Содержание к диссертации
Введение
1. Роль сортов сои северного экотипа и однолетних видов люпина в адаптивной системе сельскохозяйственного природопользования 10
1.1. Морфологические, агробиологические особенности, кормовая и пищевая ценность сортов сои северного экотипа 10
1.2. Морфологические, агробиологические особенности и кормовая ценность однолетних видов люпина 20
2. Регуляторы роста и развития растений 35
2.1. Классификация регуляторов роста и развития растений 35
2.2. Эндогенная и экзогенная регуляция роста и развития растений в связи с разработкой технологий возделывания новых сортов зернобобовых культур 37
3. Условия, материал и методика проведения исследований 43
3.1. Почвенно - климатические условия проведения исследований. 43
3.2. Методика и объекты исследований 47
4. Влияние регуляторов роста и развития на особенности формирования проростков, биохимические процессы и посевные качества семян люпинаи сои (лабораторный опыт) 59
4.1. Влияние регуляторов роста и развития на особенности формирования проростков и посевные качества семян люпина и сои 59
4.2. Влияние регуляторов роста и развития на биохимические процессы проростков люпина и сои 69
5. Показатели морфофизиологических особенностей при формировании продуктивности у сортов сои в связи с использованием регуляторов роста и развития 78
5.1. Влияние регуляторов роста и развития на формирование вегетативных и генеративных органов сои в вегетационном опыте 78
5.2. Влияние обработки семян и вегетирующих растений сои лариксином на развитие вегетативных органов 80
5.3. Влияние лариксина на фотосинтетическую деятельность и симбиотическую азотфиксацию сортов сои 85
5.4. Влияние лариксина на урожайность семян и элементы продуктивности семян сортов сои 97
5.5. Биохимические особенности сортов сои и их изменение под влиянием лариксина 101
6. Показатели морфофизиологических особенностей при формировании продуктивности у сортов люпина в связи с использованием регуляторов роста и развития 104
6.1. Влияние обработки семян и вегетирующих растений люпина регуляторами роста на развитие вегетативных органов 104
6.2. Влияние регуляторов роста и развития на фотосинтетическую деятельность и симбиотическую азотфиксацию сортов люпина 111
6.3. Влияние регуляторов роста и развития на урожайность семян и элементы продуктивности семян сортов люпина 123
Заключение 132
Выводы 133
Преждложения производству 135
Список использованной литературы 137
Приложение 162
- Морфологические, агробиологические особенности и кормовая ценность однолетних видов люпина
- Эндогенная и экзогенная регуляция роста и развития растений в связи с разработкой технологий возделывания новых сортов зернобобовых культур
- Методика и объекты исследований
- Влияние регуляторов роста и развития на биохимические процессы проростков люпина и сои
Введение к работе
На современном этапе во всех странах мира одной из актуальных проблем является увеличение выхода растительного белка, основным источником которого служат зернобобовые культуры. Масштабы возделывания зернобобовых культур различаются в зависимости от агроэкологических условий, уровня потребления белков и социальных проблем (Задорин, 1994, 1999; Palil, Hoffmann, 1995; Carrouee, 1995).
Страны Европейского Сообщества являются крупнейшими импортерами продукции зернобобовых, которые используются в основном на корм животных (Hartwig, 1969; Wax, 1973). Принято считать, что в развивающихся странах увеличение производства растительного белка необходимо, прежде всего, для покрытия потребностей в пищевом белке, а в промышленно развитых странах - для обеспечения кормовым белком быстро развивающегося на индустриальной основе животноводства (Генералов, 1967; Боднар, 1971; Турбин, 1975; Смирнова-Иконникова, 1965; Лихачев, 2000).
По мнению ряда ученых (Бакаева, 1964; Бабич, 1996; Бутлин, 1972; Hawwell, 1963; Hymowitzt, 1970; Wilcox, 1987), выращивание разных видов зернобобовых в отдельных странах мира зависит не только от климатических условий региона, но и обуславливается их значением, как источника удовлетворения потребностей в белках, и выше там, где по этническим или религиозным, а также экономическим причинам население мало или совсем не потребляет мясные продукты. Благодаря содержанию биоактивных вторичных растительных веществ, витаминов и минералов, зернобобовые потребляют в зеленом состоянии в качестве овощей, например, мозговые и сахарные формы гороха, крупнозерные формы кормовых бобов, фасоль, сою, чечевицу, нут, чину.
Трансформация растительного белка в животный - высокозатратна. На единицу животного белка расходуется до 10 единиц растительного, поэтому очень важно дать животным белок с набором необходимых незаменимых аминокислот, что позволит снизить расход растительного белка в животный и значительно удешевить стоимость животноводческой продукции (Смирнова-Иконникова, 1965; Лавриненко, Исаев, 1969; Майсурян, Атабекова, 1974). Использование сбалансированных кормов по аминокислотному составу позволяет экономить до 30 % корма и значительно повысить уровень продуктивности животных (Дебелый, 1987; МихайличенкоДПамсутдинов, 1992; Ар-тюхов, Кашеваров, 2001).
Зернобобовые культуры - донор переваримого протеина и лизина в кормах. Если в зерне кукурузы, ячменя и овса в расчете на одну кормовую единицу содержится соответственно в среднем всего лишь 59...83 грамма переваримого протеина (при норме 105... 110 г), то в зернобобовых культурах -от 143...170 (горох) до 245...322 (люпин), что в 1,7...5,5 раза выше, чем в злаках (Томмэ, 1975).
Для сбалансирования кормовых рационов по аминокислотному составу, без чего нельзя достигнуть максимального выхода животноводческой продукции на единицу затраченного корма, требуются разные источники кормового белка (Попов, 1954; Ермаков и др., 1987; Михайличенко, Шамсут-динов, 1992).
Не менее важная с точки зрения качества, особенность белков зернобобовых культур - высокая биологическая ценность. Результаты исследований ГНУ ВНИИЗБК показывают, что в них присутствуют все незаменимые аминокислоты, причем в количествах, достаточных для сбалансированного питания. При возделывании в условиях Нечерноземной зоны первое место по сумме восьми незаменимых аминокислот (треонин, валин, метионин, изо-лейцин, лейцин, фенилаланин, лизин и триптофан) занимает горох, соя, яровая вика, кормовые бобы, люпин.
Очень многообразны возможности применения продукции зернобобовых культур. Все зернобобовые культуры можно подвергать глубокой переработке.
По результатам многолетних исследований ГНУ ВНИИЗБК нельзя не считаться со значением зернобобовых культур как фактора биологической интенсификации растениеводства (Задорин, Исаев, Лапин, 2003). Симбиоти-ческий азот зерновых бобовых культур оказывает положительное влияние на гумус почвы (Николаева, Русаков, Посыпанов, 1985; Посыпанов, Делаев, и др., 1985; Орлов, Исаев, Лосев, 1986; Нагорный, 1993; Артюхов, 1999).
Организация высокоинтенсивного кормопроизводства и решение белковой проблемы практически невозможны без повсеместного и эффективного возделывания бобовых культур на больших площадях. Необходимость их выращивания диктуется и экономическими условиями, сложившимися в стране (Кияк, Воевода, 1965; Строна, 1980).
Уровень продуктивности как высоко - , так и низкоурожайных сортов у всех сельскохозяйственных культур, в том числе и зернобобовых, -наследуемый, генетически закрепленный признак, свидетельствующий лишь о потенциальной урожайности. Реальная же возможность сорта дать действительный урожай всегда зависит от почвенно - метеорологических условий вегетации растений и от уровня устойчивости сорта к отклонениям условий от оптимальных для развития растений (Удовенко, 1995).
Отклонение условий среды от оптимальных для жизнедеятельности растений приводит к снижению урожайности и даже к его полной гибели, то есть в зависимости от конкретных условий потенциальная урожайность сорта может быть реализована от 0 до 100%. Причем в одних и тех же экстремальных (стрессовых) ситуациях сорта одной и той же культуры снижают потенциальную продуктивность в различной степени, то есть обладают разным уровнем устойчивости к стрессам. В связи с этим исследования физиологии устойчивости растений и разработка приемов повышения устойчивости имеет большое теоретическое и практическое значение.
В конце XX столетия вышли в свет многочисленные экспериментальные исследования, посвященные вопросам физиологии устойчивости растений и способам ее повышения с применением регуляторов роста и развития (Гиббереллины и урожай, 1971; Фитогормоны в процессах роста и развития растений, 1974; Фитогормоны - регуляторы роста растений, 1980; Физиоло- гия устойчивости растений и регуляторы роста, 1987; Устойчивость растений и ее регуляция, 1990; и др.). Было показано, что путем воздействия регуляторов роста можно изменить темпы роста и развития растений, влиять на урожайность, изменять биохимические показатели.
В последние годы созданы новые эффективные препараты, которые выделены из растительного сырья, что представляет несомненный интерес для экологически безопасного растениеводства. Представленная диссертационная работа рассматривает возможность использования таких регуляторов роста и развития применительно к новым сортам сои северного экотипа и однолетних видов люпина.
Актуальность темы.
Среди традиционных для России зернобобовых культур, таких как горох, вика, чечевица, однолетние виды люпина (L. luteus, L. angustifolius, L. albus) и сою (Glycine max. L.) следует рассматривать как относительно «новые» культуры кормового и пищевого использования (Посыпанов и др., 1999; 2007;Такунов, 2001; 2005; Кобозева, 2007).
Селекция сортов люпина и сои нового поколения базировалась на ин-трогрессии рецессивных генов, ускорявших морфо - физиологическую дифференциацию и специализацию сортов. Однако, нельзя не признать, что остаются не выявленными механизмы поддержания высокой продуктивности биоценозов созданных сортов при значительном колебании условий выращивания, что свидетельствует о необходимости совершенствования технологических приёмов их возделывания.
В последние годы применение синтетических регуляторов роста (химического, микробного и растительного происхождения) в целях повышения урожайности, устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды, качества и сохранности продукции становятся важным звеном в технологиях возделывания многих сельскохозяйственных культур. Отдельные соединения способны интенсифицировать ростовые процессы и адаптивные свойства культур в сверхнизких концентрациях, что весьма важно для экологически безопасного растениеводства.
Действие регуляторов роста и развития на новые сорта сои и люпина изучено недостаточно, в связи с чем настоящая работа актуальна как с теоретической, так и с практической точек зрения.
Цель и задачи исследований.
Цель исследования состояла в сравнительном изучении действия регуляторов роста и развития, выделенных из растительного сырья, гуминовых и комплексных биопрепаратов на продуктивность, фотосинтетическую и сим-биотическую деятельность, антиоксидантную активность, урожайность семян и содержание белка у сортов сои северного экотипа рт однолетних видов люпина кормового использования.
В связи с чем требовалось решить следующие задачи:
Изучить влияние регуляторов роста и развития на динамику развития проростков и вегетативных органов растений люпина и сои.
Выявить влияние регуляторов роста и развития на антиоксидантную систему проростков люпина и сои.
Изучить особенности формирования симбиотического аппарата и фотосинтетическую деятельность сортов люпина и сои при влиянии регуляторов роста и развития.
Определить динамику общего азота в надземной массе, корнях и клубеньках сои и люпина при воздействии регуляторов роста и развития.
Выявить механизм формирования продуктивности семян сои и люпина под влиянием биологических регуляторов роста и разработать способ их применения.
Научная новизна исследований.
Впервые выявлен высокий стимулирующий эффект на проростках люпина и сои в результате обработки семян биологическими регуляторами роста и развития, который сопровождался активизацией антиоксидантной системы.
Установлено, что характер и уровень влияния экзогенных регуляторов на рост, развитие, фотосинтетическую деятельность, симбиотическую азот-фиксацию в значительной степени определяется генетическими особенностями сорта и комплексом абиотических факторов.
Экспериментально доказано, что действие экзогенных регуляторов роста и развития на новые сорта сои может быть усилено путём совместного применения препаратов и Rhizobium.
Установлено, что флавоноид дигидрокверцитин (лариксин) оказывает влияние на накопление белка в вегетативных органах сои и усиливает его реутилизацию в формирующиеся семена.
На основании факторного анализа подтверждено, что наибольшая семенная продуктивность сортов сои и люпина с использованием регуляторов роста и развития установлена в вариантах с высоким вкладом показателей фотосинтетичёской деятельности и симбиотической азотфиксации.
Практическая значимость.
На основании полученных результатов разработаны рекомендации по производственному применению препаратов лариксина на сое; новосила, ла-риксина, гуминового препарата росток и биопрепарата альбит на сортах люпина, позволяющие повысить урожайность семян, которые включают: наиболее эффективные концентрации препаратов; способы обработки; совместную предпосевную обработку препаратом и штаммом Rhizobium на сое.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Применение регуляторов роста и развития новосила, лариксина, росток и альбит усиливает ростовые процессы проростков люпина и сои, активизируют антиоксидантную систему, повышает лабораторную и полевую всхожесть семян.
Предпосевная обработка семян лариксином в сочетании с инокуляцией у сои и лариксином, новосилом, росток и альбит у люпина с последующим опрыскиванием препаратами в фазу бутонизации улучшает рост и развитие растении и интенсифицирует регуляцию физиолого-биохимических процессов растений.
Выявлены механизмы специфической и неспецифической реакции растений сортов сои и люпина на воздействие регуляторов роста и развития.
Включение регуляторов роста и развития (новосил, лариксин, росток и альбит) в технологию возделывания сои и люпина способствует повышению урожайности семян.
Личный вклад автора состоит в разработке научной программы и выборе объектов исследований, проведении полевых и лабораторных опытов и сборе экспериментального материала, анализе полученных результатов и их статистической обработке, формулировке выводов и рекомендаций производству.
Апробация работы и публикации.
Работа докладывалась на Учёных советах ВНИИЗБК, кафедре кормопроизводства ОГАУ, конференции молодых учёных 2006г., международной научно - практической конференции «Кормопроизводство в условиях XXI века: проблемы и пути решения», Орел ГАУ 24-26 марта 2009г., г. Орел.
Результаты диссертационной работы опубликованы в 4 научных статьях, две из которых в реферируемых изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 161 странице в компьютерном оформлении и состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка используемой литературы, включающего 255 наименований, в том числе 32 работы иностранных авторов. Диссертация содержит 39 таблиц, 17 рисунков и 6 приложений.
Автор выражает глубокую благодарность коллективу лаборатории генетики и микробиологии ВНИИЗБК и кандидату сельскохозяйственных наук, доценту кафедры физиологии, биотехнологии растений и кормопроизводства ОГАУ И.Н. Гагариной за помощь в проведении полевых экспериментов и биохимических анализов.
Обзор литературы.
1. Роль сортов сои северного котипа и однолетних видов люпина в адаптивной системе сельскохозяйственного природопользования.
Морфологические, агробиологические особенности и кормовая ценность однолетних видов люпина
Люпин - не самая распространенная культура на полях нашей страны. Однако еще Д.Н. Прянишников (1962) рекомендовал использовать его для улучшения кислых и бедных почв. В настоящее время на фоне малой обеспеченности хозяйств ресурсами, люпин может сыграть важную роль в системе поддержания и дальнейшего повышения почвенного плодородия, в качестве сырья для производства высококачественных белковых кормов и кормовых добавок (Такунов, 2001).
Распространение однолетних видов люпина. Род люпина очень полиморфен и насчитывает до 850 видов, из которых наибольшее распространение получили три однолетних вида Lupinus albus, Lupinus luteus и Lupinus angustifolius. Все однолетние люпины обладают рядом ценных биологических свойств, в силу которых приобретают все большее значение в кормопроизводстве, растениеводстве и земледелии. Это связано прежде всего с тем, что люпин помимо использования на кормовые цели, способствует биологической интенсификации земледелия, продукционных и средообразущих процессов.
Люпины занимают огромную территорию в обоих полушариях Земного шара и при этом разделяются на две группы восточного и западного полушарий. Этим, вероятно, объясняется наличие в настоящее время двух резко различающихся по морфологическим признакам, циклам развития и набору хромосом групп люпинов, что обуславливает генетический барьер нескрещиваемости между ними (Курлович, 1990).
Культура люпина возникла в странах Средиземноморского бассейна. В древние времена основными культурными формами были различные разновидности белого люпина. Виды L. luteus и L. angustifolius были введены в культуру более 100 лет назад и нашли распространение в странах Центральной Европы и прелсде всего в Германии и Польше. Кормовые люпины ведут свою историю с 1927... 1928 годов, когда немецкий селекционер Р. Зенгбуш обнаружил безалкалоидные мутанты (Майсурян, Атабекова, 1974).
В работе И.П. Такунова (1996) приводится подробный анализ состояния посевов люпина в СССР и за рубежом. В XX столетии, по мнению И.П. Такунова, достижения в селекции желтого и узколистного люпина, выразившиеся в создании малоалкалоидных сортов, способствовали росту посевных площадей в странах Европы и в России. С 1935 по 1940 годы площадь под люпинами в СССР увеличилась до 200 тыс. га, в 1949 посевы люпина за зерно и сидеральные цели достигли 568 тыс. га, а к 1959 году увеличились до 1132 тыс. га.
Это были годы очевидного подъема люпиносеяния. Осуществилась мечта академика Д.Н. Прянишникова о максимальном использовании люпина для повышения плодородия бедных почв.
К началу 70-х годов посевы люпина в СССР занимали около 2 млн. га, в том числе более 500 тыс. га на зерно. К сожалению, к концу 60-х годов люпин начал поражаться фузариозом. Урожайность стала резко падать и, как следствие, начали сокращаться посевы и к 1999 году в России посевные площади со 179,3 тыс. га уменьшились до 39,9 тыс. га или в 4,5 раза, на Украине в 5,4 раза, в Белоруссии в 9 раз, в Литве в 6,7 раза.
Почти 20 лет потребовалось ученым в России и за рубежом для создания устойчивых к фузариозу сортов люпина. В конце 80-х годов над желтым люпином нависла еще одна угроза в виде болезни - антракноза, которая была завезена с семенами люпина из стран Южной Америки на Украину, а затем очень быстро распространилась в России. И жёлтый люпин практически исчез как культура, но в настоящее время с появлением новых сортов, устойчивых к антракнозу, положение стало постепенно изменяться и наметилось увеличение посевных площадей под жёлтым люпином.
В последние годы XX столетия посевы различных видов люпина составили 1412 тыс. га в мире (Таранухо, 2005).
Наиболее полно потенциал люпина узколистного используется в Австралии. Его основные площади достигают около 1 млн. га. Почти вся продукция - это семена (Свитенгем, 2001). Коммерческое производство развито достаточно хорошо и составляет ежегодно около 1 млн.тонн зерна при урожае 13.5 ц/га. Преимущества узколистного люпина широко признаны и он оста ется одной из ведущих культур, несмотря на колебания мировых цен. В за падной Австралии единственным конкурентом люпина являются пастбищ ные бобовые. На втором месте в мире на данный момент по занимаемым площадям и производству зерна люпина узколистного находится Республика Беларусь -соответственно 50,4 тыс. га и 63,5 тыс. тонн зерна при средней урожайности 12.6 ц/га. Далее следуют Польша, страны Африки, Испания, Чили, Россия и Германия (Carrouee, 1995; Halmajan et all, 1995). Белый люпин широко возделывается в странах Европы и на Украине. В России его ареал ограничивается юго-восточными регионами, в основном в Тамбовской и Воронежской областях. Роль люпина в биологизацгш земледелии. Интерес к люпину за последние годы вновь усилился во многих странах, в том числе и в России. Высокие темпы интенсификации сельскохозяйственного производства, все возрастающие дозы применения минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов обострили экологическую обстановку. Растущие цены на энергоносители заставляют сельскохозяйственных товаропроизводителей переходить на энергосберегающие технологии при производстве сельскохозяйственной продукции. В связи с тем, что продуктивность люпина в минимальной степени зависит от удобрений, его значение резко возрастает.
Эндогенная и экзогенная регуляция роста и развития растений в связи с разработкой технологий возделывания новых сортов зернобобовых культур
Ростовые процессы у растений в значительной мере детерминированы внутренними факторами, среди которых основное место занимают генетическая и гормональная регуляции. Их действие на рост растений осуществляется как раздельно, так и совместно, вызывая многочисленные ростовые эффекты и переключения, составляющие основу временной и структурной трансформации морфогенеза. В этой связи расшифровка механизмов действия эндогенных регуляторов составляет сегодня важнейшую задачу всей биологической науки. В ней заложены могучие возможности управления онтогенезом растений и формированием урожая посевами.
Гормональная регуляция. Вплотную к первому, основному, генетическому уровню регуляции онтогенеза, роста и развития растений примыкает второй - гормональный уровень, в значительной мере контролируемый первым. Образование фитогормонов, их динамика и соотношение, инактивация и полное разрушение в растительном организме оказывает большое влияние на показатели процессов их роста и развития: интенсивность, масштабность, направленность, локализацию, а также на структуру и качество всех морфо-генетических эффектов. Природные регуляторы роста растений - фитогор-моны - ауксины, гиббереллины, фузикокцины, цитокинины, этилен и абсци-зовая кислота - не получили экономически значимого распространения и применения в производстве. Их получение и применение на нынешнем этапе развития науки и производства оказалось недостаточно эффективным.
Однако идея их использования в качестве эндогенных регуляторов привела в конечном итоге к массовому поиску, синтезу и применению синтетических препаратов аналогичного действия. Наибольшую известность получили так называемые ретарданты - препараты, блокирующие синтез гиббереллинов или инактивирующие их и тормозящие рост растений. Большинство из них относятся к группе этиленпродуцентов и широко применяются для повышения устойчивости пшеницы, ржи, других зерновых культур к полеганию. Природные и синтетические регуляторы роста и развития растений применяются также для усиления или ослабления выраженности основных свойств растений в онтогенезе, ускорения или замедления скорости роста и развития растений, обеспечения дружности созревания урожая, улучшения его товарности и качества и, что особенно важно, - повышения устойчивости растений к действию стрессовых факторов среды. Синтетические регуляторы проявляют свое влияние через изменение эндогенного уровня природных фитогормонов, что и позволяет сдвинуть рост и развитие растений в желаемом направлении и желаемой степени.
С практической точки зрения наиболее точным следует признать опре деление регуляторов роста растений, данное Л. Дж. Никеллом (1984), как природных или синтетических химических веществ, применяемых для обработки растений в целях изменения процессов их жизнедеятельности или структуры для улучшения их качества, увеличения урожайности или облегчения уборки. К этому определению следовало бы добавить важнейшее свойство регуляторов роста - вызывать соответствующие эффекты в исключительно малых дозах, что имеет огромное экологическое значение, а также способность некоторых из них защищать растении и посевы от стрессовых воздействий окружающей среды и патогенов.
Л. Дж. Никелл объективно отмечает, что в настоящее время отношение к использованию регуляторов роста растений колеблется во многих странах от упорного консерватизма до неограниченного энтузиазма. Масштабы их производства и применения сегодня уступают таким показателям по гербицидам. Однако в ближайшие годы, по мнению автора, капиталовложения в эту отрасль будут быстро возрастать, благодаря чему она станет наиболее интенсивно развивающейся отраслью агрономической химии.
Отсутствие хорошо разработанной теории направленного синтеза биологически активных соединений и особенно регуляторов роста растений ведет к огромным непроизводительным потерям при их создании. По обобщенным данным из каждых 5... 10 тыс. вновь созданных препаратов лишь один (реже больше) оказывается биологически-, экологически- и экономически эффективным. Особенно сильно отстает поиск и синтез новых регуляторов роста и развития растений в нашей стране. Масштабы этой важной работы в десятки раз уступают зарубежным. В обстановке обостряющегося во всем мире противоречия между необходимостью массового применения средств химизации в сельском хозяйстве, в том числе и регуляторов роста растений, и возрастающей опасностью последствий их применения для здоровья
Методика и объекты исследований
В опытах люпин и соя возделывались по общепринятым технологиям для зоны. Севооборот: чистый пар; озимая пшеница; опыт с зернобобовыми культурами (горох, люпин, соя); гречиха; картофель; ячмень. Удобрения под сою и люпин не вносились. Семена люпина штаммами Rhizobium не обрабатывали, так как в почве опытного участка находилась достаточно активная и многочисленная спонтанная популяция Rhizobium. Семена сои обрабатывали перед посевом штаммом 6346.
Осенняя обработка почвы включала лущение дисковыми лущильниками на глубину 6...8 см, затем через 2...3 недели проводили зяблевую пахоту на глубину 20...22 см. Рано весной проводили культивацию зяби на глубину 6...8 см. Предпосевную культивацию проводили в агрегате с боронами поперёк зяблевой вспашки с обязательным прикатыванием почвы.
В годы исследований посев люпина проводился в последних числах апреля - первых числах мая. Сою высевали 10...20 мая. Посев сеялкой ССК-6-Ю. Площадь делянок 5... 10 м в четырёхкратной повторности. Норма высева сортов узколистного люпина квазидикого типа 1,4 млн. всхожих семян/га, колосовидного 1,6 млн. всхожих семян/га, белого 1,4 млн. всхожих семян/га. Норма высева семян сои 600 тыс. всхожих семян/га. Оптимальная глубина заделки семян 2-3 см. Во все годы исследований появление всходов наблюдалось на 10 день от посева. Борьба с сорняками проводилась вручную.
Уборку узколистного люпина на семена проводили в 1 ...3 декаде августа, уборку белого люпина - в 1.. .2 декаде сентября; сою убирали в конце сентября. Уборку осуществляли комбайном «Сампо-130». Собранные семена очищали от примесей на ситах вручную, затем сушили в напольных сушилках.
Отбор проб для анализа проводился в процессе всей вегетации: - в период ветвления; - цветения на центральной кисти у люпина и в фазу начала цветения у сои; - налива бобов у сои; - полного созревания у люпина и сои. Отбирали по 10...30 растений со средних рядков во избежание действия краевого эффекта (по методике ВИР им. Вавилова, 1983). Осуществлялись следующие учёты и наблюдения: - учёт продолжительности вегетационного периода и его фаз по Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971); - изучение динамики формирования вегетативных и генеративных органов, фотосинтетической деятельности посевов и накопления зелёной массы (Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, 1997); - изучение азотфиксирующей деятельности сортов люпина и сои; - морфологический анализ растений при созревании с определением числа бобов, семян, их массы, массы 1000 семян, коэффициент хозяйственной эффективности; - учёт урожайнотности семян в фазе полного созревания. Учёт надземной фитомассы проводился общепринятыми для каждой культуры методами. Площадь листьев определяли гравиметрическим способом, основанном на устойчивой корреляции между массой и площадью листьев (Корнилов, 1971; Коломейченко, 1987). Фотосинтетический потенциал (ФП) рассчитывали по методу А.А.Ничиноровича (1956, 1961), чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) определяли как частное от деления прироста сухой массы на ФП (Синякова, Иванова, 1981). Коэффициент хозяйственной эффективности (Кхоз) - как отношение количества сухого вещества хозяйственно ценной части (зерно) к надземной сухой фитомассе (Коломейченко, 1987). Накопление сим биотического азота определяли по методике Г. С. По-сыпанова (1991). Учитывали массу и число клубеньков, даты их образования и лизиса, определяли активный симбиотический потенциал (АСП) и удельную активность симбиоза (УАС). По величине АСП и УАС рассчитывали количество симбиотического фиксированного азота воздуха. В полевых опытах определялась густота ценоза и сохранность растений (подсчёт количества на пробных площадках).
Содержание сырого протеина определяли по методике Кьедаля, жира -по Сокслету в лаборатории биохимической оценки селекционного материала. Мокрое озоление применялось для определения азота и зольных элементов в одной пробе по Кьедалю. Азот определяли методом отгонки на приборе Се-реньева.
Влияние регуляторов роста и развития на биохимические процессы проростков люпина и сои
Аэробные организмы и растения в особенности сталкиваются с постоянной опасностью: многие процессы, в которых участвует кислород, сопровождаются образованием активных форм кислорода, или свободных радикалов. Свободные радикалы - высокореакционноспособные нестойкие молекулы промежуточных продуктов обмена, имеющие неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне. Они образуются как в нормальных метаболических реакциях, так и спонтанно при действии различных стрессоров, при окислительном стрессе и разнообразных патологиях (Хочачка 1977, Обухова и др., 1984; Beckman et al., 1998). К ним относятся радикалы НО , НОО (пе-роксид), 02 (супероксид), N0 и др. Свободные радикалы повреждают молекулы ДНК, белков, липидов, образуя перекисные соединения. Антирадикальную защиту в клетках осуществляет ряд биохимических систем: супероксид-дисмутаза, пероксидаза и каталаза, токоферолы, глутатион, аскорбиновая кислота и др.
Активные формы кислорода не только опасны для организма, но и вместе с тем выполняют защитную функцию. По величине активности антиок-сидантной системы можно судить об иммунном статусе растений, а также реакции растений на различного рода воздействия (патогены, пестициды, тяжелые металлы и др.). Многочисленные работы по пероксидазной активности указывают на этот факт (Андреева, 1987, Роговин и др. 1996, Павловская и др., 2002).
Известно, что растительная клетка воспринимает различные химические стимулы и реагирует на них. Если сигнал химической природы, молекулу с сигнальной функцией называют первичным мессенджером (посланцем). Первичными мессенджерами являются фитогормоны, к которым относятся ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизины, этилен и другие. В данной работе исследованы новые искусственно полученные соединения: лариксин (биофлаваноид дигидрокверцитин), выделенный из хвои лиственницы сибирской и новосил (комплекс тритерпеновых кислот пихты) (Патент №2108107 оп. 10.04.98 БИ №10 ООО Биохимзащита, г. Бердск).
Данный раздел посвящен изучению ответной реакции проростков люпина узколистного сорта Надежда и сои сорта Ланцетная на действие ларик-сина и новосила в концентрации 0,01 и 0, 001 % по активности антиоксидантних ферментов.
На рис.3 представлены данные по реакции супероксиддисмутазы люпина на действие лариксина и новосила. Контрольные проростки (без обработки) люпина на 1 - е и 2 - е сутки имеют очень низкую активность, всего 100... 160 у.е. На 8 - е сутки прорастания показатели активности СОД достигают немногим более 200 у.е. (в корешках несколько больше, чем в ростках).Действие лариксина и новосила фиксируется уже на 1 - е сутки прорастания и усиливается на 8 - е сутки, достигая для лариксина 400 у.е в обеих концентрациях, для новосила - до 700 у.е.
У сои (рис.4) наблюдается аналогичная реакция, с той разницей, что концентрация лариксина 0,001% для него менее эффективна, чем 0,01%. Тем не менее ответная реакция у сои более значительна, т.к. активность СОД достигает величины 800... 1200 у.е. на 8 - е сутки прорастания. Вместе с тем люпин начинает реагировать на обработку препаратами уже на 3- и сутки, а соя только на 8 - е. Если для люпина обе концентрации оказались одинаково эффективны, то для сои более предпочтительна 0,01% концентрация.
Таким образом, под влиянием препаратов обе культуры активизируют свою защитную реакцию, повышая активность СОД, связанную с необходимостью первоначального накопления некоторого количества супероксид-анионов, так как избыток концентрации супероксидов инициирует рост клеток растяжением.
Супероксиддисмутаза преобразует супероксид-анион в менее реакцио-носпособный и более гидрофобный пероксид водорода. Пероксид водорода является субстратом для каталазы, которая катализирует его превращение в молекулу воды и кислород.
На рис. 5 и 6 представлены данные по активности каталазы, которая наиболее высокая на 1 - е сутки прорастания у обеих культур (около 60... 70 у.е. по сравнению с контролем - около 40 у.е., и падает в дальнейшем, особенно на 8 - е сутки прорастания. Обе концентрации оказались эффективны и реакция культур была однозначной. Активность каталазы, как и СОД, в ростках и корешках мало различается.
