780.влияние ретардантов триазолиевого ряда на...

На правах рукописи

ПАВЛОВА Вера Владиславовна

ВЛИЯНИЕ РЕТАРДАНТОВ ТРИАЗОЛИЕВОГО РЯДАНА СОДЕРЖАНИЕ ФИТОГОРМОНОВ,

РОСТ И РАЗВИТИЕ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ

Специальность: 03.00.12—физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва 2003

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Работа выполнена в Лаборатории природных и синтетических регуляторов

роста Института физиологии растений им. КА.Тимирязева РАН.

Научный руководитель:

доктор биологических наук,

профессор ЛД. Пруткова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук П.Б. Курапов

кандидат биологических наук RfiL Тараканов

Ведущее учреждение:

Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН.

/9

Защита состоится « 1 » июля 2003 г. в «/*<» часов на заседании

диссертационного совета Д 220 043.08 при Московской

сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева по адресу 127550

Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет МСХА.

С диссертацией ой научной библиотеке

МСХА им. К..А

Автореферат ра-* ю. i м

Ученый секретарь

диссертационного совета, __

кандидат биологических наук ^ г^ Н.П. Карсункина


3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Проблема направленного изменения роста и

развития растений с помощью синтетических физиологически активных

соединений с целью адаптации к стрессовым факторам и увеличения

продуктивности и качества не теряет своей актуальности [Шевелуха, 2001].

Несмотря на большое количество классических работ, выполненных в

течение многих десятилетий в области изучения физиологических основ

полегания злаков и разработки путей предотвращения этого негативного

явления эта проблема ещё далека от своего окончательного решения

[Туркова, 1959; Терентьев, 1970; Меркис, 1973; Прусакова, 1975; Jung, 1984;

Gianfagna, 1995]. Поэтому появление нового поколения ретарданов

триазолиевого ряда позволяет подойти к решению проблемы

предотвращения полегания ячменя, которая до настоящего времени не была

решена с помощью других ретардантов.

Особенностью триазолов при сравнении с другими ретардантами, в

частности хлорхолинхлоридом, является низкая токсичность и высокая

эффективность действия в малых концентрациях, что позволяет оценивать их

как биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста.

Ретарданты триазолиевого ряда взаимодействуют с гормональной

системой растения, изменяя биосинтез гормонов и их концентрацию.

Первичным эффектом триазолов является подавление ферментативного

биосинтеза гиббереллинов путем ингибирования активности энт-каурен

оксидазы, катализирующей три последовательные стадии окислительного

превращения энт-каурена в энт-кауреновую кислоту, что приводит к

эффективному снижению его уровня в тканях, начиная с ранних стадий

развития растений, и является причиной их высокой ретардантной

активности [Rademacher et al., 1987, 1991; Kende and Zeevaart, 1997].

Перспективной областью применения триазолов является реализация

их антистрессовых функций при неблагоприятных воздействиях различной

этиологии, в частность, повышЬ&Н5 К^бКАчивости зерновых культур к


4

полеганию, что в настоящее время является одним из ведущих направлений

повышения их урожайности При этом триазолы могут быть использованы

для предупреждения полегания ячменя и риса, на которых другие группы

ретардантов, «атртлмер хлорхолинхлорид, не оказывают стабильного

ростингибирующего действия [Прусакова, Чижова, 1998, Прусакова, Чижова

и др. 1988]

Широкий спектр действия триазолов, который наряду со стабильным

ростингибирующим действием, включает антистрессовые функции, диктует

необходимость выяснения их влияния на компоненты гормональной системы

[Grill and Himmelbach, 1998, Davies PJ 1995; Swain and Olsewski, 1996]

Однако немногочисленные данные, имеющиеся в литературе, не дают

однозначного ответа об изменении содержания АБК под действием

триазолов у различных видов растений, в различных тканях и органах [Asare-

Boamah, 1986; Kojima, Goto, 1996] He известен также механизм действия

триазолов на содержание АБК у высших растений

В связи с этим, изучение влияния триазолиевых ретардантов на

уровень АБК является необходимым звеном для создания целостной картины

гормонального ответа растения на различные изменения, вызванные

факторами окружающей среды, и может использоваться при разработке

интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур с

целью управления продуктивностью, качеством и устойчивостью растений.

Цели и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось

изучение направленности действия ретардантов триазолиевого ряда на

компоненты гормональной системы, характера изменений содержания АБК,

уровня гиббереллиновой активности и морфофизиологических параметров

ярового ячменя разных генотипов для повышения устойчивости к полеганию

и продуктивности ярового ячменя

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи

1.Изучение закономерностей роста и развития 7-дневных проростков

ярового ячменя различных сортов под действием триазолиевых соединений -

паклобутразола, униконазола и азовита


5

2.Исследование особенностей действия триазолиевых соединений на

морфофизиологические параметры растений ярового ячменя трех сортов -

Московский 2, Зазерский 85 и Носовский 9, различающихся по устойчивости

к полеганию, в зависимости от дозы и способа введения в растения.

3. Определение направленности действия триазолиевых соединений на

активность а-амилазы эндосперма ячменя, лишенного зародыша, разных

сортов для установления сравнительной характеристики

антигиббереллинового действия триазолов — паклобутразола, азовита и

униконазола.

4. Установление влияния триазолов на содержание абсцизовой кислоты

в растениях ярового ячменя при трех способах введения ретардантов в

растения на разных этапах онтогенеза. Изучение связи роста стебля ячменя с

уровнем АБК в тканях.

5. Оценка влияния триазолов на элементы продуктивности ярового

ячменя. Разработка способа применения триазолов как средства

предупреждения полегания ярового ячменя.

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное изучение

физиологических функций ретардантов триазолиевого ряда: азовита (новый

препарат отечественного производства), паклобуразола (Великобритания) и

униконазола (Япония) на яровом ячмене сортов Московский 2, Зазерский 85

и Носовский 9, различающихся по устойчивости к полеганию.

- Установлена роль триазолов при взаимодействии с гиббереллинами и

АБК, гормонами противоположного действия в отношении процессов роста и

развития растений, в связи с их ретардантной активностью.

- Определено антигиббереллиновое действие триазолов и хлорхолинхлорида

при торможении активности а-амилазы эндосперма ячменя, лишенного

зародыша, индуцированной экзогенной гибберелловой кислотой. Показана

возможность использования а-амилазного биотеста для сравнительной

оценки ретардантной активности регуляторов роста.


6

- В зависимости от химической структуры триазолиевых соединений

выявлен характер изменения содержания эндогенной АБК под действием

триазолов в надземных органах проростков, стеблях и листьях растений

ярового ячменя

Практическая значимость Полученные данные позволяют

предложить триазолы в качестве эффективного средства предотвращения

полегания ярового ячменя для повышения продуктивности и качества при

неблагоприятных условиях выращивания

Апробация работы. Результаты работы докладывались на V International

Youth Symposium on Plant Metabolism regulation (Vama, Bulgaria, October 8-

13, 1990), II съезде Всесоюзного общества физиологов растений (Минск, 24-

29 сентября, 1992), III Международной конференции "Регуляторы роста и

развития растений" (Москва, 1995), Международной научно-методической

конференции "Продукционный процесс сельскохозяйственных культур"

(Орел, 2001) и расширенном семинаре лаборатории природных и

синтетических регуляторов роста Института физиологии растений им

К А Тимирязева РАН (Москва, 2003)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,

обзора литературы, описания объекта и методов исследований, изложения

полученных результатов, обсуждения, заключения и выводов Работа

изложена на . . страницах машинописного текста, включая 8 таблиц, 27

рисунков, библиография содержит 165 названий, в том числе 115 на

иностранных языках.

Объекты и методы исследований.

Экспериментальные исследования проводились в 1993-1999 гг в

лаборатории природных и синтетических регуляторов роста Института

физиологии растений им. К А Тимирязева РАН Объектом исследования был

яровой ячмень (Hordeum vulgare L ) сортов, различающихся по устойчивости


7

к полеганию: Носовский 9 - зерно крупноплодное, стебель средней высоты,

менее устойчив к полеганию; Московский 2 — зерно крупноплодное, стебель

средней высоты, устойчивый к полеганию; и Зазерский 85 — зерно

среднекрупное, стебель короткий, устойчив к полеганию. Выбор объекта

обусловлен тем, что основная функция ретардантов — торможение роста

осевых органов, связана с высокой специфичностью к отдельным видам и

сортам растений, и ячмень является культурой не чувствительной ко многим

известным ретардантам.

В опытах использовались три ретарданта триазолиевого ряда:

униконазол фирмы "Sumitomo" Chemical COLTD, (Osaka, Japan); азовит,

синтезированный в Институте Химических средств защиты растений

(Россия); паклобутразол производства фирмы "Imperial Chemical Industries

PLC" (England).

Униконазол и паклобутразол являются ретардантами системного

действия, обладают также фунгицидными свойствами. Азовит является

высокоактивным системным фунгицидом, используемым против ряда

широко распространенных грибковых заболеваний растений, обладает

ретардантными свойствами.

Триазолы вводили в растения тремя разными способами.

В лабораторных опытах триазолы вводили предпосевной полусухой

обработкой семян (по Задонцеву) при встряхивании на ротаторе в

концентрации азовита и паклобутразола- 1 мг/r семян, униконазола 10"2 мг/г

семян.

В вегетационных опытах введение ретардантов в растения проводили

опрыскиванием растений водными растворами в начале фазы выхода в

трубку в концентрации паклобутразола и азовита - 1 мг/растение,

униконазола— 10*2мг/ растение. В вегетационных опытах применялось также

внесение триазолов в почву перед посевом на глубину 1,5-2 см в виде капсул,

содержащих 0,6% д.в. паклобутразола и 0,04% д.в. униконазола из расчета

1 мг/растение и 10"2 мг/растение, соответственно.


8

В лабораторных и вегетационных опытах растения выращивали по

общепринятым методикам (по Доспехову и др) Лабораторные опыты с

проростками ячменя проводились в факторостатных условиях при 26°С,

влажности воздуха 39,5% продолжительности освещения 16 часов В

вегетационных опытах растения ячменя выращивались в вегетационных

домиках в сосудах, содержащих смесь дерново-подзолистой почвы с

черноземом и песком (3:1:1) с внесением минеральных удобрений, в каждый

сосуд вносились минеральные удобрения из расчета N - 0,15, РгО5 - 0,10,

КгО— 0,15 г на 1 кг почвы и высевалось по 25 семян

Показатетями эффективности ретардантного действия триазолиевых

соединений служили длина, прочность стебля, диаметр нижних междоузлий,

величина элементов продуктивности. Аналитическая повторность опытов

была 3-кратной, биологическая- 15-кратной

Биотест, основанный на индукции активности а-амилазы эндосперма

пшеницы, лишенного зародыша, экзогенной гибберелловой кислотой [Nagy,

Szabo, 1985], был модифицирован для ярового ячменя Л Д Прусаковой и

С И. Чижовой для выявления торможения ретардантами процесса индукции

активности гидролитического фермента экзогенной гибберелловой кислотой

[Прусакова, Кефелк 1991; Чижова С. И 1989] Для этих целей оптимальное

действие ITCj, проявляющееся в концентрации 10 5М, испытывалось в смеси с

униконазолом, паклобутразолом, или азовитом в диапозоне концентраций

10"* — 10 3 М на эндосперме ячменя, лишенном зародыша, и сравнивалось с

концентрационной кривой ГКз в том же диапазоне концентраций Результаты

статистической обработки данных показали высокую чувствительность и

точность метода При статистической обработке данных установлена

квадратическая ошибка репрезентативности для выборочной средней

арифметической Cs, составившая около 3%, разница между средними

величинами опыта и контроля в высшей степени достоверна (Р<0,001) при

объеме выборки п=30


9

Концентрационные кривые ретардантной активности триазолов

получены с помощью биотеста длинностебельного гороха Торсдаг.

Содержание эндогенной абсцизовой кислоты в проростках, листьях и

стеблях ячменя определено методом газовой хроматографии на приборе

Газохром 1109, снабженным детектором электронного захвата (СССР), в

модификации Т.Б. Карягиной, Л.П. Ждановой, СП. Веренчикова.

Результаты анализов были обработаны статистически (Лакин, 1990) с

использованием компьютерных программ Quattro Pro for Windows и

Microsoft Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Методом биотестирования на эндосперме ячменя, лишенном зародыша,

установлен разный характер антигиббереллинового (ретардантного) действия

триазолов на активность а-амилазы при подавлении биосинтеза фермента,

индуцированного экзогенной гибберелловой кислотой. Влияние ретардантов

проявлялось в зависимости от их структуры, концентрации, а также сорта

ячменя (рис. 1а, б, в). Так у ячменя сорта Носовский 9 оптимальная

активность а-амилазы, индуцированная экзогенной ГКз в концентрации

10'5М, подавлялась паклобутразолом и униконазолом в той же концентрации,

на 18% и 53%, соответственно (рис. 1а). У сорта Зазерский 85 паклобутразол,

азовит и униконазол в аналогичных концентрациях (10'5М) тормозили

биосинтез фермента на 10%, 20% и 42%, соответственно (рис. 16), тогда как

на ячмене Московский 2 паклобутразол не оказывал ингибирующего

действия на активность а-амилазы, в отличие от азовита и униконазола,

снижающих её уровень на 10% и 40%, соответственно (рис. 1в).

Следовательно, антигиббереллиновое ингибирующее действие униконазола в

отношении активности а-амилазы значительно превосходило действие

паклобутразола и азовита. При этом выявлено более эффективное снижение

гидролитической активности а-амилазы триазолами по сравнению с

хлорхолинхлоридом группы четвертичных аммониевых оснований.


10

Носовский 9Зааарсхий S5

\

Л:10 1 0 ' 10"* 10"* 10"4 1 0 *

Концентрация М

Московский 2

10"* 1 0 ' 10~* 1 0 *

Концентрация И

_гкз—Азоамт

— Пакпобутраюл

_Уиикоиааол

- С С С

10"* 1 0 ' 1 0 * 10"8 10"* Ю"*

Коицантрации I I

Рис I Влияние азовита, паклобутразола, униконазола и хлорхолинхлорида на активностьа-амилазы, индуцированной экзогенной ПС) 10 5М, в эндосперме семян, лишенныхзародыша, ячменя (а) Носовский 2, (б) Зазерский 85, (в) Московский 2Данные представлены в виде средних арифметических и их квадратических отклоненийдля п=30, показатель вариации для выборочных характеристик Cs £ 3,0% - 3,5%,достоверность опыта ц, > 3-5 ( Р<0,001 ), а-0,1

Концентрационные кривые ретардантной активности триазолов,

установленные на длинностебельном горохе Торсдаг, в диапазоне

концентраций 10"7 - 10° М подтвердили наибольшую ретардантную

активность униконазола на рост 3-дневных проростков в отличие от

паклобутразола и азовита (рис 2) При этом ретардантный эффект триазолов

также проявлялся в зависимости от химической природы ретардантов и

'концентрации. В концентрации 107 М паклобутразол и униконазол


11

подавляли рост надземных органов проростков гороха на 30%, азовит на 40%

на фоне контроля; в концентрации 10'5 М .паклобутразол тормозил рост

проростков гороха на 42%, азовит на 50%, униконазол на 60%, а в

концентрации 10"* М униконазол уже вызывал 100%-ое подавление, в то

время как паклобутразол и азовит подавляли рост проростков на 52% и 67%,

соответственно (рис. 2). Эти данные согласуются с результатами,

полученными на а-амилазном биотесте, и служат основанием для

установления оптимального ретардантного действия укиконазола в

концентрации 10"5 М, а азовита и паклобутразола — 10° М на растениях

ячменя. Таким образом, серия проведенных экспериментов позволила

сделать вывод о целесообразности использования модифицированного а-

амилазного биотеста для сравнительного определения антигиббереллиновой

ретардантной активности синтетических регуляторов роста.

120

юо •

! 80-

I 60 -3

20 •

О

-Контроль

-Азовит

_Паклобутр*эол

-Уиияонаэол

- С С С

10"' 10"* 10"* 10* 10"*

Концентрация, М

Рис. 2. Концентрационные кривые ретардантной активности триазолиевых соединений ихлорхолинхлорида на длинностебельном горохе Торсдаг.

У 7-дневных проростков ячменя сорта Носовский 9, Московский 2 и

Зазерский 85 при предпосевной полусухой обработке семян триазолами

отмечалось стабильное торможение роста надземных органов и стимуляция

корневой системы, за исключением варианта с азовитом у сорта Московский

2 (рис. 3). При этом выявлена прямо пропорциональная зависимость

ингибирования роста проростков и торможения индукции гидролитического


12

фермента в а-амилазном биотесте под действием триазолов, которое

ослабевало в ряду униконазол, азовит, паклобутразол

МОСКОВСКИЙ 2

Замоский as (б)

И Итг

N

——

Рис 3 Влияние азовита (2), паклобугразола (3) и униконазола (4) по сравнению сконтролем (1) на рост надземных органов и корней 7-дневных проростков ярового ячменятрех сортов а — Московский 2, б — Зазерсхий S5, в — Носовский 9

В вегетационных опытах с целыми растениями ячменя сравнение различных

способов введения паклобутразола, униконазола и азовита в растения

показало, что ростингибирующее действие ретардантов проявлялось в

зависимости от сорта ячменя, способа введения в растения и формы

соединения (рис 4) При этом наибольшим тормозящим действием на рост

главного стебля ячменя Носовский 9, Московский 2 и Зазерский 85

характеризовались униконазол (102 мг/раст) и паклобутразол (1 мг/раст)

при внесении в почву в виде гранул- (19%, 12% и 10%), и (61%, 36% и 35%),

соответственно, по сравнению с контролем При опрыскивании растений в

начале фазы трубкования азовит, паклобутразол и униконазол в аналогичных

концентрациях тормозили рост стебля от 9% до 30% на фоне контроля, в

соответствие с сортовой чувствительностью (рис 4) Эффективное и

стабильное торможение роста стебля сопровождалось значительным

увеличением диаметра нижних междоузлий (от 16% азовитом до 24%

паклобутразолом), а также повышением прочности стебля, что приводило к

формированию морфотипа растений, устойчивых к полеганию (рио 5, 6)


13

80

Т»

u

г°S 40ч

Iго

4 10

10о

Носовский 9

#

кап*ндарны« дни опыта

9.6 2J.6 6.7 29.7 Ю.в

За»«рс«ий 85

.Унмониоп Тф. --AsoiMT Тф.

И.в 6.7 29.Г 10.8

».« Ji.e 6.7 2»Л 10.8

Рис. 4. Влияние азовита, паклобутразола и униконазола прн разных способах введения врастения на рост стебля ячменя Московский 2 и Зазерский 85 в онтогенезе.


14

"" I

Г• Контроль Q A J O B M T 7ф.

дУмивонааоп 7ф. с З У н и к < : > н й 1 О Л * п о ч в

вПакловутрв^ол 7ф. вПаклобутркол а поча

Рис 5 Влияние азовита (2), униконазола (3,4), паклобутразола (5» 6) при разныхспособах введения в растения на диаметр нижних междоузлий ячменя сорта Носовский 9(а), Московский 2 (6) и Зазерский 85 (в)


15

• К«н1рОЯ»

12 уммвонаюл • поча

Q Пакообутрйюл Тф

щПакпобутраюм щ в ч (

1 1 1 4 1 1

Москоеский 2

Эазврский 85

1 2 3 4 8 1

Рис 6 Рис Влияние триазолов на прочность нижних междоузлий ячменя (а) —Носовский 2, (б) — Зазерский 85, (в) — Мосовский 2 при обработке азовитом,паюобутразолом и униконазолом, внесенными двумя способами в почву перед посевом,опрыскиванием растений в фазу выхода в трубку

При формировании элементов продуктивности триазолы оказывали

стимулирующее действие на выполненность зерен колоса главного стебля

ячменя Носовский 9, Московский 2 и Зазерский 85 и увеличивали массу

зерна с растения как за счет его веса с главного колоса, так и за счет

повышения массы зерна с боковых колосьев (табл 1) Однако, в случае

превышения дозы паклобутразол, внесенный в почву, уменьшал массу 1000

зерен и снижал массу зерна с растения, что было следствием существенного

замедления развития растений При сравнении данных двух вегетационных

лет были получены аналогичные результаты морфофизиологических

показателей растений ячменя под действием триазолов При этом при

повторной постановке опыта была уменьшена доза внесения паклобутразола


Таблица 1. Влияние триазолиевых соединений на элементы продуктивности растений ярового ячменя разных сортов. .

Варианты

КонтрольАзовят 7фазаУниконазол 7 фазаУвиконазол в почвуПаклобутразол 7 фазаПаклобутразол в почву

КонтрольАзовит 7 фазаУнихоназол 7 фазаУниконазол в почвуПаклобутразол 7 фазаПаклобутразол в почву

КонтрольАзовит 7 фазаУникоиазол 7 фазаУниконазол в почвуПаклобутразол 7 фазаПаклобутразол в почву

Длина главногоколоса, см

8.32 + 0.188.72 ±0.198.32 + 0.208.55 ±0.298.87 ±0.187.43 ±0.38

7.44 ±0.219.25 ±0.169.18 ±0.148.55 + 0.149.02 ±0.128.38 ±0.29

8.10±0.188.91 ±0.178.65 ±0.199.10±0.279.12 ±0.108.47 ±0.25

Число зерен вглавном

колосе, шт.

Масса зерна сглавногоколоса, г

Носовский 920.65 ±0.3221.38 ±0.5319-29 ±0.4621.22 ±0.6421.40 ±0.5117.12 ±2.40

0.715±0.010.74 ±0,.30.79 ±0.050.77 ±0.030.85 ±0.020.37 ±0.03

Московский 218.05 ±0.7021.10 ±0.3921.80±0.4621.20 + 0.4220.70 ±0.4521.77 ±0.82

0.82 ±0.021.01 ±0.011.07*0.040.97 ±0.051.03 ±0.010.50 ±0.04

Зазерский 8522.80 ±0.5324.05 ±0.5223.15 ±0.5724.15 ±0.5524.75 ±0.3924.42 ±0.69

0.88 ±0.051.13 ±0.011.03 ±0.040.94 ±0.031.06 ±0.020.74 ±0.02

Масса зерна сбоковых

колосьев, г

1.065 ±0.081.3б±0,.б1.86 ±0.101.90 ±0.081.98 ±0040.45 ±0.09

0.63 ±0.061.10 ±0.060.67±0.120.64 ±0.050.96 ±0.091.65 ±0.15

1,04±0.101.77 ±0.061.53 + 0.080.96 ±0.081.90 ±0.05Ш ± 0 . 1 0

Масса зерна содного

растения,г

1.78 ±0.042.11±0.022.65 ±0.072.67 ±0.062.84 ±0.040.82 ±0.03

1.45 ±0.072.11±0.071.74 ±0.021.62 ±0.101.99 ±0.062.15 ±0.06

1.93 ±0.062.91 ±0.062.56 ±0.051.90 ±0.042.96 ±0.041.87 ±0.08

Масса 1000зерен,г

34.62 ±0.634.80 ±0.641.15 ±0.436.38 ±0.939.95 ±0.321.8911.1

45.60 ±0.547.86 ±1.149.14 ±0.845.99 ±1.049.75 ±0.422.95 ±0.8

38.81 + 0.447.34 ±0.444.56 ± 0.839.13 ±0.243.03 ± 1.130.60 ±0.9

Представлены средние арифметические из п определений и их стандартные отклонения (п = 20, Cs < 3-5%).Разница между средними величинами опыта и контроля достоверна на 5%-ом уровне значимости (Р < 0,05).


17

в почву, что привело к значительному повышению массы зерна с растения и

массы 1000 зерен разных сортов ячменя

Для выяснения механизма действия триазолиевых соединений на

растениях ярового ячменя Носовский 9, Московский 2 и Зазерский 85

изучалось влияние азовита, паклобутразола и униконазола на содержание

свободной АБК у 7-дневных проростков при предпосевной полусухой

обработке семян, а также в стеблях и листьях растений при опрыскивании в

начале фазы выхода в трубку и при внесении в почву перед посевом Так в

лабораторных опытах при предпосевной обработке семян азовитом,

паклобутразолом и униконазолом увеличивалось содержание АБК в

надземных органах проростков ячменя Московский 2 (на 89%, 104% и 135%),

соответственно по сравнению с контролем, что составило 2-х кратное

увеличение под действием азовита и паклобутразола и 2,5-кратное - под

действием униконазола (рис 7) Таким образом, повышение содержания

свободной АЕК колебалось от 2-кратого для паклобутразола и азовита до 2,5-

кратного - для униконазола, что согласуется с его более высокой

ретардантой активностью

7-дневные проростки ячменяМосковский 2

250

L1 1 3 *

предпосевнаяобработка с«мян

Рис 7 Влияние азовита(2), паклобутразола(3) и униконазола(4) по сравнению с

контролем без обработки ретардантами(1) на содержание АБК у 7-дневных проростков

ячменя Московский 2 при внесении триазолов методом предпосевной обработки семян, в

оптимальных условиях роста


18

В ходе вегетационного опыта установлено различие динамики

. изменения уровня АБК в растениях при двух способах введения ретардантов.

Опрыскивание растений ячменя Московский 2 азовитом, паклобутразолом и

униконазолом в начале фазы трубкования приводило к резкому увеличению

относительного содержания АБК в течение 1 суток в 3-4 раза (в 3; 1,5 и 4

раза) (32 нг, 17 нг, 44 нг/r сухой массы), соответственно относительно

контроля (11 нг/г сухой массы), которое через 13 суток составило 1,5-2 раза

(2; 1,2 и 1,5 раза) (148 нг, 96 нг, 120 нг/г сухой массы), соответственно, при

содержании в контрольных растениях 84 нг/г сухой массы (рис. 8).

160

140

120

100

ВО

60

40

20

0


••-•••-ч. • -•' й "• .

г—1- •

дкоитропьQAlOMT

аПмлобутрааоп

УИМКОМ»1ОЛ \

1 1 S 41 дань по«л«

опрыскивания(» 0»)

1 1 1 413диая поел*

200180160140

120

100

ВО

604020

0


в ^

'.• '••• - ' л • •'-• " ' №

;il.i-^i »»?J BaJiitaVl.aP5

• Конлроль

В Лнлобутразол

• Уимяонааоп

1 3 430 дней поел»

•н.в почву(в И )

1 3 44Z дня поел*

вн.в почву(21.08)

Рис. 8. Влияние азовита(2), паклобутразола(3) и униконазола(4) по сравнению с

контролем - без обработки ретардантами(1) на содержание АБК в растениях ячменя

Московский 2: а - при опрыскивании растений в начале фазы трубкования, б - при

внесении триазолов в почву перед посевом.


19

При внесении паклобутразола и униконазола в почву перед посевом

стабильное повышение содержания АБК в стеблях и листьях растений

ячменя (1,5 — 2,5-кратное увеличение относительно контроля) сохранялось

через 30 дней (17 нг и 26 нг/г сухой массы, соответственно, в контроле 11

нг/г сухой массы) и 42 дня после посева (96 нг и 172 нг/г сухой массы при

контроле 84 нг/г сухой массы) (рис 8)

Аналогичная закономерность проявлялась в увеличении содержания

АБК под действием триазолов у ячменя Зазерский 85 (рис. 9)

Ячмень Заэерскии-85(в)

250 1 ^ — « д а м и м и » - —13 дней после внвс.ния в поч.уопрыскиваний

Рис 9 Влияние азовита (2), паклобутразола (3) и униконазола (4) по сравнению сконтролем (1) на содержание АБК в растениях ячменя Зазерский-85 при двух способахвнесения триазолов в растения (а) — методом опрыскивания растений в фазу трубкованияи (б) — методом внесения триазолов в почву перед посевом

При этом была установлена сортоспецифичность влияния ретардантов на

содержание эндогенной АБК Так, было отмечено более эффективное

повышение уровня этого гормона у ячменя Зазерский 85 как при внесении

исследуемых ретардантов в почву (3-4 раза), так и при опрыскивании

растений (2,5 — 3,5 раза), что, возможно, связано с более низким исходным

уровнем эндогенной АБК у необработанных растений ячменя Зазерский 85

по сравнению с Московским 2

На графике видно, что на 13-ый день после опрыскивания растений

ячменя Зазерский 85 в начале фазы трубкования азовитом, паклобутразолом

и униконазолом (42-ой день вегетации растений) уровень свободной АБК в


20

стеблях и листьях растений достигает 132,2 нг; 188,0 нг и 128,2 нг/г сухой

растительной массы, соответственно (контроль - 52 нг/г сухой массы), что в

2,5-3,5 раза выше контрольного уровня. В то же время, при введении

паклобутразола и униконазола в почву содержание свободной АБК в листьях

и стеблях ячменя на 42-ой день роста растений составило 144,1 нг и 212,4

нг/г сухой массы, соответственно (контроль — 52 нг/г сухой массы), и

возрастало в 3 и 4 раза, по отношению к контролю.

Кроме того, действие паклобутразола на содержание АБК проявлялось

значительно сильнее на ячмене Зазерский 85 (3-3,5 раза от контроля) (188,

144 нг/г сухой массы, при контроле 52нг/г сухой массы), тогда как на ячмене

Московский 2 оно было незначительным (1,2 раза от контроля) (96, 96,6 нг/г

сухой массы, при контроле 84 нг/г сухой массы). Аналогичные данные более

высокой эффективности действия паклобутразола на ячмене Зазерский 85 в

отличие от Московского 2 были показаны выше при торможении индукции

активности сс-амилазы эндосперма ячменя под влиянием этого ретарданта.

Таким образом, в соответствие с характером ростовых процессов под

действием триазолов, внесенных в растения тремя разными способами, у

растений ячменя наблюдалось повышение уровня биосинтеза АБК в стеблях

и листьях растений в ходе онтогенеза. Установлена обратная зависимость

изменения содержания эндогенной АБК и роста надземных органов

проростков ярового ячменя при предпосевной обработке семян азовитом,

паклобутразолом и униконазолом (рис. 10а). При этом наибольшая

ретардантная активность униконазола соответствовала наиболее

значительному повышению уровня АБК по сравнению с азовитом и

паклобутразолом.

Обратная зависимость повышения содержания АБК под действием

триазолов и ростом стебля ячменя была подтверждена в вегетационном

опыте при разных способах введения триазолов в растения, и проявлялась в

соответствии со способом обработки растения, а также сортовой

специфичностью (рис. 10 а, б, в). При этом наибольшей эффективностью в


отношении повышения уровня АБК, а также торможения роста стебля

обладал униконазол при внесении в почву перед посевом.

7 ;250 j

200

[ 150

S 100

so

0

невные проростки

Мэскоаский2

_

1-—_

1

——

1

• АБК%

О Длинапроростка %

мг«т опыт (21 июня )

Ввгвт опыт( 21 ивня )

S 1 "

Рис ! 0 Обратная зависимость роста и содержания АБК под действием трназолов (а) - у7-дневных проростков ячменя, (б) (в) - в стеблях и листьях растений ячменя Московский2 и Зазсрский 85 в ходе вегетационного опыта

На основании полученных результатов можно сделать заключение, что

механизм действия триазолов на растениях ярового ячменя связан не только


22

со снижением активности гиббереллинов, но и с увеличением содержания

АБК на протяжении длительного периода вегетации.

Полученные результаты позволяют связать укорачивание роста стебля

триазолами с их влиянием на содержание АБК и использовать этот

показатель для тестирования ретардантной активности.

Таким образом, динамика изменения уровня АБК под действием

триазолов характеризуется резким увеличением содержания АБК через сутки

после внесения триазолов, что, возможно, предполагает ее сигнальную

функцию при индукции триазолами рост-ингибирующих и адаптивных

процессов в растении [Тарчевский, 2002; Kuznetsov VI., 2001]. В следующие

фазы развития отмечался повышенный уровень АБК, который при этом

характеризовался менее резко выраженным увеличением относительно

контроля, и, по-видимому, носил характер вторичного эффекта.

Повышенный уровень АБК на протяжении онтогенеза растений - через две

недели после опрыскивания триазолами или через 4 - 6 недель после

внесения их в почву может служить причиной эффективности ретардантного

действия триазолов, (наряду с ингибированием биосинтеза гиббереллинов) и

устойчивости растений к водному стрессу в борьбе с полеганием.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Триазолиевые ретарданты могут быть использованы для регуляции и

оптимизации роста и развития растений. Нами получены данные о том, что

внесение триазолов в ходе онтогенеза растений наряду с основным

действием формирования более коротких и компактных стеблей, вызывало

такие морфофизиологические изменения как увеличение диаметра и

прочности стебля, усиление корнеобразования и образования боковых

побегов. При разных способах введения ретардантов триазолиевого ряда в

растения ярового ячменя сортов Носовский 9, Московский 2 и Зазерский 85

(предпосевная обработка семян, внесение в почву и опрыскивание растений в

начале фазы трубкования) отмечена наибольшая ретардантная активность у


23

униконазола, что подтвердилось на биотестах с эндоспермом ячменя,

лишенным зародыша, основанном на индукции активности а-амилазы

экзогенным гиббереллином, и проростках длинностебельного гороха и

ячменя

Полученные данные, характеризующие влияние азовита

паклобутразола и униконазола на морЛофизиологические показатели

растений подтверждают, что рострегулирующие свойства триазолов

опосредованы изменениями в изопреноидном пути биосинтеза и сдвигом

баланса основных гормонов роста, включая гиббереллины и АБК

Повышение содержания свободной АБК можно рассматривать как

функционирование одного из фитогормонов, относящихся к сигнальным

системам клеток растений в ответ на действие триазолов, приводящее к

торможению роста стебля Таким образом, регуляция и оптимизация роста

растения под действием триазолов включает взаимодействие рост-

стимулирующих и рост-ингибирующих гормонов, что является причиной их

высокой эффективности по сравнению с другими ретардантами. Именно

сохранение короткостебельности растений ярового ячменя, обработанных

триазолами, на протяжении всего онтогенеза позволяет предупредить

полегание и сохранить потенциальную продуктивность растений

ВЫВОДЫ

1 На яровом ячмене Московский 2, Носовский 9 и Зазерский 85

выявлено эффективное ретардантное действие триазолов униконазола,

паклобутразола и азовита, что проявляется в формировании коротко- и

толстостебельных растений, увеличении диаметра двух нижних междоузлий,

повышении прочности стебля

2 Униконазол, паклобутразол и азовит подавляют активность а-

амилазы эндосперма ячменя, лишенного зародыша, индуцированную

экзогенной гиббереллиновой кислотой. Показана возможность

использования биотеста торможения индукции а-амилазы для


24

сравнительного определения антигиббереллиновой ретардантной активности

регуляторов роста, которая в ряду исследуемых триазолов была

максимальной у униконазола.

З.Униконазол, паклобутразол и азовит подавляют рост проростков

длинностебельного гороха Торсдаг в более низких концентрациях, чем

хлорхолинхлорид.

4. Установлено повышение содержания АБК в надземных органах

проростков, стеблях и листьях растений ярового ячменя под действием

триазолов, которое сохраняется на протяжении онтогенеза растений — через

две недели после опрыскивания триазолами или через 4 — 6 недель после

внесения их в почву.

. 5. Показана связь торможения роста стебля двух сортов ячменя

Московский 2 и Зазерский 85 с измением содержания АБК под действием

триазолов. Сделано заключение, что механизм действия триазолов на

растениях ячменя связан не только с ингибированием биосинтеза

гиббереллинов, но и с увеличением содержания АБК.

6. Установлено положительное действие триазолов на элементы

продуктивности растений ячменя: увеличение числа выполненных зерен

главного колоса, массы зерна с растения, как за счет главных, так и боковых

колосьев, и массы 1000 зерен.

7. Разработаны способы повышения устойчивости к полеганию ярового

ячменя внесением триазолов в почву перед посевом, предпосевной

обработкой семян, опрыскиванием растений в начале фазы трубкования. На

основании показателей торможения роста и повышения продуктивности

ярового ячменя способ внесения в почву перед посевом предложен как

наиболее эффективный, при этом униконазол рекомендован как наиболее

физиологически-активное соединение в ряду триазолов.


25

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1 Pavlova V V , Chtzhova S I Biotest for detection of retardant

activity of synthetic growth regulators // V International Youth Symposium on

Plant Metabolism regulation Varna, Bulgaria, October 8-13, 1990, p 119

2 Прусакова Л Д , Кефели В И, Чижова С И, Васильева 3 А ,

Павлова В П Биотесты для соединений с ретардантной активностью //

Экологические аспекты регуляции роста и продуктивности растений / Под.

ред Титовой О. В , Кефели В И Ярославль. Изд-во ЯрГУ, 1991. С 260-265

3 Прусакова Л Д, Чижова СИ , Хрипач В А , Васильева 3 А ,

Павлова В П, Салин В С , Белов В И Влияние брассинолидов на рост,

развитие и продуктивность зерновых злаковых культур // Экологические

аспекты регуляции роста и продуктивности растений / Под ред Титовой О

В, Кефели В И Ярославль Изд-во ЯрГУ, 1991. С 266-271

4 Чижова С И, Павлова В В , Васильева 3 А , Прусакова Л Д

Испытание а-амилазного теста эндосперма ячменя для оценки активности

брассинолидов и ретардантов // II съезд Всесоюзного общества физиологов

растений / Минск, 24-29 сентября, 1992, С 231.

5 Павлова В В, Чижова С И, Прусакова Л Д Действие

триазолиевых соединений на содержание абсцизовой кислоты у растений

ячменя // III Межд конф "Регуляторы роста и развития растений"/ М , 1995

С 72

6 Павлова В В , Чижова С И , Прусакова Л Д Влияние триазолов

на содержание АБК, в связи с устойчивостью к полеганию и

продуктивностью ярового ячменя // Материалы Международной научно-

методической конференции "Продукционный процесс сельскохозяйственных

культур"/ Орел Изд- во ОрелГАУ, 2001, С. 127-131

7 Павлова В В , Чижова С И , Прусакова Л Д. Влияние триазолов

на содержание АБК в растениях ячменя в связи с эффективностью

ретардантного действия // V съезд Общества физиологов растений / Пенза

2003


Объем 1,5 п.л. Зак. 290 Тир. 100 экз.

АНО «Издательство МСХА»127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44


780.влияние ретардантов триазолиевого ряда на...

Documents