Применение продуктов переработки торфа в качестве индукторов защиты растений от грибных инфекций Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 632.9

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА В КАЧЕСТВЕ ИНДУКТОРОВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ГРИБНЫХ ИНФЕКЦИЙ

© Л.Н. Сысоева, Т.И. Бурмистрова , Н.М. Трунова

Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа СО Россельхозакадемии, ул. Гагарина, 3, Томск, 634050 (Россия)

E-mail: [email protected]

Исследована антиоксидантная активность, ингибирующая способность по отношению к фитопатогенному грибу Fusarium oxysporum продуктов гидролитической деструкции верхового сфагнового торфа низкой степени разложения. Показана их способность индуцировать защиту яровой пшеницы от корневых гнилей, вызываемых Fusarium oxysporum, Helminthosporium sativum.

Введение

Основное требование, предъявляемое к химическим средствам защиты растений от вредных организмов -максимальная селективность, обеспечивающая строго направленное действие на целевые объекты и не нарушающая общие механизмы биоценотической регуляции в агроэкосистемах и их экологическую стабильность.

Препараты такого типа должны создаваться не на основе веществ, действие которых затрагивает процессы основного метаболизма, а на базе многообразных соединений вторичного метаболизма, выполняющих регулирующие функции в биологических системах. Таким образом, препараты нового поколения должны обладать не биоцидной, а биорегуляторной способностью. Прототипами таких препаратов могут быть природные соединения, обеспечивающие химическое взаимодействие в биологических системах разного уровня сложности [1].

Этим требованиям отвечают препараты, являющиеся продуктами гидролитической деструкции торфа, содержащие в своем составе широкий спектр физиологически активных веществ (гуминовые и фульвокис-лоты, карбоновые и оксикислоты, фенольные соединения и др.) [2]. Для получения торфяных препаратов, применяемых в качестве стимуляторов роста растений, используется хорошо разложившийся малозольный торф с большим содержанием гуминовых веществ - носителей биологической активности [3].

Целью настоящей работы является исследование возможности использования торфяных препаратов в качестве индукторов устойчивости растений к грибным инфекциям.

Экспериментальная часть

В исследовании по разработке на основе торфа индукторов защитных реакций от грибных инфекций был использован верховой сфагновый торф низкой степени разложения (месторождение Темное Томской области). Препараты были получены методом перекисно-щелочного гидролиза в присутствии соли кобальта или цеолита (пегасина) [4].

Для оценки ингибирующих - инициирующих свойств препаратов использовали кинетический метод анализа антиоксидантов (АО) [5, 6]. Экспресс-анализ антиоксидантов основан на использовании модельной реакции инициированного окисления кумола и изучения влияния добавок торфяных препаратов на кинетику его окисления. Определяемые кинетические параметры: С (содержание антиоксидантов) и W (конечная

* Автор, с которым следует вести переписку.

скорость окисления) несут информацию об ингибирующих-инициирующих свойствах рассматриваемых объектов.

Содержание антиоксидантов определяли по формуле

C = WP<T_ _ [моль/кг],

где Wj - скорость инициирования, 6,8-10-8 моль/л с; т - период индукции, с; Р - концентрация анализируемой пробы, кг/л.

Конечную скорость окисления определяли по тангенсу угла наклона кинетической кривой в неингибиро-ванном режиме.

Критерий биологической активности (К) определяли по соотношению

W - W,

K = —------ х 100%,

W

где Wo - скорость окисления в присутствии добавок препаратов; W,j, - скорость окисления без добавок (фон).

Определяемые кинетические параметры торфа и препаратов приведены в таблице 1.

Кинетический метод анализа показал, что препараты в зависимости от их содержания в системе могут проявлять ингибирующие или инициирующие свойства в реакциях окисления кумола.

Непосредственная проверка способности препаратов в зависимости от их концентрации проявлять ингибирующие свойства по отношению к фитопатогенным грибам проводилась с использованием чистой культуры гриба Fusarium oxysporum.

В чашки Петри с питательной средой, содержащей различные концентрации препаратов, наносились блоки культуры гриба с последующей оценкой интенсивности подавления его роста по сравнению с контролем, куда препараты не вносились.

Результаты тестирования препаратов представлены в таблице 2.

Способность препаратов индуцировать устойчивость к грибным инфекциям была проверена в полевых условиях при выращивании яровой пшеницы. Препараты применяли для предпосевной обработки семян и вегетирующих растений. В качестве контрольного варианта использовали семена без обработки, варианта эталона - обработку семян фунгицидом «Максим». Результаты полевого опыта представлены в таблице 3.

Таблица 1. Влияние вида исследуемых образцов на их кинетические параметры

Наименование образца Содержание ОВ в пробе мг/мл Содержание АО С-10-2 моль/кг Конечная скорость окисления (W), мм3/мин Критерий биологической активности (К), %

Исходный торф 6,3 1,29 100 0

Препарат 1 4,2 1,69 70 -30

0,7 -23,4 115 15

Препарат 2 4,2 1,83 80 -20

0,7 -23,2 114 14

Кумол(фон) 100

Примечание: ОВ - органическое вещество; АО - антиоксидант; Препарат 1 содержит соль кобальта; Препарат 2 содержит цеолит.

Таблица 2. Влияние концентрации препаратов на ингибирование роста культуры Fusarium oxysporum

Концентрация, % Подавление роста фитопатогена, %

Препарат 1 Препарат 2

0,0050 40,2 32,4

0,0075 29,2 26,4

0,0100 32,9 22,2

0,0500 36,4 41,0

0,0750 33,3 31,5

0,1000 40,7 32,0

Таблица 3. Влияние препаратов на урожайность и качество зерна яровой пшеницы

Вариант опыта Урожайность, ц/га Масса 1000 зерен, г Содержание белка, % Содержание клейковины, % Пораженность зерна болезнями, %

Контроль 33,8 34,1 13,3 32,6 33,0

Фунгицид Максим 31,6 36,1 14,4 33,9 25,0

Препарат 1, 0,005% 36,0 36,4 15,4 36,1 23,0

Препарат 2, 0,005% 45,5 39,7 14,9 38,7 20,0

Препарат 2, 0,05% 32,8 32,8 14,0 36,5 16,3

Обсуждение результатов

Исследование ингибирующих-инициирующих свойств торфяных препаратов кинетическим методом анализа антиоксидантов показало, что в зависимости от содержания препаратов в анализируемой пробе происходит ингибирование или инициирование процесса окисления кумола. Контакт такого препарата с растением может вызывать реакцию защитного торможения метаболизма или при патогенезе наряду с этим может иметь место синтез определенных белков, повышение уровня антипатогенных веществ и гормонов стресса.

Результаты тестирования ингибирующей способности препаратов 1 и 2 по отношению к фитопатогенному грибу Fusarium oxysporum в зависимости от их концентрации в питательной среде свидетельствуют о том, что оба препарата имеют равную способность к ингибированию роста гриба при минимальной (0,005%) и максимальной (0,1%) концентрациях. Причем для препарата 1 при этих концентрациях она максимальна, а для препарата 2 - только при концентрации 0,05%. Неоднозначная зависимость ингибирования фитопатогенного гриба от концентрации и вида препарата обусловлена существованием большого числа возможных механизмов индуцирования устойчивости растений по отношению к вредным организмам [7].

Применение препаратов в полевых условиях при выращивании пщеницы положительно сказалось на повышении урожайности, улучшении качества зерна, снижении пораженности грибными инфекциями (табл. 3). Полученные данные свидетельствуют о полифункциональности действия препаратов, как стимуляторов роста растений, так и индукторов устойчивости растений от фитопатогенов.

Подтверждением этого являются результаты, полученные в полевом опыте с использованием препарата 2 в концентрациях 0,005 и 0,05%. Если пораженность зерна урожая независимо от концентрации препарата 2 была минимальной по сравнению с другими вариантами опыта, то по другим показателям качества эти два варианта существенно различались.

Если в первом случае получена максимальная урожайность и оптимальные показатели качества урожая пшеницы, то во втором - по всем показателям результаты сравнимы с контролем.

Это свидетельствует о том, что в зависимости от концентрации препарата 2 происходит усиление или торможение определенных биохимических процессов, индуцирующих защиту растений от инфекции. Однако при низкой концентрации (0,005%) препарат 2 проявляет и стимулирующее действие, позволяющее перенести стресс и обеспечить повышение урожайности.

Выводы

Методом гидролитической деструкции верхового сфагнового торфа низкой степени разложения в присутствии соли кобальта или цеолита получены биологически активные препараты.

Действие препаратов характеризуется как полифункциональное. На всех вариантах полевого опыта, где использовали препараты при выращивании пшеницы, наблюдается снижение инфицированности зерна урожая по сравнению с контролем. Кроме того, применение препаратов в низкой концентрации (0,005%) обеспечило прибавку урожая пшеницы и улучшение качества зерна.

Список литературы

1. Долженко В.И. На пути совершенствования ассортимента средств защиты растений // Защита и карантин растений. 2004. №8. С. 20-22.

2. Наумова Г.В., Жмакова Н.А., Косоногова Л.В. и др. Экологобезопасные средства защиты растений на основе продуктов гидролитической деструкции торфа // VII конференция физико-химии торфа и сапропеля. Тверь,1994. Ч. I.

3. Наумова Г.В., Райцина Г.И., Косоногова Л.В., Кособокова Р.В. Гуминовые препараты торфа и их эффективность при сельскохозяйственном использовании // Химия твердого топлива. 1991. №1. С. 95-99.

4. Патент № 2216172. Способ получения средства для защиты растений от грибковых заболеваний / БИ. 2003. №32.

5. Эммануэль Н.М., Гладышев Г.П., Денисов Е.Г. и др. Порядок тестирования химических соединений как стабилизаторов полимерных материалов: препринт. М., 1976. 35 с.

6. Юдина Н.В., Писарева С.И., Саратиков А.С. Оценка биологической активности гуминовых кислот торфов // Химия твердого топлива. 1996. №5. С. 31-34.

7. Тютерев С. Л. Индуцированный иммунитет к болезням и перспективы его использования // Защита и карантин растений. 2005. №4. С. 21-26.

Поступило в редакцию 19 апреля 2007 г.