39УДК 581.1: 581.19:58.02
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
Кривушина Д.А., м.н.с., аспирант
ФГБНУ ВНИИИСПК, Орёл, Россия, krivushina@yniispk.ru
Аннотация
Представлен обзор литературы отечественных и зарубежных исследователей, применявших регуляторы роста и антиоксиданты на растениях, чтобы наметить пути регуляции роста и продуктивности растений за счет усиления адаптационного потенциала в условиях действия неблагоприятных абиотических факторов вегетационного периода. Данный обзор литературы показывает, что до сих пор не ясны основные мишени и механизмы протекторного действия данных препаратов на основные физиологические процессы в стрессовых условиях. Ключевые слова: малина обыкновенная, регуляторы роста, антиоксиданты, гипертермия, засуха
FEATURES OF THE INFLUENCE OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES ON THE GROWTH AND DEVELOPMENT OF AGRICULTURAL PLANTS
Krivushina D.A. junior researcher, postgraduate student
Russian research institute of fruit crop breeding, Orel, Russia, krivushina@yniispk.ru
Abstract
A review of the literature of domestic and foreign researchers who used growth regulators and antioxidants on plants is presented in order to outline ways of regulating plant growth and productivity by increasing the adaptive potential under the conditions of unfavorable abiotic factors of the vegetative period. This review of the literature shows that the main targets and the mechanisms of the protective effect of these preparations on the main physiological processes under stressful conditions are still not clear.
Key words: raspberry, growth regulators, antioxidants, hyperthermia, drought
Малина - ягодная культура, сочетающая в себе ряд важных хозяйственно-биологических признаков. Она обладает ценными производственно-биологическими качествами, экономической выгодностью и высокими питательными достоинствами. Плоды этой культуры содержат значительное количество биологически активных веществ, необходимых для рационального питания человека (Казаков, Евдокименко, 2010). На реализацию ее продукционной деятельности могут негативно влиять стрессовые факторы внешней среды. В период вегетации распространёнными неблагоприятными факторами, влияющими на рост и развитие малины, являются засуха и высокие температуры (Князев и др., 2009; Шеин и др., 2014). Особенно сильное снижение урожайности малины было отмечено в экстремально засушливых и жарких условиях лета 2010 года (Ожерельева, Богомолова, 2013).
Получены данные, что экзогенное использование регуляторов роста и антиоксидантов позволит наметить пути регуляции роста и продуктивности растений за счет усиления адаптационного потенциала в условиях действия неблагоприятных факторов (Dhaubhadel et al., 2002; Krishna, 2003; Авальбае и др., 2006). Однако использование чистых веществ экономически дорого, в связи, с чем необходимо искать общедоступные синтетические регуляторы роста, по своему эффекту способные их заменить. Существует достаточно широкий спектр регуляторов: Эпин, Циркон, Корневин, Энерген, Бутон, Завязь и прочее. Вместе с тем, протекторный эффект от применения в условиях стресса показан на ограниченном ряде препаратов, к примеру, таких, как Эпин и Циркон. Применение Эпина для растений основано прежде всего на его адаптогенности. В отличие от давно известных ауксинов, брассиностероиды не заставляют растения истощаться, расходуя внутренние резервы для скорейшего достижения определенной фазы жизненного цикла. Обработка растений Эпином повышает устойчивость к стрессовым ситуациям (засуха, заморозки, болезни, механические повреждения). Так, в исследованиях, направленных на изучение устойчивости растений к высокотемпературному стрессу, показано протекторное действие обработок семян кукурузы Эпином (Каштанова, 2013). Также показана индукция под влиянием эпибрассинолида экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, на томатах (Singh et al., 2005), проростках арабидопсиса и рапса (Kagale et al., 2007). Показана возможная роль эпибрассинолида в уменьшении повреждений клеток растений томата термострессом, благодаря индукции ферментативных антиоксидантов (Mazorra et al., 2002). Однако в литературе нет сведений о действии брассиностероидов на снижение интенсивности окислительного стресса за счет изменения характера взаимодействия антиоксидантов и регуляторов роста. Согласно производителю, препарат Циркон увеличивает всхожесть семян, способствует укоренению черенков, предотвращает опадение завязей и плодов, защищает от
засухи, повышает устойчивость к грибным, вирусным и бактериальным заболеваниям. Изучение действия Циркона на растения картофеля и цветной капусты показали, что он в условиях избытка или недостатка почвенной влаги стимулировал рост и развитие растений, повышал продуктивность и одновременно проявлял антистрессовую и фунгицидную активность (Будыкина, Алексеева, Хилков, 2007). Вместе с тем, до сих пор не ясны основные мишени и механизмы протекторного действия данных препаратов на основные физиологические процессы в стрессовых условиях.
Данные литературы свидетельствуют о том, что микроэлемент селен (Se), являясь антиоксидантом, регулирует работу ферментов антиоксидантной защиты организмов, находящихся в оптимальных условиях среды. Предпосевная обработка семян Se существенно снижала потери урожая зерна сортов ячменя от водного стресса. Активность пероксидазы и каталазы при этом оставалась на уровне контрольных растений (Верниченко и др., 2015).
Как показывают результаты исследования П.С. Прудникова, обработка смородины красной селеном способствовала увеличению устойчивости растений к гипертермии и положительно влияла на компоненты продукционного процесса. (Прудников и др., 2018). Применение селена способствует увеличению длины корня и накоплению биомассы проростков злаковых растений.
Результаты исследований И.И. Серегиной (2011) показали, что применение предпосевной обработки семян селеном в условиях краткосрочной почвенной засухи привело к достоверному увеличению массы зерна и массы 1000 зерен. Кроме того, улучшались условия закладки и развития цветочных зачатков на IV этапе онтогенеза у пшеницы. В работе Т.И. Пузиной и др. (2008) показано увеличение массы клубней картофеля на 15-17% при применении селена. Полученные данные могут быть обусловлены антиоксидантным действием селена на растения, механизм которого обусловлен функционированием белков, активный центр которых содержит «селеновые аминокислоты».
В связи с выше изложенным, возникает необходимость изучения протекторного действия регуляторов роста и антиокстидантов, при их раздельном и совместном использовании для понимания основ индуцирования устойчивости к засухе и гипертермии растений малины обыкновенной (Rubus idaeus L.).
Литература
1. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Шакирова Ф.М. Физиологическое действие фитогормонов класса брассиностероидов на растения // Успехи современной биологии. - 2006. - Т. 126. - № 2. - С. 192-200.
2. Будыкина Н.П., Алексеева Т.Ф., Хилков Н.И. Оценка биопотенциала новых регуляторов роста // Агрохимический вестник. - 2007. - № 6. - С. 24-25.
3. Верниченко И.В., Осипова Л.В., Быковская И.А., Яковлев П.А. Влияние селена и цинка на засухоустойчивость растений сортов ячменя и их способность нормализовать азотное питание после перенесенной засухи (опыты с 15N) // Агрохимия. - 2015. - № 3. - С. 43-55.
4. Казаков И.В., Евдакименко С.Н. Реализация биологического потенциала ремонтантной малины в условиях засухи 2010 г. // Плодоводство и ягодоводство России. - 2011. - Т.28. - №1. - С. 253-257.
5. Каштанова Н.Н. Влияние обработки регуляторами роста на устойчивость растений кукурузы к гипо- и гипертермии: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.01.05. - М., 2013. - 23 с.
6. Князев С.Д., Голяева О.Д., Курашев О.В. Проблемы и пути создания высоко адаптивных сортов ягодных культур для Центрально-Черноземного региона // Плодоводство и ягодоводство России. - 2009. - Т. 22. - Ч.2. - С. 99-105.
7. Ожерельева З.Е., Богомолова Н.И. Влияние недостатка воды и избытка тепла на растения малины // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: матер. XVI Междунар. конф. Красноярск: СибГТУ.
- 2013. - С. 123-126.
8. Прудников П.С., Кривушина Д.А., Голяева О.Д. Влияние селена на активность антиоксидантной системы в условиях гипертермии и некоторые звенья продукционного процесса смородины красной // Плодоводство и ягодоводство России. - 2011. - Т.53. - С. 176-182.
9. Пузина Т.И., Цуканова М.А. Влияние почвенной засухи на гормональную и антиоксидантную систему Solanum tuberosum в зависимости от обработки селенитом // Ученые записки Орловского ГУ. - 2008. - № 2. - С. 51-56.
10. Серегина И.И. Влияние условий азотного питания, водообеспеченности и применения селена на фотосинтетическую активность растений яровой пшеницы разных сортов // Агрохимия, 2011. - №7. - С. 17-25.
11. Шеин Е.В., Мазиров М.А., Гончаров В.М., Корчагин Л.Л. и др. Агрофизика. - ВлГУ: Владимир, 2014. - 93 с.
12. Dhaubhadel S., Browning K.S., Gallie D.R., Krishna P. Brassinosteroid functions to protect the translational machinery and heat shock protein synthesis following thermal stress // Plant J. - 2002. - V. 29. - Р. 681-691.
13. Kagale S., Divi U.K., Krochko J.E., Keller W.A., Krishna P. Brassinosteroid confers tolerance in Arabidopsis thaliana and Brassica napus to a range of abiotic stresses // Planta. - 2007. - V. 225. - Р. 353-364.
14. Krishna P. Brassinosteroid-mediated stress responses // Plant Growth Regul. - 2003. - V. 22. - Р. 289-297.
15. Mazorra Z.M., Morell O., González U.La. Medicina deportiva y el ejercicio aerobio // Med Gen Int. - 2002. - 2(3) 3.
- 14 р.
16. Singh I., Shono Mi. Physiological and molecular effects of 24-epibrassinolide, a brassinosteroid on thermotolerance of tomato // Plant Growth Regul. - 2005. - V. 47. - Р. 111-119.
