CC BY
27
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Известия ТСХА, выпуск 1, 2011 год
УДК 631.811.98
ВЛИЯНИЕ ЛЮРАСТИМА И БАКТЕРИОРОДОПСИНА НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ГРЕЧИХИ
А.В. КОРОТКОВ1, Л.Д. ПРУСАКОВА1, С.Л. БЕЛОПУХОВ2,
АН. ФЕСЕНКО3, С.А. ТЮРИН4, Ю.Г. ГРИЦЕВИЧ5
(1 Московский государственный областной гуманитарный институт, 2 кафедра физической и органической химии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимиря зева,
3 ВНИИ зернобобовых и крупя ных культур,
4 Инновационная компания «БИОС», 5 Долгопрудная агрохимическая опытная станция имени академика Д.Н. Пря нишникова)
Изучено влияние препарата «БИОС» на основе бактериородопсина на показатели продуктивности, урожайность и технологическую оценку семян гречихи сортов Молва и Темп. Оценка действия препарата проведена в сравнении с препаратом люрастим — природным аналогом фитогормона ауксина. Отмечена сортовая отзывчивость исследуемых сортов гречихи на действие бактериородопсина. Прибавка урожая гречихи составляет 31% для сорта Молва и 29% для сорта Темп. Препарат люрастим не является эффективным средством для повышения урожая гречихи сортов Молва и Темп.
Ключевые слова: Гадоругит евсиЫШит ШоепсК, бактериородопсин, На1оЪас-terium эаИпагит, абсцизовая кислота, люрастим, ауксин.
Существуют три основных подхода повышения урожайности гречихи (Гадоругит еэсиЫпЫт МоепеЬ): агротехнический; биологический — использование биологически активных соединений как природных, так и полученных с помощью химического синтеза; микробиологический — использование микробиологических препаратов и их производных. Современна патентна литература содержит множество данных об агротехнических способах выращивани растений гречихи, однако все они сложны и трудоемки, требуют строгого соблюдени агротехнических
приемов, сложной предпосевной обработки почвы и дополнительного подсева с.-х. культур.
Реализаци биологического и микробиологического подходов требует
более простых способов выращивани . Для этого используют общепринятые методики [1]. Для получения наибольшего хозя йственного урожая мы использовали регул торы роста: препарат люрастим и препарат «БИОС» на основе бактериородопсина. Целью работы было изучение вли ни этих препаратов на показатели продуктивности, урожайность и технологическую оценку сем н гречихи сортов Молва и Темп.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования служили растения гречихи посевной (Гадору-гит езсиЫШит МоепеЬ) двух генетически разных сортов Молва и Темп. Сорт Молва ограниченно ветв щийс , индетерминантный, который в отличие от традиционных морфотипов ха-
растеризуется повышенным индексом налива зерна, приростом биомассы, высокой продуктивностью и дружностью созревания . Этот сорт отличается частичной редукцией вегетативной зоны у одной-двух верхних ветвей, усиленным ростовым потенциалом главного побега и сложным верхушечным соцветием. Процессы зацве-тани и плодообразовани у него протекают дружно и синхронизировано с главным побегом, чем значительно снимается эндогенная конкуренция, усиливаетс первична амплитуда репродуктивных процессов, приходя щаяся на наиболее оптимальные дл плодообразовани погодные условия июля. Благодаря сочетанию высокого потенциала продуктивности и высокой энергии плодообразовани у сорта отмечается снижение роста до 95-100 см, повышение уборочного индекса, особенно в годы с пониженным температурным режимом в период плодообразования . Сорт включен в реестр с 1997 г. в 5 областя х в Центральном, Центрально-Черноземном и Северо-Кавказском регионах. Районирован в регионах средней и северной полосы России — Орловской, Брянской, Калужской, Курской, Тульской област х, Ставропольском крае. Сорт характеризуетс средней спелостью и продолжительностью вегетационного периода 78-80 дней, созревает на 3$4 дня раньше районированных сортов индетерминантного типа [2].
Сорт Темп ультраскороспелый с сокращенной продолжительностью
генеративного периода за счет повышенной энергии зацветания и дружности отцветани соцветий на растении. Детерминантный. Характеризуется пониженным числом цветков в соцветии [3].
В качестве регуля торов роста были использованы препарат «БИОС» на основе бактериородопсина [4, 5] и
люрастим (производство компании «МНПК Биотехиндустрия»).
Препарат дл стимул ции роста и развити растений на основе штамма бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025, содержащий бакте-риородопсин, получали в соответствии со стандартной методикой [6]. Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025 выращивали в ферментере BioFlo 110 (New Brunswick Scientific, USA) в объеме среды 10 л в течение 6 сут. Затем биомассу отделяли центрифугированием при 7000 g 20 мин (центрифуга Avanti J-E Beckman Coulter, USA), инкубировали в дистиллированной воде в течение 24 ч при температуре 20°С. Далее центрифугированием при 7000 g 20 мин отделяли осадок, а полученный супернатант центрифугировали при 50000 g в течение 50 мин, супернатант отбрасывали, а к полученному осадку приливали дистиллированную воду в том же объеме, осадок суспендировали несколько раз до тех пор, пока в суспендируемом осадке не восстановитс отношение оптической плотности раствора при длине волны 280 нм к оптической плотности раствора при длине волны 570 нм (D280 / D570) менее 2,3.
Препарат люрастим с нормой расхода 1,15х10_6 г/л был использован как дл предпосевной обработки сем н (10 л/т), так и дл опрыскивани вегетирующих растений с расходом рабочей жидкости из расчета 200 л на 1 га.
Препарат «БИОС» с концентрацией бактериородопсина 0,4х10_6 М был использован как дл предпосевной обработки сем н (10 л/т), так и дл опрыскивани вегетирующих растений с расходом рабочей жидкости из расчета 200 л на 1 га.
Полевые мелкодел ночные опыты проводили на агробиологической станции Московского государственного областного гуманитарного института (г. Орехово-Зуево) на дел нках размером 2 м2.
Опыты проводили по следующей схеме: 1 — контроль — семена гречихи сорта Молва, замоченные в дистиллированной воде; 2 — опыт — семена, обработанные препаратом люрастим; 3 — опыт — семена, обработанные препаратом «БИОС»; 4 — контроль — семена гречихи сорта Темп, замоченные в дистиллированной воде; 5 — опыт — семена, обработанные препаратом люрастим; 6 — опыт — семена, обработанные препаратом «БИОС».
Повторность опытов — 4-кратная . Посев семян проводился широкорядным способом с междурядьями 30 см и на глубину посева 5-6 см при прогревании почвы до 15°С. Норма высева семя н сорта Молва — 1,6 млн шт./га (47,9 кг/га), а сорта Темп — 1,4 млн шт./га (57,9 кг/га). После посева
Анализируя полученные данные (см. табл. 1), можно отметить, что под вли нием препарата люрастим на растени гречихи сорта Молва происходило снижение массы 1000 семя н на 7%, увеличение числа семя н, собранных с одного растения, на 4%, повышение урожайности семя н на 5%
проводилось равномерное уплотнение почвы и полив дел нок. Начина с фазы бутонизации полив проводился два раза в неделю (из расчета 200 тыс. л/га), что св зано с увеличением потребностей растений гречихи в воде в конце вегетативного и генеративном периодах.
После периода вызревани про-
ведена уборка гречихи. Затем анализировали структуру урожая гречихи сортов Молва и Темп. Различия между вариантами были статистически обработаны с помощью однофазного дисперсионного анализа [7].
Результаты и их обсуждение
При рассмотрении данных таблицы 1 представл ло интерес вы снить, чем вызвано увеличение урожайности гречихи сортов Молва и Темп.
в сравнении с контрольным вариантом.
При использовании препарата
«БИОС» у сорта Молва масса 1000 семя н снижалась менее чем на 1%, количество семя н, полученных с одного растения, увеличивалось на 6%. Урожайность семя н гречихи данного
Т а б л и ц а 1
Показатели продуктивности и урожайность гречихи сортов Молва и Темп
(в среднем за 2008-2009 гг)
Вариант опыта Масса 1000 семян, г Количество семян, шт./раст. Средняя урожайность гречихи, ц/га
Сорт Молва
Контроль 29 48 20,1
Люрастим 27 50 21,2
«БИОС» 28,8 51 26,3
НСР05 1,7 0,9 4,4
Сорт Темп
Контроль 31,1 27 19,3
Люрастим 31,3 29 19,5
«БИОС» 32,1 38 24,8
НСР05 0,6 5 1,3
сорта превосходила контрольный вариант на 31%.
У растений гречихи сорта Темп обработка препаратом люрастим приводила к незначительному увеличению массы 1000 сем н (менее чем на 1%), количества семя н, полученных с одного растения, — на 7%, урожайности семя н — на 1%.
Применение препарата «БИОС» на растени х гречихи сорта Темп приво-
дует, что во всех вариантах не происходит снижения технологических показателей и крупа соответствует требования м стандартов к этому виду продукции.
Заключение
Препарат люрастим (состав: а — аминоглутаровая кислота — 1,15 мг/л и 2-аминоуксусная кислота — 1,8 мг/л) используетс на различных с.-х.
культурах дл увеличени полевой всхожести, усиления ростовых процессов, повышения урожайности соломы и семя н, а также улучшения их качества.
Механизм действи препарата лю-растим мало изучен. Прин то счи-
дило к увеличению по отношению к контрольному варианту: массы 1000 сем н — на 3%, количества сем н, полученных с одного растения, — на 41%. Урожайность семя н гречихи данного сорта превосходила контрольный вариант на 29%.
Данные о влиянии исследуемых регул торов роста на технологические качества полученного урожая приводя тся в таблице 2, из которых сле-
тать, что а-аминоглутаровая (глута-минова кислота) и 2-аминоуксусна (глицин) кислоты с низкой молекул рной массой и высокой степенью усво емости быстро используютс растени ми как источники аминокислот для синтеза белков. Аминокислоты представл ют собой готовый запас веществ, необходимых для протекания биологических процессов. Низ-комолекул рные пептиды вл ютс
запасом медленно освобождающегося биологического азота. Эти вещества, перемещаясь по растению, стимулируют синтез белка и регулируют выработку растением собственных гормонов роста. Обеспеченность растений элементами минерального пи-тани оказывает большое вли ние на
Т а б л и ц а 2
Показатели технической оценки урожая гречихи сортов Молва и Темп
(в среднем за 2008-2009 гг.)
Вариант опыта Плен- ча- тость, % Круп- ность, % Вы- равнен- ность, % Выход, % Соотношение ядра к проделу Число пропусков через станок (кол-во раз) Круп- ность крупы, % Натур- ная масса, г/л
крупы ядра про- дела
Сорт Молва
Контроль 20,2 93,5 61,3 75,4 64,2 11,2 5,7 48 39,7 607,3
Люрастим 20,2 94,2 63,4 74,9 64,1 10,8 5,9 55 44,4 605,1
«БИОС» 20,1 90,5 61,3 74,2 61,9 12,3 5,1 54 30,1 607,1
Сорт Темп
Контроль 24,6 99,5 86,3 71,1 63,5 7,6 8,4 37 82,3 608,9
Люрастим 24,4 99,5 82,7 72,4 64,1 8,3 7,8 36 81,4 607
«БИОС» 24,7 99,6 86,8 70,8 63,2 7,6 8,3 35 84,7 607,5
регенерационную способность культур. Микроэлементы усиливают рост, увеличивают площадь листьев, содержание хлорофилла [8].
Молекулу глицина можно рассматривать как природный отдаленный аналог фитогормона ауксина, в котором индолил-группа заменена на аминогруппу (рис. 1).
частей. Основная часть — фрагмент молекулы ретиналя, сходный по своей структуре с абсцизовой кислотой (рис. 2) и обладающий функцией фитогормона, соединен «мостиком» (вставкой, состоящей из трех остатков углерода) с а-аминогруппой остатка Ьув216 полипептидной цепи бактериородопсина.
О
' CH 2 COOH
N4.
■ ооои
Индолилуксусная кислота (ауксин) 2-аминоуксусная кислота (глицин)
Рис. 1. Химические структуры фитогормона ауксина и глицина
Под вли нием регул тора роста люрастим происходит незначительное увеличение урожайности исследуемых сортов гречихи. Препарат люра-стим не вл етс эффективным средством для повышения урожая гречихи сортов Темп и Молва.
Препарат «БИОС» создан на основе бактериородопсина. Ранее было показано вли ние бактериородопси-на на коммерчески значимых культурах трех семейств — астровых (Лв1егёсеае), крестоцветных (Сгись 1егае) и злаковых (Сгашнпеае). В ус-лови х лабораторных и вегетационных опытов бактериородопсин провил адаптогенные свойства и стимулирующее действие как при обработке препаратом семян, так и при его внесении в почву. По биологической активности бактериородопсин более чем в 1000 раз превосходит используемый в насто щее врем стимул тор роста эпин на основе 24-эпибрассинолида.
Бактериородопсин — мембранный ретинальсодержащий белок На1оЪас-1гтшт ваИпатит. Молекула бакте-риородопсина состоит из нескольких
(I)
'он
соон
(Ш)
Рис. 2. Химические структуры фрагмента молекулы ретиналя (I) и молекулы абсцизо-вой кислоты (III)
Триметилциклогексеновое кольцо аналога абсцизовой кислоты отвечает за св зывание со специфическим рецептором клеток-мишеней растений, так как его разрушение приводит к полной потере биологической активности бактериородопсина. Бак-териородопсин представл ет собой сконструированную самой природой структуру аналога фитогормона (аб-сцизовой кислоты, АБК), иммобилизованного на белковой молекуле бак-териородопсина [9].
Под воздействием препарата
«БИОС» у растений гречихи сортов Молва и Темп, вероя тно, происходил отток ассимил тов к органам, формирующим урожай, что сказалось на увеличении количества сем н. Именно за счет этого показателя происходило увеличение урожайности сем н гречихи у сорта Молва на 31%, у сорта Темп — на 29%.
Исследуемые в данной работе регул торы роста люрастим и бактерио-родопсин незначительно повли ли на технологические показатели качества полученного урожая семя н.
о
Библиографический список
1. Cавuцкuй K.A. Гречиха. M.: Колос, 1970. С. 184-278.
2. Феcенкo H.B., Феcенкo H.H., Рoманoва О.И., Алежеева E.C., Cyвoрoва Г.H. Генофонд и селекция крупяных культур. Гречиха СПб.; ГНЦ РФ ВИР, 2006. С. 187-196.
3. Феcенкo A.H. Новые методы селекции гречихи (Fagopyrum esculentum Mo-ench.): Дис. докт. биол. наук. Санкт-Петербург, 2009. С. 221-222.
4. Тюрин C.A., Грицевич Ю.Г., Дебабoв BT. Стимулятор роста и развития растений. Патент РФ № 2307506.
5. Тюрин C.A., Муха M.C., Пoгoрелoв O.B. Препарат «БИОС»» — стимулятор роста и развити растений. Патент РФ № 2370957.
6. Oesterhelt D., Stoeckenius W. Isolation of the cell membrane of Halobac-terium halobium and its fractionation into red and purple membrane // Methods Enzymol., 1974. V. 31. (Pt A). P. 667-668.
7. Дocnеxoв Б.А. Mетодика полевого опыта. M.: Колос, 1989. С. 119-147.
8. Ша^вал О.А., Bакyленкo B.B., Прycакoва Л.Д. Регуляторы роста растений // Защита и карантин растений, 2008. № 12. С. 62-63.
9. Тюрин C.A., Грицевич Ю.Г, C-кладнев Д.А., Xoдoнoв А.А. Бактериородопсин как стимулятор роста и развития растений. Aгpоxимия, 2009. № 6. С. 32-39.
Рецензент — д. б. н. B.M. Пахомова
SUMMARY
Influence of Bios preparation, on the base of bacterio-rhodopsin, upon both efficiency and productivity factors, and also technological estimation of buckwheat seeds of both Molva and Temp varieties, has been investigated. The preparation effect evaluation is made in comparison with Lyurastim preparation - natural analogue of phyto-hormone auxin. High varietal responsiveness of above-mentioned buckwheat varieties to bacterio-rhodopsin is observed. Increase in buckwheat yield is 31% in Molva variety, whereas increase in productivity in Temp variety is only 29%. Lyurastim preparation does not seem to be an effective means in order to increase crop capacity of both Molva and Temp varieties.
Key words: Fagopyrum esculentum Moench, “BIOS”, bacteriodopsine, Halobac-terium salinarum, abscisic acid, lyurastim, auxin.
Коротков Александр Вя чеславович — асп. кафедры физической и органи-
ческой химии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимиря зева Прусакова Лидия Дмитриевна — д. б. н.
Белопухов Сергей Леонидович — д. с.-х. н. Эл. почта: Ье1ориЬоу@шаП.ги
Фесенко Алексей Николаевич — д. б. н.
Тюрин Сергей Ананьевич — к. х. н.
Грицевич Юлий Григорьевич — ст. науч. сотр., Долгопрудная агрохимическая опытная станция имени академика Д.Н. Пря нишникова
