Роль 24-эпибрассинолида в агроценозе при совместном использовании с пестицидами

Таблица 1.

Сочетание длинного светового дня и низких ночных температур, характерные для климата Карелии, является стрессовым фактором для растений. В связи с этим на растении томат был проведен ряд исследований с применением регулятора роста эпин-экстра, который способствует преодолению неблагоприятных экологических условий. В ходе экспериментов было установлено положительное влияние фитогормона на развитие и продуктивность растений томата, а именно - приживаемость рассады при низкой температуре почвы, стимуляция роста растений, закладка соцветий и плодообразование, предотвращение опадения генеративных органов.  Также фитогормон влияет на урожайность: раннюю на 23-41%, общую за оборот на 14-45%. Помимо вышеуказанных положительных эффектов наблюдается повышенная устойчивость томата к серой гнили, которая наносит значительный вред культуре в период плодоношения, снижая урожайность и качество плодов. [Будыкина и др., 2006].

На базе Таджикского аграрного университета им. Ш. Шотемура изучалось влияние различных концентраций регулятора роста Эпин-экстра(р) на коэффициент всхожести и энергию прорастания семян.  На следующем этапе интерес состоял в получении ростков, проявляющих устойчивость по отношению к стрессовым факторам, и, следовательно, получении высокого урожая томатов. Изучалось три сорта томата Волгоградский, Асстол и Новичок.  При определении энергии прорастания четкой закономерности реакции проростков томата не наблюдалось, что видимо объясняется сортовыми особенностями растения томата и качеством посевного материала (Рис 2). Энергия прорастания сорта Волгоградский значительно ниже сортов Асстол и Новичок.  Отклик на внесение концентраций фитогормона (д.в. 0,005; 0,03; 0,5;0,1) также проявлялся разнообразно.

Рисунок 2. Энергия прорастания семян сортов томата в зависимости от концентрации регулятора роста Эпин-экстра (р).

При рассмотрении коэффициента всхожести при воздействии препарата Эпин-экстра(р) установилась некоторая закономерность, увеличение всхожести семян у исследуемых сортов томата наблюдается при концентрациях 0,005 и 0,05%. Научный и практический интерес представляет изучение роста и развития проростов томата под воздействием фитогормонов. Для оценки этих показателей производили измерения длины проростков и корней, их биомассы. Показано, что Эпин-экстра (р) в концентрации от 0,005 до 0,05 эффективно влияет на энергию прорастания семян и получение полноценных ростков, проявляющих устойчивость к стрессовым абиотическим факторам, и способствует повышению урожая томата. В результате лабораторных исследований было установлено, что использование различных концентраций фитогормона не привело к увеличению скорости прорастания семян у семян через два дня после посева [Солиев и др., 2012].

Испытывались регуляторы роста Циркон и Эпин-экстра, микроудобрения Феровит на эфиромасличных культурах с целью повышения урожая и увеличения содержания эфирного масла. Исследователей интересовали такие культуры как мята перечная (Menta piperita), мелисса лекарственная(Melissa officinalis), шалфей лекарственный(Salvia officinalis), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium), которые необходимы в парфюмерной, ликеро-водочной, фармацевтической и пищевой промышленности. В ходе исследований были получены следующие результаты. При обработке регуляторами роста, Цирконом и Эпином-экстра, растения мяты наблюдалось увеличение урожая надземной массы на 18-19%; содержание эфирного масла возрастало на 26-35%. Шалфей опрыскивали Цирконом, после чего оба показателя выросли на 35%, у тысячелистника повысилась урожайность на 29%, однако количество эфирного масла осталось на уровне контроля. Для мелиссы было установлено, что в условиях Нечерноземной зоны следует проводить обработку вегетирующих растений регулятором роста Циркон за 7-10 дней до уборки [Пушкина и др., 2010].

Почвенное засоление является одним из часто встречаемых стрессовых факторов. Последствия засоления проявляются в снижении продуктивности агроценозов, в экономических потерях. Одним из потенциальных способов защиты растений от хлоридного засоления является обработка фитогормонами, среди которых наибольший интерес, как отмечают авторы статьи являются брассиностероиды.  В статье описывается изучение действия эпибрассинолида при хлоридном засолении, которое обусловлено низким водным потенциалом почвенного раствора, токсичностью ионов и дисбалансом питательных элементов (Рис 3).

Рисунок 3. Суточные проростки редиса.

Длину гипокотиля и корня, содержание фотосинтетических пигментов и пролина в растениях рапса оценивали через неделю (на 7-е сутки) от начала прорастания семени в условиях засоления. Экспериментально установлено, что хлоридное засоление оказывало неблагоприятное воздействие, выраженное в подавлении роста осевых органов рапса, уменьшению накопления фотосинтетических пигментов (хлорофилла а и в, каратиноидов) и стимуляции аккумуляции пролина (в 70 раз). При применении эпибрассинолида (10-10 и 10-8М) было отмечена релаксация к засолению. Идет обсуждение возможных механизмов стресс-протекторного действия эпибрассинолида при засолении. Поддержание оптимального водного режима и интактной структуры макромолекул при стрессе – условие выживания растений. Для предотвращения действия стрессовых агентов необходимы индукция синтеза макромолекул или оптимизация среды внутри клетки за счет накопления осмолитов (аминокислоты, сахара, сахаро-спирты и бетаины). В основе формирования этих механизмов адаптации лежит дифференциальная экспрессия генов. При формировании защитных механизмов необходимо сохранение энергетических ресурсов. Авторы статьи предположили, что эпибрассинолид повышал солеустойчивость проростов рапса и в то же время снижал уровень пролина. Вероятно, ЭБЛ способствовал синтезу антиоксидантных ферментов, которые проявляли протекторное действие эффективнее пролина. Также авторы предположили, что иная причина защитного действия эпиббрассинолида заключена в зависимом от действия фитогормона изменении кальциевого гомеостаза, связанное с возможностью растения исключать Na+ или проявлять резистентность к Na+. Снижение токсического действия хлоридного засоления при воздействии брассиностероидов может быть связано с привлечение ионов кальция не только из внутриклеточных пулов, но и из апопласта [Ефимова и др., 2013].

Изучено влияние брассиностероидов на формирование стебля и устойчивость к полеганию ярового ячменя. При проведении обработки семян различных сортов тест-культуры эпибрассинолидом и гомобрассинолидом в концентрации 5-10 мг/л всхожесть семян увеличивается на 20%, что связано с увеличением активности альфа-амилазы эндосперма ячменя. Преимущество брассиностероидов относительно гиббереллина, который также отвечает за индукцию активности альфа-амилазы, что их действие проявляется в концентрации на 2-4 порядка ниже. При опрыскивании растений ячменя была отмечена стимуляция роста стебля и повышение его прочности. Установлено, что в проростках ячменя в зависимости от концентрации регуляторов роста усиливается поступление ионов кальция, а содержание калия уменьшается. При определении содержания белка и крахмала прямой зависимости выявлено не было, действие эпибрассинолида и гомобрассинолида проявлялось в зависимости от сорта растений и фазы их обработки. Автор предполагает, что происходит  перераспределение у растения ячменя потока пластических веществ и усиление аттрагирующей способности колоса, особенно боковых колосьев [Агеева, 2000].

  24 – эпибрассинолид используют в фитосанитарных технологиях.  Биологически активные вещества являются перспективным  приёмом снижения вредоносности фитопатогенов. Этот прием получил название фитоиммунокоррекция. Механизм действия эпибрассинолида заключается  в его элиситорных свойствах. Брассиностероид, выступая в роли иммунокорректора,  вызывает  усиление иммунного статуса растения, а также повышает ростовую активность, улучшает качественные показатели, усиливает устойчивость к повреждениям и вредителям. В целом фитоиммунокоррекцию можно отнести к компенсационной защите, при которой комплекс позитивных воздействий на растения определенного средства снижает ущерб, наносимый вредными организмами [Алёхин и др., 2010].

II.1.Материалы и методы

Сорные растения – один из основных факторов снижения урожайности сельскохозяйственных культур. В повышении урожайности важное место принадлежит защите от сорной растительности. Гербициды являются агентами высокой опасности для человека и служат основой развития проблем экологического порядка. Исключить негативное влияние гербицидов на растения можно, используя фитогормоны, которые влияют на регуляцию роста растений, оказывая иммунномодифицирующее действие. Фитогормоны не способны защищать растения от сорной растительности, так же, как и гербициды, поэтому разумно их совместное применение [Козлов и др., 2010].

 Брассиностероиды (БС) – группа стероидных фитогормонов. В настоящее время препараты на основе брассинолида (БЛ), 24 - эпибрассинолида (ЭБЛ), 28 - гомобрассинолида (ГБЛ), 28-норбрассинолида и других БС под разными торговыми названиями производятся в Китае, Японии, Индии, Беларуси и России. В России в 1995 г. был зарегистрирован препарат эпин-экстра (ННПП «НЭСТ М»), содержащий в качестве действующего вещества высокоочищенный ЭБЛ, синтезированный по оригинальной методике.  Данный препарат является одним из немногих современных препаратов нового поколения, созданных с целью повышения урожайности и качества продукции, из числа зарегистрированных и доведенных до стадии практического применения [Будыкина и др. 2012].

Ураган Форте - неселективный, послевсходовый гербицид. Предназначен для сплошного уничтожения однолетних и многолетних сорняков, а также древесно-кустарниковой растительности. Препарат используют при освоении участков, для подготовки участков к посеву следующего года, под газоны, а также вдоль дорожек, заборов, теплиц. Специальная формула обеспечивает наилучшее действие глифосата в разнообразных ситуациях. Принцип действия: гербицид Ураган Форте впитывается в растение через надземные части: листья и стебли. Препарат проникает в растения в течение 2–3 часов и легко перемещается по всему растению, прекращая его рост. Средство от сорняков Раундап нарушает процесс синтеза аминокислот, в результате чего растение погибает. Видимые симптомы проявляются через 7–10 дней, а через 2–3 недели (в зависимости от погодных условий и физиологического состояния растений) происходит полная гибель сорняков. Злаковый сорняк более чувствителен к препарату, чем широколистный. Преимущества гербицида Ураган Форте: препарат нового поколения, один из наиболее эффективных среди различных форм глифосата; не поступает в растения через почву, не препятствует прорастанию семян; средство разлагается на природные вещества: углекислый газ, воду, фосфаты, аммоний. Сорняки, обработанные гербицидом не отрастают вновь. Ураган Форте - глифосат в виде калийной соли, обладающий высокой водорастворимостью, благодаря чему повышается эффективность и скорость воздействия. Состав: ВР, 500 г/л глифосата кислоты. Применение средства от сорняков Ураган Форте: средство применяется с весны до поздней осени по зеленым сорнякам [Бакиров, 2008; Егоров и др., 2010; Стецов, Садовникова, 2013].

Гербицид Глифосат (коммерческое название Roundap, фирма Monsanto) ингибирует ЕПШФ синтазу. Шикиматный путь синтеза ароматических аминокислот. Предшественник образования ароматических аминокислот является эритрозо-4-фосфат и фосфоенолпируват. Эти два соединения конденсируются с формированием циклического дегидрохината, что сопровождается освобождением обеих фосфатных групп. После отщепления воды и восстановления карбонильной группы образуется шикимат. Далее 3-гидроксильная группа защищается посредством фосфорилирования, 5-гидроксильная группа шикимата реагирует с фосфоенолпируватом, что даёт енольный эфир — 5-енолпирувилшикимат-3-фосфат (ЕПШФ). Из него в результате отщепления фосфата образуется хоризмат. Хоризмат далее может использоваться в двух путях биосинтеза. Глифосат- структурный аналог фосфоенолпирувата, является очень сильным ингибитором ЕПШФ-синтазы (енолпирувил-шикимат-3-фосфат синтаза). Глифосат специфично ингибирует синтез ароматических аминокислот. Он не оказывает (или лишь слабое действие) действие на другие ферменты. Блокирование шикиматного пути может оказывать на растение летальное действие. Шикиматный путь у животных отсутствует, поэтому негативного влияния не происходит. В почве легко разлагается микоорганизмами. В первом случае у нас специфичное действие Глифосата происходит за счет угнетения синтеза всех 3-х ароматических аминокислот: триптофана и (тирозина+фенилаланина). А во втором случае, синтез триптофана (который идет с участием ЕПШФ-синтазы, но по другому пути нежели триозина и фенилаланина) не ингибируется. Триптофан является прикурсором (предшественником) синтеза фитогормона ауксина. Гормон роста, прежде всего, воздействющий на формирование корневой системы [Хелдт, 2011].

Календула лекарственная – ноготки лекарственные (Calendula officinalis) – однолетнее травянистое растение, семейство астровые. У календулы стержневая корневая система, стебель прямостоячий высотой 25 – 75 см, ветвистый почти от основания. Листья очередные, удлиненные (от 2 до 14,3 см), нижние черешковые, верхние сидячие. Цветки собраны в крупные корзинки, достигающие - 9,0 см в диаметре у махровых форм и 5,0 см - у немахровых форм. Корзинки расположены одиночно на концах стебля и его

разветвлениях. Краевые цветки язычковые, пестичные, оранжево-красной окраски, срединные- трубчатые, тычиночные, оранжевой, бордовой, коричнево-красной окраски. Плоды – семянки разной формы и величины - ладьевидные, серповидные и червеобразные длиной от 2,5 – 14,5 мм. Посевной

материал преимущественно состоит из червеобразных семян. Масса 1000 семян составляет 1,5 – 2,5 г. [Карпинская, 2004]. Календула лекарственная широко культивируется как декоративное растение. В лекарственных целях возделываются сорта с махровыми формами цветов оранжево-красного цвета, так как содержание каротина в них в два раза больше, чем в бледно окрашенных цветах. Цветочные корзинки содержат каротиноиды (до 3,2 мг%), эфирные масла (около 0,02 %), дубильные вещества (до 4,45%), витамин С, флавоноиды (до 3,5%) и другие вещества [Ушанова и др., 2001]. Препараты на основе цветков данного растения обладают широким спектром биологической активности, включая противовоспалительное, спазмолитическое, желчегонное, противомикробное, успокаивающее, противоотечное, противотоксическое, гипосенсибилизирующее, антимитотическое, репаративное, противовирусное, ранозаживляющее действие [Шарова, Куркин, 2007]. Календула нашла широкое применение в народной медицине и в гомеопатии. Используют сырье календулы в косметической и пищевой промышленности. Лекарственное сырье – цветочные корзинки. Цветки ноготков содержат многие ценные для человека биологически активные вещества виолоксантин, лакопин, цитраксантин, рубиксантин, флавоксантин, флавоноиды. Горькое вещество календин –10 %, смолы около 3,4 %, слизь до 4%, яблочную кислоту – 6,8 %, альбумин до 0,64 %, незначительное количество салициловой кислоты, алколоиды, эфирное масло около 0,02 %, придающее цветкам приятный специфический запах. Основные действующие вещества – каратиноиды и флаваноиды. Соцветия накапливают микроэлименты К, Cа., Fе, Mn, Cu, Zn, Mo, Ni, В – 48,40 мг/г.  На листья, стебель и соцветия календулы определена биохимаческая характеристика. Сухое вещество составляет 11,3%; моно – сахара 2,24%, сумма сахаров – 3,36%; аскорбиновая кислота – 28,4 мг%; каротин 45, 4 мг% [Карпинская, Сенчило, 2004].

Эксперимент I.

Эксперимент проводился на территории вегетационного домика МГУ 2013 г. Опыт был поставлен следующим образом: в субстрат были высажена рассада календулы сорта махровая, а затем пересажены в сосуды с черноземом. Почва в сосудах – рН 6,5; содержание гумуса 8 %; Р2О5 11, 3 мг/100 г. почвы; К2О 26,8 мг/100 г. почвы. 17 июля (обрабатывали раундапом) 18 июля (обрабатывали эпибрассинолидом) вегетирующие растения были политы растворами: 1В пестицидом раундап, 2В раундап + эпибрассинолид, 3В фитогормоном эпибрассинолид, К - вода соответственно.