтобы решить сложившуюся проблему аграрии все более широко применяются индукторы иммунитета - элиситоры. Подобные препараты, обладая широким спектром защитных эффектов, не проявляют непосредственного токсического воздействия по отношению к патогену, растениям и животным и не оказывают негативного воздействия на рост растений, не нарушают экологическое равновесие в агробиоценнозах.
В последнее время все большее внимание уделяется исследованию механизмов взаимодействия патогенов и растений. Принцип метода иммунизации растений путем индукции иммунитета основан на естественных процессах, обусловливающих взаимосвязи между растением и возбудителем заболевания. Согласно современным представлениям, индуцированная
резистентность развивается при воздействии на растения элиситоров (индукторов устойчивости). Сигналами, вызывающими ответную реакцию клеток растений на инфицирование патогенами, являются различные вещества химической природы (преимущественно фенольной природы).
Элиситоры включают различные сигнальные системы клеток растений, что приводит к экспрессии защитных генов, запускающих каскад последовательных биохимических реакций, приводящих к синтезу веществ антибиотического действия — фитоалексинов и синтезу соответствующих белков de novo, связанных с патогенезом (pathogenesis-related proteins, PR) в зависимости от их биохимических и молекулярных особенностей, а так же активизацию гормональных и ферментных систем, осуществляющих перестройку клеточных структур, которые в конечном итоге приводят к изменению физиологического состояния растений, в конечном итоге, формированию иммунитета растений к патогенам .
Таким образом, при обработке растений индукторами иммунитета в них происходят глубокие изменения на биохимическом и физиологическом уровнях [4, с. 51; 5, с. 132].
В качестве препаратов, применяемых в предлагаемой технологии используются препарат фуролан и аминокислота метионин, для повышения устойчивости растений к поражению фитопатогенами и снижению токсического воздействия гербицидов (рис. 1).
о
nh2
Фуролан - 2(2фурил)-1,3-диоксолан
(2-амино-4-(метилтио) бутановая кислота
Рисунок 1. Патенты РФ № 2284694, 2356225, 2475025
Фуролан повышает устойчивость растений к поражению грибковыми заболеваниями (Патент РФ № 2042326) положительно влияет на физиолого-
биохимические процессы, увеличивает продуктивность растений пшеницы, повышает устойчивость к неблагоприятным условиям произрастания и поражению фитопатогенами, способствует получению более выровненного по размерам зерна в колосе и синхронизирует его созревание.
Аминокислота метионин незаменимая серусодержащая
гликогенобразующая аминокислота. Входит в состав большинства белков, участвует в процессах ферментативного метилирования, приводящих к образованию холина и других биологически важных соединений.
Применение комплекса препаратов позволяет сохранить существующие в агробиоценозе равновесие микроорганизмов, и при этом, свести к минимуму неблагоприятное воздействие фитопатогенных бактерий на растения.
При воздействии на растения изучаемых препаратов, они воспринимаются растением как сигнальные вещества, и растение включает свои защитные механизмы индуцированной иммунной защиты, позволяющие разрушить чужеродные молекулы. Происходит запуск антистрессовых программ. Стабилизируется синтез белка, повышается устойчивость к обезвоживанию, а следовательно засухоустойчивость [6, с. 145; 7, с. 93; 8, с. 86; 9—10].
Увеличивается содержание фенольных соединений, в частности хлорогеновой кислоты, являющейся предшественником лигнина, и как следствие происходит более активная лигнификация тканей растений. Это способствует повышению устойчивости к фитопатогенами и снижению токсического воздействия гербицидов [6, с. 143; 7, с. 95; 8, с. 85; 9—10].
В связи со стабилизацией синтеза белка происходит стабилизация клеточных мембран, в том числе и мембран хлоропластов, что обусловливает в условиях засухи активное протекание фотосинтетических процессов, увеличивается содержание пигментов в растении. Активация фотосинтетических процессов, роста корневой системы улучшает поступление питательных веществ из почвы, синтез углеводов и белковых веществ. Это создает условия для более равномерного налива зерна в колосе, повышения урожайности, выравненности зерна по размерам в колосе, крупности и
выполненности, увеличивается масса 1000 зерен, повышается содержание белка и клейковины, улучшается ее качество в связи с более активным синтезом глиадинов и глутаминов, содержащих в большом количество аспарагиновую и глутаминовую кислоты [6, с. 144; 7, с. 96; 8, с. 84; 9—10].
Композиция фуролан с метионином улучшает посевные качества семян, активирует рост корневой системы. Анатомо-морфологические исследования листовой пластинки озимой пшеницы показали, что в вариантах с обработкой растений фуроланом и композицией метионина с фуроланом листья пшеницы приобретают признаки засухоустойчивости: утолщение стенок клеток эпидермиса, увеличение общей толщины листовой пластинки, уменьшение размеров клеток хлоренхимы, увеличение толщины хлоренхимы, уменьшение величины устьиц, увеличение размеров пузыревидных клеток.
Все это позволяет растению снизить потери влаги, при низкой влагообеспеченности. Существенное утолщение слоя хлоренхимы, свидетельствует о большом потенциале синтетической активности листа.
Таким образом, обработка растений озимой пшеницы фуроланом и композицией фуролана с метионином, позволяет изменить анатомическую структуру листа, что имеет значение для повышения засухоустойчивости пшеницы.
При определении содержания пигментов установлено, что в вариантах с применение фуролана, метинина и при совместном внесении увеличивается содержание флорофилла на 24,6 % , 9,7 % и 17,8 %, и каротина на 47,5 % , 27,3 % и 50,5 % соответственно.
При определении содержания РНК, ДНК и общего белка спектральным методом выявлено увеличение их содержания в вариантах с обработкой фуроланом и композицией фуролан с метионином в среднем на 1,59 % и 6,3 % соответственно.
При изучении показателей качества зерна пшеницы установлено, что при совместном применении фуролана с метионином улучшаются натура зерна, увеличивается содержание белка и клейковины, улучшается ее качество [9, 10].
Список литературы:
1. Тарчевский И.А. Элиситор-индуцируемые сигнальные системы клеток растений // Физиология растений. — 2000. — Т. 47. — № 2. — С. 321— 332.
2. Санин С.С., Назарова Л.Н. Фитосанитарная обстановка на посевах пшеницы в Российской Федерации (1991—2008 гг.). Аналитический обзор // Защита и карантин растений. — 2010. — № 2. — С. 69—88.
3. Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в РФ в 2013 г. Прогноз развития вредных объектов в 2014 г.. МИНСЕЛЬХОЗ РФ , ФГБУ «Россельхозцентр», М. 2014. — 653 с.
4. Поликсенова В. Д. Индуцированная резистентность растений к патогенам и абиотическим стрессовым факторам (на примере томата) // Вестник БГУ. — 2009. — сер. 2. — № 1. — С. 48—60.
5. Тютерев С. Л. Механизмы действия фунгицидов на фитопатогенные грибы. СПб.: ИПК «Нива», 2010. — 172 с.
6. Яблонская Е.К. Влияние регулятора роста фуролан на реализацию потенциальной продуктивности и посевные качества зерна озимой пшеницы/ Е.К. Яблонская, Е.А. Окон, Н.И. Ненько, Е.В. Суркова// Труды Кубанского государственного Аграрного университета. Краснодар: КубГАУ, — 2009. — В. 5(2). — С. 139—145.
7. Яблонская Е.К. Взаимосвязь стабильности мРНК бифермента лизикетоглюторатредуктазы-сахаропиндегидрогеназы и формирования технологических качеств зерна пшеницы/ Е.К. Яблонская, Г.И. Букреева, Н.А. Кузембаева , Д.В. Сметанин, А.И. Насонов, В.К. Плотниов // Труды кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ, — 2010. — В. (3). — С. 90—95.
8. Яблонская Е.К. Возделывание озимой пшеницы с использованием обработки растений экзогенными регуляторами// Е.К. Яблонская, В.В. Котляров, Д.В. Котляров, Д.Ю. Донченко, Федулов Ю.П. Труды
Кубанского государственного Аграрного университета. Краснодар: КубГАУ, — 2012. — В. 3. — С. 81—87.
9. Яблонская Е.К., Котляров В.В., Федулов Ю.П. Антидоты гербицидов сельскохозяйственных культур (обзор) Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) Краснодар: КубГАУ, 2013. — № 10(094). - IDA [article ID]: 0941310033. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://ej.kubagro.ru/2013/10/pdf/33.pdf, 1,188 у.п.л.
10. Яблонская Е.К. Антидотная активность композиции препаратов фуролан и метионин к гербициду 2,4-Д / Е.К. Яблонская, В.В. Котляров, Ю.П. Федулов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 02(096).
— IDA [article ID]: 0961401058. [Электронный ресурс]. — Режим доступа.
— URL: http://ej.kubagro.ru/2014/02/pdf/58.pdf, 0,813 у.п.л.
