ИЗУЧЕНИЕ  ВЛИЯНИЯ  АБИОГЕННЫХ  ЭЛИСИТОРОВ  НА  УСТОЙЧИВОСТЬ  РАСТЕНИЙ  ОЗИМОЙ  ПШЕНИЦЫ  К  ПОРАЖЕНИЮ  ФУЗАРИОЗОМ

Яблонская  Елена  Карленовна

канд.  биол.  наук,  доцент  Кубанский  Государственный  Аграрный  Университет,  РФ,  г.  Краснодар

E-mail: 

THE  INFLUENCE  ABIOTIC  ELICITORS  ON  STABILITY  OF  WINTER  WHEAT  PLANTS  INFECTED  BY  FUSARIUM

Yablonskaya  Elena

candidate  of  science  in  biology ,  assistant  professor  of  Kuban  state  agrarian  university,  Russia  Krasnodar

АННОТОЦИЯ

Максимальная  реализация  генетического  потенциала  сорта  может  стать  одним  из  приоритетных  путей  развития  сельскохозяйственного  производства.  С  этой  целью  в  последнее  время  все  более  широко  применяются  абиогенные  элиситоры,  повышающие  устойчивость  растений  к  поражению  патогенами.  Изучено  влияние  препаратов  фуролан  и  метионин  на  устойчивость  растений  пшеницы  к  поражению  фитопатогенами.  Разработана  технология  совместного  применения  препаратов  против  фузариоза  на  растениях  пшеницы.

ABSTRACT

Using  the  maximum  biological  potential  crops  could  become  one  of  alternative  development  paths  agronomic  sector  of  agricultural  production.  To  resolve  this  problem  in  agricultural  practices  more  widely  used  abiogenic  elicitors.  Were  studied  the  influence  of  furolan  and  methionine  on  the  wheat  plants  for  resistance  to  pathogens.  Were  developed  a  new  technology  against  the  Fusarium  on  wheat  plants  including  furolan  and  methionin  treatment.

Ключевыеслова :  элиситоры;  иммунитет;  озимая  пшеница;  фузариоз.

Keywords:  elicitors;  immunity;  winter  wheat;  Fusarium.

Среди  наиболее  актуальных  эколого-гигиенических  проблем  России  и  сопредельных  стран  СНГ  весьма  вредоносными  являются  грибные  болезни  зерновых  колосовых  культур,  в  частности  фузариоз  колоса  озимой  пшеницы,  который  носит  эпифитотный  характер  и  значительно  распространен.  Поэтому  поиск  эффективных  препаратов  для  борьбы  с  фитопатогенами  приобретает  все  большую  актуальность.  Так,  только  в  период  с  1993  по  2014  г.  за  счет  болезней  зерновых,  в  особенности  гнилей,  потери  зерна  в  Российской  Федерации  превысили  230,6  млн.  т,  что  составляет  в  среднем  от  6  до  29  %  ежегодного  валового  сбора  [1,  с.  321]. 

Патогенные  грибы  поражают  растения  в  течение  всего  периода  вегетации.  Заболевание  стремительно  развивается  при  чрезмерно  раннем,  либо  позднем  сроках  сева;  плохой  закалки  растений  осенью.  Усиливают  поражение  зерновые  предшественники,  насыщение  севооборотов  пшеницей  и  рожью,  засоренность  посевов,  невыровненность  поля,  превышение  дозы  азотных  удобрений  осенью.  Источником  инфекции  служат  зараженные  семена,  перезимовавшие  растения,  пораженные  фузариозной  гнилью.  Фузариозная  корневая  гниль  вызывает  гибель  проростков,  гниль  корней,  подземного  междоузлия  и  основания  стеблей,  угнетает  рост  растений,  вызывает  гибель  продуктивных  стеблей,  полегание,  через  зерницу,  развитие  неполноценного  колоса  со  щуплым  зерном. 

Болезнь  поражает  все  злаки.  Получаемое  щуплое,  c  рыхлым  эндоспермом  зерно  приводит  к  потери  25—30  %  урожая.  Поражая  зерно,  грибы  вызывают  разложение  белковых  веществ  с  выделением  микотоксинов,  которые  накапливаются  в  зерне. 

Основные  ареалы  фузариозов  размещены  в  южных  районах  России,  в  частности,  на  территории  Ставропольского  и  Краснодарского  края  (в  том  числе  Староминской,  Тбилисский,  Майкопский).  В  Краснодарском  крае  в  2013  году  корневыми  гнилями  на  озимых  зерновых  было  поражено  284,1  тыс.  га,  максимальное  распространение  и  развитие  болезни  было  отмечено  в  фазу  «всходы-кущение»  и  составляло  39  %  и  12  %  соответственно.  Основынми  причинами  распространения  фузариоза  в  южных  районах  России  могут  быть  не  только  теплые  и  влажные  погодные  условия  в  период  цветения,  созревания  и  уборки,  но  и  нерациональное  применение  приемов  интенсивной  технологии  возделывания  (минимализация  обработки  почвы,  в  том  числе  поверхностная  обработка  дисковыми  орудиями),  некондиционные  семена,  увлечение  позднеспелыми  сортами,  затяжная  уборка  [2,  с.  70].

Систематическое  воздействие  пестицидов  также  увеличивает  резистентность  и  токсинообразующие  свойства  возбудителей  фузариоза.

По  прогнозам  РОССЕЛЬХОЗЦЕНТРА  в  2014  г.  возможна  повышенная  вредоносность  корневых  гнилей.  В  борьбе  с  фузариозами  применяют  фунгициды  фундазол,  импакт,  спортак  ,  альто,  фоликур,  тилт,  рекс  КС,  гранит,  опус  и  других.  В  рамках  интегрированной  защиты  растений  совершенствование  химического  метода  направлено  на  подбор  эффективных  и  малоопасных  для  агроценозов  препаратов  [3,  с.  195].  Однако  химический  метод  защиты  растений  вызывает  возникновение  резистентности  у  фитопатогенов,  что  снижает  эффективность  препаратов,  приводит  к  появлению  новых  еще  более  вредоносных  возбудителей  болезней.

Максимальное  использование  биологического  потенциала  сельскохозяйственных  культур  может  стать  одним  из  альтернативных  путей  развития  агрономического  сектора  сельскохозяйственного  производства. 

Чтобы  решить  сложившуюся  проблему  аграрии  все  более  широко  применяются  индукторы  иммунитета  -  элиситоры.  Подобные  препараты,  обладая  широким  спектром  защитных  эффектов,  не  проявляют  непосредственного  токсического  воздействия  по  отношению  к  патогену,  растениям  и  животным  и  не  оказывают  негативного  воздействия  на  рост  растений,  не  нарушают  экологическое  равновесие  в  агробиоценнозах.

В  последнее  время  все  большее  внимание  уделяется  исследованию  механизмов  взаимодействия  патогенов  и  растений.  Принцип  метода  иммунизации  растений  путем  индукции  иммунитета  основан  на  естественных  процессах,  обусловливающих  взаимосвязи  между  растением  и  возбудителем  заболевания.  Согласно  современным  представлениям,  индуцированная  резистентность  развивается  при  воздействии  на  растения  элиситоров  (индукторов  устойчивости).  Сигналами,  вызывающими  ответную  реакцию  клеток  растений  на  инфицирование  патогенами,  являются  различные  вещества  химической  природы  (преимущественно  фенольной  природы). 

Элиситоры  включают  различные  сигнальные  системы  клеток  растений,  что  приводит  к  экспрессии  защитных  генов,  запускающих  каскад  последовательных  биохимических  реакций,  приводящих  к  синтезу  веществ  антибиотического  действия  —  фитоалексинов  и  синтезу  соответствующих  белков  de  novo,  связанных  с  патогенезом  (pathogenesis-related  proteins,  PR)  в  зависимости  от  их  биохимических  и  молекулярных  особенностей,  а  так  же  активизацию  гормональных  и  ферментных  систем,  осуществляющих  перестройку  клеточных  структур,  которые  в  конечном  итоге  приводят  к  изменению  физиологического  состояния  растений,  в  конечном  итоге,  формированию  иммунитета  растений  к  патогенам  .

Таким  образом,  при  обработке  растений  индукторами  иммунитета  в  них  происходят  глубокие  изменения  на  биохимическом  и  физиологическом  уровнях  [4,  с.  51;  5,  с.  132]. 

В  качестве  препаратов,  применяемых  в  предлагаемой  технологии  используются  препарат  фуролан  и  аминокислота  метионин,  для  повышения  устойчивости  растений  к  поражению  фитопатогенами  и  снижению  токсического  воздействия  гербицидов  (рис.  1).

Рисунок  1.  Патенты  РФ  №  2284694,  2356225,  2475025

Фуролан  повышает  устойчивость  растений  к  поражению  грибковыми  заболеваниями  (Патент  РФ  №  2042326)  положительно  влияет  на  физиолого-биохимические  процессы,  увеличивает  продуктивность  растений  пшеницы,  повышает  устойчивость  к  неблагоприятным  условиям  произрастания  и  поражению  фитопатогенами,  способствует  получению  более  выровненного  по  размерам  зерна  в  колосе  и  синхронизирует  его  созревание. 

Аминокислота  метионин  незаменимая  серусодержащая  гликогенобразующая  аминокислота.  Входит  в  состав  большинства  белков,  участвует  в  процессах  ферментативного  метилирования,  приводящих  к  образованию  холина  и  других  биологически  важных  соединений. 

Применение  комплекса  препаратов  позволяет  сохранить  существующие  в  агробиоценозе  равновесие  микроорганизмов,  и  при  этом,  свести  к  минимуму  неблагоприятное  воздействие  фитопатогенных  бактерий  на  растения. 

При  воздействии  на  растения  изучаемых  препаратов,  они  воспринимаются  растением  как  сигнальные  вещества,  и  растение  включает  свои  защитные  механизмы  индуцированной  иммунной  защиты,  позволяющие  разрушить  чужеродные  молекулы.  Происходит  запуск  антистрессовых  программ.  Стабилизируется  синтез  белка,  повышается  устойчивость  к  обезвоживанию,  а  следовательно  засухоустойчивость  [6,  с.  145;  7,  с.  93;  8,  с.  86;  9—10]. 

Увеличивается  содержание  фенольных  соединений,  в  частности  хлорогеновой  кислоты,  являющейся  предшественником  лигнина,  и  как  следствие  происходит  более  активная  лигнификация  тканей  растений.  Это  способствует  повышению  устойчивости  к  фитопатогенами  и  снижению  токсического  воздействия  гербицидов  [6,  с.  143;  7,  с.  95;  8,  с.  85;  9—10].

В  связи  со  стабилизацией  синтеза  белка  происходит  стабилизация  клеточных  мембран,  в  том  числе  и  мембран  хлоропластов,  что  обусловливает  в  условиях  засухи  активное  протекание  фотосинтетических  процессов,  увеличивается  содержание  пигментов  в  растении.  Активация  фотосинтетических  процессов,  роста  корневой  системы  улучшает  поступление  питательных  веществ  из  почвы,  синтез  углеводов  и  белковых  веществ.  Это  создает  условия  для  более  равномерного  налива  зерна  в  колосе,  повышения  урожайности,  выравненности  зерна  по  размерам  в  колосе,  крупности  и  выполненности,  увеличивается  масса  1000  зерен,  повышается  содержание  белка  и  клейковины,  улучшается  ее  качество  в  связи  с  более  активным  синтезом  глиадинов  и  глутаминов,  содержащих  в  большом  количество  аспарагиновую  и  глутаминовую  кислоты  [6,  с.  144;  7,  с.  96;  8,  с.  84;  9—10].

Композиция  фуролан  с  метионином  улучшает  посевные  качества  семян,  активирует  рост  корневой  системы.  Анатомо-морфологические  исследования  листовой  пластинки  озимой  пшеницы  показали,  что  в  вариантах  с  обработкой  растений  фуроланом  и  композицией  метионина  с  фуроланом  листья  пшеницы  приобретают  признаки  засухоустойчивости:  утолщение  стенок  клеток  эпидермиса,  увеличение  общей  толщины  листовой  пластинки,  уменьшение  размеров  клеток  хлоренхимы,  увеличение  толщины  хлоренхимы,  уменьшение  величины  устьиц,  увеличение  размеров  пузыревидных  клеток.

Все  это  позволяет  растению  снизить  потери  влаги,  при  низкой  влагообеспеченности.  Существенное  утолщение  слоя  хлоренхимы,  свидетельствует  о  большом  потенциале  синтетической  активности  листа.

Таким  образом,  обработка  растений  озимой  пшеницы  фуроланом  и  композицией  фуролана  с  метионином,  позволяет  изменить  анатомическую  структуру  листа,  что  имеет  значение  для  повышения  засухоустойчивости  пшеницы. 

При  определении  содержания  пигментов  установлено,  что  в  вариантах  с  применение  фуролана,  метинина  и  при  совместном  внесении  увеличивается  содержание  флорофилла  на  24,6  %  ,  9,7  %  и  17,8  %,  и  каротина  на  47,5  %  ,  27,3  %  и  50,5  %  соответственно.

При  определении  содержания  РНК,  ДНК  и  общего  белка  спектральным  методом  выявлено  увеличение  их  содержания  в  вариантах  с  обработкой  фуроланом  и  композицией  фуролан  с  метионином  в  среднем  на  1,59  %  и  6,3  %  соответственно.

При  изучении  показателей  качества  зерна  пшеницы  установлено,  что  при  совместном  применении  фуролана  с  метионином  улучшаются  натура  зерна,  увеличивается  содержание  белка  и  клейковины,  улучшается  ее  качество  [9,  10].

Список  литературы:

1.Тарчевский  И.А.  Элиситор-индуцируемые  сигнальные  системы  клеток  растений  //  Физиология  растений.  —  2000.  —  Т.  47.  —  №  2.  —  С.  321—332. 

2.Санин  С.С.,  Назарова  Л.Н.  Фитосанитарная  обстановка  на  посевах  пшеницы  в  Российской  Федерации  (1991—2008  гг.).  Аналитический  обзор  //  Защита  и  карантин  растений.  —  2010.  —  №  2.  —  С.  69—88. 

3.Обзор  фитосанитарного  состояния  посевов  сельско-хозяйственных  культур  в  РФ  в  2013  г.  Прогноз  развития  вредных  объектов  в  2014  г..  МИНСЕЛЬХОЗ  РФ  ,  ФГБУ  «Россельхозцентр»,  М.  2014.  —  653  с. 

4.Поликсенова  В.Д.  Индуцированная  резистентность  растений  к  патогенам  и  абиотиче­ским  стрессовым  факторам  (на  примере  томата)  //  Вестник  БГУ.  —  2009.  —  сер.  2.  —  №  1.  —  С.  48—60.

5.Тютерев  С.Л.  Механизмы  действия  фунгицидов  на  фитопатогенные  грибы.  СПб.:  ИПК  «Нива»,  2010.  —  172  с.

6.Яблонская  Е.К.  Влияние  регулятора  роста  фуролан  на  реализацию  потенциальной  продуктивности  и  посевные  качества  зерна  озимой  пшеницы/  Е.К.  Яблонская,  Е.А.  Окон,  Н.И.  Ненько,  Е.В.  Суркова//  Труды  Кубанского  государственного  Аграрного  университета.  Краснодар:  КубГАУ,  —  2009.  —  В.  5(2).  —  С.  139—145.

7.Яблонская  Е.К.  Взаимосвязь  стабильности  мРНК  бифермента  лизикетоглюторатредуктазы-сахаропиндегидрогеназы  и  формирования  технологических  качеств  зерна  пшеницы/  Е.К.  Яблонская,  Г.И.  Букреева,  Н.А.  Кузембаева  ,  Д.В.  Сметанин,  А.И.  Насонов,  В.К.  Плотниов  //  Труды  кубанского  государственного  аграрного  университета.  Краснодар:  КубГАУ,  —  2010.  —  В.  (3).  —  С.  90—95.

8.Яблонская  Е.К.  Возделывание  озимой  пшеницы  с  использованием  обработки  растений  экзогенными  регуляторами//  Е.К.  Яблонская,  В.В.  Котляров,  Д.В.  Котляров,  Д.Ю.  Донченко,  Федулов  Ю.П.  Труды  Кубанского  государственного  Аграрного  университета.  Краснодар:  КубГАУ,  —  2012.  —  В.  3.  —  С.  81—87.

9.Яблонская  Е.К.,  Котляров  В.В.,  Федулов  Ю.П.  Антидоты  гербицидов  сельскохозяйственных  культур  (обзор)  Политематический  сетевой  электронный  научный  журнал  Кубанского  государственного  аграрного  университета  (Научный  журнал  КубГАУ)  Краснодар:  КубГАУ,  2013.  —  №  10(094).  –  IDA  [article  ID]:  0941310033.  —  [Электронный  ресурс].  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ej.kubagro.ru/2013/10/pdf/33.pdf,  1,188  у.п.л.

10.Яблонская  Е.К.  Антидотная  активность  композиции  препаратов  фуролан  и  метионин  к  гербициду  2,4-Д  /  Е.К.  Яблонская,  В.В.  Котляров,  Ю.П.  Федулов  //  Политематический  сетевой  электронный  научный  журнал  Кубанского  государственного  аграрного  университета  (Научный  журнал  КубГАУ)  [Электронный  ресурс].  Краснодар:  КубГАУ,  2014.  —  №  02(096).  —  IDA  [article  ID]:  0961401058.  [Электронный  ресурс].  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ej.kubagro.ru/2014/02/pdf/58.pdf,  0,813  у.п.л.