CC BY
67
6. Kokorina A.L. Vlijanie biopreparatov na produktivnost' starovzrastnyh travostoev kozljatnika vostochnogo v uslovijah Leningradskoj oblasti // Izvestija Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - №44. - s. 15-21.
УДК 631.8.022.3: 635.64
Канд. биол. наук P.C. ГАМЗАЕВА
(СПбГАУ, [email protected])
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА ФИЗИОЛОГО - БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
Яровой ячмень, Эпнн, Циркон
Сохранение продовольственной, экологической безопасности России - одна из важнейших задач современности. Главным решением этой проблемы остаётся получение высоких и стабильных урожаев и повышение качества сельскохозяйственных культур.
В последние годы повысился интерес к производству зерна ячменя. Это одна из универсальных культур, как по широте распространения, так и по использованию. Яровой ячмень - важнейшая продовольственная, кормовая и техническая культура. Из его зерна приготавливают перловую и ячневую крупы, а также муку, которую при необходимости (до 25-30%) можно добавлять к ржаной или пшеничной. В зерне ячменя содержится в среднем 12% белка, 5,5% клетчатки, 64,6% безазотистых экстрактивных веществ, 2,1% жира, 13% воды, 2,8% золы [1]. Следует отметить, что белок ячменя содержит весь набор незаменимых аминокислот, включая такие важные, как лизин, триптофан и треонин.
Интенсификация сельскохозяйственного производства предусматривает разработку и внедрение новых, прогрессивных и экономически выгодных приёмов, к которым относится применение регуляторов роста. Регуляторы роста растений - это органические соединения, которые влияют на физиологические процессы роста и развития растений и, в отличие от минеральных и органических удобрений, применяются в низких концентрациях и не являются источником питания. Для практических целей регуляторы роста приметают для обработки семян и растений, чтобы изменить процессы жизнедеятельности или структуру с целью улучшения качества, увеличения урожайности или облегчения уборки [2, 3].
Перспективным приёмом применения фиторегуляторов на яровых зерновых культурах является активация прорастания зерна и начальных этапов роста молодых растений. В этом случае достигается лучшее использование почвенной влаги, большая конкурентоспособность в отношении сорняков, а также высокая устойчивость растений к болезням. В связи с этим применение синтетических препаратов на посевах зерновых и других культур - это новое направление растениеводства, которое имеет большое значение для экстремальных условий.
Применение регуляторов роста растений - это неотъемлемый элемент современной защиты сельскохозяйственных культур. С их помощью можно активизировать тот или иной процесс, происходящий в растительном организме, совершенствовать агротехнические приёмы выращивания отдельных культур. Еще в 1930-40-х гг. была высказана догадка о том, что у растений есть стероидные регуляторы роста. В 1979 году М. Д. Гроус обнаружил, что масляный экстракт из пыльцы рапса стимулировал рост проростков в длину. Из 10 кг пыльцы удалось выделить 4 мг действующего вещества. Это оказалось стероидное соединение. Вещество было названо брассинолидом (от лат. Brassica rapus - рапус), а все похожие на него вещества с физиологической активностью называют брассиностероидами. В настоящее время известно более 60 брассиностероидов [4].
Брассиностероиды - это гидрофобные молекулы, но зарегистрировано образование гидрофильных гликозидов, сульфатов и ацилпроизводных абрассиностероидов. Доказано,
что ферменты биосинтеза брассиностероидов обнаружены почти во всех тканях растений, концентрация этих гормонов наиболее высока в молодых тканях: этиолированных проростках, меристемах, флоральных примордиях, развивающейся пыльце. Брассиностероиды, как и ауксины, действуют на проростки, усиливая растяжение. Однако, если для ауксинов характерно быстрое растяжение с активацией водородной помпы через 10 мин. и максимумом растяжения через 30-40 мин., то для брассиностероидов типична более замедленная реакция, которая начинается через 30 мин. после воздействия [4]. Также известно, что фитогормоны стероидной группы регулируют процессы клеточной дифференцировки, способствуют формированию столбчатого мезофилла. В больших дозах они сдерживают рост и повышают устойчивость к неблагоприятным внешним факторам: перегреву, заморозкам, засухе, инфекции.
В нашем эксперименте был использован препарат Эпин (сельскохозяйственный эпибрассинолид). В состав Эпина входит вещество эпибрассинолид, синтезированное посредством нанотехнологий. Именно это вещество отвечает за активацию биологических процессов в растениях, таких как синтез фитогормонов, необходимых на конкретном этапе развития. Также известно, что препарат Эпин увеличивает содержание антиоксидантных ферментов, таких как супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза. Второй регулятор роста, который был использован в нашем опыте, - это Циркон. Он является иммуномодулятором, корнеобразователем, индуктором цветения. Циркон является препаратом широкого спектра действия, обладает сильным фунгицидным и антистрессовым действием. Его готовят из природного сырья эхинацеи пурпурной.
Цель исследований. Целью исследований являлось изучение влияния фиторегуляторов роста на физиолого-биохимические показатели и продуктивность ярового ячменя.
Материалы и методы исследований. Вегетационные опыты проводились в 2015-2016 гг. на малом опытном поле СПбГАУ. Схема опыта включала следующие варианты: контроль, семена замачивались в воде, Эпин и Циркон - семена обрабатывались соответствующими препаратами перед посевом, согласно рекомендациям производителя. Энергию прорастания определяли в лабораторных условиях в чашках Петри. В ходе онтогенеза растения опрыскивались препаратами Эпин и Циркон в фазы кущения и выхода в трубку. Амилолитическую активность и содержание хлорофилла определяли колориметрическим методом по общепринятым методикам.
Результаты исследований. Энергию и скорость прорастания определяли в три срока: на третий, на пятый и на восьмой день.
В ходе проведения лабораторных опытов выявлено, что фиторегуляторы роста заметно увеличили скорость прорастания зерновок. Наилучший эффект был отмечен в варианте Циркон у всех трёх изучаемых сортов, и максимальное количество проросших семян во все дни исследований было отмечено у сорта Криничный и составило 19,8% - на третий день, 38% - на пятый день, 56% - на восьмой день. Эти показатели почти в 2 раза выше, чем в контрольном варианте. Таким образом, стимулирующий эффект на раннем этапе позволяет активировать развитие растения в целом. Для уточнения этого вывода были проведены вегетационные опыты.
Таблица 1. Влияние фиторегуляторов роста Эиии и Циркон на энергию и скорость
прорастания зерновок ячменя
Проросших семян в%
Варианты сорт Жанна сорт Криничный сорт Росава
опыта на 3-й на 5-й на 8-й на 3-й на 5-й на 8-й на 3-й на 5-й на 8-й
день день день день день день день день день
Вода 7,2±0,2 11,2±0,3 24.6±0.2 9,2±0,2 18,2±0,1 31±0.7 8,6±0,3 18,4±0,3 24±0,6
(контроль)
Эпин 7,4±0,3 17,8 ±0,2 37,6±0,4 14,6±0,7 27,5±0,8 47±0,4 8,4±0,7 29,8±0,8 42±0,8
Циркон 7,5±0,4 26±0,2 49±0,4 19,8±0,5 38±0,3 56±1 9,6±0,3 36±1,0 48,8±0,4
На долю полисахаридов приходится до 85% сухой массы растения. Они представляют собой основной компонент урожая сельскохозяйственных культур. Среди полисахаридов наиболее важную роль играет крахмал. Семена зерновых культур, в том числе и ячменя, содержат 60-70% крахмала. Механизмы регуляции синтеза и распада этого важного полисахарида в растениях представляют большой интерес. Распад крахмала осуществляется ферментами амилазами. Значительная часть информации о распаде крахмала получена при изучении прорастания семян. Известно, что прорастание зерновок сопровождается увеличением а и Р амилазы [5].
Суммарную активность амилаз в зерновках определяли в три срока: в фазы молочной спелости, восковой спелости и полной спелости.
Таблица 2 . Влияние фиторегуляторов Эпин и Циркон на суммарную активность амилаз в онтогенезе растений ячменя (мг гидролизованного крахмала
на 1 г зерна за 1 мин.)
Сорт Жанна Сор- г Криничный Сорт Росава
Вариан- фаза фаза фаза фаза фаза фаза фаза фаза фаза
ты молоч- воско- пол- молоч- воско- полной молоч- воско- полной
опыта ной вой ной ной вой спе- ной вой спел-
спелости спело- спело- спелости спело- лости спело- спело- ости
сти сти сти сти сти
Конт- 0,5 0,8 0,9 0,6 0,7 1,0 0,5 0,7 1,5
роль
Эпин 0,9 1,45 1,7 1,8 2,6 3,0 1,2 1,3 3,4
Циркон 0,7 1,2 1,4 1Д 2,0 2,2 1,0 0,9 1,8
НСРо.5 0,15 0,06 0,45 0,45 0,4 0,2 0,09 0,07 0,2
Как показали исследования, обработка растений регуляторами роста увеличила активность амилаз. Так, если высокие показатели энергии прорастания были отмечены в варианте с Цирконом, то высокие показатели амилолитической активности были отмечены в варианте с Эпином (табл.2).
Пик суммарной активности амилаз был отмечен в фазу полной спелости у сорта Росава и составил 3,4 мг, а у сорта Криничный - в фазу молочной спелости и составил 2,6 мг. В целом, в варианте с фиторегулятором роста Эпин суммарная активность амилаз была выше в 2 - 3 раза по сравнению с контрольными растениями, а в варианте Циркон - 1,5 - 2%. Возрастание суммарной активности амилаз в фазу полной спелости можно объяснить тем, что фиторегуляторы роста способствуют более полному распаду крахмала. Таким образом, на основании полученных данных можно сделать заключение, что фиторегуляторы роста ускоряют распад крахмала в репродуктивный период развития растений ячменя.
Содержание хлорофилла определяли в 4 срока, которые соответствовали фазам кущения, колошения, молочной и восковой спелости.
Таблица 3 . Влияние фиторегуляторов роста на содержание хлорофилла в листьях ячменя (мг на 100 г растительной массы)
Варианты опыта Сорт Жанна Сорт Криничный Сорт Росава
фаза кущ ения фаза коло шени я фаз а мол очн ой спе лост и фаза воско вой спело сти фаз а кущ ени я фаза колоше ния фаза молоч ной спело сти фаза воско вой спело сти фаза куще ния фаза коло шени я фаза моло чной спел ости фаза воск овой спел ости
Контроль 38 40,6 42,6 47 42,4 54.0 54,5 57 58 58,6 61,6 62,4
Эпин 42,4 49,2 54,5 62,3 58 68,5 77,7 70 62 74,6 68 72
Циркон 39 52 58 60,7 54 72,5 71,1 78 60,7 64,6 77 65,5
НСР0,5 4,2 2,8 4.3 6,2 5,8 6,4 7,7 7,1 2,9 6,8 7,2 6,3
Исследования показали, что применение фиторегуляторов роста увеличило содержание хлорофилла у всех изучаемых сортов по сравнению с контрольным вариантом. Наибольшее количество хлорофилла у сорта Жанна было отмечено в варианте, где проводилась обработка препаратом Эпин в фазу восковой спелости, и составило 62,3 мг. У сорта Криничный максимальное содержание было отмечено в фазу молочной спелости и составило 77,7 мг, а к фазе восковой спелости наблюдалось заметное снижение изучаемого показателя (табл.3). Возможно, снижение хлорофилла в эту фазу связано с уменьшением проводимости устьиц и мезофилла для молекул СОг, деградацией хлоропластов по мере старения листа, со снижением активности ключевого фермента фотосинтеза РДФК [6]. У сорта Росава было отмечено два пика увеличения содержания хлорофилла: в фазы колошения и восковой спелости. В варианте с Цирконом максимальные показатели были отмечены в фазу молочной спелости, а в фазу восковой спелости наблюдалось снижение хлолофилла. В общем, применение фиторегуляторов роста увеличило содержание хлорофилла на 10 -15% по сравнению с контрольным вариантом. На сегодняшний день, несмотря на многочисленные попытки, не установлено тесной связи между интенсивностью фотосинтеза и содержанием хлорофилла в листьях ячменя [6].
Результаты наших исследований показали, что фиторегуляторы роста также увеличивают показатели продуктивности ячменя.
Максимальное увеличение элементов продуктивности было отмечено в варианте, где проводилась обработка препаратом Эпин у сортов Жанна и Росава. А у сорта Криничный - в варианте, где проводилась обработка препаратом Циркон. Очевидно, что при использовании фиторегуляторов Эпин и Циркон необходимо учитывать и генетические особенности растений ячменя.
Таблица 4. Влияние фиторегуляторов роста на продуктивность ячменя
Варианты Число зёрен Прирост к Масса зерна Прирост к Масса 1000 Прирост к
опыта в колосе, шт. контролю, % в колосе, г контролю, % зерен, г контролю, %
Сорт Жанна
Контроль 16 100 0,8 100 50 100
Эпин 24 150 1,35 169 68 136
Циркон 28 175 1.8 225 64,3 128
НСР„5 3,2 - 0,43 - 3,4 -
Сорт Криничный
Контроль 20 100 1,2 100 60 100
Эпин 26 130 1,53 127,5 58 97
Циркон 30 150 1,74 145 58 97
НСР„, 4,6 - 0,36 - 1,7 -
Сорт Росава
Контроль 21 100 1Д 100 60 100
Эпин 32 152,4 1,9 173 59,4 99
Циркон 30 143 1,9 173 63 105
НСР„, 4,8 - 0,54 - 2,5 -
Выводы: Применение фиторегуляторов роста увеличивает энергию и скорость прорастания зерновок ячменя, амилолитическую активность зерновок в онтогенезе, содержание хлорофилла и элементы продуктивности растений ячменя.
Литература
1. Вавилов П.П. Растениеводство. - М.: Агропромиздат, 1986. - 90 с.
2. Верзилов В.Ф. Регуляторы роста и их применение в растениеводстве. - М.: Наука, 1971.
- 144 с.
3. Кефели В.И. Природные ингибиторы роста и фитогормоны. - М.: Наука, 1974. - 253 с.
4. Алехина Н.Д. Физиология растений. - М.: Academia, 2005. - 467 с.
5. Гамзаева P.C. Влияние фиторегуляторов Эпин и Циркон на амилолитическую активность и содержание редуцирующих Сахаров в прорастающих зёрнах пивоваренного ячменя // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2016.-№44.-36 с.
6. Третьяков H.H. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений,- М.: Колос, 1998,- 133 с.
7.
Li teratura
1. Vavilov P.P. Rastenievodstvo. - M.: Agropromizdat, 1986. - 90 s.
2. Verzilov V.F. Regulatori rosta i ih primenenie v rastenievodstve. - M.: Nauka, 1971. - 144 s.
3. Kefeli V. I. Prirodniye ingibitori rosta I fitogormoni. - M.: Nauka, 1974. - 253 s.
4. Alehina N.D. Phisiologiya rasteniy. - M.: Academia, 2005. - 467 s.
5. Gamzaeva R.S. Vliyanie fitoregulyatorov Epin i Zircon na amylolyticheskuyu aktivnost i soderzhanie reduziruyushih saharov v prorastayushih zernah pivovarennogo yachmenya.// Izvestiya Sankt - Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - №44. -36 s.
6. Tret yakov N.N. Phiziologiya I biochimiya scl skochozyaistvcnnich rasteni. - M.: Kolos, 1998.
- 133 s.
