CC BY
10УДК 635.21:631.531.02:33
ВЛИЯНИЕ НОВЫХ НАНОГЕРОПРОТЕКТОРОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ ПРИ РЕПРОДУЦИРОВАНИИ
А.И. Усков, д.с.-х.н., Л.Б.Ускова — Всероссийский НИИ картофельного хозяйства
E-mail: korenevo2000@mail.ru Н.Г. Пахомова, А.В. Михайлова — Владимирский НИИСХ
E-mail: mail@vnish.org
В многолетнем полевом опыте изучено изменение продуктивности двух сортов картофеля при репродуцировании в течение восьми лет без обработок и при регулярных ежегодных обработках материала нанопрепаратами ионов Скулачева, обладающих геропротекторными свойствами. Применение геропротекторов оказывало стабилизируещее воздействие на продуктивность растений картофеля, сглаживая влияние неблагоприятных факторов внешней среды и противодействуя физиологическому старению культуры. При ежегодном (в течение семи лет) применении ионов Скулачева отмечали прибавки урожая для сорта Жуковский ранний в пределах 7-36% и для сорта Крепыш - 16-26%. В 2015 г. (на восьмой год культивирования) достоверное увеличение урожая изучаемых сортов при использовании геропротекторов составляло 40-50% относительно контроля. Причем прибавка обеспечивалась в значительной степени за счет прироста доли крупной фракции клубней - более 60 мм. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования ионов Скулачева в качестве геропротектора при выращивании картофеля.
Ключевые слова: картофель вырождение, физиологическое старение, геропротекторы, ионы Скулачева
Культура картофеля, размножаемая вегетативно, подвержена вырождению вследствие поражения вирусными и другими болезнями, а также физиологическому старению под воздействием времени и неблагоприятных абиотических факторов [1]. В соответствии со свободно-радикальной теорией Д.Хармана [2], старение организмов сопровождается нарушением в клеточных структурах баланса активных форм кислорода (АФК) в сторону усиления окислительной функции, что приводит к деградации биополимерных макромолекул.
В 2003-2004 гг. в России была освоена нанотехно-логия доставки высокоэффективных антиоксидантов в митохондрии клетки для регулирования баланса АФК [3]. Были синтезированы специфические регуляторы внутриклеточного баланса АФК - митохондри-ально-ориентированные антиоксиданты, названные «ионами Скулачева» ^кЦ), и представляющие собой соединения проникающего липофильного катиона трифенилдецилфосфония и производных пластохи-нона хлоропластов [4]. Исследования показали, что ионы Скулачева обладают крайне высокой проникающей способностью и возможностью к многократному действию, поскольку молекулы SkQ легко восстанавливаются комплексами I и II дыхательной цепи [5]. При вырождении и физиологическом старении культуры картофеля под действием биотических и абиотических стрессов на определенном этапе развития процессов происходит нарушение внутриклеточного баланса активных форм кислорода (АФК). Использование ионов
Скулачева как внутримитохондриальных антиоксидантов для регулировки баланса АФК органично вписывается в систему семеноводства картофеля, призванную противодействовать процессам вырождения и физиологического старения культуры.
В наших исследованиях в качестве геропротектора использовали синтезированный в НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского (МГУ) препарат SkQ1 (10- (6'-пласто-хинонил) децилтрифенилфосфониум).
Полевые опыты по изучению воздействия ионов Скулачева на продуктивность и структуру урожая растений картофеля закладывали на опытном поле ВНИ-ИКХ (Московская область, 2008-2015 гг.). Исследования проводили на сортах с различной длиной вегетационного периода: Жуковский ранний - 70-80 дней (суперранний), Крепыш -80-90 дней (ранний).
Схема опыта включала:
- контроль - без обработок;
- обработка семенных клубней перед посадкой ^кЦ1-25 нМ) и опрыскивание растений в фазе бутонизации - начала цветения ^кЦ1- 2,5 нМ). Повторность опытов четырехкратная, по 25 клубней в повторности.
При возделывании картофеля в полевых условиях применение ионов Скулачева оказывало стабилизационное воздействие на продуктивность растений картофеля, сглаживая влияние неблагоприятных факторов внешней среды и противодействуя физиологическому старению культуры. В итоге лучшее развитие ботвы и продление вегетационного периода при использова-
№ 2 (76) 2016
Владимгрскш ЗешеШецТз
Рис. 1. Изменение продуктивности картофеля сорта Жуковский ранний в процессе репродуцирования
1
0,8 0,6 0,4 0,2 О
Рис. 2. Изменение продуктивности картофеля сорта Крепыш в процессе репродуцирования
1,8
1,6 1,4 1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2 О
5
^ ^ ^
с.Жуковский ранний
с.Крепыш
Рис. 3. Соотношение продуктивности растений картофеля БкСЦ/контроль
нии ионов Скулачева приводило к увеличению урожая изучаемых сортов.
Изменение абсолютных значений продуктивности растений в процессе репродуцирования картофеля в течение 8 лет представлено на рисунках 1 и 2.
Определяющим фактором в данном случае стали условия выращивания в конкретном вегетационном периоде: количество и равномерность выпадения осадков и температурный режим. Вместе с тем при ежегодном (в течение семи лет) применении в наложении препаратов ионов Скулачева отмечали прибавки урожая для сорта Жуковский ранний в пределах 7-36% и для сорта Крепыш - 16-26% относительно материала, репродуцируемого без обработок (рис.1 и 2).
В 2015 г. (на восьмой год культивирования) достоверное увеличение урожая изучаемых сортов при использовании геропротекторов составляло 40-50% относительно контроля. Причем прибавка обеспечивалась в значительной степени за счет прироста доли крупной фракции клубней - более 60 мм (табл. 1).
Анализ соотношения продуктивности растений картофеля, культивируемых с использованием геропротекторов и без обработок ^кЦ1/контроль), свидетельствует о наличии тенденции к росту различий между вариантами на восьмой год репродуцирования, после снижения прибавки на 2-3 год выращивания и относительно константного плато соотношений в последующие годы (рис.3).
В процессе исследований на посадках, обработанных ионами Скулачева, было выявлено более интенсивное прохождение растениями фенологических фаз развития (завязывалось больше бутонов, цветков, ягод), отмечено лучшее развитие ботвы по высоте и площади листьев. Наблюдали продление периода и интенсификацию процесса накопления урожая. Материал, репродуцируемый без обработок, раньше выходил из периода покоя (прорастал), а на посадках отмечали наличие растений с угнетением роста, было более выраженное проявление вирусных болезней и более раннее отмирание ботвы. На основе сравни-
Владишрскш Земледелец*
№ 2 (76) 2016
1. Величина и структура урожая клубней картофеля при длительном применении в наложении (8лет) ионов Скулачева, 2015 г.
Вариант Урожайность, т/га Продуктивность, г/куст Количество клубней, шт./куст
>60 мм 30-60 мм <30 мм всего
Жуковский ранний
Контроль 16,9+0,5 551+16 2,3 4,3 2,0 8,6
SkQ1 25,4+1,4 828+45 3,7 3,6 1,8 9,1
Крепыш
Контроль 18,7+3,0 609+98 3,3 3,5 1,2 8,0
SkQ1 27,0+2,9 880+93 4,3 2,9 1,0 8,2
тельного анализа совокупности признаков физиологического статуса репродуцируемого в опыте материала можно сделать вывод о сдерживающем воздействии изучаемых геропротекторов на процессы физиологического старения культуры картофеля.
Результаты исследований свидетельствуют о перспективности использования ионов Скулачева в качестве геропротектора при выращивании картофеля.
Литература
1. Писарев Б.А., Трофимец Л.Н. Семеноводство картофеля. - М.: Россельхозиздат, 1976. - 183 с.
2. Harman D. Aging: Minimizing free radical damage // J. Anti-Aging Medicine, 1999. - V. 2. - P. 15-36.
3. Скулачев В.П. Попытка биохимиков атаковать проблему старения: «Мегапроект» по проникающим ионам. Первые итоги и перспективы // Биохимия,
2007. - том 72, вып. 12. - C.1572-1586.
4. Mitochondria-Targeted Plastoquinone Derivatives as Tools to Interrupt Execution of the Aging Program. 1. Cationic Plastoquinone Derivatives: Synthesis and in vitro Studies / AntonenkoY.N [et al]. // Biochemistry (Moscow),
2008. - V.73, №12.- P.1273-1287.
5. Скулачев В.П. Старение как атавистическая программа, которую можно попытаться отменить // Вестник РАН, 2005. - Т.75.- №9. - С.831-843.
THE EFFECT OF NEW NANO GEROPROTECTORS ON POTATO YIELD WHEN REPRODUCTION A.I.Uskov, L.B.Uskova, N.G.Pahomova, A.V.Mihaylova
In our studies the using of geroprotectors stabilized potato plants productivity, compensated affect of unfavorable environmental factors and counteracted to physiological ageing of potato crop. Finally the best development of foliage and prolongation of the vegetation period when using Skulachev ions increased the yield of the studied varieties. With annual (for seven years) use in the overlay of Skulachev ions preparations the yield increase was within 7-36% for Gukovsky ranny and 16-26% for
In 2015 (on the eighth year of cultivation) reliable yield increase of the studied varieties at use of geroprotectors amounted 40-50% as to the control option without treatments. Moreover the yield increase was supplied by growth substantially of a large fraction of tubers above 60 mm.
The results indicate the prospects of Skulachev ions using as geroprotectors when growing potatoes. Keywords: potato degeneration, senescence, geroprotectors ions Skulachev.
№ 2 (76) 2016
g/ia3uMipclíiü Земледелии)
