Роль 24-эпибрассинолида в агроценозе при совместном использовании с пестицидами

На протяжении эксперимента происходила фиксация стадий развития генеративных органов календулы, а именно: появление бутонов, цветков, и количество отцветших экземпляров. Также производилась регулярная фотосъемка каждого из вариантов после внесения активных веществ на протяжении двух месяцев. В связи с длительным вегетационным периодом календулы материал был зафиксирован в конце октября.

В лаборатории под руководством Семеновой Т.А. было определено влияние внесения в почву пестицида и фитогормона на структуру комплекса микромицетов в почве и на листьях календулы. Проведен сравнительный микологический анализ почвы с внесением пестицида раундапа, фитогормона эпинбрассинолида, их комбинации и контрольной почвы, а также анализ эпифитной микобиоты на листьях календулы, выращенной на исследуемых почвах. Численность и видовой состав почвенной микобиоты определяли методом посева из серийных разведений (1:100, 1:1000, 1:10000) на твердую агаризованную среду Чапека; видовой состав грибов на листьях календулы определяли методами влажных камер и отпечатков [Дудка, 1982]. Повторность трехкратная. Видовую идентификацию микромицетов проводили с использованием общепринятых определителей [Domsch, Gams, 1993; Pitt, 1979].

 

Эксперимен II.

Опыт 1,2

Провести сравнительную характеристику длины проростков семян редиса в зависимости от добавляемых растворов раундапа в различных концентрациях и эпибрассинолида.

Cемена редиса (Raphanus sativus, сорт Жара) и ячменя (Hordeum vulgare) замачивали в дистиллированой воде в течение 24 часов. Семена после замачивания распределяли в чашки Петри на фильтровальной бумаге. Заливали 7-ю кубиками раствора с известными концентрациями. Концентрация ЭБЛ была выбрана на основе рекомендации фирмы разработчика препарата ННПП «НЭСТ М» в двух вариантах для сравнения действия на тест-культуры (10-8 и 10-9  М). Концентрация гербицида раундап была подобрана в различных вариантах с целью определения рабочей концентрации (0,5; 1; 3; 6 мл/л – 1 опыт и 0,05; 0,1; 0,5 – 2 опыт). Затем семена редиса и ячменя проращивали в термостате при температуре 23°С. По прошествии 72 часов учитывали энергию прорастания семян, определяли длину корня и колеоптиля (у редиса) и гипокотиля (у ячменя). Опыт проводили в 3-кратной повторности, в каждой по 10 семян. Биотестирование выполнено в соответствии с методикой «Определение суммарной токсичности почвы, растительной продукции биотестированием», представленной в практикуме по агрохимии, [Минеев и др., 2001]. Для фитогормона была проведена корректировка метода.

 

Опыт 3. Оценить протекторное действие эпибрассинолида при совместном использовании с гербицидом раундап при различных концентрациях в биотестах.

Cемена редиса (Raphanus sativus, сорт Жара) и ячменя (Hordeum vulgare) замачивали в стаканчиках с растворами с известной концентрацией в течение 24 часов. Концентрация ЭБЛ (10-9 М) и раундапа (0,05 мл/л) была подобрана на основе проведенных опытов 1 и 2.  Семена после замачивания распределяли в чашки Петри на фильтровальной бумаге. Заливали 7-ю кубиками раствора, затем семена редиса проращивали в термостате при температуре 23°С. По прошествии 72 часов учитывали энергию прорастания семян, определяли длину корня и гипокотиля. Опыт  проводили в 3-кратной повторности, в каждой по 10 семян.

 

II.2. Результаты

Вегетационный эксперимент I.

 

Рисунок 4. Динамика цветения календулы

На графике (Рис. 4.) наибольшее количество цветков в течение всего периода вегетации было зафиксировано в контрольном варианте. В промежутке между первыми числами августа и началом сентября, как видно на графике, четкого распределения между первым, вторым и третьим вариантами не наблюдается. В дальнейшем происходит дифференциация. 1 вариант, в который был внесен только пестицид, отмечен вторым по количеству генеративных органов. Далее идет 3 вариант, в который вносили только фитогормон и 2 вариант с пестицидом и регулятором роста. У варианта 2 на момент фиксации растительного материала отмечено большее количество цветков, чем у 3 варианта. Таким образом, показано, что большее количество цветков календулы мы наблюдаем в вариантах, которые не подвергались обработке пестицидом и/или фитогормоном.

В ходе сравнительного микологичесого анализа почвы с внесением пестицида раундапа, фитогормона эпинбрассинолида, их комбинации и контрольной почвы, а также анализа эпифитной микобиоты на листьях календулы, выращенной на исследуемых почвахэксперимента было выявлено, что в контрольной почве численность микобиоты максимальна и составляет 130 тыс. КОЕ/г почвы, внесение фитогормона не отразилось на численности 125 тыс. КОЕ/г почвы. При внесении пестицида отмечена минимальная численность микобиоты 70 тыс. КОЕ/г почвы. В почве, где пестицид и контроль были внесены комбинированно   численность микобиоты составила 100 тыс. КОЕ/г почвы. Наиболее встречаемые виды: Clonostahiys rosea и Rhisopus arrhisus. При анализе эпифитной микобиоты на листьях  показано различие видового разообразия грибов на растении и в почве. Максимальное разнообразие  отмечено в контрольном образце, немного ниже при добавлении пестицида, и значительное снижение видового разнообразия грибов наблюдается в вариантах, где вносился фитогормон. Снижение числа видов эпифитных грибов, которые могут оказывать патогенное воздействие на растение, возможно свидетельствует о повышении устойчивости растения к заболеваниям, вызываемых грибами. Наиболее встречаемые виды Cladospirum cladospories, Alternaria alternate, Aureobasidium pullulans. (Табл. 2.)

 

 

 

Таблица 2. Структура почвенной и эпифитной микобиоты.

№ пробы	1		2		3		4
Варианты	пестицид		пест.+фитогорм.		фитогормон		контроль
Субстрат	почва	лист	почва	лист	почва	лист	почва	лист
тыс.КОЕ/г.почвы	70		100		125		130
число видов	6	6	4	4	4	4	7	8
Alternaria alternata		+		+		+	5	+
Aspergillus candidus					25
Aureobasidium pullulans		+		+		+		+
Botrytis cinerea						+
Cladosporium cladosporioides		+++		+++		+++		+++
Clonostachys rosea	35		80		85		65
Cylidrocarpon didimum							10
Fusarium poae				+
Fusarium sp.	5							+
Penicillium janczewskii					5		25
Penicillium vulpinum							10
Penicillium sp. 1	5
Penicillium sp. 2		+						+
Phoma sp.	5	+
Rhizopus orizae	10		5		10		10
Talaromyces purpurogenus	10
Trichoderma atroviride		+	10				5	+
Неидентифированный микромицет			5

 

Лабораторный эксперимент II.

Опыт 1.

При подборе рабочей концентрации раундапа для последующих опытов, был обнаружен токсичный эффект на растение. Ураган, при наименьшей концентрации действующего вещества глифосат 0,5 мг/мл оказал ингибирующее действие 65% на длину корня. Результаты, полученные при добавлении более высоких концентраций пестицида, имеют близкие значения. Диапазон ингибирующего действия не превышает 13%. Токсичное действие, оказанное на среднюю длину корней редиса при концентрациях 1 мг/мл и 3 мг/мл, 6 мг/мл составляет 65%, 72% и 78% соответственно. Для растения ячменя влияние раундапа было оказано иначе. Если у корней редиса токсических эффект проявился не дифференцировано относительно концентраций, то относительно длины корней ячменя отмечается четкая зависимость – чем выше концентрация 0.5 мг/мл, 1 мг/мл и 3 мг/мл, 6 мг/мл, тем выше, оказываемый эффект гербицидом 27%, 48%, 88% и в последнем варианте ячмень не пророс из-за слишком высокой концентрации раундапа. Так же прямо пропорционально увеличение пестицидной нагрузки сказывалось на длине колеоптиля редиса.  Ингибирующий эффект, оказываемый пестицидом, превысил допустимые значения для последующего применения рассматриваемых концентраций.

 

Рисунок 5. Длина корней редиса (%) по биотесту 1

Рисунок 6. Длина корней ячменя (%) по биотесту 1

Рисунок 7. Длина колеоптилей редиса (%) по биотесту 1

 

Опыт 2

 Эпин-экстра в концентрациях 10-8 и 10-9  М  активизировал рост проростков редиса в условиях оптимальной температуры и проращивания в дистиллированной воде. По сравнению с контролем средняя длина корня  увеличилась на 13% и 20% соответственно. При применении эпина-экстра было отмечено стимулирующее действие брассиностероида. В этом опыте необходимо было рассмотреть ингибирующее действие инсектицида при проращивании семян в растворах с соответствующими концентрациями глифосата. В связи с тем, что в опыте 1 отмечен высокий токсичный эффект, была включена пониженная концентрация действующего вещества пестицида, составляющая 0,05 мг/мл и 0,1 мг/мл.  Ингибирующее действие, оказываемое пестицидом составило для средней длины корня 53%, 63%, 57% для концентраций 0,05 мг/мл, 0,1 мг/мл, 0,5 мг/мл соответственно. Токсичный эффект при концентрациях 0,05 мг/мл, 0,1 мг/мл, 0,5 мг/мл ранжирован не значительно. Диапазон ингибурующего действия составляет 10%.  Наиболее выражено токсичный эффект проявляется при концентрации 0,1 мг/мл.

 

Рисунок 8. Длина корней редиса (%) по биотесту 2

 

Опыт 3

При выполнении опыта 1 и 2 токсичный эффект, оказываемый на проростки редиса, оказался высоким. В связи с этим для опыта 3 концентрация глифосата была выбрана с самым низким значением 0,05 мг/мл. Рассмотрим воздействие фитогоромона и/или пестицида на длину корней редиса. В случае изначального замачивания семян в контроле и последующем проращивании в растворе глифосата наблюдается токсическое действие пестицида, составляющее 40%. Эпин-экстра оказал стимуляцию 20% в варианте, в который изначально добавили гормон роста, а затем проращивали в контроле; в другом варианте, где также первоочерёдно добавляли фитогормон, но в при распределении семян в чашки Петри заливали раствором раундапа. В данном случае проявился ингибирующий эффект 25%. При сопоставлении двух вариантов, где в первом случае семена замачивали в контроле, а во втором в фитогормоне, затем оба варианта проращивались при пестицидной нагрузке, регулятор роста проявляет протекторное действие 15% относительно первого варианта.  Основываясь на данных, полученных в ходе эксперимента, можно сделать предположение, что действие эпибрассинолида наиболее эффективно проявляется после стрессовой нагрузки. В варианте, где семена изначально замачивали в раундапе, а потом заливали раствором эпибрассинолида протекторное действие относительно контроля составило 105%. При замачивании семян в раундапе, и распределении на контроль происходит стимуляция роста корней 50%. Возможно это связано с тем, что пестицид оказал ингибирующего эффекта на ЕПШФ-синтазу,но синтез триптофана не был затронут, более того, так как в результате отмечена стимуляция корней, можно предположить, что глифосат способствовал более активному синтезу аминокислоты триптофана.

Рисунок 9. Длина корня редиса (%) по биотесту 3

 

Проанализировали воздействие фитогоромона и/или пестицида на длину гипокотиля ячменя. В случае изначального замачивания семян в контроле и последующем проращивании в растворе глифосата наблюдается токсическое действие пестицида, составляющее 15%. Эпин-экстра оказал стимуляцию 25% в варианте, в который изначально добавили гормон роста, а затем проращивали в контроле; в другом варианте, где также первоочерёдно добавляли фитогормон, но в при распределении семян в чашки Петри заливали раствором раундапа также проявился стимулирующий эффект 5%, близкий со значением контроля. При сопоставлении двух вариантов, где в первом случае семена замачивали в контроле, а во втором в фитогормоне, затем оба варианта проращивались при пестицидной нагрузке, регулятор роста проявляет протекторное действие 20% относительно первого варианта. Основываясь на данных, полученных в ходе эксперимента, можно сделать предположение, что действие эпибрассинолида наиболее эффективно проявляется после стрессовой нагрузки. В варианте, где семена изначально замачивали в раундапе, а потом заливали раствором эпибрассинолида протекторное действие относительно контроля составило 20%. При проведении биотестирования 2 токсический эффект проявился только в варианте, где семена замачивались в контроле, а затем проращивались при воздействии раствора раундапа. При замачивании семян в раундапе, и распределении на контроль ингибирующий эффект составляет лишь 2%.