Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Биологический метод повышения продуктивности и защиты растений как инновационная составляющая современных фитосанитарных технологий (обзор литературы)... 17
1.1 Необходимость перехода к экологизации растениеводства 17
1.2 Пути и средства биоэкологизации фитосанитарных технологий
1.2.1 Почвенные бактерии и их биоценотическая роль 30
1.2.2 Ризосферные микроорганизмы и их использование в растениеводстве.. 33
1.2.3 Микроорганизмы как агенты защиты растений от болезней 41
1.2.4 Регуляторы роста и фунгициды на основе почвенных микроорганизмов и других биопродуцентов 45
1.3 Абиотические стрессы и их роль в современном земледелии 68
1.3.1 Абиотические стрессы 68
1.3.2 Пестицидный стресс 72
1.3.3 Общность стрессовых реакций растений 83
1.4 Иммунизация как перспективное направление защиты растений 85
ГЛАВА 2. Место и основные методы исследований 97
2.1 Микробиологические и биохимические исследования 97
2.2 Оценка эффективности и свойств микробных штаммов и препаратов на их основе 100
Основная часть 105
ГЛАВА 3. Полифункциональные препараты для стимуляции роста и защиты растений на основе ризосферных бактериальных ассоциаций 105
3.1. Природная ризосферная ассоциация Bacillus firmus — Klebsiella terrigena и оценка возможностей её использования в защите растений 107
3.1.1 Механизмы взаимодействия микробных штаммов в ассоциации 109
3.1.2 Азотфиксация и денитрификация в ризосфере ячменя при инокуляции ассоциацией
3.1.4 Фитогормональные свойства ассоциации и её действие на фитопатогенные грибы 116
3.1.5 Влияние ассоциации на урожай ячменя
3.2 Прототипы Альбита - биопрепараты Агат-25 и Агат-25К 1255
3.3 Отличительные особенности и технология наработки нового препарата Альбит
3.3.1 Состав препарата Альбит и технология его наработки 132
3.3.2 Экологическая безопасность 142
ГЛАВА 4. Эффективность альбита в качестве регулятора роста и развития растений 146
4.1 Механизмы регуляции роста и развития растений 146
4.1.1 Фитогормональная активность 146
7.1.2 Регламенты применения препарата Альбит в фитосанитарных технологиях 336
7.2 Экономическая эффективность использования Альбита в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур 352
7.3 Место Альбита в современной системе средств защиты растений
3 7.3.1 Сравнительная эффективность препарата Альбит 363
7.3.2 Сравнительная воспроизводимость действия 376
Заключение 388
Выводы
- Почвенные бактерии и их биоценотическая роль
- Абиотические стрессы и их роль в современном земледелии
- Механизмы взаимодействия микробных штаммов в ассоциации
- Экономическая эффективность использования Альбита в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур
Введение к работе
Актуальность направления исследований
Агропромышленный комплекс является важнейшим звеном отечественной экономики, а сельское хозяйство, и в особенности растениеводство, - одно из немногих направлений, в котором наша страна производит продукцию, конкурентоспособную на мировом рынке. Вместе с тем, продуктивность отечественного растениеводства в настоящее время пока ещё достаточно низка. Урожайность зерновых в среднем по России составляет 19,9 ц/га, Финляндии - 36,5 ц/га, Германии - 61,8 ц/га, США - 67,0 ц/га [FAO Statistical Yearbook, 2009].
Резервы повышения продуктивности растениеводства имеются. В нашей стране ущерб, причиняемый вредными объектами и негативным воздействием различных стрессовых факторов среды, оценивается в 25-40 %, а в годы массового размножения вредителей и распространения болезней потери урожая достигают 60 % и более [Чен- кин, 1995; Шуровенков, Слободянюк, 2000]. Недобор значительной доли урожая требует коренной модернизации защитных мероприятий.
В Российской Федерации в 1996-2000 гг. применялось 0,1 кг пестицидов на 1 га пашни по действующему веществу, в то время как в среднем в Мире этот показатель составил 1,53 кг. Для выхода растениеводства России на средний мировой уровень требуется увеличение применения пестицидов примерно на порядок [Захаренко, 2011].
Однако, как показывает мировой опыт, нельзя утверждать, что даже с увеличением уровня химизации проблемы растениеводства будут решены. Рост среднемировой урожайности основных культур, продолжавшийся всю вторую половину 20 века, в начале нового тысячелетия практически не наблюдался, несмотря на то, что с 1980 г. объём применения химических пестицидов увеличился более чем в 2 раза и продолжает расти [Calderini, Slafer, 1998; Harris, 2000; FAO Statistical Yearbook, 2009]. Существенным недостатком традиционных пестицидов является их неспособность защитить растения от абиотических стрессов. Между тем, потери от стрессовых факторов на таких культурах, как пшеница, ячмень, кукуруза, соя, сорго, овёс, картофель, сахарная свёкла оцениваются в 51-82 %, что значительно превосходит потери, вызванные болезнями и вредителями [Buchanan [et al.], 2006]. Защита растений от стрессов особенно актуальна для нашей страны. Если в США погодные условия определяют урожайность на 15 %, то в РФ - до 60 % [Мерзликин, 2010].
Кризис парадигмы повышения продуктивности растениеводства за счёт широкомасштабного применения химических средств защиты является общемировой тенденцией. Потенциал «зелёной революции», когда благодаря широкой химизации и внедрению новых сортов удалось значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур, к настоящему времени исчерпан.
Всё это вызывает насущную необходимость изменения общей стратегии фито- санитарных технологий в сельскохозяйственном производстве, а именно: усиления их экологической направленности при постоянном повышении адаптивных возможностей самих защищаемых растений.
Одним из наиболее перспективных направлений защиты сельскохозяйственных культур является индукция устойчивости к фитопатогенам и неблагоприятным факторам внешней среды с использованием биопрепаратов [Монастырский, 2006; Elad, Freeman, 2002; Lord, 2005]. Благодаря биогенному происхождению и чрезвычайно низким рабочим концентрациям действующих веществ, абсолютное большинство препаратов данной группы относится к экологически безопасным средствам. Помимо
низкой токсичности, биопрепараты характеризуются также полифункциональным эффектом, широким спектром действия в отношении различных растений и патогенов, низкой стоимостью.
Вместе с тем, биопрепараты всё ещё не стали реальной альтернативой химическим фунгицидам. Общая доля биопрепаратов на мировом пестицидном рынке составляет не более 1 % [Монастырский, 2006]. Биопрепараты пока что ещё не конкурентоспособны с химическими фунгицидами из-за ряда недостатков, обусловленных самой их биологической природой. Среди них можно назвать сравнительно низкую эффективность, короткий срок хранения, необходимость в специальных процедурах применения, и в особенности невысокую воспроизводимость действия, которая в среднем по литературным данным варьирует от прибавки урожая на 40 % до его снижения на 20 % [Кожевин, Корчмару, 1995]. Например, в многолетних опытах, проведённых учёными в разных странах мира, в 70 % случаев биопрепарат на основе Trichoderma harzianum обеспечивал защиту томатов от серой гнили на уровне химических фунгицидов, в то время как в условиях практического использования не удалось достичь уровня стандартной химической защиты [Elad, Freeman, 2002].
Необходим поиск наиболее эффективных, принципиально новых путей получения биопрепаратов, разработка приёмов достижения их высокой активности как в отношении рострегулирующих, так и фунгистатических и иммунизирующих растения функций, а именно придание им высокой степени полифункциональности и стабильности действия в реальных условиях сельскохозяйственной практики.
Перспективным локусом для поиска активных микробных штаммов для защиты растений является ризосфера, где в результате длительной коэволюции с растениями и патогенами сообщества микроорганизмов приобрели способность подавлять развитие фитопатогенов [Добровольская, 2002]. Однако несмотря на то, что бактериальные ассоциации доказали свою высокую эффективность в большинстве областей микробной биотехнологии, в сфере биологической защиты растений практически весь объём исследований посвящён выделению и изучению чистых культур бактерий, а не их ассоциаций [Рыбальский, Лях, 1990; Gerhardson, 2002].
Новые препараты, созданные на основе ассоциаций ризосферных микроорганизмов и их метаболитов, могут обладать комплексом положительных свойств, способствующих усилению полифункционального действия, и в целом представить серьёзную альтернативу как ныне широко используемым химическим фунгицидам, так и биологическим препаратам предшествующего поколения.
Цель исследований. Создание на основе ассоциаций ризосферных бактерий биопрепарата иммунизирующего, адаптогенного и ростстимулирующего действия, конкурентоспособного по отношению к существующим аналогам, комплексная характеристика его свойств и разработка технологий его эффективного использования, позволяющих заметно повысить продуктивность растениеводства.
В задачи исследований входило решение следующих вопросов:
выделение и изучение ассоциаций ризосферных бактерий, создание на их основе нового комплексного биопрепарата Альбит, обладающего высокой эффективностью в защите растений от фитопатогенов и абиотических стрессов и превосходящего уровень аналогов;
организация и проведение широкомасштабных полевых и производственных испытаний препарата Альбит в различных регионах Российской Федерации; разработка оптимальных регламентов и технологий применения препарата на основных сельскохозяйственных культурах (зерновые, зернобобовые, технические, масличные,
Автореферат - 29 АК ZlotnikovAK
кормовые, овощные и т. д.);
характеристика биологической, хозяйственной, экономической эффективности, а также воспроизводимости действия Альбита в сравнении с основными применяемыми на практике фунгицидами и регуляторами роста растений;
изучение механизмов действия Альбита на растения и зависимости его эффекта от основных характеристик сельскохозяйственных культур, инфекционного фона и факторов внешней среды;
количественная оценка антистрессовых свойств Альбита, в том числе его ан- тидотной активности в отношении основных групп химических пестицидов, с целью повышения общей эффективности фитосанитарных технологий.
Научная новизна результатов исследований
Показаны преимущества ассоциаций ризосферных микроорганизмов (Bacillus firmus - Klebsiella terrigena, Pseudomonas aureofaciens - Bacillus megaterium и других) как основы для создания биопрепаратов перед чистыми культурами отдельных компонентов по сумме основных показателей: стимуляция роста и подавление болезней растений, азотфиксация, синтез физиологически активных метаболитов.
Установлено, что позитивное действие ассоциации P. aureofaciens - B. megaterium на растения обусловлено микробным метаболитом поли-бета- гидроксимасляной кислотой (ПГБ), представляющей новый класс действующих ве- ществ-фитоактиваторов (полигидроксиалканаты). На основе ПГБ создан биопрепарат (Альбит), сочетающий достоинства биологических (экологичность, низкая цена) и химических препаратов (высокая эффективность, стабильность действия, длительный срок хранения), обладающий ярко выраженной полифункциональностью (регулятор роста, фунгицид, антидот, микроудобрение) и универсальностью действия на широкий круг растений и патогенов.
Впервые в практике разработки средств защиты растений проведено широкое испытание биофунгицида (более 250 полевых опытов на 40 сельскохозяйственных культурах в 36 регионах Российской Федерации), позволившее установить интервалы значений его эффективности для защиты растений от основных болезней. Впервые на основе обширного опытного материала определены статистически значимые показатели воспроизводимости эффекта биопрепарата, его биологической, хозяйственной и экономической эффективности в сравнении с биологическими и химическими аналогами.
Установлены зависимости эффективности Альбита от вида растения, сорта, сроков и способов применения, нормы расхода, сочетания с другими пестицидами, инфекционного и агрохимического фона, региона, сезонных погодно-климатических условий и других практически значимых факторов, что позволило значительно повысить результативность использования биопрепарата в фитосанитарных технологиях. Охарактеризована комплексная система взаимосвязанных механизмов влияния Альбита на систему «растение - патогены - почвенное микробное сообщество», структуру развития и урожая сельскохозяйственных культур, а также на снабжение растений основными элементами питания и биоремедиацию почв.
На примере Альбита впервые проведено всестороннее изучение антистрессовой активности биопрепарата. Впервые предложен и детально охарактеризован универсальный антидот широкого спектра действия, защищающий растения от неспецифического фитотоксического действия гербицидов. Найдено принципиальное отличие рострегуляторного и антидотного действия биопрепарата. Изучено влияние действующего вещества и других характеристик гербицидов, вида сельскохозяйственного растения и способа внесения (раздельно или в баковой смеси) на защитные свойства Альбита. Впервые предложен и изучен антидот к инсектицидам.
Практическая значимость результатов исследований:
Разработан и предложен к использованию в фитосанитарных технологиях биофунгицид Альбит на основе принципиально нового действующего вещества (по- ли-бета-гидроксимасляной кислоты), являющийся по основному характеру действия иммунизатором растений. По эффективности данный препарат способен конкурировать с традиционными химическими фунгицидами, что подтверждено 7-летними регистрационными испытаниями, его регистрацией в качестве фунгицида и результатами применения в широкой сельскохозяйственной практике. Альбит обладает следующими существенными преимуществами в сравнении с аналогами: длительный срок хранения, низкие нормы расхода, высокая эффективность и воспроизводимость действия (примерно в 2 раза выше других биопрепаратов), способность повышать адаптивные возможности растений по отношению к фитопатогенам и стрессам.
Разработаны оптимальные регламенты применения препарата Альбит на всех основных сельскохозяйственных культурах (зерновые, зернобобовые, сахарная свёкла, подсолнечник, кукуруза, картофель, лён, кормовые травы, яблоня, виноград и др.). Впервые в практике использования отечественных пестицидов потребителю предложены среднемноголетние показатели эффективности препарата, позволяющие прогнозировать прибавку урожая и фунгицидное действие при его применении в широком диапазоне внешних условий.
На обширном фактическом материале многолетних полевых опытов отработана технология полной либо частичной замены химических фунгицидов Альбитом на отдельных сельскохозяйственных культурах. Альбит позволяет эффективно защитить растения не только от биотических (болезни), но и от абиотических стрессов. Препарат предложен для использования в качестве надёжного антидота широкого спектра действия для гербицидов и инсектицидов, позволяющего сохранить до 90 % урожая от их побочного фитотоксического действия на культурные растения, не снижая при этом защитных свойств пестицидов. В полевых условиях Альбит продемонстрировал возможность применения в качестве надёжного средства повышения засухоустойчивости полевых культур.
Препарат Альбит внедрён в практику сельскохозяйственного производства более чем в 45 регионах Российской Федерации, а также стран СНГ, Китая и Евросоюза. В общероссийском масштабе, экономический эффект от использования Альбита составляет около 1,7 миллиарда рублей ежегодно. Альбит, единственный из всех разработок в области сельского хозяйства, стал финалистом ежегодного Конкурса Русских инноваций (2003 г.). В условиях абсолютного преобладания зарубежных пестицидов и действующих веществ на рынке средств защиты растений Альбит способен конкурировать с импортными аналогами как в России, так и за рубежом.
Доля участия автора: Автором в полном объёме осуществлена подготовительная, теоретическая и экспериментальная работа по изучению коллекции почвенных азотфиксирующих ассоциаций бактерий, выделению и культивированию наиболее активных микробиологических комплексов Bacillus megaterium - Pseudomonas aureofaciens и Bacillus firmus - Klebsiella terrigena, изучению механизмов взаимодействий составляющих их компонентов, а также по биохимическому анализу метаболитов. Автором также выполнена основная работа по созданию на основе выделенных бактериальных ассоциаций серии биопрепаратов для защиты растений (E36, Агат-25,
Агат-25К, Альбит). Автором проведено изучение эффективности данных биопрепаратов в лабораторных, вегетационных и мелкоделяночных опытах, а также разработаны схемы и рабочие программы более 250 полевых и производственных опытов, осуществлённых на базе ведущих институтов в области защиты растений и растениеводства, станций защиты растений, агрохимслужбы и сельскохозяйственных предприятий. Ряд опытов был также проведён в ходе государственных регистрационных испытаний препарата Альбит. Результаты этих испытаний обобщены автором с использованием методов биологической статистики. На основе анализа массива опытных данных и литературных источников автором охарактеризованы закономерности, определяющие действие Альбита, и разработаны практические рекомендации для сельскохозяйственного производства.
Настоящая работа представляет собой расширенный и переработанный вариант монографии автора «Биопрепарат Альбит для повышения урожая и защиты сельскохозяйственных культур», опубликованной в 2006 г. по решению учёного совета ВНИИЗР.
Положения, выносимые на защиту:
-
-
Совокупность новых подходов (использование ризосферных азотфиксирующих ассоциаций, действующего вещества поли-бета-гидроксимасляной кислоты вместо живых микроорганизмов, комплекса минеральных веществ-активаторов), позволяют создать инновационный биопрепарат (Альбит), эффективно защищающий растения от болезней и абиотических стрессов.
-
Системное изучение и оптимизация базовых факторов, влияющих на эффективность биопрепарата (норма расхода, сроки применения и кратность обработок, интерференция с другими пестицидами, инфекционный и агрохимический фон, почвенные, климатические условия и сортовые особенности растений) позволяют значительно повысить результативность его применения даже без дальнейшей модификации состава и свойств продукта. В ходе многолетних полевых опытов в различных почвенно-географических районах может быть осуществлена достоверная количественная характеристика нового биопрепарата в системе имеющихся средств защиты растений.
-
Биопрепарат иммунизирующего действия Альбит может, в зависимости от фи- тосанитарной обстановки, частично либо полностью заменить фунгициды прямого действия как при протравливании семян, так и при обработке посевов.
-
Возможно и целесообразно использование гербицидов в баковой смеси либо при чередовании с антидотом широкого спектра действия (Альбит), что позволяет сохранить в среднем 16,6 % урожая (при использовании с инсектицидами - 36,1 %, химическими фунгицидами - 12,0 %). Сочетание с данным антидотом в абсолютном большинстве случаев не снижает защитных свойств химических пестицидов. Анти- дотные свойства Альбита в значительной степени определяются видом растения, сроками и способом применения, а также действующим веществом пестицида.
-
Увеличение продуктивности сельскохозяйственных растений под влиянием биопрепарата Альбит происходит в результате его фитогормональной активности, активизации фотосинтеза, развития растений (ускоренное достижение хозяйственно значимых фенофаз), дополнительного поступления элементов питания из почвы и удобрений, антистрессовой активности, индукции системной устойчивости растений, опосредованного воздействия (через почвенное микробное сообщество). Для получения оптимального эффекта фитосанитарных технологий необходимо отдельно учитывать ростстимулирующее, антидотное и иммунизирующее действие биопрепарата.
6. Применение препарата Альбит позволяет при небольших затратах повысить урожай и его качество; снизить вредоносность фитопатогенов за счёт повышения иммунного статуса растений; усилить их устойчивость к различным стрессовым факторам среды, в том числе и пестицидному стрессу; увеличить эффективность и снизить расход традиционных химических пестицидов и удобрений. Решающее значение для достижения высокого эффекта препарата имеет соблюдение разработанных регламентов и технологий его применения.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Междунар. конф. «Интродукция микроорганизмов в окружающую среду» (Москва, 1994 г.), X (С.-Петербург, 1995 г.) и XI (Париж, 1997 г.) Междунар. конгрессах по биологической азотфиксации, Междунар. симпозиуме по бактериальным полигидроксиалканатам (Давос, Швейцария, 1996 г.), VIII Междунар. конгр. Союза микробиологических обществ (Иерусалим, 1996 г.), Междунар. конф. молодых ученых МГУ по фундаментальным наукам (Москва, 1996, 1997, 2003 гг.), Междунар. конф. «Современные проблемы микологии, альгологии и фитопатологии» (Москва, 1998 г.), V Междунар. конф. «Регуляторы роста и развития растений» (Москва, 1999 г.), III Съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000 г.), Междунар. конф. «Современные проблемы микробной биохимии и биотехнологии» (Пущино, 2000 г.), Междунар. научно-практич. конфер. по проблемам сельской местности (Смоленск, 2001 г.), III, IV и V Междунар. симпоз. по перспективам использования нетрадиционных растений (Пущино, 1999, 2001, 2003 гг.), Междунар. конф. «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа, 2002 г.), IX Международном симпозиуме по гречихе (Прага, 2004 г.), ежегодных V-X Пущинских Междунар. школах-конференциях «Биология - наука XXI века» (2001-2011 гг.), IV Междунар. научно-практич. конфер. по интродукции нетрадиционных и редких растений (Ульяновск, 2002 г.), юбилейной конф., посвящённой 85-летию кафедры микологии и альгологии МГУ (Москва, 2004 г.), Международной научно-практич. конф. по проблемам технологического качества льна-долгунца (Торжок, 2004 г.), Междунар. научно-практич. конф. по проблемам экологической безопасности химического метода (Санкт-Петербург, 2004 г.), Междунар. науч.-практич. конф. «Научное обеспечение национального проекта «Развитие АПК» (Тверь, 2006 г.), Науч.-практич. конф. «Регуляция продукционного процесса сельскохозяйственных растений» (Орёл, 2006 г.), Научно-практич. конф. «Фитосани- тарное обеспечение устойчивого развития агроэкосистем» (г. Орёл, 2008 г.), 43-й Междунар. науч. конф. молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия» (Москва, 2009 г.), Школах- конференциях «Биология растительной клетки» (Пущино, 2007-2009 гг.), Всеросс. науч.-практич. конф. «Совершенствование системы регистрационных испытаний аг- рохимикатов» (Москва, 2009 г.), V и VII съездах Общества физиологов растений России (Пенза, 2003 г. и Н. Новгород, 2011 г.).
Структура и объём работы: Диссертация изложена на 445 стр. текста компьютерного набора (состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, рекомендаций производству, списка литературы), а также 7 приложений. Список литературы включает 626 наименований, в том числе 202 источника - на иностранных языках. Работа иллюстрирована 49 таблицами и 49 рисунками.
Основная часть работы по разработке, изучению и испытаниям препарата была проведена, начиная с 1992 г., в ООО «Научно-производственная фирма «Альбит» в рамках научно-исследовательской деятельности ООО НПФ «Альбит» и по программе регистрационных испытаний препарата. Разделы работы, непосредственно связанные с защитой растений (планирование полевых опытов и обработка их результатов, фитопатологические исследования) выполнялись под руководством научного консультанта д. с-х. н. Т.А. Рябчинской и других специалистов ВНИИ Защиты растений Минсельхоза РФ (п. Рамонь Воронежской обл.) Предварительная работа по выделению и характеристике микробных ассоциаций была выполнена на Кафедре биологии почв Факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, а технологические аспекты наработки препарата были изучены в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН. Полевые опыты с препаратом были проведены на базе соответствующих профильных НИИ страны (ВНИИЗР, ВНИИБЗР, ВИЗР, ВНИИССОК, ВНИИ льна, других институтах), региональных станций защиты растений и хозяйств.
Естественные азотфиксирующие микробные ассоциации выделяли в соответствии со стандартной методикой [Калининская, 1967] из образцов ризосферной почвы на безазотной среде Фёдорова-Калининской. Коллекцию культур бактерий поддерживали на азотсодержащей среде IPG-05 [Злотников и др., 1983]. Идентификацию бактерий проводили по стандартным руководствам [Добровольская [и др.], 1989; Bergey's Manual..., 1984; The Procaryotes, 1993]. Измерение активности азотфиксации и денитрификации в суспензиях проводили на модифицированной безазотной среде Доберейнер NFb для ризосферных азотфиксаторов [Methods., 1995]. Азотфиксацию измеряли ацетиленовым методом на газовом хроматографе Chrom-41 с пламенно- ионизационным детектором, активность денитрификации определяли по выделению N2O на газовом хроматографе с детектором по теплопроводности [Методы., 1991]. Активность процессов в суспензиях бактерий выражали в расчёте на белок, который определяли по методу Лоури в модификации для микроорганизмов [Методы., 1984]. В образцах почвы определяли потенциальную и актуальную азотфиксацию и денит- рификацию [Методы., 1991].
Численность бактерий оценивали рассевом на чашки с IPG-05 (из образцов почвы и растений - после дезагрегации ультразвуком, 30 сек, УЗДН-2, 22 кГц, 0,4 А) [Методы., 1991]. В ферментёрах объёмом 0,25, 1 и 2 м бактерии выращивали в условиях периодического культивирования с подпиткой в режиме контроля концентрации среды, pH и pO2 [Методы., 1983]. Содержание ПГБ определяли весовым методом [Волова, Калачёва, 1990] с нашими модификациями [ТУ 9291-001-18072394-01].
Определение фитогормональной активности осуществляли в биотестах на проростках пшеницы, амаранта и карликового гороха [Природные регуляторы., 1983]. Фунгистатическую активность бактерий определяли методом агаровых блоков на рассеве спор фитопатогенных грибов на агаризованной среде Чапека [Методы., 1984]. Азот в зерне определяли по методу Кьельдаля [Практикум., 1984], в культу- ральной жидкости бактерий - по Любошинскому и Зальту [Большой практикум., 1978]. В растительном материале оценивали содержание витаминов и хлорофилла, салициловой кислоты, активность пероксидазы [Большой практикум., 1978; Практикум., 2001].
Эффективность разработанных препаратов оценивали в лабораторных опытах с бумажной, песчаной и песчано-почвенной культурой (соотношение почва-песок 1:1, влажность почвы 60 % НВ) согласно ГОСТ 12038-84. Длительность опытов 10 суток. Более детально свойства препаратов изучали в вегетационных опытах [Практикум..., 2001]. Полевые и производственные опыты проводили согласно общепринятым методикам и рекомендациям [Методические указания., 1980; Методические рекомендации по сельскохозяйственной микробиологии., 1984; Рекомендации по учету и выявлению., 1984; Доспехов, 1985; Методические указания по испытанию., 1986; Контроль за фитосанитарным состоянием посевов., 1988; Рекомендации по применению средств биологического происхождения., 1999]. Площадь опытных участков деляночных опытов составляла от 5 до 100 м , производственных - 1,0-2,5 га, повтор- ность вариантов - 3-5 кратная.
Всего в рамках работы начиная с 1997 г. под непосредственным руководством и при личном участии автора с препаратом Альбит было проведено более 250 полевых опытов на базе 50 учреждений (специализированные научно-исследовательские институты, региональные станции защиты растений, станции агрохимслужбы) в 36 регионах Российской Федерации. Статистическую обработку результатов опытов осуществляли стандартными методами вариационного, корреляционного и дисперсионного анализа [Рокицкий, 1967; Лакин, 1973; Доспехов, 1985; Atlas, Bartha, 1993].
Автор выражает самую глубокую признательность акад. В.Г. Минееву, проф. М.М. Умарову, проф. Е.П. Дурыниной (МГУ им. М.В. Ломоносова), чл.-корр., проф.
-
М. Боронину и проф. В.К. Акименко (ИБФМ РАН); директору ВНИИЗР
-
Т. Алёхину; проф. Е.А. Мелькумовой (ВГАУ), ген. директору ООО НПФ «Альбит» К.М. Злотникову, которые осуществляли научное руководство и консультирование на разных этапах данной работы. Выражаю также благодарность всем сотрудникам ВНИИ защиты растений, ВИЗР, ВНИИБЗР, ВНИИССОК, ВНИИ льна, НИИСХ Юго- Востока, других институтов, региональных станций защиты растений, хозяйств и отделений агрохимслужбы, без неоценимого вклада которых было бы невозможно проведение широкомасштабных полевых испытаний Альбита.
Почвенные бактерии и их биоценотическая роль
Всё это ставит перед мировым растениеводством задачу скорейшего поиска и внедрения принципиально новых подходов, способных значительно повысить продуктивность растений.
Ведущий в защите растений в течение последних 50 лет химический метод показал целый ряд системных недостатков в поддержании стабильной, удовлетворяющей сельхозпроизводителей фитосанитарной обстановки в посевах и насаждениях сельскохозяйственных культур. Как было показано выше, форсированная химизация не справляется с задачей обеспечения дополнительных урожаев на необходимом уровне. Кроме того, общеизвестны отрицательные последствия неконтролируемого тотального его использования: формирование резистентных к фунгицидам рас фитопатогенов, снижение иммунного статуса растений, нарушение естественного состояния почвенного микробного сообщества, загрязнение продуктов питания и в целом окружающей среды токсическими остатками пестицидов.
Очень сложной современной проблемой в защите растений является преодоление выработки в популяциях фитопатогенных микроорганизмов резистентных биологических форм - одного из самых серьёзных последствий использования химического метода [Lartey, Conway, 2004]. В настоящее время установлено наличие резистентных рас к инсектоакарицидам более чем у 500 видов членистоногих [Захаренко, 2000]. У 36 экономически важных вредных видов насекомых зарегистрирована особенно опасная перекрестная устойчивость к пиретроидам и фосфорорганическим препаратам [Буркова, Степанчен-ко, 1992]. Среди фитопатогенных грибов насчитывается более 150 видов, устойчивых к используемым фунгицидам или их группам [Монастырский, 2000; Сухорученко, 2001]. В литературе отмечаются многочисленные сообщения о потере чувствительности к фунгицидам различных возбудителей заболеваний сельскохозяйственных культур. В частности, на восприимчивых сортах плодовых культур снижение чувствительности возбудителей основных заболеваний к системным фунгицидам наблюдается через 3-5 лет после начала их применения. В настоящее время выведенные новые сорта теряют устойчивость к возбудителям через 5-7 лет, тогда как раньше сохраняли ее десятилетия [Смольякова [и др.], 2000].
Феномен резистентности вредных организмов к пестицидам проявляется в том, что под действием биоцидов с однотипным механизмом действия подавляются нормальные чувствительные формы в популяциях возбудителей болезней, а выживают единичные устойчивые штаммы, имеющие измененные пути биохимического обмена, либо способные детоксицировать пестицид [Соколов [и др.], 1994]. В мире известно более 100 видов грибов, у которых отмечена полевая или лабораторная устойчивость к фунгицидам. В первую очередь эта проблема касается мучнисторосяных и ложномучнисторосяных грибов. Эти патогены обладают высокой репродуктивной способностью, дают большое количество генераций и быстро колонизируют растительную ткань. Появление устойчивых к фунгициду штаммов возбудителя пероноспороза огурца наблюдалось уже после 1-2 обработок за вегетационный период [Гришечкина, 2000]. Кроме того, существует мнение, что пестицидный прессинг приводит к возникновению новых, более агрессивных рас фитопатогенов и других вредных организмов [Ижевский, 2006; Метлицкий и др., 1984; Anderson [et al.], 2004].
Негативное действие пестицидов на нецелевые объекты агроценозов, и в частности на энтомофагов, помимо прямого токсического эффекта, может выражаться и в потере ими плодовитости, сокращении продолжительности жизни и активности. Есть сведения, что пчёлы при сборе нектара с обработанных растений могут переносить пестициды в ульи, где они продолжают циркулировать в процессах жизнедеятельности пчелиной семьи, оказывая отрицательное воздействие на неё, а также попадают в продукцию пчеловодства [Ижевский, 2006]. Необходимо учитывать также негативную экологическую роль пестицидов, которые являются наиболее распространёнными химическими загрязнителями окружающей среды [Квеситадзе [и др.], 2005]. По мнению С.С. Ижевского [2006], совокупность отрицательных эффектов при использовании загрязняющих почву пестицидов многократно превосходит суммарное положительное действие, достигаемое при их применении.
Широкое использование средств защиты растений вызывает нарушение сложных консортивных и трофических связей между обитателями почвы, что приводит к потере способности почвы к самоочищению от болезнетворных микроорганизмов. Исследованиями некоторых авторов установлено побочное действие пестицидов на полезную почвенную микробиоту, которое опосредованно вызывает нарушение питания растений и в результате - снижение доступности для них элементов питания [Smith [et al.], 2000].
Выходом из создавшегося положения является дальнейшее совершенствование ассортимента химических средств защиты растений за счёт постепенного перехода от использования обладающих биоцидной активностью пестицидов-ксенобиотиков к препаратам-биорегуляторам, создаваемым на основе природных соединений, обеспечивающих химическое взаимодействие компонентов в биосистемах на организменном, популяционном и биоценотическом уровнях. К ним относятся регуляторы роста и развития членистоногих, феромоны, детерренты, индукторы болезнеустойчивости растений и другие. Часто новые препараты регуляторного типа создаются на основе живых организмов {биопрепараты). Преимуществами препаратов этого типа перед биоцидами прямого действия являются высокая экологичность, большое разнообразие действия и множественность мишеней, что создает реальную основу для их использования в стратегиях предотвращения развития резистентности вредных организмов [Elad, Freeman, 2002]. Благодаря биогенному происхождению и чрезвычайно низким рабочим концентрациям действующих веществ, абсолютное большинство препаратов данной группы относится к экологически малоопасным средствам (3-4 класс опасности). Помимо низкой токсичности, био 22 препараты характеризуются также комплексным эффектом (часто одновременно проявляют удобрительные, рострегулирующие и защитные свойства), широким спектром действия в отношении различных растений и патогенов, низкой себестоимостью.
Абиотические стрессы и их роль в современном земледелии
Существенными преимуществами биопрепаратов по сравнению с традиционными синтетическими пестицидами являются следующие: - Дешевизна разработки новых биопрепаратов. В среднем, для создания нового биопрепарата требуется в 20-50 раз меньше затрат и в несколько раз меньше времени, чем для химического пестицида [Marrone, 1999]. - Более простая технология производства и, как следствие, более низкая цена реализации по сравнению с химическими пестицидами. Стоимость обработки растений биопрепаратами как правило на порядок дешевле, чем химическими аналогами. В нашей стране абсолютное большинство биопрепаратов разработано российскими специалистами и выпускаются отечественными производителями, что также обуславливает их низкую цену реализации по сравнению с химическими пестицидами, которые либо импортируются, либо производятся на основе импортных действующих веществ. - Действующими веществами биопрепаратов являются живые организмы, аборигенные для почвы и других естественных сред обитания, либо продукты их жизнедеятельности. Подобно химическим препаратам, они защищают растения от вредителей и болезней или повышают урожай, но при этом их действие основано на естественных природных механизмах. Поэтому, биопрепараты более экологичны, малотоксичны для человека и окружающей среды, не требуют специальных мер предосторожности при применении, не обладают кумулятивным эффектом, в отличие от химических пестицидов, которые зачастую являются достаточно токсичными веществами. Урожай растений, обработанных биопрепаратами, также является экологически чистым. - Простота регистрации по сравнению с химическими пестицидами (справедливо для большинства развитых стран; в России - обратная ситуация). Данные особенности биопрепаратов сделали их дешёвой и достаточно конкурентоспособной альтернативой химическим средствам защиты растений на отечественном рынке пестицидов. Особенно востребованы биопрепараты в закрытом грунте, при выращивании овощных, плодовых и ягодных культур, где снижение токсической нагрузки химических пестицидов является весьма актуальным.
В настоящее время компании по производству биопрепаратов существуют в США, Швейцарии, Японии, Индии, Китае, Швеции, Бельгии, Нидерландах, Англии, Италии, Германии, Канаде, Финляндии и других странах. Наибольшее число предприятий находится в США и других индустриально развитых странах. Крупнейшие компании Valent Bioscience (США), Certis (США), Koppert Biological Systems (Нидерланды), Pasteuria Bioscience (США), Isagro (Италия), Terra Nostra Technology (Канада) имеют ежегодные продажи средств биозащиты на сумму 100 млн. долл. и более. В США активно работает Association of Natural Biocontrol Producers (ANBP), объединяющая более 40 компаний, производящих биоконтролирующие препараты. Другое объединение - Biopesticide Industry Alliance (BIA) в США - включает 22 компании, контролирующие производство и продажу биопестицидов. В ЕС наиболее значительной является International Biocontrol Manufectures Association (Франция), объединяющая 57 компаний, которые производят биоконтролирующие агенты, биопестициды, феромоны. Эта ассоциация тесно связана с ANBP, BIA, а также японской Biocontrol Association [Монастырский, 2006].
Ведущими разработчиками и производителями биопрепаратов в нашей стране являются ВИЗР, НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург), МСХА, центр «Биоинженерия» (г. Москва), Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН и Научно-производственная фирма «Альбит» (г. Пущино Московской обл.), ФГУП ВНИИХСЗР, ЗАО «Элха-Силк», ННПП «Нэст-М», ИМФ «Биотех-Сервис», АОЗТ АПК «Гинкго», ООО «Экобиотехнология», Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирский ИОХ СО РАН, ФГУП ПО «Электрохимический завод», ЗАО НПП «Биохимзащита» и др.
В России производится около 30 наименований биопестицидов (5,0 % от общего количества) [Список пестицидов..., 2007]. Биопрепараты разработаны на основе бактерий, микромицетов, вирусов, насекомых, продуктов жизнедея 54 тельности (метаболитов) микроорганизмов и растений. Наиболее многочисленны среди биопрепаратов биофунгициды и регуляторы роста (Планриз, Альбит, Агат-25К, Иммуноцитофит, Силк, Новосил, Псевдобактерин-2, Алирин, Бамил и др.), которые уже более 10 лет успешно используются в сельскохозяйственном производстве [Рекомендации..., 1996; Гилев, 1998; Воронин, Кочетков, 2000; Алёхин, Яценко, 2005; Бегунов [и др.], 2005]. Многие регуляторы роста также обладают фунгицидным действием и относятся одновременно к этим двум группам.
Благодаря своей физиолого-биохимической полифункциональности, одним из наиболее перспективных объектов для получения биопрепаратов являются ризосферные бактерии рода Pseudomonas. Псевдомонады, стимулирующие рост растений и защищающие их от фитопатогенов, часто выделяются из ризосферы, их принято обозначать как PGPRP {plant growth-promoting rhizosphere Pseudomonas). Многие штаммы PGPRP продуцируют антибиотики, подавляющие или замедляющие рост и развитие фитопатогенов.
При совместном использовании биопрепаратов данной группы с симбио-тическими и ассоциативными азотфиксирующими бактериями значительно улучшается биологическая фиксация атмосферного азота. При обработке веге-тирующих растений индуцируется фитоиммунитет [Воронин, 2000]. В опытах с псевдомонадами была впервые описана индукция системной приобретённой устойчивости растений к патогенам при помощи бактерий [Kloepper [et al.], 2004].
Механизмы взаимодействия микробных штаммов в ассоциации
Для оценки эффективности разработанных препаратов проводились лабораторные, вегетационные и полевые опыты. Лабораторные (микровегетационные) модельные опыты с бумажной, песчаной и песчано-почвенной культурой (соотношение почва-песок 1:1, влажность почвы 60 % ППВ) проводили согласно ГОСТ 12038-840 на яровом ячмене сорта Зерноградский-584. Длительность опытов 10 суток.
В вегетационных опытах на базе Кафедры агрохимии МГУ изучали влияние препарата Альбит на поступление элементов питания в растения и бактериальное сообщество ризосферы ярового ячменя сорта Зерноградский-584. Для опытов использовали дерново-подзолистую, среднесуглинистую слабоокультуренную почву (горизонт Апах), взятую со стационарного участка УОПЭЦ МГУ Солнечногорского района Московской обл., с. Чашниково. Агрохимические показатели исходной почвы: рН (КО) - 5,3, N лег-когидролизуемый - 4,1 мг/100 г почвы. Р205 - 10,2 мг/100 г, К20 - 12,3 мг/100 г почвы, содержание гумуса - 1,57 %. Перед высевом сухие нестерильные семена ячменя замачивали на 0,5 часа в растворах препарата Альбит различной концентрации (из расчета 15, 30 и 60 мл/т семян) при постоянном встряхивании. Семена контрольных растений обрабатывали водой. Растения выращивали в вегетационных сосудах на 5 кг почвы в сетчатом павильоне Почвенного стационара МГУ (Москва), с мая по август 1999 г. При поливе растений влажность почвы поддерживали на уровне 60 % от предельной полевой влагоёмкости. Полуденные температуры воздуха в период опыта колебались от 22С до 32С, относительная влажность воздуха составляла 55-90 %. Образцы почв отбирали 3-5 раз в зависимости от вида анализа в течение вегетационного сезона 1999 г. в 5-кратной повторности с контрольного варианта (обработка водой) и варианта опыта (обработка препаратом Альбит). Готовили смешанный образец и просеивали его через сито 2 мм. Образцы анализировали в день отбора или до анализов хранили не более суток в холодильнике при 4С. По общепринятым методикам отбирали образцы ризосферы и нери-зосферной почвы [Звягинцев, 1991].
Сравнительное изучение комплекса микроорганизмов в ризосферной почве контрольного и опытного вариантов проводили на основе традиционных методов посева на твердые питательные среды. Общую численность колониеобразующих единиц (КОЕ) бактерий (копиотрофы) и количество КОЕ споровых, коринеподобных, актиномицетов и эпифитных бактерий определяли на глюкозо-пептонном агаре (ГПА) и олиготрофных бактерий - на голодном агаре (ГА). Относительная заселённость почв и ризосферы азотобактером оценивалась по обрастанию комочков почвы на среде Эшби с сахарозой (ЭА) (в % от общего числа комочков, разложенных на поверхности среды). Оценку представленности различных групп бактерий давали по численности КОЕ в грамме воздушно-сухого образца. Биологическую активность почв опыта характеризовали по следующим параметрам: содержание бактерий рода Azotobacter как индикатора положительных свойств почвы; токсичность (по микробному тесту) как показатель негативных свойств почвы. На среде ГПА учитывали состав сообщества по группам бактерий (споровых, коринеподобных, эпифитных, актиномицетов и др.) [Добровольская [и др.], 1989].
Измерение активности азотфиксации и денитрификации в почвенных пробах осуществляли газохроматографически соответственно ацетиленовым методом на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором и на хроматографе с детектором по теплопроводности (по интенсивности эмиссии закиси азота) [Звягинцев, 1991; Methods...,1995].
Влияние препарата Альбит на засухоустойчивость изучалось на яровой пшенице в вегетационных опытах согласно общепринятым методикам [Иванов [и др.], 1950; Еремеев, 1963; Генкель, 1982; Кузнецов, 2005]. Определение водоудерживающей способности (стойкости листьев к обезвоживанию) проводили эксикаторным методом [Еремеев, 1963]. Срезанные листья пшеницы подвергали завяданию в течение 2-х часов в эксикаторе над 50 % серной кислотой. Затем в листьях определяли содержание оставшейся воды с помощью высушивания при 105С. Жароустойчивость (стойкость к перегреву) листьев оценивали методом Мацкова [Генкель, 1982]. Листья пшеницы выдерживали в водяной бане при 50С в течение 10 минут, затем их опускали в холодную воду на 20 мин., после чего переносили в раствор 0,2 н НС1. О повреждении листа высокой температурой судили по появлению первых пятен феофитина (замерялось время, прошедшее от начала нагревания до появления пятен феофитина). Для определения интенсивности транспи-рации лист оставляли завядать на 15 мин., после чего по потере в весе судили об интенсивности транспирации. Интенсивность выражали в мг воды/г листа/час [Иванов [и др.], 1950]. Оводнённость листьев, характеризующую естественное (нативное) содержание воды в листьях, оценивали после высушивания их при 105С.
Изучение биохимических аспектов действия препарата Альбит на растения проводили на базе ФГНУ ВНИИЗР. В качестве отражающих иммунное состояние растений показателей использовали: активность ферментов группы пероксидаз (единица активности) и содержание салициловой кислоты (мкг/мл) в измельчённых пробах растений. Определение их осуществляли фотоколориметрическим методом на ФЭК [Землянухин, 1985]. В качестве тест-объектов использовали растения сахарной свёклы (гибрид РМС-70) и ячменя ярового (сорт Мик-1). Иммунологическое состояние растений оценивалось на популяционном уровне при анализе средних значений данных показателей, полученных при исследовании проб растений. В зависимости от фазы развития культуры проба состояла из 40 целых растений или 40 листьев (по 1 с растения), которые измельчались, и из данной пробы бралось необходимое для проведения биохимического анализа количество биоматериала. Измерение разности биопотенциалов осуществляли с использованием цифрового мультиметра ДТ-30В с разрешающей способностью от 0,1 до 2000 мВ. Для измерения биопотенциалов один из электродов вводили в основание листа у места крепления черешка, другой - в верхнюю часть листа в районе центральной жилки (на ранних фазах развития растений - в стебель или подсемядольное колено), при этом регистрировали максимальное показание прибора (1 измерение с растения). Оценка биохимических показателей и регистрация биопотенциалов проводилась с регулярностью 1 раз в неделю.
Полевые мелкоделяночные опыты по оценке эффективности препаратов проводили в г. Пущино Московской обл. на серой лесной среднесуглинистой почве (рНксі = 6,4, Сгумуса = 0,97 %, No6ui = 0,10 %, Са 12,6 мгэкв/100 г почвы, Mg 1,4 мгэкв/100 г, Р205(НС1) 13,2 мг/100 г, К20(НС1) 10,6 мг/100 г). Повторность 4-кратная, размер делянок 2 х 2 м, использовался яровой ячмень сорта Зерноградский-584. Изучение эффективности действия микробных штаммов и ассоциации проводили на той же почве в вегетационных опытах на растениях ячменя сорта Подольский-21 по ортогональной схеме [Ягодин [и др.], 1989] с варьированием следующих факторов: уровень внесения бактериальных компонентов и состояние естественного микробного сообщества.
Экономическая эффективность использования Альбита в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур
В ответ на негативное воздействие вредных оранизмов растения реагируют многообразными проявлениями: образованием галлов, наростов, приостановкой роста, карликовостью, розеточностью, отмиранием тканей и органов и т.д. Ответить столь разнообразно и в то же время универсально растения могут только с помощью работы фитогормонов, изменяя уровень их содержания локально или во всем растении [Иванова, Павличук, 2005].
Фитогормоны - соединения, с помощью которых осуществляется взаимодействие клеток, тканей и органов растений, и которые в малых количествах необходимы для запуска и регуляции физиологических и морфогенетических процессов - основных функций растительного организма. На возможность существования у растений веществ, функционально сходных с гормонами животных, впервые в 1880 г. указал Ч. Дарвин в своей книге «Способность к движению у растений» [Полевой, 1989]. Фитогормоны участвуют в процессах роста, развития (дифференциации), транспорта питательных веществ, управляют реакциями растения на различные стрессы и т.д. Гормоны растений - сравнительно низкомолекулярные органические вещества (Мг 28-346 Да). Они образуются в различных тканях и органах и действуют в очень низких концентрациях - порядка 10"13-10"5М.
К фитогормонам относят гиббереллины, ауксины, цитокинины, этилен, а также абсцизовую и жасмоновую кислоты, фузикокцины и др. По химическому составу ФАВ относятся к фенолам, терпеноидам, пиронам и другим химическим соединениям [Муромцев [и др.], 1990].
Фитогормоны должны синтезироваться в растительном организме, обладать естественной системой транспорта и мишенями (рецепторами). Фитогормоны и их экзогенные синтетические аналоги, не полностью отвечающие указанным критериям, объединяют под общим термином физиологически активные вещества - ФАВ (синоним - биологически активные вещества, БАВ).
Нередко ФАВ находят сначала у взаимодействующих с растениями микроорганизмов, и лишь потом - в клетках растений в качестве фитогромонов. Так, гиббереллины были впервые выделены из гриба Gibberella {Fusarium) [Maloneka [et al.], 2005]. Аналогично, гены синтеза цитокининов были впервые открыты у ассоциированных с растениями метилотрофных бактерий, а уже затем - у самих растений [Holland, 1997]. Данные факты свидетельствуют о важной роли микроорганизмов в регуляции роста растений. Наиболее высокая способность к синтезу ФАВ отмечена у тех микроорганизмов, которые физиологически и экологиче 148 ски связаны с растениями: ризосферных, микоризных грибов, симбиотических азотфиксаторов, фитопатогенов. Среди представителей почвенной микрофлоры высокая способность к образованию ФАВ отмечена у ризобий, агробактерий, псевдомонад, энтеробактерий и азоспирилл [Егоров, Ландау, 1982]. В сельскохозяйственной практике многих стран используются бактерии-продуценты ФАВ, стимулирующие рост растений, а также чистые вещества - продукты микробиологического синтеза (например, гетероауксин, индолилмасляная кислота, гиббереллины). До недавнего времени при применении ростстимулирую-щих бактерий (например, азотобактера) положительный эффект относили за счёт азотфиксации. Однако в ряде случаев не обнаруживалось корреляции между прибавкой урожая и азотфиксирующей активностью. Полагают, что при этом действие бактерий обусловлено, прежде всего, продукцией ФАВ [Звягинцев [и др.], 2005; Hoflich, Ktihn, 1996].
Фитогормональную активность препарата Альбит изучали в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук (ИФР РАН), в лаборатории проф. Г.А. Романова. После обработки растений препаратом в биотестах на колеоптиле пшеницы (ауксины), карликовом горохе (гиббереллины) и проростках амаранта (цитокинины) исследовали наличие у препарата свойств основных фитогормонов. Было установлено, что Альбит обладает высокой ауксино-вой активностью, которая позволяет ему непосредственно влиять на растения, интенсифицируя их биохимические процессы, рост, развитие и растяжение клеток. Ауксиновая активность препарата проявляется и остаётся практически постоянной в широком диапазоне разведений Альбита (от 2 мл/л - разведение 1:500 до 0,1 мл/л - разведение 1:10000). Эта активность сопоставима с действием основного растительного ауксина индолил-3 -уксусной кислоты (ИУК) концентрации примерно 10 6 М.
Ауксин активирует деление и растяжение клеток, необходим для формирования проводящих пучков и корней, способствует разрастанию околоплодника. Ткани, обогащенные ауксином, обладают аттрагирующим действием, т.е. способны притягивать питательные вещества. В плазмалемме ауксин индуцирует работу Н+-помпы, в результате чего матрикс клеточных стенок закисляется. Это приводит к усилению активности кислых гидролаз и размягчению клеточных стенок, что является необходимым условием для растяжения клеток. Ауксины также активируют синтез всех форм РНК, в том числе матричных, что в свою очередь приводит к формированию новых полирибосом и синтезу белков в цитоплазме. Основным ауксином в растительном организме является индолил-3-уксусная кислота, однако ауксиновой активностью обладают также многие другие соединения [Полевой, 1989].
Существенной цитокининовой и гиббереллиновой активности у Альбита не выявлено, хотя возможность присутствия следовых количеств гиббереллинов не исключена. Многие пестициды и биопрепараты обладают антигормональной активностью, т.е. при попадании в растения подавляют действие фитогормонов. Исследования, проведённые в ИФР РАН, показали, что Альбит антигормональной (антиауксиновой, антицитокининовой либо антигиббереллиновой) активностью не обладает [Биопрепарат Альбит... , 2001].
Похожие диссертации на Разработка и комплексная характеристика полифункционального препарата Альбит для защиты растений от болезней и стрессов
-
