CC BY
36
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (140), 2009
В. Т. Пивень,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В. Я. Исмаилов*,
кандидат сельскохозяйственных наук
И. И. Шуляк,
кандидат биологических наук
А. Т. Подварко*,
старший научный сотрудник
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадесии Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, 17
тел.:(861)275-74-47, факс: (861)254-27-80 e-mail:zaschita-vniimk@mail.ru
*ВНИИБЗР
СНИЖЕНИЕ ВРЕДОНОСНОСТИ ФОМОПСИСА ПОДСОЛНЕЧНИКА С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ БИОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Ключевые слова: болезнь, фомопсис,хитозан, индуцированная устойчивость, росторегуляторы
УДК 633.854.78:632.9
Введение. Анализ литературы и наши данные свидетельствуют, что гриб Б1арог1е (РкошорзО) кгИаПЫ (Munt.-Cvet et.al.), поражающий кроме подсолнечника и дикорастущие растения, формирует высокий инфекционный потенциал, что способствует экспансии фомопсиса и его вредоносности в России и
других странах, возделывающих эту культуру. Имеющийся современный и перспективный отечественный и зарубежный набор сортов и гибридов подсолнечника является восприимчивым к этой болезни. Поэтому фо-мопсис как для России, так и для многих стран остается проблемным заболеванием.
В арсенале средств защиты сельскохозяйственных культур, в том числе и подсолнечника, от данного патогена в настоящее время приоритет остается за химическими фунгицидами. Исследованиями, проведенными в Югославии, Румынии, Франции, России и других странах, показано, что имеющийся ассортимент последних не обеспечивает уменьшение инфекционного запаса, что снижает эффективность защитных мероприятий [1-3].
В связи с этим перспективным является практическое использование индуцированной устойчивости основанной на усилении собственных защитных механизмов растений. Важнейшими предпосылками формирования представлений об индуцированной устойчивости как о реально существующем феномене, является то, что защитные реакции возникают в ответ на заражение как у устойчивых, так и у чувствительных растений [4].
Индукторами болезнеустойчивости могут быть синтетические и природные биологически активные вещества. Среди последних, наибольшее внимание в настоящее время уделяется хитину и его производному - хитозану [5, 6]. Впервые высокую активность хитозана в защите растений продемонстрировал Л. Хандви-гер в 1986 г. [7]. Он установил, что обработка семян сельскохозяйственных культур хитозаном защищает растения от грибных и бактериальных болезней и повышает урожайность в среднем на 20 % [7]. В настоящее время получены убедительные данные, о высокой эффективности и механизмах действия хитозана на биологические объекты. В работах J. J. Ren and C.A. West и И. И. Бегунова с соавторами [8, 9] показан эффект индуцированного биосинтеза хитаназ и хитазаназ в результате обработки растительных клеток хитозаном; они проявили очень высокую устойчивость по отношению к фитопатогенным грибам и бактериям. Установлено, что не только клетки, но и растения риса, гороха, моркови и других культур, обработанные хитозаном, синтезируют кроме хитинолитических ферментов, также лектины, которые совместно приводят к комплексному нарушению клеточных стенок фитопатогенов, предотвращая тем самым проникновение грибной инвазии в растения. Многолетние испытания хитозана в лабораторных и полевых условиях научных учреждений России (ВНИИБЗР, ВИЗР) дали положительные результаты на моделях с возбудителями корневых гнилей зерновых, овощных и риса, мучнистой росы огурца и других культур. Наибольший эффект защиты от применения хитозана был получен при обработке семян [4, 10, 11].
До начала нашей работы в литературе отсутствовали исследования по комплексному применению индукторов болезнеустойчивости с регуляторами роста на подсолнечнике против фомопсиса. Именно поэтому предложенная нами работа по изучению регуляции роста и развития, индуцированию фомопсисоустойчи-вости и увеличению продуктивности растений подсолнечника путем обработки семян индуктором болезнеустойчивости элиситорной природы на основе хитозана совместно с регуляторами роста является актуальной.
Методика исследований. Исследования проводили в 2006 г. на двух сортах подсолнечника: восприимчивом сорте Родник (длина вегетационного периода 77-82 дня, потенциальная урожайность 3,2 т/га, масличность 55 %) и на толерантном сорте Мастер (длина вегетационного периода 92-94 дня, потенциальная урожайность и масличность 3,6 т/га и 54 % соответственно). Закладку опытов, фенологические, фитопатоло-гические, биометрические исследования проводили по общепринятым методикам [9]. Площадь делянок 100 м2, повторность трехкратная, размещение систематическое. Посев проводили 15 мая.
В опыте использовали биогенный индуктор устойчивости на основе хитозана: сукцинат хитозаний глютаминия в смеси с фитогормональными регуляторами роста на основе кислот (гидроксикоричной (циркон), полибетамасляной (альбит), гетероауксиновой (ИУК) и микроэлементов хелатной формы (гидромикс). Гидромикс, циркон, сукцинат хитозания глютаминия рекомендованы в РФ для обработки семян подсолнечника, а альбит и ИУК являются новыми экспериментальными фиторосторегуляторами для растений подсолнечника.
Индуктор болезнеустойчивости и фиторосторегуляторы применены в различных сочетаниях путем обработки семян обоих сортов подсолнечника за одни сутки до посева. Эталон - максим, КС 25 г/л (д.в. флу-диоксонил). Контроль - обработка водой.
Схема опыта
№№ п/п Вариант опыта Норма расхода, кг, л/т семян
1 Сукцинат хитозаний глютаминия + циркон 0,2 + 0,2
2 Сукцинат хитозаний глютаминия + флороксан + ИУК + циркон 0,2 + 0,0005 + 0,006 + 0,2
3 Сукцинат хитозаний глютаминия + альбит 0,2 + 0,1
4 Сукцинат хитозаний глютаминия + флороксан + ИУК + альбит 0,2 + 0,0005 + 0,006 + 0,1
5 Сукцинат хитозаний глютаминия + гидромикс 0,2 + 0,5
6 Сукцинат хитозаний глютаминия + флороксан + ИУК + гидромикс 0,2 + 0,0005 + 0,006 + 0,15
7 Максим, КС (эталон) 5,0
8 Контроль Обработка водой
Учет развития болезни проводили на всех растениях каждой делянки.
Развитие болезни определяли по шкале,
где 0 баллов - без симптомов болезни;
1 балл - поражен лист;
2 балла - некроз на стебле до 3 см;
3 балла - некроз на стебле > 3 см;
4 балла - надлом стебля в месте некроза.
Биологическую эффективность рассчитывали по формуле:
Р -Р Б= к вх 100%, Рк
где Б - биологическая эффективность, %;
Рк - степень развития фомопсиса в контроле;
Рв - степень развития фомопсиса в варианте опыта.
Уборку урожая проводили комбайном марки <^ашро».
Агрометеорологические условия сезона вегетации подсолнечника сложились довольно благоприятно как для роста подсолнечника, так и для развития фомопсиса. Гидротермический коэффициент за период вегетации равнялся 1. Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа в изложении Б. А. Доспе-хова [12].
Результаты и их обсуждение. Исследованиями по определению биологических регламентов применения сукцинат хитозаний глютаминия против фомопсиса было установлено, что наивысший эффект индукции устойчивости растений, равный 56-60 %, к болезням наблюдается при обработке семян, т. е. когда «запуск» защитных механизмов происходит на ранних этапах онтогенеза растений. Оптимальная норма расхода - 0,2 кг/т семян [9, 10]. Кроме того, было показано, что хитозан обладает высокой гидрофильностью, способностью к комплексообразова-нию, хорошими пленкообразующими свойствами, отсутствием токсичности и широким спектром биологической активности.
Все эти качества хитозана дали импульс к поиску возможностей усиления биологической активности и придания данному полимеру новых полезных свойств, созданию смесевых композиций хитозана с нефитотоксич-ными биологически активными веществами.
Обработка семян подсолнечника сукцинатом хитозания глютаминия с цирконом, ИУК, альбитом и гидро-миксом стимулировала появление дружных всходов, активизировала начальный рост и развитие растений. На сорте Родник стимуляция корня достигала 170 % в сравнении с контролем (вариант 6), стебля - 140 % (вариант 3). На сорте Мастер максимальные показатели стимуляции корня и стебля отмечены в вариантах 2 и 1 соответственно 150 и 119 % на стеблях. В целом ростостимулирующий процесс на первых этапах онтогенеза был активнее на раннеспелом сорте Родник, чем на среднеспелом сорте Мастер (табл. 1).
Таблица 1 - Оценка ростостимулирующей активности формуляций в полевом опыте
Вариант опыта Сорт Родник, всходы на 14-е сут. Сорт Мастер, всходы на 14-е сут.
корень, см отношение к контролю, % стебель, см отношение к контролю, % корень, см отношение к контролю, % стебель, см отношение к контролю, %
1 9,3 137 22,0 140 9,4 130 17,5 119
2 8,7 128 19,7 125 10,7 150 16,4 111
3 9,6 140 19,8 125 9,0 120 17,0 116
4 8,5 125 19,3 120 10,5 140 15,4 105
5 9,4 138 19.3 120 10,5 140 16,3 110
6 11,6 170 18,2 115 10,5 140 16,3 110
7 8,5 125 17,7 110 10,5 140 16,0 110
8(контроль) 6,8 15,8 7,3 14,7
НСРо5 0,55 1,34 0,50 0,68
Примечание: варианты опыта приведены выше в схеме опыта
Дальнейшие фенологические наблюдения показали, что растения подсолнечника обоих сортов в вариантах с обработкой семян композициями в сравнении с эталоном (максим) и контролем на 2-3 суток
раньше образовывали вторую пару настоящих листьев. Отмечено ускоренное прохождение фенофаз бутонизации и цветения.
Изучение влияния композиций индукторов болезнеустойчивости с росторегуляторами проведено на естественном фоне. Необходимо отметить, что погодные условия особенно благоприятно для развития фо-мопсиса сложились в период прохождения фаз всходы-цветение. За этот период отмечен 21 дождливый днь с суммой осадков 250 мм. Учет распространенности и развития болезни проводили в фазы бутонизации, цветения и физиологической спелости.
Первые признаки фомопсиса на листьях отмечены на сорте Родник в контроле в фазе бутонизации 20 июня, а на сорте Мастер - 29 июня. К 29 июня на Роднике количество зараженных фомопсисом растений составляло 6 %, на Мастере - 4 %. Фомопсис на стеблях сорта Родник проявился 10 июля, а на сорте Мастер - 24 июля.
В таблице 2 приведены результаты учета фомопсиса на стеблях, проведенного в фазе физиологической спелости. Количество больных растений в контроле на сорте Родник составляло 42,3 %, степень развития - 23,6 %, на сорте Мастер - 26,7 и 12,2 % соответственно.
Анализ данных свидетельствует, что наиболее эффективное защитное действие на растения оказало совместное применение сукцината хитозаний глютаминия с ИУК, флороксаном, цирконом и альбитом. Биологическая индуцированная эффективность в этих вариантах опыта (2 и 4) на сорте Родник составляла 71 -73 %, а на сорте Мастер - 81-88 %.
Таким образом, показано, что регуляторы роста альбит и циркон в сочетании с сукцинат хитозаний глютаминия усиливают защитный механизм растений подсолнечника к фомопсису.
Таблица 2 — Биологическая и хозяйственная эффективность изучаемых формуляций
Вариант опыта Родник Мастер
распространен- ность, % степень развития, % биологическая эффективность, % урожайность, т/га распространен- ность, % степень развития, % биологическая эффективность, % урожайность, ц/га
1 16,2 12,1 49 2,19 12,9 5,9 52 2,21
2 8,7 6,3 73 2,15 8,5 2,3 81 2,11
3 12,0 8,0 73 2,20 5,2 4,9 52 2,10
4 10,3 6,9 71 2,04 5,2 1,5 88 2,11
5 9,3 6,1 74 1,95 7,9 3,5 71 2,02
б 12,1 8,4 64 2,10 14,7 5,3 57 2,0б
7 14,9 16,2 31 1,90 26,0 11,2 8 1,85
8(контроль) 42,3 23,б - 1,89 26,7 12,2 - 1,76
НСР05 - 0,083 0,085
Примечание: варианты опыта приведены выше в схеме опыта
Среди изученных фиторострегуляторов эффективное воздействие на повышение продуктивности обоих сортов оказала обработка семян индуктором болезнеустойчивости с цирконом и альбитом (вариант 1, 2, 3 и 4) в сравнении с гидромиксом и эталоном (варианты 5, 6 и 7).
Выводы. Совместное использование биогенного индуктора болезнеустойчивости с фито-гормональными регуляторами роста альбит и циркон повышает фомопсисоустойчивость растений подсолнечника и увеличивает его продуктивность.
Таким образом, данное направление исследований, повышающее устойчивость растений к болезням, без изменения генома, является связующим звеном между фундаментальной иммунологией и практической защитой растений. Использование препаратов на основе хитозана представляется весьма перспективным, а индуцированную устойчивость можно считать одним из методов биологической защиты сельскохозяйственных культур от болезней.
Работа выполнена при финансовой поддержке проекта МНТЦ № 3034.
Литература
1. Пивень, В. Т. Эффективность фунгицидов против фомопсиса / В. Т. Пивень, Э. Л. Слюсарь, Е. Г. Долженко // Научн.-техн. бюлл. ВНИИ масличных культур. - Краснодар, 1997. - Вып.118. - С. 75-77.
2. Sicher, В. Pomopsis ou Tournesol: Mise au Point D'une methode de Lutte chimique dans L'aude / В. Sicher, G. Du. Tretay, Р. Berhard. - Бгаше, 1989. - Р. 28-34.
3. Чабан, В. С. Разработка и внедрение систем применения высокоэффективных химических и биологических средств защиты подсолнечника, безопасных для окружающей среды и человека / В. С. Чабан // Укр.НИИ защиты растений. - Киев, 1990. - С. 106.
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (140), 2009
4. Тютерев, С. Л. Научные основы использования химических активаторов болезнеустойчивости в защите растений от патогенов / С. Л. Тютерев // Автореф. дис. - СПб-Пущино, 1999. - 54 с.
5. Реунов, А. В. Иммунизация биологически активными веществами - перспективный путь защиты растений / А. В. Реунов // Биоактивные вещества из макро- и микроорганизмов и наземных растений Дальнего Востока: Материалы науч. конф. - Владивосток, 2001. - С. 170-172.
6. Reddy, М. У. Chitosantreatment of Wheat seeds induces resistance to Fusarium graminearum and improves seed giality / М. У. Reddy, Bhaskara, lrice J., Р. Angers, L. Couture // J. Agr. and Food Сhеm. - 1999. - 47, З. - Р.1208-1216.
7. Handwiger, L. A. Method for freaking сегеа1 сгор seed with chitosan to enhance yield, root growth and stem strength / L. A. Hadwiger // Washington State University Research Foundation. - N 198677. - 1986.
8. Ren, J. J. Plant Рhуsiоlоgу / J. J. Ren, С. A.West. - 1992. - 99, З. - Р.1169-1178.
9. Бегунов, И. И. Установление биологических регламентов применения композиций на основе хито-зана против фомопсиса подсолнечника / И. И. Бегунов, В. Д. Надыкта, В. И. Терехов, А. Г. Бегунова. - М., 2001. - С. 318-319.
10. Kurasaki, F. 1987. Physiological and Mo1ecular Plant Раthоlоgу / F. Kurasaki, N. Tashiro, A. Nishi. -З1, 2. - P. 201-210.
11. Патент №2971 07927 от 15.05.97, заявка на европатент №2981 088З7 от 14.05.98. Композиция, включающая хитозан, для повышения устойчивости растений к болезням. Авторы И. И. Бегунов, К. В. Новожилов, С. Л. Тютерев и др.
12. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 1968. - 335 с.
