CC BY
78
[633.854.78:631.53.027]:581.132
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИКИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ ПРИ СОЗРЕВАНИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА, ОБРАБОТАННОГО БИОПРЕПАРАТАМИ ПЕРЕД ПОСЕВОМ, НА ВЕЛИЧИНУ УРОЖАЯ ИМАСЛИЧНОСТЬ СЕМЯН
Н.С. СМИРНОВА, В.Г. ЩЕРБАКОВ, В.Г. ЛОБАНОВ, М.Д. НАЗАРЬКО, Л.В. МАСЛИЕНКО
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
При сравнительном анализе содержания фотосинтетических пигментов в листьях растений подсолнечника по фазам вегетации, семена которого перед посевом были обработаны препаратами биологической и химической природы, установлено повышение содержания хлорофиллов а и Ь и каротиноидов в листьях подсолнечника сорта Р-453, причем повышенное содержание фотосинтетических пигментов наблюдается в течение всего вегетационного периода растений подсолнечника. Применение препаратов химического и микробиологического происхождения приводит к смещению максимума содержания хлорофиллов а и Ь, а также суммы каротиноидов. Установлено, что на стадии бутонизации содержание хлорофиллов а и Ь в листьях подсолнечника тесно коррелирует с продуктивностью растений, а на более поздних стадиях эта корреляция отсутствует. Между содержанием каротиноидов и урожайностью, содержанием каротиноидов и масличностью обнаружена отрицательная зависимость.
Ключевые слова: подсолнечник, фотосинтез, биопрепараты, фотосинтетические пигменты, созревание подсолнечника, урожайность, масличность.
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях определяется, помимо генотипических особенностей растения, факторов внешней среды, повреждением растений болезнями [1].
Цель исследования - изучение влияния трех биопрепаратов на содержание хлорофиллов а, Ь и каротиноидов в листьях созревающего ультраскороспелого, высокопродуктивного подсолнечника сорта Р-453, неустойчивого к болезням.
Обработку семян вели за день перед посевом биопрепаратами: фуникулозум с дозировкой 3 л/т (биопрепарат грибного происхождения), Sgrc-\ с дозировкой 3 л/т (биопрепарат бактериального происхождения), винцит с дозировкой 1 л/т (химический фунгицид). Контроль - семена без обработки. Повторность опытов 4-кратная. Посев подсолнечника проводили пунктирным способом (35 х 70 см) ручными сажалками по одной семянке в гнездо.
Хлорофилл извлекали теплым этанолом из высечек листьев по методу [2], затем термостатировали при температуре 45°С в течение 16-20 ч. Содержание фотосинтетических пигментов определяли в фазах бутонизации, полного цветения, налива семян и технологической спелости в двух листьях среднего яруса. Концентрацию хлорофиллов а, Ь и суммы каротиноидов определяли спектрофотометрически. Расчет содержания пигментов проводили по формулам [3].
Выявлено, что во всех вариантах опытов содержание пигментов нарастало к началу генеративной фазы и снижалось в фазе созревания семян, превысив содержание суммарного хлорофилла и суммы каротиноидов по сравнению с контрольным.
Так как все исследованные фунгициды повышали в листьях концентрацию фотосинтетических пигментов, возникла необходимость выяснения препарата, статистически достоверно наиболее активно влияющего на
этот процесс. С этой целью результаты экспериментов были обработаны с использованием 2-факторного дисперсионного анализа [4]. В качестве оцениваемых факторов выступали «вариант обработки» и «фаза вегетации» (табл. 1).
Таблица 1
Изменчивость 4/ т8 а2 Доля, /
Концентрация хлорофилла а
Общая 83 0,25 100,00
Вариант обработки 3 0,04 0,55 0,0 0,0
Фаза вегетации 3 3,89 57,33 0,18 72,84
Взаимодействие 9 0,07 1,06 0,0 0,0
Остаточная 68 0,07 0,07 27,16
Концентрация хлорофилла Ь
Общая 83 0,06 100,00
Вариант обработки 3 0,04 3,27 0,00 1,99
Фаза вегетации 3 1,00 85,89 0,05 74,45
Взаимодействие 9 0,03 2,46 0,00 5,14
Остаточная 68 0,01 0,01 18,42
Концентрация суммы каротиноидов
Общая 83 0,01 00,00
Вариант обработки 3 0,01 2,25 0,00 0,00
Фаза вегетации 3 0,10 39,97 0,00 55,44
Взаимодействие 9 0,01 3,58 0,00 14,68
Остаточная 68 0,00 0,00 29,88
Результаты анализа свидетельствуют, что различия «вариант обработки» были выявлены лишь для содержания хлорофилла Ь и были установлены эффекты взаимодействия факторов для концентрации хлорофилла Ь и суммы каротиноидов.
Поэтому для оценки влияния способов обработки на концентрацию фотосинтетических пигментов необходимо было использовать статистические методы, способные минимизировать внутригрупповую диспер-
Фуни улозум
■Контроль'
В инцит о
Мебель
Эдгс-1 о
Мо <ель
дг-'
Ко нтроль о
Ф уникулоз ум
Ви ци
-4-3-2-10 1 2 3
Дискриминантная функция 1
сию, которая в рамках дисперсионного анализа не выявила различия между вариантами обработки семян.
Таким методом, отвечающим выдвинутому требованию, явился дискриминантный анализ, основанный на объединении исходного комплекса признаков в их интегральные характеристики - дискриминантные функции [5].
Установленный в рамках дисперсионного анализа эффект взаимодействия «вариант обработки - фаза вегетации» послужил основанием для оценки различий между вариантами обработки семян по каждой фазе созревания семян отдельно.
Но дискриминантный анализ выявил статистически достоверные различия только для двух фаз вегетации - бутонизации и цветения.
На рисунке представлено распределение центроидов трех вариантов обработки семян и контроля в пространстве 1-йи 2-й дискриминантных функций для фаз бутонизации (а) и цветения (б). Здесь же расположена точка, названная нами «модель», параметры которой отвечают максимальным концентрациям фотосинтети-ческих пигментов для данной фазы вегетации. Необходимость введения точки «модель» обусловлена тем, что сами значения дискриминантных функций безразмерны и выбор лучшего способа обработки семян может быть основан только на сравнении центроидов с неким объектом, параметры которого известны и являются оптимальными.
Последующий анализ межгрупповых расстояний для фазы бутонизации, вычисляемых в рамках дискриминантного анализа как «расстояния Махаланобиса» (расстояние между центроидами), показал, что статистически достоверно от трех препаратов отличается только контроль (табл. 2).
Вписание точки «модель» в пространство, разделяющее варианты обработки семян, позволило установить, что все три препарата оказывают близкое по величине положительное влияние на концентрацию фо-тосинтетических пигментов, поскольку именно их центроиды максимально близки к «модели».
-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0
Дискриминантная функция 1
Таблица 2
Вариант опыта Контроль Фуникулозум Sgrc-1 Винци
Фаза бутонизации
Контроль - 37,20 19,95 26,95
Фуникулозум 0,00 - 3,92 1,15
Sgrc-1 0,00 0,06 - 0,85
Винцит 0,00 0,48 0,60 -
Фаза цветения
Контроль - 4,76 7,78 6,18
Фуникулозум 0,01 - 2,84 0,47
Sgrc-1 0,03 0,01 - 3,53
Винцит 0,01 0,79 0,03 -
Примечание. Выше главной диагонали приведены расстояния Махаланобиса, ниже - вероятность ноль-гипотезы об отсутствии различий.
Исходя из распределения центроидов «вариант обработки», сделано заключение о наибольшем эффекте фотосинтетической активности растений при использовании композиции на основе бактериального штамма Sgrc-1. Именно его центроид максимально приближен к точке «модель».
Анализ расстояний Махаланобиса для фазы цветения (табл. 2) показал, что достоверны все межгруппо-вые расстояния за исключением расстояния «фунику-лозум - винцит».
Таблица 3
Фотосинтетические пигменты Коэффициент корреляции
с урожайностью с масличностью
Хлорофилл а 0,74 0,65
Хлорофилл Ь 0,85 0,61
Сумма каротиноидов -0,79 -0,64
Оценка коэффициентов корреляции продуктивности с исследованными параметрами (табл. 3) показала, что содержание хлорофиллов а и Ь в листьях подсолнечника на стадии бутонизации тесно коррелирует с продуктивностью растений, а на более поздних стадиях эта корреляция отсутствует. Это может свидетельствовать о том, что возможно лимитирование продуктивности мощностью фотосинтетического аппарата на ранних стадиях вегетации подсолнечника, когда идет
а
2,5
0,6
2,0
0,4
1,5
0,2
-8- 1.0
0,0
я 0.5
0,0
1,5 2,0
интенсивное накопление вегетативной массы и закладываются основные элементы структуры урожая. В более поздние периоды вегетации энергия фотосинтеза расходуется на другие процессы. Косвенным подтверждением такого заключения может служить высокий коэффициент корреляции между процентом содержания масла в семенах и содержанием суммарного хлорофилла в листьях в фазе бутонизации. Между содержанием каротиноидов и урожайностью, содержанием ка-ротиноидов и масличностью обнаружена отрицательная зависимость (табл. 3).
Сравнительное исследование содержания фотосин-тетических пигментов в листьях растений подсолнечника по фазам вегетации, семена которого перед посевом были обработаны препаратами биологической и химической природы, позволило установить следующее:
применение микробиологических и химических фунгицидов повышает содержание хлорофиллов а и Ь и каротиноидов в листьях подсолнечника сорта Р-453;
повышенное содержание фотосинтетических пигментов наблюдается в течение всего вегетационного периода растений подсолнечника;
применение препаратов химического и микробиологического происхождения приводит к смещению
максимума содержания хлорофиллов а и Ь, а также суммы каротиноидов в фазу бутонизации; в контрольном варианте максимальное содержание фотосинтетических пигментов достигается только к моменту полного цветения;
наибольший прирост содержания фотосинтетических пигментов выявлен при обработке биопрепаратом Sgrc-\, что позволяет выбрать этот биопрепарат как самый эффективный.
ЛИТЕРАТУРА
1. Головин А.В., Зазимко М.И., Пивень В.Т., Савченко В.И. Влияние фунгицидов на развитие серой гили на корзинках подсолнечника // Болезни подсолнечника. - Краснодар, 1988. -С. 9-14.
2. Федулов Ю.П., Трубникова И.И., Загорулько А.В.
Влияние условий агротехники на содержание фотосинтетических пигментов в листьях озимой пшеницы // Технология возделывания основных полевых культур в современном земледелии: Тр. КГАУ. -1999. - Вып. 372 (400). - С. 40-46.
3. Lichtenthaler Н.К., Wellbum A.R Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents // Biochem. Soc. Trans. - 1983. - 11. -№ 5. - P. 591-592.
4. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М., 1990. - 352 с.
5. Кендалл Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. - М., 1976.-736 с.
Поступила 07.04.08 г.
INFLUENCE OF DIMAMICS OF PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS AT MATURING SUNFLOWER PROCESSED BY BIOPREPARATIONS BEFORE CROP,
ON SIZE OF A CROP AND OIL CONTENT SEEDS
N.S. SMIRNOVA, V.G. SCHERBAKOV, V.G. LOBANOV, M.D. NAZARKO, L.V. MASLIENKO
Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: [email protected]
At the comparative analysis of the contents of photosynthetic pigments in leaves of plants of sunflower on phases vegetation, seeds which before crop were processed by preparations of a biological and chemical nature the increase the contents chlorophylls « a» and «be and carotinoids in leaves of sunflower of a grade P-453 is established, at what the raised contents of photosynthetic pigments is observed during all vegetation of the period of plants of sunflower. The application of preparations of a chemical and microbiological origin results in displacement of a maximum of the contents chlorophylls « a» and «be, and also sum carotinoids. Is established, that the contents chlorophylls « a» and «b» in leaves of sunflower closely correlates with efficiency of plants, and at later stages this correlation is absent. Between the contents carotinoids and productivity, between contents carotinoids and oil content the negative dependence is found out.
Key words: sunflower, photosynthesis, biopreparations, photosynthetic pigments, maturing of sunflower, productivity, oil content.
