Содержание фитогормонов и рост побегов у пшеницы (Triticum durum Desf.) под влиянием гуматов натрия в составе гранулированных органоминеральных удобрений
Автор: Назаров А.М., Гараньков И.Н., Туктарова И.О., Сальманова Э.Р., Архипова Т.Н., Иванов И.И., Феоктистова А.В., Простякова З.Г., Кудоярова Г.Р.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Физиология, биохимия
Статья в выпуске: 5 т.55, 2020 года.
Бесплатный доступ
Гуминовые вещества образуются в почве в процессе разложения органических остатков и способны стимулировать рост и повышать продуктивность растений. В растениеводстве широко применяют наиболее растворимые препараты на основе гуматов натрия и калия, которые предположительно обладают гормоноподобной активностью. Однако механизм влияния гуминовых веществ на физиологические и биохимические процессы в растениях до сих пор не до конца понятен. Гуминовые вещества могут оказывать стимулирующее действие в очень низких концентрациях, что определяет требования к адресности и режиму их поступления в растения. Этим требованиям соответствует размещение удобрения в непосредственной близости от семян. Ранее было показано положительное влияние инкрустации гранул нитрофоски гуматом натрия (ГН) на урожайность яровой твердой пшеницы. В настоящем исследовании впервые представлены данные об изменении ростовых процессов и гормонального баланса у растений пшеницы (сорт Башкирская 27) при применении ГН в составе органоминерального удобрения (ОМУ). Гранулы удобрений без ГН и содержащие 1,25×10-2 %, 2,5×10-2 % и 5×10-2 % гуминового препарата (по массе гранул) размещали на расстоянии 2-3 см от высаженных в почву 1-суточных проростков пшеницы. ОМУ получали на основе отхода птицеводства (куриный помет) и доломита, ГН - экстракцией из бурого угля. Контролем служили растения, которые не получали ни гуматов, ни дополнительного питания в виде ОМУ. С 3-х сут после посадки измеряли длину листьев и эвапотранспирацию (по уменьшению массы сосудов с растениями). Образцы листьев для определения фитогормонов с помощью иммуноферментного анализа собирали на 9-е сут, площадь листьев, массу растений и содержание общего азота определяли на 21-е сут после посадки. Органоминеральные гранулы без ГН стимулировали удлинение листьев, что проявлялось в достоверно большей их длине по сравнению с контролем (42, 156, 187 и 274 против 47, 167, 199 и 294 мм, р ≤ 0,05), зарегистрированной для первого листа через 3, 6 и 8, для второго - через 14 сут после посадки. При этом увеличение длины листьев не зависело от дозы ОМУ, повышение которой не приводило к достоверному изменению анализируемого показателя. Добавление гуминовых веществ к гранулам ОМУ дополнительно стимулировало удлинение листьев, что наиболее ярко проявлялось в варианте с промежуточной концентрации ГН (2,5×10-2 %), при которой за время наблюдения (через 3, 6, 8 и 14 сут после посадки) была выявлена достоверная прибавка длины листьев по сравнению с эффектом от применения ОМУ без ГН (6,0; 11,0; 13,0 мм прибавки по первому листу и 9,4; 9,0; 22,0 - по второму, р ≤ 0,05). В отличие от ОМУ без ГН, применение которых не изменяло массу побега и площадь листьев, сочетание ОМУ с ГН в промежуточной концентрации достоверно увеличивало массу побегов (с 538 до 583 мг, р ≤ 0,05). Площадь листьев достоверно превышала контроль в вариантах с промежуточной и максимальной концентрациями ГН (на 385 и 283 мм2, р £ 0,05). Таким образом, добавление ГН к ОМУ повышало эффективность воздействия органоминерального удобрения на ростовые показатели. Накопление азота в побегах растений пшеницы, которые получали только ОМУ без гумата, не отличалось от контроля, а при сочетании удобрения с ГН - было достоверно (на 8-15 %, р ≤ 0,05) выше, чем в контроле. Внесение ОМУ без ГН не отражалось на содержании изученных фитогормонов (ауксинов, цитокининов и абсцизовой кислоты - АБК), тогда как добавление гумата в гранулы удобрения приводило к достоверному повышению содержания АБК и цитокининов в побегах - соответственно на 1,6-2,8 нг∕г-1 (в 1,5-1,8 раза) и на 3,8-4,9 нг∕г-1 (в 1,5-1,7 раза (р ≤ 0,05). Содержание индолилуксусной кислоты было выше, чем в контроле (40 против 15 нг∕г-1, р ≤ 0,05) при применении промежуточной концентрации ГН. Полученные нами результаты позволяют объяснить бóльшую эффективность удобрений в случае добавления гуматов их влиянием на количество фитогормонов. Предполагается, что повышение содержания гормонов со стимулирующим типом действия обеспечивает активацию роста растений, в то время как накопление АБК ограничивает транспирационные потери воды. Результаты этих лабораторных опытов свидетельствуют о перспективности практического применения гранул ОМУ с включением гумата натрия по предлагаемой нами технологии. Кроме того, полученные данные важны для выяснения фундаментальных механизмов, посредством которых проявляется воздействия гуминовых веществ, в частности на уровне гормонального баланса растений.
Triticum durum, органоминеральное удобрение, гумат натрия, ауксины, цитокинины, абсцизовая кислота, рост растений
Короткий адрес: https://sciup.org/142229437
IDR: 142229437 | DOI: 10.15389/agrobiology.2020.5.945rus
Список литературы Содержание фитогормонов и рост побегов у пшеницы (Triticum durum Desf.) под влиянием гуматов натрия в составе гранулированных органоминеральных удобрений
- García A.C., Olaetxea M., Santos L.A., Mora V., Baigorri R., Fuentes M., Zamarrea A.M., Berbara R.L., Garcia-Mina J.M. Involvement of hormone- and ROS-signaling pathways in the beneficial action of humic substances on plants growing under normal and stressing conditions. BioMed Research International, 2016, 2016: 3747501 (doi: 10.1155/2016/3747501).
- Mora V., Olaetxea M., Bacaicoa E., Baigorri R., Fuentes M., Zamarrea A.M., Garcia-Mina J.M. Abiotic stress tolerance in plants: exploring the role of nitric oxideand humic substances. In: Nitric oxide in plants: metabolism and role in stress physiology /M.N. Khan, M. Mobin, F. Mohammad, F.J. Corpas (eds.). Springer, Cham, 2014: 243-264 (doi: 10.1007/978-3-319-06710-0_15).
- Chen Y., Aviad T. Effects of humic substances on plant growth. In: Humic substances in soil and crop sciences: selected readings /P. MacCarthy, C.E. Clapp, R.L. Malcolm and P.R. Bloom (eds.). American Society of Agronomy and Soil Sciences, Madison, 1990: 161-186 (doi: 10.2136/1990.humicsub-stances.c7).
- Canellas L.P., Dantas D.J., Aguiar N.O., Peres L.E.P., Zsogon A., Olivares F.L., Dobbss L.B., Facanha A.R., Nebbioso A., Piccolo A. Probing the hormonal activity of fractionated molecular humic components in tomato auxin mutants. Annals of Applied Biology, 2011, 159(2): 202-211 (doi: 10.1111/j. 1744-7348.2011.00487.x).
- Piccolo A. The supramolecular structure of humic substances. A novel understanding of humus chemistry and implications in soil science. Advances in Agronomy, 2002, 75: 57-134 (doi: 10.1016/S0065-2113(02)75003-7).
- Spaccini R., Piccolo A., Conte P., Haberhauer G., Gerzabek M.H. Increased soil organic carbon sequestration through hydrophobic protection by humic substances. Soil Biology and Biochemistry, 2002, 34: 1839-1851 (doi: 10.1016/S0038-0717(02)00197-9).
- Canellas L.P., Olivares F.L., Okorokova-Fajanha A.L., Fajanha A.R. Humic acids isolated from earthworm compost enhance root elongation, lateral root emergence, and plasma membrane H+-ATPase activity in maize roots. Plant Physiology, 2002, 130: 1951-1957 (doi: 10.1104/pp.007088).
- Zandonadi D.B., Santos M.P., Busato J.G., Peres L.E.P., Faзanha A.R. Plant physiology as affected by humified organic matter. Theoretical and Experimental Plant Physiology, 2013, 25(1): 12-25 (doi: 10.1590/S2197-00252013000100003).
- Aguirre E., Leménager D., Bacaicoa E., Fuentes M., Baigorri R., Zamarrea A.M., García-Mina J.M. The root application of a purified leonardite humic acid modifies the transcriptional regulation of the main physiological root responses to Fe deficiency in Fe-sufficient cucumber plants. Plant Physiol. Biochem., 2009, 47(3): 215-223 (doi: 10.1016/j.plaphy.2008.11.013).
- Jindo K., Martim S.A., Navarro E.C., Perez-Alfocea F., Hernandez T., Garcia C., Aguiar N.O., Canellas L.P. Root growth promoting by humic acids from composted and non-composted urban organic wastes. Plant and Soil, 2012, 353: 209-220 (doi: 10.1007/s11104-011-1024-3).
- Pizzeghello D., Francioso O., Ertani A., Muscolo A., Nardi S. Isopentenyladenosine and cyto-kinin-like activity of different humic substances. Journal of Geochemical Exploration, 2013, 129: 70-75 (doi: 10.1016/j.gexplo.2012.10.007).
- Trevisan S., Pizzeghello D., Ruperti B., Francioso O., Sassi A., Palme K., Quaggiotti S., Nardi S. Humic substances induce lateral root formation and expression of the early auxin-responsive IAA19 gene and DR5 synthetic element in Arabidopsis. Plant Biology, 2010, 12: 604-614 (doi: 10.1111/j.1438-8677.2009.00248.x).
- Трапезников В.К., Иванов И.И., Тальвинская Н.Г., Анохина Н.Л. Влияние инкрустации гранул нитрофоски гуматом натрия на урожай и качество зерна твердой пшеницы. Агрохимия,, 2000, 9: 48-49.
- Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М., 1981.
- Hofrichter M., Steinbüchel A. Biopolymers, lignin, humic substances and coal. Wiley VCH, 2001.
- Юрков А.П., Веселова С.В., Якоби Л.М., Степанова Г.В., Кудоярова Г.Р., Шишова М.Ф. Содержание ауксина у люцерны хмелевидной (Medicago lupulina L.) при инокуляции грибом Rhizophagus irregularis на фоне низкой обеспеченности доступным фосфором. Сельскохозяйственная биология, 2017, 52(4): 830-838 (doi: 10.15389/agrobiology.2017.4.830rus).
- Kudoyarova G.R., Korobova A.V., Akhiyarova G.R., Arkhipova T.N., Zaytsev D.Yu., Prinsen E., Egutkin N.L., Medvedev S.S., Veselov S.Yu. Accumulation of cytokinins in roots and their export to the shoots of durum wheat plants treated with the protonophore carbonyl cyanide m-chlorophenylhy-drazone (CCCP). Journal of Experimental Botany, 2014, 65(9): 2287-2294 (doi: 10.1093/jxb/eru113).
- Arkhipova T.N., Prinsen E., Veselov A.Yu., Martinenko E.V., Melentiev A.I., Kudoyarova G.R. Cytokinin producing bacteria enhance plant growth in drying soil. Plant and Soil, 2007, 292(1-2): 305-315 (doi: 10.1007/s11104-007-9233-5).
- Veselov S.Yu., Kudoyarova G.R., Egutkin N.L., Gyuli-Zade V.Z., Mustafina A.R., Kof E.M. Modified solvent partitioning scheme providing increased specificity and rapidity of immuno-assay for indole-3-acetic acid. Physiologia Plantarum, 1992, 86(1): 93-96 (doi: 10.1111/j.1399-3054.1992.tb01316.x).
- Calvo P., Nelson L., Kloepper J.W. Agricultural uses of plant biostimulants. Plant and Soil, 2014, 383(1-2): 3-41 (doi: 10.1007/s11104-014-2131-8).
- Kudoyarova G.R., Dodd I.C., Veselov D.S., Rothwell S.A., Veselov S.Y. Common and specific responses to availability of mineral nutrients and water. Journal of Experimental Botany, 2015, 66(8): 2133-2144 (doi: 10.1093/jxb/erv017).
- Демин В.В., Бирюков М.В., Семенов А.А., Завгородняя Ю.А. Природа биологического действия гуминовых веществ. Часть 1. Основные гипотезы. Доклады по экологическому почвоведению, 2006, 1(1): 72-79.
- Spartz A.K., Gray W.M. Plant hormone receptors: new perceptions. Genes and Development, 2008, 22(16): 2139-2148 (doi: 10.1101/gad.1693208).
- Baalousha M., Motelica-Heino M., Le Coustumer P. Conformation and size of humic substances: Effects of major cation concentration and type, pH, salinity, and residence time. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2006, 272(1-2): 48-55 (doi: 10.1016/j.colsurfa.2005.07.010).
- Schaller G.E., Bishopp A., Kieberc J.J. The Yin-Yang of hormones: cytokinin and auxin interactions in plant development. The Plant Cell, 2015, 27: 44-63 (doi: 10.1105/tpc.114.133595).
- Olaetxea M., Mora V., Bacaico E., Garnic M., Fuentes M., Casanova E., Zamarreсo A.M., Iriarte J.C., Etayo D., Ederra I., Gonzalo R., Baigorri R., Garcia-Mina J.M. Abscisic acid regulation of root hydraulic conductivity and aquaporin gene expression is crucial to the plant shoot growth enhancement caused by rhizosphere humic acids. Plant Physiology, 2015, 169: 2587-2596 (doi: 10.1104/pp.15.00596).