Новая концепция взаимоотношений заразихи и подсолнечника. Сообщение 2 – Реакция проростков заразихи на фитогормональные выделения корней подсолнечника

Бесплатный доступ

Согласно нашей новой концепции взаимоотношений заразихи и подсолнечника, первичный проросток заразихи представляет собой подобие естественного экспланта с высокой каллусогенной способностью, который при контакте с корнем подсолнечника инициирует каллусогенез с образованием плотного каллуса в виде клубенька заразихи. Поэтому первичный проросток заразихи, инициирующий прививку сближением с подсолнечником, гипотетически, должен быть высоко отзывчив на регулирующие каллусогенез основные экзогенные фитогормоны – ауксин и цитокинин, широко используемые при культивировании каллусных культур in vitro. Целью настоящих исследований было изучение отзывчивости первичного проростка заразихи, как экспланта, инициирующего прививку сближением с подсолнечником с последующим каллусообразованием, на регулирующие каллусогенез экзогенные фитогормоны – ауксин и цитокинин. Исследования проводили в 2022–2024 гг. в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, на сорте подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный и гибриде подсолнечника Натали и на семенах заразихи рас G и F в соотношении 50 : 50, собранных в 2021–2023 гг. в Краснодарском крае, Воронежской и Волгоградской областях. Экспериментально доказано, что добавление ауксина и цитокинина в растворы корневых выделений подсолнечника при проращивании семян заразихи показало их высокий модификационный эффект. При добавлении ауксина формирование первичных проростков заразихи ускорялось и сопровождалось утолщением их апикальной части. В присутствии цитокинина прорастание семян заразихи полностью блокировалось. Добавление цитокинина в водный раствор корневых выделений подсолнечника с проросшими семенами заразихи вызвало образование рыхлого каллуса в апикальной части проростков заразихи. Обработка растений подсолнечника в сосудах с присутствием в почве семян заразихи растворами ауксина и цитокинина в концентрации 0,005 % снизила количество и массу сформировавшихся побегов заразихи на корнях подсолнечника. Самый высокий, сдерживающий развитие заразихи эффект получен при обработке подсолнечника цитокинином, позволивший снизить количество и массу побегов заразихи более чем в два раза по сравнению с контролем.

Еще

Солнечник, заразиха, гаустория, первичный проросток заразихи, ауксин, цитокинин, блокировка прорастания заразихи

Короткий адрес: https://sciup.org/142244916

IDR: 142244916   |   DOI: 10.25230/2412-608X-2025-2-202-98-109

Текст научной статьи Новая концепция взаимоотношений заразихи и подсолнечника. Сообщение 2 – Реакция проростков заразихи на фитогормональные выделения корней подсолнечника

Введение. В результате наших исследований по разработке новой концепции взаимоотношений заразихи и подсолнечника (см. Сообщение 1) была сформулирована гипотеза, что в результате прививки сближением (иноскуляции) в области контакта первичных проростков заразихи на корнях подсолнечника образуются два типа кал-лусной ткани: рыхлой – в контактирующих с корешком заразихи тканях корня подсолнечника, и плотного каллусного клубенька, сформировавшегося из экспланта в виде ткани первичного проростка заразихи [1].

На основании анализа литературных источников [2; 3; 4] был сделан предварительный вывод, что различия в плотности прилегающих к месту контакта тканей корня подсолнечника и ткани каллусного клубенька заразихи могут определяться относительным содержанием в них цитокинина. Этот фитогормон активно синте- зируется в подсолнечнике и при возникновении аномалий на каком-то участке растения поступает в проблемную зону. При избытке цитокинина межклеточные пектиновые стенки частично растворяются, что влечёт за собой образование локального участка рыхлой ткани, которая пригодна для раневого каллусообразования. А в проросток заразихи цитокинин поступает извне и не по сосудистой системе, а через мембраны клеток корня подсолнечника в месте контакта. Соответственно, его концентрация в каллусной ткани клубенька, являющегося акцептором физиологически активных веществ, поступающих из подсолнечника, вполне очевидно, понижена. Отсюда плотная форма клубенька может объясняться формированием на фоне дефицита цитокинина прочных пектиновых межклеточных пластинок, обеспечивающих тесную связь клеток клубенькового каллуса [3; 4].

Научные исследования по гормональной индукции и регуляции каллусогенеза, по подбору и оптимизации баланса фитогормонов для культивирования каллусов in vitro , по гормональной индукции морфогенеза каллусных культур проводятся широко и обстоятельно. Ещё в исследованиях F. Skoog и C.O. Miller (1957) было показано, что гормонами индуцирующих каллусогенез эксплантов являются ауксины и цитокинины [5]. Последующие многочисленные исследования позволили расширить перечень влияющих на каллу-согенез физиологически активных веществ, но при этом практически все единодушно подтвердили, что у подавляющего большинства видов растений ауксин и цитокинин остаются основными экзогенными индукторами каллусогенеза эксплантов. Поэтому эти фитогормоны продолжают широко использоваться при культивировании каллусных культур in vitro [2; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12].

В связи с этим целью настоящих исследований было изучение отзывчивости первичного проростка заразихи как экспланта, инициирующего прививку сближением с подсолнечником с последующим каллусообразованием, на регулиру- ющие каллусогенез экзогенные фитогормоны – ауксин и цитокинин.

Материалы и методы. Для обоснования разрабатываемой новой концепции взаимоотношений заразихи и подсолнечника в части гормональной регуляции осуществления их естественных прививок сближением и формирования каллусных клубеньков и регенерантных побегов заразихи, на сорте подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный и на гибриде подсолнечника Натали в 2023–2024 гг. на базе ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, г. Краснодар, в лабораторных условиях, а также в условиях искусственного климата в осеннезимний период закладывали модельные эксперименты. В исследованиях использовали смесь семян заразихи, собранной в 2021–2023 гг. в Каневском, Кореновском и Тихорецком районах Краснодарского края, в Богучарском районе Воронежской области и в Михайловском районе Волгоградской области. Лабораторией иммунитета ВНИИМК была установлена принадлежность семян к расам G (50 %) и F (50 %). Для проращивания семян заразихи в водных растворах корневых выделений подсолнечника, а также для обработки вегетирующих растений подсолнечника использовали водные растворы цитокинина и ауксина в концентрациях 0,005 %.

Результаты и обсуждение. Согласно новой концепции взаимоотношений заразихи и подсолнечника, первичный проросток заразихи является основой для каллу-согенеза при прививке сближением (иноскуляции) с корнем подсолнечника [1]. При контакте с корнем подсолнечника этот проросток образует присосковидное утолщение, благодаря внешнему виду которого он получил название «гаустория» [13]. В рамках новой концепции утолщение апикальной части проростка заразихи представляет собой не гаусториальную присоску, а начальную стадию каллусооб-разования при иноскуляции с корнем подсолнечника [1]. Поэтому с позиций биотехнологии растений первичный проросток заразихи представляет собой подобие экспланта с высокой каллусогенной способностью. В связи с этим выдвинуто предположение, что первичный проросток заразихи, как организм, инициирующий прививку сближением с подсолнечником, также должен быть высоко отзывчивым на регулирующие каллусогенез основные фитогормоны – ауксин и цитокинин, широко используемые при получении и культивировании каллусных культур in vitro.

Для проверки этого предположения в нескольких рулонах фильтровальной бумаги прорастили семена подсолнечника в присутствии семян заразихи. После фиксации начала прорастания заразихи на корнях подсолнечника, в насыщенный корневыми выделениями подсолнечника водный раствор добавляли цитокинин и ауксин, доведя их концентрацию в общем растворе до 0,005 %. В полученные растворы помещали рулоны фильтровальной бумаги с растениями подсолнечника и проростками заразихи на их корнях. Контролем служил вариант, где семена заразихи проращивали на корнях подсолнечника без фитогормональных добавок. Через 5 суток после добавления цитокинина и ауксина проводили оценку состояния первичных проростков заразихи (рис. 1).

Визуальный осмотр состояния проростков заразихи через 5 суток после добавления в раствор фитогормонов показал, что в контрольном варианте их рост продолжился в типичном стиле. У тех проростков, которые уже достигли корней, в местах контакта их апикальные части стали утолщаться. В растворе с добавлением цитокинина рост проростков заразихи прекратился, а сами они преобразовались в рыхлые комки клеток (см. рис. 1в). Разрыхление клеток зафиксировано на всём протяжении первичных проростков. Такой тип разрыхления клеток визуально оказался подобен разрыхлению клеток корня подсолнечника в месте первичного контакта с заразихой. На варианте с добавлением в раствор корневых выделений подсолнечника ауксина заметных различий в форме проростков заразихи в сравнении с контрольным вариантом не выявлено.

а                    б

в

Рисунок 1 – Состояние первичных проростков заразихи в водных растворах корневых выделений подсолнечника через 5 суток: а) контроль; б) после добавления в раствор ауксина; в) цитокинина (ориг.)

контрольный и фитогормональные растворы.

Наблюдения показали, что первые проростки заразихи в контрольном и ауксиновом вариантах появились на 5–6 сутки. Семена заразихи в варианте с цитокинином не проросли. Последующие учёты позволили выявить опережающий рост первичных проростков заразихи на ауксиновом фоне, который сохранялся до завершения эксперимента. Семена заразихи в варианте с цитокинином не проросли даже через месяц наблюдений (рис. 2).

а

б

Таким образом, в этом модельном эксперименте было установлено, что экзогенный цитокинин вызывает прекращение апикального роста и разрыхление ткани уже сформировавшихся первичных проростков заразихи до подобия рыхлого каллуса.

Для установления возможности регулирующего влияния экзогенных фитогормонов на сам факт прорастания заразихи был заложен дополнительный эксперимент. Для этого в растворы корневых выделений подсолнечника отдельно добавляли цитокинин и ауксин, доводя их концентрацию в общем растворе до 0,005 %. Через сутки после полного растворения этих фитогормонов в эти растворы добавляли примерно по 300–400 шт. сухих семян заразихи. Контролем служил раствор корневых выделений подсолнечника без дополнительных гормональных добавок. Учёты и наблюдения за состоянием семян заразихи проводили через каждые 2–3 суток. Последний учёт провели на 31 сутки после помещения семян заразихи в

в

Рисунок 2 – Влияние повышенных гормональных фонов ауксина (б) и цитокинина (в) на прорастание семян заразихи в сравнении с безгормональным контролем (а) в растворах корневых выделений подсолнечника (ориг.) (31 сутки после начала эксперимента)

Реакция семян заразихи на повышенный ауксиновый фон в растворе по длине проростков несколько отличалась от контрольного. Первые утолщения в апикальных частях проростков заразихи на ауксиновом фоне появились уже через 3 суток после прорастания – на 8 сутки наблюдений. В этот же период в контрольном варианте утолщений в апикальной части проростков не наблюдали. С увеличением срока проращивания утолщения на отдельных апексах проростков заразихи на ауксиновом фоне продолжали увеличиваться в размерах, иногда раздваивались (см. рис. 2б).

Таким образом, этот эксперимент позволил выявить различную отзывчивость семян заразихи на повышенные гормональные фоны на стадии прорастания. Экзогенный ауксин в концентрации 0,005 % вызвал более интенсивный рост первичных проростков заразихи. Это свидетельствует о том, что, несмотря на отсутствие в семенах заразихи дифференцированного корешка [13; 14], тем не менее, базальная часть зародыша заразихи проявляет типичную для полноценных зародышевых корешков реакцию на увеличение концентрации ауксина.

Экзогенный цитокинин в 0,005 % концентрации в растворе корневых выделений подсолнечника оказался эффективным блокиратором заразихи на стадии прорастания семян. Предположительно, избыток цитокинина нарушает метаболический процесс, обеспечивающий начальное деление клеток базальной части зародыша семени заразихи и сдерживает формирование первичного проростка.

Из анализа полученных результатов вытекает предположение, что отклонения от оптимального фитогормонального баланса в тканях заразихи могут вызвать те или иные нарушения начальных стадий каллу-согенеза на корнях подсолнечника.

Если проанализировать обширный сегмент научных публикаций по культурам клеток, то видно, что существенную часть их исследовательской работы занимают вопросы подборов сред и гормональной регуляции роста и поддержания разных типов каллусных культур [2; 6; 8; 9; 11]. Большое внимание этому вопросу уделяется потому, что малейший гормональный дисбаланс в питательной среде может повлечь за собой снижение жизнеспособности каллусных тканей, вплоть до их гибели.

Самый простой способ проверки гипотезы возможного модифицирующего влияния фитогормонального дисбаланса на формирование заразихи на корнях подсолнечника – это изменение концентрации ауксина и цитокинина в ризосфере подсолнечника, где вероятность прорастания семян заразихи и контакта их проростков с корнями подсолнечника максимальна.

Прямое внесение растворов фитогормонов в почву нерационально из-за высокой адсорбционной активности почвенно-по-глощающего комплекса (ППК) и недоступности части экзогенно внесённых соединений, не попавших в ризосферную зону подсолнечника. Поэтому в модельном эксперименте применяли обработку листьев водными растворами ауксина и цитокинина в концентрациях 0,005 %.

Первую обработку растений сорта подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный проводили через 2 недели после появления всходов. Обоснование такого срока обработки объясняется необходимостью формирования у подсолнечника, как минимум, 2-х пар листьев для обеспечения достаточной контактной поверхности для нанесения на них растворов эффективных доз фитогормонов. Однако на стадии формирования у подсолнечника 2-х пар листьев часть семян заразихи обычно уже прорастает, успевает срастись с корнями подсолнечника. Поэтому воздействию экзогенных фитогормонов через корни заразиха подвергается на разных этапах развития – от стадии первичных проростков до стадии формирования клубеньков.

У обработанных цитокинином растений подсолнечника уже через 2 недели после обработки края листовых пластинок, в отличие от слабой пильчато-зубчатой формы листьев в контрольном варианте, приобрели зубчато-выемчатую форму с увеличенным размером зубцов (рис. 3). Этот эффект цитокинина хорошо известен в физиологии растений и представляет собой частный случай цитокининового ускоренного роста боковых побегов, в данном случае – боковых жилок листа [15]. Края листовых пластинок растений подсолнечника, обработанных раствором ауксина, практически не отличались от контрольных.

а

б

Рисунок 3 – Изменение формы края листовых пластинок растений сорта подсолнечника ВНИИМК 8883 при обработке раствором цитокинина (б) в сравнении с контрольным вариантом (а) (ориг.)

После массового появления побегов заразихи в контрольных сосудах эксперимент был завершён. Корни подсолнечника всех вариантов были извлечены из сосудов, и на них подсчитано количество побегов заразихи и их масса. При подсчётах учитывали все побеги заразихи, независимо от размера, начиная с их минимальной начальной регенерации из клубеньков. Клубеньки без зачатков побегов в учёт не включали (рис. 4 и табл. 1).

а

[ШиШШШМШШнн

HillllUtUiHIlMlh'JlUilunonmw»

АОЛ A IHA* МН4ЛЮ I 11ЬН4М«Н4Ш«<> M«.r,.»*«u

б

IUuOj ) Ji ^HbUbUAiJjj 4 1 11 Mill* latite MIHM iimmiii t •»ш >■• i > < » <«.> » >, .»...>

в

Рисунок 4 – Изменение размеров и количества побегов заразихи после листовых обработок растений сорта подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный 0,005%-ными растворами ауксина (б) и цитокинина (в) в сравнении с контролем (а) из расчёта на 10 растений подсолнечника в каждом варианте (ориг.)

Таблица 1

Влияние листовых обработок сорта подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный растворами цитокинина и ауксина на формирование побегов заразихи

Фитотронно-тепличный комплекс ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2023 г.

Вариант обработки

Повторность

Количество растений подсолнечника, шт.

Количество побегов заразихи, шт.

Масса заразихи, г

всего

на 1 растении подсолнечника

всего

1 побег заразихи

в сосуде

на 1 растении подсолнечника

Контроль, без обработки

1

10

397

39,7

61,65

6,165

0,155

2

10

275

27,5

34,45

3,445

0,125

Среднее

336

33,6

48,05

4,805

0,140

0,005%-ный раствор ауксина

1

10

169

16,9

18,49

1,849

0,109

2

10

254

25,4

31,37

3,137

0,124

Среднее

212

21,2

24,93

2,493

0,117

% к контролю

63

63

52

52

84

0,005%-ный раствор цитокинина

1

9

74

8,2

12,49

1,388

0,168

2

10

168

18,7

26,99

2,999

0,161

Среднее

121

13,5

19,74

2,194

0,165

% к контролю

36

40

41

46

118

Анализ таблицы показывает, что листовые обработки подсолнечника растворами ауксина и цитокинина привели к заметному снижению количества сформировавшихся на корнях растений подсолнечника побегов заразихи. Причём такой эффект от применения фитогормональных растворов достигался не при их непосредственном контакте с заразихой при обработке, а через корни подсолнечника.

Отсюда вытекает вполне очевидный вывод – нанесённые на листья подсолнечника водные растворы фитогормонов успешно проникают в ткани растений и по сосудам флоэмы боковых и центральной жилок листа, затем по флоэме черешка и стебля спускаются в корни, оказывая дестабилизирующий эффект, как минимум, на срастание первичных проростков заразихи с корнями подсолнечника и, не исключено, что и на формирование клубеньков и регенерацию из них побегов заразихи.

Так, если в контрольном варианте количество побегов заразихи на 10 растений подсолнечника в сосуде составляло 336 шт., то в варианте с обработкой подсолнечника раствором ауксина в концентрации 0,005 % отмечено снижение количества побегов заразихи до 212 шт. на сосуд, или 63 % от контроля. При этом общая масса побегов заразихи и масса заразихи на 1 растение подсолнечника составили всего 52 % относительно контроля. Также на 16 % снизилась средняя масса 1-го побега заразихи.

В варианте с обработкой подсолнечника 0,005%-ным раствором цитокинина был выявлен более существенный эффект. Количество побегов заразихи в этом варианте в среднем составило всего 121 шт. на 10 растений подсолнечника в сосуде, или 36 % от контроля. Количество побегов заразихи на 1 растение подсолнечника составило 40 % от контрольного уровня. Минимальной была и общая средняя масса побегов заразихи на 1 растение подсолнечника – 2,194 г, или 46 % относительно контроля (4,805 г). Несколько увеличенная по сравнению с контрольным вариантом масса 1-го побега заразихи на цитоки- ниновом фоне может быть объяснена снижением конкуренции между оставшимися побегами за воду и пищевые ресурсы в корнях подсолнечника.

Однако эффект полной блокировки при нанесении раствора цитокинина на листья вегетирующих растений подсолнечника, как в эксперименте с проращиванием семян заразихи в растворе корневых выделений подсолнечника с добавлением цитокинина, достигнут не был.

Дополнительно в этом эксперименте были исследовано пространственное распределение побегов заразихи на корнях растений сорта подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный (рис. 5).

а                    б

в

Рисунок 5 – Внешний вид и локализация побегов заразихи на корнях растений сорта подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный при листовых обработках ауксином (б) и цитокинином (в) в сравнении с контролем (а) (ориг.)

Анализ представленных на рисунке 5 данных позволил выявить различия между вариантами опыта в пространственном распределении побегов заразихи на корнях подсолнечника.

В контроле и варианте с обработкой раствором ауксина наиболее крупные побеги заразихи расположены близко к центральному корню. Это обосновано тем, что при прорастании семян подсолнечника центральный корень формируется первым и первым же начинает выделять в почву физиологически активные вещества, стимулирующие прорастание семян заразихи. И вполне закономерно, что первые иноску-ляционные срастания проростков заразихи происходят непосредственно с поверхностью центрального корня или с рядом расположенными боковыми корнями 1-го порядка. Дополнительно на ауксиновом варианте обнаружено несколько побегов заразихи с признаками некроза неизвестной этиологии.

А в варианте с обработкой цитокинином наблюдается обратная тенденция – побеги заразихи сформировались, преимущественно, на более удалённых от центрального корня боковых корнях (см. рис. 5в). Нами уже было установлено, что повышенная концентрация цитокинина препятствует формированию первичных проростков заразихи даже при наличии в растворе ростостимулирующих выделений из корней подсолнечника (см. рис. 1 и 2). Вполне очевидно, что при перемещении цитокинина после листовой обработки по нисходящим сосудам флоэмы его концентрация постепенно уменьшалась за счёт частичного распределения по надземным тканям растения. В корневой системе при поступлении в неё цитокинина градиент концентраций формировался от максимального в зоне корневой шейки и верхней части центрального корня и снижался до неактивных концентраций по мере удаления боковых корней от центрального. Это и повлекло за собой более удалённое от центрального корня формирование побегов заразихи в этом варианте.

Визуальный анализ общей массы побегов заразихи, сформировавшихся на корнях подсолнечника (см. рис. 4 и 5) в вариантах с листовыми обработками ауксином и цитокинином, показывает, что они находились на разных стадиях развития: от только начавших регенерацию из клубеньков зачаточных побегов до крупных, уже выходящих на поверхность почвы.

В контрольном варианте, по всей вероятности, это было связано с тем, что различное пространственное расположение семян заразихи в почве не всегда сразу обеспечивало их тесный контакт с корнями подсолнечника. Часть из них прорастала только, когда развивающаяся корневая система доходила до их местоположения в почве.

Вероятно, такая же ситуация с неодновременным прорастанием семян заразихи складывалась и в вариантах с обработкой подсолнечника ауксином и цитокинином. Однако здесь дополнительно зафиксирован сдерживающий фитогормональный эффект в виде снижения количества и размеров побегов заразихи. Тем не менее часть побегов всё же образовалась на корнях обработанных фитогормонами растений.

Первый и вполне очевидный ответ – часть семян заразихи к моменту первых обработок подсолнечника фитогормонами уже успела прорасти и срастись с корнями подсолнечника, сформировать клубеньки и, возможно, даже инициировать регенерацию побегов. Поэтому экзогенные фитогормоны оказали на них лишь сдерживающее влияние. Однако в этих же вариантах на корнях подсолнечника обнаружены и маленькие клубеньки заразихи с начальными стадиями регенерации побегов, которые образовались явно позже обработок.

В этих случаях, вероятнее всего, сработал известный в токсикологии и химической защите растений так называемый «эффект разбавления» [16; 17]. Адаптируя его к нашим исследованиям, можно сказать, что это первоначальный эффект от применения фитогормонов выражался в блокировке прорастания семян заразихи и срастания их первичных проростков с корнями подсолнечника. Но за счёт регулярных поливов и активного роста экспериментальных растений подсолнечника их биомасса последовательно увеличивалась.

При этом постоянно увеличивающиеся объёмы тканей и клеточного сока растущих растений закономерно приводили к снижению эффективной концентрации, он же «эффект разбавления», экзогенных фитогормонов. Дополнительными факторами снижения концентрации экзогенных фитогормонов в тканях подсолнечника может быть их частичное вымывание из корневых систем подсолнечника вместе с корневыми выделениями, а также их постепенная инактивация за счёт включения в метаболические процессы. В итоге через определённое время концентрация экзогенных ауксина и цитокинина в тканях растений снизилась до неэффективных уровней, и эффекты блокировки прорастания семян заразихи и разрыхления апикальной части их проростков исчезли. В нашем эксперименте, вероятнее всего, это и стало причиной возобновления прорастания семян заразихи, формирования клубеньков и регенерации из них побегов.

Во втором цикле исследований в осенне-зимнем сезоне 2023–2024 гг. в эксперимент по изучению модифицирующего влияния фитогормонального фона на формирование клубеньков и побегов заразихи в качестве модельного объекта дополнительно был включен гибрид подсолнечника Натали. После массового появления побегов заразихи в контрольных сосудах с растениями этого гибрида эксперимент был завершён. Корни растений подсолнечника всех вариантов были извлечены из сосудов, и на них подсчитано общее количество клубеньков и побегов заразихи (табл. 2).

Анализ таблицы 2 показывает, что среднее количество заразихи на 1 растение гибрида подсолнечника Натали, включая клубеньки и побеги, в контроле составило 57,5 шт. Из них количество побегов заразихи в этом варианте достигало в среднем 13,3 шт. на 1 растение. В варианте с обработкой растений подсолнечника 0,005%-ным раствором ауксина выявлено снижение как общего количества заразихи (до 41,7 шт/раст.), так и количества побегов заразихи (до 10,1 шт/раст.). Минимальное количество клубеньков и побегов заразихи в эксперименте образовалось в варианте с обработкой растений подсолнечника 0,005%-ным раствором цитокинина. В среднем на 1 растение подсолнечника общее количество заразихи составило 19,8 шт., в том числе количество побегов заразихи на 1 растение – 6,0 шт., то есть 34,4 и 45,1 % соответственно по отношению к необработанному контролю. Эти данные подтверждают ранее полученные результаты по блокирующему эффекту экзогенного цитокинина развития заразихи в предыдущем эксперименте в 2023 г. на сорте подсолнечника ВНИИМК 8883 улучшенный.

Таблица 2

Влияние листовых обработок гибрида подсолнечника Натали растворами цитокинина и ауксина на формирование побегов заразихи

Фитотронно-тепличный комплекс ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2024 г.

Вариант обработки

Общее количество растений подсолнечника, шт.

Общее количество заразихи, шт.

Среднее количество заразихи на 1 растение подсолнечника

штук

отклонения от контроля, Δ %

всего

в т.ч. побегов

всего

в т.ч. побегов

всего

в т.ч. побегов

Контроль без обработки

11

633

146

57,5

13,3

0,005%-ный раствор ауксина

9

375

91

41,7

10,1

72,5

75,9

0,005%-ный раствор цитокинина

11

218

66

19,8

6,0

34,4

45,1

В эксперименте с гибридом Натали также были выявлены различия между вариантами опыта в пространственном распределении побегов заразихи на корнях растений подсолнечника (рис. 6). Как и в предыдущем эксперименте на сорте ВННИМК 8883 улучшенный, в варианте с обработкой цитокинином наблюдалась обратная тенденция локализации побегов заразихи. Побеги заразихи, преимущественно, сформировались на более удалённых от центрального корня боковых корнях.

а

б

в

Рисунок 6 – Внешний вид и локализация побегов заразихи на корнях растений гибрида подсолнечника Натали при листовых обработках ауксином (б) и цитокинином (в) в сравнении с контролем (а) (ориг.)

Дополнительно в варианте с листовой обработкой раствором ауксина на корнях растений гибрида подсолнечника Натали было обнаружено увеличенное количество клубеньков и побегов заразихи с признаками некроза тканей (см. рис. 6б).

Заключение. Добавление ауксина и цитокинина в растворы корневых выделений подсолнечника при проращивании семян заразихи показало их высокий модификационный эффект. При добавлении ауксина формирование первичных проростков заразихи ускорялось и сопровождалось утолщением их апикальной части. В присутствии цитокинина прорастание семян заразихи полностью блокировалось.

Добавление цитокинина в водный раствор, в котором проращивали растения подсолнечника с корнями, покрытыми уже проросшими семенами заразихи, вызвало образование рыхлого каллуса в апикальной части проростков заразихи.

Обработка растворами ауксина и цитокинина в концентрации 0,005 % растений подсолнечника в сосудах с добавленными в почву семенами заразихи снизило количество и массу сформировавшихся побегов заразихи на корнях подсолнечника.

Самый высокий, сдерживающий развитие заразихи эффект получен в варианте с обработкой цитокинином, позволившей снизить количество и массу побегов заразихи на корнях подсолнечника более чем в два раза по сравнению с контролем.

У обработанных 0,005%-ным раствором цитокинина растений подсолнечника края листовых пластинок приобрели зубчато-выемчатую форму с увеличенным размером зубцов в отличие от слабой пильчато-зубчатой формы края листьев у контрольных растений.

Увеличенная зубчатость края листовой пластинки у подсолнечника может служить маркерным признаком при выделении форм с повышенным эндогенным содержанием цитокинина.

Поскольку повышенная концентрация цитокинина в растворе блокирует прорастание семян заразихи и разрыхляет ткани уже сформировавшихся первичных проростков заразихи, то этот фитогормон можно применять как физиологическое средство защиты подсолнечника от заразихи, а также вести селекционный отбор форм подсолнечника с генетически детерминированным постоянным повышенным содержанием эндогенного цитокинина в тканях корней, исключающим проявление эффекта разбавления экзогенных фитогормонов.

Статья научная