Результаты лабораторных и полевых испытаний
В связи с вышеизложенным, на первый план выходит проблема разработки технологий, повышающих устойчивость плодовых растений к стрессовым факторам, особенно комплексным. Для эффективной помощи растению необходимо, в первую очередь, протектирование различных стрессовых воздействий, стимуляции у него синтеза защитных соединений, активизации обменных процессов, развития корневой системы и улучшения снабжения её кислородом. Основными органами риска являются хлорофиллсодержащие ткани листовой пластинки, плода, камбий. В данном случае главная протекторная роль отводится соединениям антиоксидантной природы – каротиноидам, флавоноидам, алкалоидам, способным поглощать ультрафиолет. Среди морфологических приспособлений, обеспечивающих защиту растений от ультрафиолета, следует выделить такие, как наличие и толщина кутикулы и воскового налета, опушенность листьев, лигнификацию и полное одревеснение клеток эпидермиса, многослойность эпидермиса. Эти структуры являются своеобразным экраном, препятствующим повреждающему действию фотонов. Таким образом, для эффективной помощи растениям необходима не только стимуляция синтеза защитных соединений и обработка их антиоксидантами но и, возможно, механическое усиление защитного экрана. С целью поиска эффективных способов снижения различных видов стрессорного воздействия были проведены лабораторные модельные опыты методом экзогенных обработок. В лабораторных условиях моделировали 3 вида стрессорного воздействия: переувлажнение, засуху и избыточное УФ-излучение (фотостресс). В качестве модельных объектов были использованы проростки растений фасоли и проростки растений огурца. Некорневые обработки протекторными препаратами проводили в фазе появления первого настоящего листа. В качестве протекторов были испытаны препараты "Милеконс" и "Милефунг". Помимо этого в испытания были включены в качестве эталонов Сера ( Тиовит-Джет ) и Циркон. Так как первым барьеров на пути УФ-излучения является кутикула, как пограничная структура, отделяющая ткани растений от окружающей среды ( Мирослав, 1974; Кумахова, Меликян, 1089 ), защитные мероприятия в данном случае должны быть направлены, в первую очередь, на укрепление данного барьера. В этом случае также существенную роль может играть сера, однако нами в опытах с моделированным "солнечным ожогом" была предпринята попытка использования дополнительного увеличения сопротивляемости кутикулярного слоя с помощью обработки полимерным пленкообразующим препаратом "Милеконс". Для исследования влияния избытка влаги нами были смоделированы условия экстремального переувлажнения ( влажность почвы доведена до 120-140% НВ ). Таблица 1. Варианты опытов на растениях фасоли
Таблица 2. Расширенные варианты опытов на растениях фасоли
Мониторинг фотосинтетической активности листьев по показателю флуоресценции хлорофилла в ассимиляционных тканях (Fv/Fm) уже через 3 часа после воздействия стрессора (переувлажнение) выявил 20% снижение у контрольных растений без обработок. Обработки пленкообразующим препаратом Милеконс также не имела защитного действия при переувлажнении – в данном случае выявлено 20-25% снижение фотосинтетической активности ли-стьев. Через 48 часов фотосинтетическая активность листьев вышеуказанных растений достигла экстремального минимума – показатель Fv/Fm 0,36-0,41 отн. ед. Помимо этого выявлено значительное ( до 40% ) уменьшение кутикулярного слоя, а соотношение палисадной и губчатой паренхимы изменилось в пользу губчатой, что также обусловило снижение фотосинтетической активности листьев. Через трое суток данные растения погибли (рис. 1). В то же время нами установлено, что необходим дифференцированный подход к выбору протектора в зависимости от типа стрессора. Так в опытах с моделированием воздействия избыточного ультрафиолетового излучения установлено, что довольно эффективно использование в качестве протектора пленкообразующего препарата Милеконс усиливающего экранирующие свойства кутикулярного слоя. В данном случае ответная реакция на воздействие стрессора выразилась, в первую очередь, в гибели части клеток мезофилла листовой пластинки, что проявилось в виде некрозов ( рис.3 ). Фотосинтетическая активность листьев снизилась как в контрольном вари-анте, так и в варианте с обработкой препаратом "Тиовит-Джет", однако, в отличие от реакции на переувлажнение, снижение показателя Fv/Fm шло несколько медленнее. В контрольном варианте экстремально низкие значения были достигнуты на третьи сутки после воздействия стрессора. Следует отметить, что к данному времени площадь некрозов листьев уже была 85-95%, т.е. изменения были необратимы. В варианте с обработкой серусодержащим соединением гибели растений не произошло, однако отмечена остановка ростовых процессов. Площадь некрозов в данном варианте достигала 35-40%, отмечена гибель значительной части клеток эпидермиса и мезофилла. Обработка препаратом Милеконс позволила сохранить практически исходное состояние растений и защитить их от воздействия направленного УФ-излучения. В данном случае некротических повреждений листовой пластинки практически не наблюдалось, отмечено лишь слабое изменение окраски листа. Подобный защитный эффект пленкообразующих препаратов Милеконс и Милефунг получен нами и в опытах с моделированием ожога УФ-излучением на плодах яблони сортов Ренет Симиренко, Голден Делишес и Гранни Смит. Обработка позволила снизить глубину и площадь повреждений. В данном случае был моделирован один тип стресорного воздействия – избыток УФ-радиации, однако использовали более жесткое излучение, чем на растения фасоли. Варианты опыта: обработка плодов препаратами Милеконс (концентра-ция рабочего раствора 0,1 и 0,5%) и Милефунг (концентрация рабочего раст-вора 0,1 и 0,5%). Контролем служили плоды без предварительной обработки. Результаты исследований показали, что наибольший защитный эффект был получен при обработке плодов препаратом Милефунг (концентрация 0,5%) – повреждения были очень незначительными и не усугублялись при инкубации в комнатных условиях после прекращения стрессового воздействия. Следует отметить, что положительный эффект был получен и при обработке плодов другими концентрациями препаратов Милеконс и Милефунг, но был несколько слабее. В последующем были проведены испытания препарата Милефунг в полевых условиях на растениях яблони сортов Мартовское и Жигулевское в условиях интенсивного сада ОПО ВНИИС им.И.В.Мичурина. Обработки осуществляли трехкратно в вегетационный период 2007г. , рабочая концентрация пре-парата была 0,1%. При анализе плодов в осенний период была отмечена меньшая повреждаемость плодов солнечными ожогами в варианте с обработкой Милефунгом по сравнению с контролем, повреждения составили 5-9% и 25%, соответственно. Также резко была снижена и интенсивность поражения, глубина повреждений была 33 мкм и 85 мкм, соответственно. Таким образом, исследования показали, что для эффективной защиты растений от воздействия стрессоров необходим дифференцированный подход к выбору протектора в зависимости от типа дестабилизирующего фактора. Доказана протекторная роль серы, как элемента положительно влияющего на функциональную систему растений при воздействии различных стрессоров. Выявлена высокая эффективность препаратов Милеконс и Милефунг в различных концентрациях в защите листьев и плодов от "солнечного ожога", что представляет практический интерес для разработки методов снижения негативного воздействия избыточного УФ-излучения на плоды, листья и растения в целом. Дополнительно выявлено, что данные препараты, обладая способностью снижать коэффициент транспирации могут быть использованы для повышения устойчивости растений к почвенной засухе. В условиях высокой влажности почвы, в связи со снижением аэрации растений, использовать данные препараты в период вегетации не рекомендуется. |