ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПРЕПАРАТАМИ АНТИФРИЗ И НИГОР НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ К ВЕСЕННИМ ЗАМОРОЗКАМ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК / UDC 581.1: 581.192.7: 634.75

ВЛИЯНИЕ ОБ РАБОТКИ ПРЕПА РАТАМИ АНТИФ РИЗ И НИГО Р НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ К ВЕСЕННИМ ЗАМО Р ОЗКАМ

THE INFLUENCE OF ANTIFREEZE AND NIGOR PREPARATIONS TREATMENT ON THE STRAWBERRY RESISTANCE TO SPRING FROSTS

Андросова А.В.*, аспирант2, младший научный сотрудник1 Androsova A.V.*, Postgraduate Student2, Junior Researcher1 Павловская Н.Е.2, доктор биологических наук, профессор Pavlovskaya N.E.2, Doctor of Biological Sciences, Professor Ожерельева З.Е. 1, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Ozherelieva Z.E.1, Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher 1ФГБНУ ВНИИ селекции плодовых культур, Орловская область, Россия 1Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Orel region, Russia 2ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет

имени Н.В. Парахина», Орёл, Р оссия 2Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia

*E-mail: [email protected]

В статье представлены результаты изучения влияния обработок фитомодулятором Белый жемчуг «Антифриз» и биопрепаратом «Нигор» на устойчивость растений земляники садовой к возвратным заморозкам весеннего периода. Опыты проводились на трех сортах, различающихся по эколого-географическому происхождению и устойчивости к действию изучаемого стрессора: Korona (Голландия), Florence (Великобритания) и Marmolada (Италия). Все сорта были обработаны препаратами «Антифриз» и «Нигор» в первый раз в начале октября за 10 дней до предполагаемых заморозков, а затем весной в начале и середине мая, соответственно фенофазе растения. Контролем служили растения тех же сортов, обработанные водой. Весенние заморозки (-30С) были смоделированы методом искусственного промораживания в климатической камере «Espec» PSL-2KPH (Япония). Степень повреждения оценивали по проценту цветков и бутонов с поврежденными пестиками и тычинками, а также по изменению уровня свободного пролина, сахаров, малонового диальдегида ( МДА) и перекисей. В результате анализа продуктов перекисного окисления липидов, компонентов антиоксидантной системы защиты растений и визуальной оценки повреждений цветков и бутонов, был сделан вывод о том, что обработка данными препаратами оказала достоверное влияние на увеличение устойчивости растений земляники садовой к весенним заморозкам. Разный уровень накопления анализируемых соединений в исследуемых сортах, по-видимому, связан как с разной устойчивостью сортов и, соответственно, степенью образования в клетках активных форм кислорода, так и более высокой активностью антиоксидантной системы защиты, нейтрализующей их. Ключевые слова: земляника садовая, весенние заморозки, пролин, МДА, сахара, перекись водорода.

The article includes the results of researching the influence of treatments with the phytomodulator "Belyj zhemchug Antifriz" and the biopreparation "Nigor" on the resistance of strawberry plants to recurrent frosts of the spring period. The experiments were carried out on three varieties differing in ecological and geographical origin and resistance to the action of the studied stressor: Korona (Holland), Florence (Great Britain) and Marmolada (Italy). All varieties were treated with Antifreeze and Nigor preparations for the first time in early October 10 days before the expected frosts, and then in the spring in early and mid-May, respectively, the phenophase of the plant. We also used the same varieties treated with water as a control group. Spring frosts (-30 C) were modeled by artificial freezing in a climate chamber "Espec" PSL-2KPH (Japan). The degree of damage was assessed by the percentage of flowers and buds with damaged pistils and stamens, as well as by changes in the level of free proline,

sugars, malondialdehyde (MDA) and peroxides. According to the results of the analysis of lipid peroxidation products, components of the antioxidant plant protection system and visual assessment of damage to flowers and buds, it was concluded that treatment with these drugs had a significant influence on increasing the resistance of strawberry plants to spring frosts. The different level of accumulation of the analyzed compounds in the studied varieties seems to be associated with both the different resistance of the varieties and, accordingly, the degree of formation of reactive oxygen species in the cells, and the higher activity of the antioxidant defense system that neutralizes them.

Key words: strawberry, spring frosts, proline, MDA, sugar, hydrogen peroxide.

Введение. Земляника садовая - одна из наиболее распространенных ягодных культур, благодаря ряду преимуществ, таких как скороплодность, высокие вкусовые качества, привлекательный внешний вид [1]. В то же время, это очень пластичная культура, которая хорошо реагирует на изменение условий ее выращивания.

Однако для земляники большую опасность представляют весенние заморозки в период цветения, которые способны существенно повредить генеративные органы и тем самым значительно снизить урожайность растений [2]. Зачастую, возможностей селекции уже недостаточно для создания сортов, устойчивых к воздействию этого стрессора, поэтому в настоящее время представляет интерес исследование эффективности влияния биологически активных препаратов на повышение устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам.

На любое неблагоприятное воздействие различной природы растения реагируют однотипно, и одной из реакций является увеличение содержания в тканях активных форм кислорода (АФК), что приводит к развитию перекисного окисления липидов, нарушению структуры и функций мембран, денатурации белков [3]. В связи с этим активация антиоксидантной системы и накопление протекторных соединений рассматривается как важная составляющая адаптации растений к неблагоприятным условиям, в т.ч. к возвратным морозам [4]. В связи с этим можно полагать, что эти показатели являются своего рода маркерными признаками устойчивости растений к факторам стресса.

Целью нашего исследования было изучить влияние фитомодулятора Белый жемчуг «Антифриз» (ООО «ГК АгроПлюс», Краснодар) и биопрепарата Нигор (разработан учеными на кафедре биотехнологии Орловского ГАУ (патент RU 2463759)) на устойчивость растений земляники садовой к возвратным заморозкам весеннего периода.

Условия, материалы и методы. Для изучения влияния обработок растений земляники садовой фитомодулятором «Антифриз» (содержащего натриевые соли гиббереллиновых кислот) и биопрепаратом «Нигор» (основное действующее вещество - биофлавоноиды гречихи) на устойчивость к действию отрицательных температур, были проведены исследования на базе ФГБНУ ВНИИСПК. В опыте использовалось три среднеспелых сорта земляники садовой, характеризующиеся различным эколого-географическим происхождением и устойчивостью к весенним заморозкам: сорт Korona (Нидерланды), сорт Florence (Великобритания) и сорт Marmolada (Италия).

Опыт был заложен в августе 2021 года на производственном участке в 3-х кратной повторности, по 60 растений в каждой. М ежду каждым вариантом -защитные растения, в количестве 3 шт. Расположение вариантов рендомизированное. Схема посадки однострочная, расстояние между строками -100 см, расстояние между растениями в одной строке - 20 см. Полив капельный.

Некорневая обработка растений земляники садовой сортов Korona, Florence и Marmolada, проводилась 1% раствором (10 мл/1 л воды) фитомодулятора «Антифриз», и биопрепаратом Нигор в концентрации 1 мл / 1 л. Контролем служили растения тех же сортов, обработанные водой.

Обработку проводили однократно в утренние часы в начале октября (5.10.21), за 10 дней до предполагаемого снижения температуры ночью до отрицательных значений. Весной обработки были проведены в начале и середине мая (04.05.22 и 20.05.22), соответственно фенофазе растений, то есть в первый раз обработка осуществлялась по спящим почкам, затем в фазе выдвижения цветоносов.

Анализы проводились на базе лаборатории физиологии устойчивости плодовых растений ФГБНУ ВНИИСПК в 2021-22г.г. по общепринятым методикам [5]. Для оценки формирования физиолого-биохимической устойчивости земляники к стрессу использовали общепринятые методики. Весенние заморозки (-3°С) были смоделированы методом искусственного промораживания в климатической камере <^рес» PSL-2KPH (Япония) [6]. Степень повреждения оценивали по проценту цветков и бутонов с поврежденными пестиками и тычинками. Достоверность результатов оценивали по Доспехову [7].

Результаты и обсуждение. После проведенного искусственного промораживания в климатической камере, были получены следующие результаты (табл. 1).

Таблица 1 - Количество поврежденных цветков и бутонов у земляники после

воздействия^ температуры -3°С, % (2022г.)

Генотип Бутоны Среднее Цветки Среднее

I II III I II III

Florence

Вода 75,0 11,1 60,0 48,7 90,1 20,0 60,0 56,7

Антифриз 62,5 15,4 20,0 32,6 66,7 41,7 44,4 50,9

Нигор 30,0 58,3 12,5 33,6 37,0 75,0 44,4 52,1

Korona

Вода 23,5 28,6 25,0 25,7 38,5 33,3 39,0 36,9

Антифриз 27,8 0,0 0,0 9,3 43,8 0,0 0,0 14,6

Нигор 0,0 37,5 12,5 16,7 0,0 40,0 30,0 23,3

Marmolada

Вода 77,8 80,0 79,5 79,1 83,3 86,0 84,5 84,6

Антифриз 0,0 11,1 0,0 3,7 0,0 33,3 50,0 27,8

Нигор 54,5 46,2 8,3 36,3 80,0 54,5 20,0 51,5

В результате искусственного промораживания генеративных органов земляники садовой видно, что обработка препаратами Антифриз и Нигор оказала положительное влияние на устойчивость растений к весенним заморозкам. Наибольшую устойчивость при воздействии температуры -3°С показал сорт Korona при обработке препаратом Антифриз. В данном варианте повреждения были в 2,8 раз меньше у бутонов и в 2,5 раза у цветков по сравнению с контролем. Обработка препаратом Нигор также увеличила устойчивость растения к весенним заморозкам (повреждения были в 1,5 раза меньше у бутонов и в 1,6 раза у цветков по сравнению с контролем).

Сорт Marmolada, являющийся наиболее чувствительным к отрицательным температурам, также показал увеличение устойчивости в результате обработок препаратами Антифриз и Нигор. После обработки препаратом Антифриз повреждения составили всего 3,7% и 27,8% у бутонов и цветков, соответственно, в то время, как на контрольных вариантах они были 79,1% и 84,6%.

Исследования по показателям антиоксидантной системы защиты после воздействия отрицательной температуры были представлены аминокислотой пролин и сахарами.

Одной из универсальных защитных реакций растений при действии различных неблагоприятных факторов является аккумуляция свободного пролина [8]. Поэтому определение содержания аминокислоты пролин под воздействием обработки также представляло особый интерес.

У сорта Korona наблюдалось достоверное повышение содержания пролина в листьях после обработки препаратом Нигор в 1,1 раз, по сравнению с контролем. У сорта Marmolada обработка всеми препаратами привела к повышению уровня аминокислоты в 1,9 раз. В сорте Florence, наоборот, наблюдалось снижение пролина в 1,2 и 3,9 раза, по сравнению с контролем (рис. 1). Это может быть объяснено тем, что пролин играет роль при нейтрализации избыточного количества активных форм кислорода, и определенное его количество могло быть израсходовано для этой цели. Также, возможно, он был израсходован на связывание свободной воды в растительных тканях, так как, чем меньше в клетках свободной воды, тем меньше вероятность образования внутриклеточного льда.

160

£ 140

I 120 -

о. 100 -

80 60 40 20

cd *

S 1-

х НЕ

I

С CD Ч О

О

Korona Florence Marmolada

Вода "Антифриз Нигор

Рисунок 1 - Содержание свободного пролина в тканях цветков земляники при воздействии температуры -3°С после обработки препаратами (2022 г.)

Важную роль в качестве осмопротекторов играют и низкомолекулярные углеводы. Сахара увеличивают водоудерживающую способность коллоидов протоплазмы, защищая от образования внутриклеточного льда и чрезмерного обезвоживания клеток.

У сорта Marmolada обработка всеми препаратами привела к достоверному повышению уровня сахаров в 3,2 и 1,6 раза. В сорте Florence, наоборот, наблюдалось снижение показателей в 1,4 и 2,5 раза, по сравнению с контролем. У сорта Korona достоверного изменения уровня сахаров не наблюдалось (рис. 2).

2,5

8 1,5

го

0

ф 1 —

S

1 0,5 -

ср

ф

2 0

° Korona Florence Marmolada

Вода "Антифриз Нигор

Рисунок 2 - Содержание сахаров в тканях цветков земляники при воздействии температуры -3°С после обработки препаратами (2022 г.)

Увеличение содержания МДА под влиянием понижения температуры может свидетельствовать о более интенсивном развитии липопероксидации, а, следовательно, и о значительном нарушении структурно-функциональной целостности клеточных мембран опытных растений по сравнению с контрольными вариантами.

0

2

Результаты исследования показали, что по мере понижения температуры до -3°С, у сорта Korona наблюдалось достоверное снижение содержания МДА после обработки препаратом Нигор в 1,2 раза. У сорта Marmolada обработка препаратом Антифриз и Нигор привела к достоверному снижению уровня малонового диальдегида в 1,6 и 1,4 раза. В сорте Florence наблюдалось снижение показателей во всех вариантах в 1,3 и 1,6 раза, по сравнению с контролем (рис. 3).

¡£ 4

2 3

i 2

I 1

ср „

<и 0 ч о О

Korona Florence Marmolada

Вода ■ Антифриз Нигор

Рисунок 3 - Содержание М ДА в тканях листьев земляники при воздействии температуры -3°С после обработки препаратами (2022 г.)

Интенсификация перекисного окисления липидов под влиянием снижения температуры воздуха, по-видимому, связана с увеличением уровня образования активных форм кислорода. Так, о количестве активных форм кислорода судили на примере пероксида водорода, который участвует в процессе окисления мембранных липидов.

Проведенный анализ по содержанию перекиси водорода, показал, что после обработки препаратом Антифриз у сорта Korona наблюдалось достоверное снижение уровня перекиси водорода в 5,5. У сорта Marmolada обработка всеми препаратами привела к достоверному снижению уровня перекиси в 1,3 раза. В сорте Florence наблюдалось увеличение показателей во всех вариантах в 1,2 раза, по сравнению с контролем (рис. 4).

15

s

" -t

10 -

ф 2

го~ 5 -

I 2

§° 0

q m Korona Florence Marmolada

Вода "Антифриз Нигор

Рисунок 4 - Содержание перекиси водорода в тканях листьев земляники при воздействии температуры -3°С после обработки препаратами (2022 г.)

Разный уровень накопления перекиси водорода и малонового диальдегида в исследуемых сортах, по-видимому, связан как с разной устойчивостью сортов и, соответственно, степенью образования в клетках активных форм кислорода, так и более высокой активностью антиоксидантной системы защиты, нейтрализующей активные формы кислорода.

8

7

6

5

Известно, что зимостойкость земляники садовой начинает формироваться задолго до завершения вегетации и во многом зависит от общего состояния растений в предыдущем вегетационном периоде: растения должны вступать в период покоя хорошо развитыми, удобренными, защищенными от болезней и вредителей, тогда они меньше повреждаются морозом, чем растения ослабленные [9]. Поэтому осенью 2021 года были проведены анализы по тем же показателям устойчивости у растений земляники садовой при температуре окружающей среды -3°С для оценки влияния препаратов на общее состояние растений, находящихся без укрытия.

У сорта Korona обработка препаратом Антифриз привела к увеличению уровня свободного пролина в 1,2 раза. У сорта Florence обработки препаратами Антифриз и Нигор увеличили содержание пролина в 1,2 и 1,1 раза, соответственно. У сорта Marmolada обработки препаратами не оказали влияние на уровень пролина в листьях земляники садовой (рис. 5).

. 20

т ы

О ср

i= Korona Florence Marmolada

Вода "Антифриз ■ Нигор

Рисунок 5 - Содержание пролина в тканях листьев земляники при -3°С после

обработки препаратами (2021 г.)

У сорта Florence во всех вариантах с обработками наблюдалось повышение уровня сахаров по сравнению с контрольным вариантом в 1,2 раза. У сорта Marmolada в опыте было показано увеличение содержания сахаров при обработке препаратом Антифриз в 1,1 раз, по сравнению с контролем (рис. 6).

15

01 -t s != £ S_ 10 ÜS

£ с

gx 5

О S

■ I Ii

Korona

Florence

Вода "Антифриз Нигор

Marmolada

Рисунок 6 - Содержание сахаров в тканях листьев земляники при -3°С после

обработки препаратами (2021 г.)

0

У сорта Korona и Marmolada обработка препаратом Нигор привела к снижению уровня малонового диальдегида в 1,4 и 1,6 раза, соответственно. Обработка препаратом Антифриз оказала достоверное влияние на содержание МДА только у сорта Marmolada, его уровень снизился в 1,4 раза (рис. 7).

Во время цепной реакции ПОЛ липидный радикал атакует одну из соседних молекул фосфолипида с образованием гидроперекиси липида (ГП) и нового липидного радикала. Таким образом, количественное определение гидроперекисей позволяет непосредственно судить об интенсивности протекании свободно-радикальных процессов.

¡£ 6

5 5

Ф .0 _

i Es 4

£ i 3 ü ф

* 0

2

I I I I

Korona

Florence

Вода «Антифриз Нигор

Marmolada

Рисунок 7 - Содержание М ДА в тканях листьев земляники при -3°С после

обработки препаратами (2021 г.)

Проведенный анализ по содержанию гидроперекисей липидов -промежуточных продуктов ПОЛ показал, что после обработки препаратом Антифриз у сорта Florence произошло снижение уровня гП в 1,6 раза. У сорта Marmolada снижение уровня ГП в 1,2 раза наблюдалось после обработки препаратом Нигор. В остальных случаях обработки не оказали достоверного влияния на гидроперекиси липидов, или, наоборот, наблюдалось повышение их уровня (рис. 8).

18

1 16 -

§ 14 -

ф

ср чд 12 -

ф Ф 12

0 5 10 —

ч ^ 8 -

¡5 m

Ф& 6 —

1 1 4 -

ros

^ 2 -

ср

£ о

Q Korona Florence Marmolada

Вода "Антифриз Нигор

Рисунок 8 - Содержание ГП в тканях листьев земляники при -3°С после

обработки препаратами (2021 г.)

Разный уровень накопления ГП в исследуемых сортах, по-видимому, связан как с разной устойчивостью сортов и, соответственно, степенью образования в клетках активных форм кислорода, так и более высокой активностью антиоксидантной системы защиты, нейтрализующей активные формы кислорода.

Выводы. Исходя из полученных данных, видно, что обработки препаратом Антифриз оказали протекторное действие на устойчивость сортов при понижении температуры.

Обработки препаратом Нигор также оказали достоверное влияние на устойчивость растений земляники к отрицательным температурам осеннего периода и возвратным морозам весной, это видно по снижению уровня малонового диальдегила и гидроперекиси. Снижение уровня пролина при обработке данным препаратом может быть связано с тем, что часть его участвовала в «тушении» синглетного кислорода и гидроксил радикала.

Однако, важно отметить тот факт, что исследования проводятся только один год и будут продолжаться в дальнейшем, чтобы оценить вероятный накопительный эффект препарата, и сделать окончательные выводы.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Говорова Г.Ф., Говоров Д.Н. Земляника: прошлое, настоящее, будущее. М.: ФГНУ «Росинфорагротех», 2004. 347 с.

2. Зубов A.A. Зимостойкость земляники в условиях Центральной Черноземной зоны СССР // Тр. ЦГЛ им. И.В. М ичурина. М ичуринск, 1972. Т. 13. С. 3-6.

3. Полесская О.Г. Растительная клетка и активные формы кислорода: учебное пособие. М.: КДУ, 2007. 140 с.

4. Прадедова Е.В., Ишеева О.Д., Саляев Р.К. Классификация системы антиоксидантной защиты как основа рациональной организации экспериментального исследования окислительного стресса у растений // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 2. С. 177-185.

5. Прудников П.С., Ожерельева З.Е. Физиолого-биохимические методы диагностики устойчивости плодовых культур к засухе и гипертермии. Орел. ВНИИСПК, 2019. 45 с.

6. Ожерельева З.Е., Зубкова М.И. Ускоренная оценка устойчивости генеративных органов земляники садовой к весенним заморозкам. Орел: ВНИИСПК, 2019. 20 с.

7. Доспехов Б.А. М етодика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

8. Колупаев Ю.Е., Вайнер A.A., Ястреб Т.О. Пролин: физиологические функции и регуляция содержания в растениях в стрессовых условиях // Вюник Харювского нацюнального аграрного уыверситету. Серiя бюлопя. 2014. В. 2 (32). С. 6-22.

9. Зубкова М.И., Ожерельева З.Е. Некоторые аспекты зимостойкости земляники садовой // Современное садоводство. 2019. № 1. С. 60-74.

REFERENCES

1. Govorova G.F., Govorov D.N. Zemlyanika: proshloe, nastoyashchee, budushchee. M.: FGNU «Rosinforagrotekh», 2004. 347 s.

2. Zubov A.A. Zimostojkost' zemlyaniki v usloviyah Central'noj Chernozemnoj zony SSSR // Tr. CGL im. I.V. Michurina. Michurinsk, 1972. T. 13. S. 3-6.

3. Polesskaya O.G. Rastitel'naya kletka i aktivnye formy kisloroda: uchebnoe posobie. M.: KDU, 2007. 140 s.

4. Pradedova E.V., Isheeva O.D., Salyaev R.K. Klassifikaciya sistemy antioksidantnoj zashchity kak osnova racional'noj organizacii eksperimental'nogo issledovaniya okislitel'nogo stressa u rastenij // Fiziologiya rastenij. 2011. T. 58. № 2. S. 177-185.

5. Prudnikov P.S., Ozherel'eva Z.E. Fiziologo-biohimicheskie metody diagnostiki ustojchivosti plodovyh kul'tur k zasuhe i gipertermii. Orel. VNIISPK, 2019. 45 s.

6. Ozherel'eva Z.E., Zubkova M.I. Uskorennaya ocenka ustojchivosti generativnyh organov zemlyaniki sadovoj k vesennim zamorozkam. Orel: VNIISPK, 2019. 20 s.

7. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. M.: Agropromizdat, 1985. 351 s.

8. Kolupaev Yu.E., Vajner A.A., Yastreb T.O. Prolin: fiziologicheskie funkcii i regulyaciya soderzhaniya v rasteniyah v stressovyh usloviyah // Visnik Harkivskogo nacional'nogo agrarnogo universitetu. Seriya biologiya. 2014. V. 2 (32). S. 6-22.

9. Zubkova M.I., Ozherel'eva Z.E. Nekotorye aspekty zimostojkosti zemlyaniki sadovoj // Sovremennoe sadovodstvo. 2019. № 1. S. 60-74.