Снижение вредоносности фомопсиса подсолнечника с помощью средств биогенного происхождения

Введение. Анализ литературы и наши данные свидетельствуют, что гриб Diaporte (Phomopsis) helianthi (Munt.-Cvet et.al.), поражающий кроме подсолнечника и дикорастущие растения, формирует высокий инфекционный потенциал, что способствует экспансии фомопсиса и его вредоносности в России и других странах, возделывающих эту культуру. Имеющийся современный и перспективный отечественный и зарубежный набор сортов и гибридов подсолнечника является восприимчивым к этой болезни. Поэтому фо-мопсис как для России, так и для многих стран остается проблемным заболеванием.

В арсенале средств защиты сельскохозяйственных культур, в том числе и подсолнечника, от данного патогена в настоящее время приоритет остается за химическими фунгицидами. Исследованиями, проведенными в Югославии, Румынии, Франции, России и других странах, показано, что имеющийся ассортимент последних не обеспечивает уменьшение инфекционного запаса, что снижает эффективность защитных мероприятий [1-3].

В связи с этим перспективным является практическое использование индуцированной устойчивости основанной на усилении собственных защитных механизмов растений. Важнейшими предпосылками формирования представлений об индуцированной устойчивости как о реально существующем феномене, является то, что защитные реакции возникают в ответ на заражение как у устойчивых, так и у чувствительных растений [4].

Индукторами болезнеустойчивости могут быть синтетические и природные биологически активные вещества. Среди последних, наибольшее внимание в настоящее время уделяется хитину и его производному – хитозану [5, 6]. Впервые высокую активность хитозана в защите растений продемонстрировал Л. Хандви-гер в 1986 г. [7]. Он установил, что обработка семян сельскохозяйственных культур хитозаном защищает растения от грибных и бактериальных болезней и повышает урожайность в среднем на 20 % [7]. В настоящее время получены убедительные данные, о высокой эффективности и механизмах действия хитозана на биологические объекты. В работах J. J. Ren and C.A. West и И. И. Бегунова с соавторами [8, 9] показан эффект индуцированного биосинтеза хитаназ и хитазаназ в результате обработки растительных клеток хитозаном; они проявили очень высокую устойчивость по отношению к фитопатогенным грибам и бактериям. Установлено, что не только клетки, но и растения риса, гороха, моркови и других культур, обработанные хитозаном, синтезируют кроме хитинолитических ферментов, также лектины, которые совместно приводят к комплексному нарушению клеточных стенок фитопатогенов, предотвращая тем самым проникновение грибной инвазии в растения. Многолетние испытания хитозана в лабораторных и полевых условиях научных учреждений России (ВНИИБЗР, ВИЗР) дали положительные результаты на моделях с возбудителями корневых гнилей зерновых, овощных и риса, мучнистой росы огурца и других культур. Наибольший эффект защиты от применения хитозана был получен при обработке семян [4, 10, 11].

До начала нашей работы в литературе отсутствовали исследования по комплексному применению индукторов болезнеустойчивости с регуляторами роста на подсолнечнике против фомопсиса. Именно поэтому предложенная нами работа по изучению регуляции роста и развития, индуцированию фомопсисоустойчи-вости и увеличению продуктивности растений подсолнечника путем обработки семян индуктором болезнеустойчивости элиситорной природы на основе хитозана совместно с регуляторами роста является актуальной.

Методика исследований . Исследования проводили в 2006 г. на двух сортах подсолнечника: восприимчивом сорте Родник (длина вегетационного периода 77-82 дня, потенциальная урожайность 3,2 т/га, масличность 55 %) и на толерантном сорте Мастер (длина вегетационного периода 92-94 дня, потенциальная урожайность и масличность 3,6 т/га и 54 % соответственно). Закладку опытов, фенологические, фитопатологические, биометрические исследования проводили по общепринятым методикам [9]. Площадь делянок 100 м², повторность трехкратная, размещение систематическое. Посев проводили 15 мая.

В опыте использовали биогенный индуктор устойчивости на основе хитозана: сукцинат хитозаний глютаминия в смеси с фитогормональными регуляторами роста на основе кислот (гидроксикоричной (циркон), полибетамасляной (альбит), гетероауксиновой (ИУК) и микроэлементов хелатной формы (гидромикс). Гидромикс, циркон, сукцинат хитозания глютаминия рекомендованы в РФ для обработки семян подсолнечника, а альбит и ИУК являются новыми экспериментальными фиторосторегуляторами для растений подсолнечника.

Индуктор болезнеустойчивости и фиторосторегуляторы применены в различных сочетаниях путем обработки семян обоих сортов подсолнечника за одни сутки до посева. Эталон – максим, КС 25 г/л (д.в. флу-диоксонил). Контроль – обработка водой.

Схема опыта

№№ п/п	Вариант опыта	Норма расхода, кг, л/т семян
1	Сукцинат хитозаний глютаминия + ци р кон	0,2 + 0,2
2	Сукцинат хитозаний глютаминия + флороксан + ИУК + циркон	0,2 + 0,0005 + 0,006 + 0,2
3	Сукцинат хитозаний глютаминия + альбит	0,2 + 0,1
4	Сукцинат хитозаний глютаминия + флороксан + ИУК + альбит	0,2 + 0,0005 + 0,006 + 0,1
5	Сукцинат хитозаний глютаминия + гидромикс	0,2 + 0,5
6	Сукцинат хитозаний глютаминия + флороксан + ИУК + гидромикс	0,2 + 0,0005 + 0,006 + 0,15
7	Максим, КС (эталон)	5,0
8	Контроль	Обработка водой

Учет развития болезни проводили на всех растениях каждой делянки. Развитие болезни определяли по шкале, где

0 баллов – без симптомов болезни;

• 1    балл – поражен лист;

• 2    балла – некроз на стебле до 3 см;

• 3    балла – некроз на стебле > 3 см;

• 4    балла – надлом стебля в месте некроза.

Биологическую эффективность рассчитывали по формуле:

Б   ^{РК  РВ} х 100% ^,

РК где Б – биологическая эффективность, %;

Рк – степень развития фомопсиса в контроле;

Рв – степень развития фомопсиса в варианте опыта.

Уборку урожая проводили комбайном марки «Sampo».

Агрометеорологические условия сезона вегетации подсолнечника сложились довольно благоприятно как для роста подсолнечника, так и для развития фомопсиса. Гидротермический коэффициент за период вегетации равнялся 1. Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа в изложении Б. А. Доспе-хова [12].

Результаты и их обсуждение . Исследованиями по определению биологических регламентов применения сукцинат хитозаний глютаминия против фомопсиса было установлено, что наивысший эффект индукции устойчивости растений, равный 56-60 %, к болезням наблюдается при обработке семян, т. е. когда «запуск» защитных механизмов происходит на ранних этапах онтогенеза растений. Оптимальная норма расхода – 0,2 кг/т семян [9, 10]. Кроме того, было показано, что хитозан обладает высокой гидрофильностью, способностью к комплексообразованию, хорошими пленкообразующими свойствами, отсутствием токсичности и широким спектром биологической активности.

Все эти качества хитозана дали импульс к поиску возможностей усиления биологической активности и придания данному полимеру новых полезных свойств, созданию смесевых композиций хитозана с нефитотоксич-ными биологически активными веществами.

Обработка семян подсолнечника сукцинатом хитозания глютаминия с цирконом, ИУК, альбитом и гидромиксом стимулировала появление дружных всходов, активизировала начальный рост и развитие растений. На сорте Родник стимуляция корня достигала 170 % в сравнении с контролем (вариант 6), стебля – 140 % (вариант 3). На сорте Мастер максимальные показатели стимуляции корня и стебля отмечены в вариантах 2 и 1 соответственно 150 и 119 % на стеблях. В целом ростостимулирующий процесс на первых этапах онтогенеза был активнее на раннеспелом сорте Родник, чем на среднеспелом сорте Мастер (табл. 1).

Таблица 1 – Оценка ростостимулирующей активности формуляций в полевом опыте

Вариант опыта	Сорт Родник, всходы на 14-е сут.				Сорт Мастер, всходы на 14-е сут.
	корень, см	отношение к контролю, %	стебель, см	отношение к контролю, %	корень, см	отношение к контролю, %	стебель, см	отношение к контролю, %
1	9,3	137	22,0	140	9,4	130	17,5	119
2	8,7	128	19,7	125	10,7	150	16,4	111
3	9,6	140	19,8	125	9,0	120	17,0	116
4	8,5	125	19,3	120	10,5	140	15,4	105
5	9,4	138	19.3	120	10,5	140	16,3	110
6	11,6	170	18,2	115	10,5	140	16,3	110
7	8,5	125	17,7	110	10,5	140	16,0	110
8 (контроль)	6,8		15,8		7,3		14,7
НСР О5	0,55		1,34		0,50		0,68

Примечание: варианты опыта приведены выше в схеме опыта

Дальнейшие фенологические наблюдения показали, что растения подсолнечника обоих сортов в вариантах с обработкой семян композициями в сравнении с эталоном (максим) и контролем на 2-3 суток раньше образовывали вторую пару настоящих листьев. Отмечено ускоренное прохождение фенофаз бутонизации и цветения.

Изучение влияния композиций индукторов болезнеустойчивости с росторегуляторами проведено на естественном фоне. Необходимо отметить, что погодные условия особенно благоприятно для развития фо-мопсиса сложились в период прохождения фаз всходы-цветение. За этот период отмечен 21 дождливый днь с суммой осадков 250 мм. Учет распространенности и развития болезни проводили в фазы бутонизации, цветения и физиологической спелости.

Первые признаки фомопсиса на листьях отмечены на сорте Родник в контроле в фазе бутонизации 20 июня, а на сорте Мастер – 29 июня. К 29 июня на Роднике количество зараженных фомопсисом растений составляло 6 %, на Мастере – 4 %. Фомопсис на стеблях сорта Родник проявился 10 июля, а на сорте Мастер – 24 июля.

В таблице 2 приведены результаты учета фомопсиса на стеблях, проведенного в фазе физиологической спелости. Количество больных растений в контроле на сорте Родник составляло 42,3 %, степень развития – 23,6 %, на сорте Мастер – 26,7 и 12,2 % соответственно.

Анализ данных свидетельствует, что наиболее эффективное защитное действие на растения оказало совместное применение сукцината хитозаний глютаминия с ИУК, флороксаном, цирконом и альбитом. Биологическая индуцированная эффективность в этих вариантах опыта (2 и 4) на сорте Родник составляла 71 -73 %, а на сорте Мастер – 81-88 %.

Таким образом, показано, что регуляторы роста альбит и циркон в сочетании с сукцинат хитозаний глютаминия усиливают защитный механизм растений подсолнечника к фомопсису.

Таблица 2 – Биологическая и хозяйственная эффективность изучаемых формуляций

Вариант опыта	Родник				Мастер
	распространен-ность, %	степень развития, %	биологическая эффективность, %	урожайность, т/га	распространен-ность, %	степень развития, %	биологическая эффективность, %	урожайность, ц/га
1	16,2	12,1	49	2,19	12,9	5,9	52	2,21
2	8,7	6,3	73	2,15	8,5	2,3	81	2,11
3	12,0	8,0	73	2,20	5,2	4,9	52	2,10
4	10,3	6,9	71	2,04	5,2	1,5	88	2,11
5	9,3	6,1	74	1,95	7,9	3,5	71	2,02
б	12,1	8,4	64	2,10	14,7	5,3	57	2,0б
7	14,9	16,2	31	1,90	26,0	11,2	8	1,85
8 (контроль)	42,3	23,б	-	1,89	26,7	12,2	-	1,76
НСР 05			-	0,083				0,085

Примечание: варианты опыта приведены выше в схеме опыта

Среди изученных фиторострегуляторов эффективное воздействие на повышение продуктивности обоих сортов оказала обработка семян индуктором болезнеустойчивости с цирконом и альбитом (вариант 1, 2, 3 и 4) в сравнении с гидромиксом и эталоном (варианты 5, 6 и 7).

Выводы. Совместное использование биогенного индуктора болезнеустойчивости с фито-гормональными регуляторами роста альбит и циркон повышает фомопсисоустойчивость растений подсолнечника и увеличивает его продуктивность.

Таким образом, данное направление исследований, повышающее устойчивость растений к болезням, без изменения генома, является связующим звеном между фундаментальной иммунологией и практической защитой растений. Использование препаратов на основе хитозана представляется весьма перспективным, а индуцированную устойчивость можно считать одним из методов биологической защиты сельскохозяйственных культур от болезней.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта МНТЦ № 3034.