Совместное использование штаммов микроорганизмов и хитозановых комплексов для повышения урожайности пшеницы (Triticum aestivum L.)

Автор: Колесников Л.Е., Попова Э.В., Новикова И.И., Прияткин Н.С., Архипов М.В., Колесникова Ю.Р., Потрахов Н.Н., Van Duijn B., Гусаренко А.С.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Биопрепараты и биозащита

Статья в выпуске: 5 т.54, 2019 года.

Бесплатный доступ

Создание эффективных и высокотехнологичных препаративных форм для микробиологической защиты растений - ключевая проблема сельскохозяйственной биотехнологии. В представленной работе нами выявлены различия в структуре урожая, интроскопических характеристиках зерна пшеницы и ее устойчивости к корневой гнили при применении полифункциональных препаратов нового поколения. Целью исследования было обоснование перспективности использования полифункциональных препаратов на основе микроорганизмов - антагонистов возбудителей болезней и хитозановых комплексов для защиты яровой мягкой пшеницы от корневой гнили и повышения урожайности, а также оценка качества зерна методами микрофокусной рентгенографии и газоразрядной визуализации. Экспериментальные исследования выполняли на яровой мягкой пшенице ( Triticum aestivum L.) сорта Ленинградская 6 в 2016-2017 годах (опытное поле Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова). Вегетационный период 2016 года характеризовался более благоприятными погодными условиями для возделывания пшеницы, чем 2017 год (незначительное колебание температуры и существенное количество выпавших осадков). Продуктивность пшеницы оценивали по энергии прорастания семян, длине проростка, фазе развития и высоте растения, числу, массе и длине корней, числу колосков в колосе, площади флагового и предфлагового листа, массе колоса и вегетативной части. На основании достоверных положительных изменений показателей продуктивности по сравнению с контролем биопрепараты были ранжированы по биологической эффективности следующим образом: в 2016 году - Витаплан, Ж (ООО «АгроБиоТехнология», Россия) > Витаплан, Ж + Хитозан II (опытный образец, ФГБНУ ВИЗР, смесь хитозанов 50 и 100 кДа с добавлением 0,1 % ванилина) > Гамаир, СП (ООО «АгроБиоТехнология», Россия) > Хитозан I (опытный образец, ФГБНУ ВИЗР, смесь хитозанов 50 и 100 кДа с добавлением 0,05 % салициловой кислоты) > Хитозан II; в 2017 году - Витаплан, Ж > Витаплан, СП > Витаплан, Ж + Хитозан II > Хитозан II. При совместном применении препарата Витаплан, Ж с хитозановым комплексом Хитозан II (смесь хитозанов с органическими кислотами с добавлением ванилина) в 2016 году отмечали достоверное изменение не только массы вегетативной части растения, но и массы колоса, в то время как один Хитозан II достоверно увеличивал только массу вегетативной части растений. В 2017 году в этом варианте для растений было характерно значительное увеличение площади флагового листа и массы корней - соответственно на 86,84 и 83,33 % по сравнению с контролем. В 2016 году применение Хитозана I (смесь хитозанов с органическими кислотами с добавлением салициловой кислоты) способствовало достоверному увеличению потенциальной урожайности пшеницы на 19,0 % ( t = 3,0; р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Яровая мягкая пшеница, биопрепараты, хитозановые составы, структура урожая, корневая гниль, качество семян, микрофокусная рентгенография, газоразрядная визуализация

Короткий адрес: https://sciup.org/142226253

IDR: 142226253   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.1024rus

Список литературы Совместное использование штаммов микроорганизмов и хитозановых комплексов для повышения урожайности пшеницы (Triticum aestivum L.)

  • Личко Н.М., Коломиец С.Н. Продуктивность и качество зерна озимой пшеницы сорта Московская 39 в зависимости от уровня минерального питания в условиях ЦРНЗ. Зерновое хозяйство, 2007, 7: 12-14.
  • Петров Н.Ю., Билоус В.В., Калмыкова Е.В. Влияние биопрепаратов на продуктивность зерна озимой пшеницы в условиях Волгоградской области. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса, 2010, 2(18): 55-58.
  • Новикова И.И. Биологическое обоснование создания и применения полифункциональных биопрепаратов на основе микробов-антагонистов для фитосанитарной оптимизации агроэкосистем. Автореф. докт. дис. СПб, 2005.
  • Новикова И.И. Биологическое разнообразие микроорганизмов - основа для создания новых полифункциональных биопрепаратов для фитосанитарной оптимизации агроэкосистем. Мат. 3-го Всероссийского съезда по защите растений "Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем". СПб, 2013: 372-378.
  • Новикова И.И., Литвиненко А.И. Биологическая эффективность биопрепаратов на основе микробов-антагонистов, применяемых против корневых гнилей огурца и вилта земляники, и их влияние на видовой состав микромицетов почвы. Вестник защиты растений, 2011, 2: 5-12.
  • Deepmala K., Hemantaranjan A., Bharti S., Nishant Bhanu A. A future perspective in crop protection: chitosan and its oligosaccharides. Adv. Plants Agric. Res., 2014, 1(1): 23-30 ( ).
  • DOI: 10.15406/apar.2014.01.00006
  • Malerba M., Cerana R. Recent applications of chitin- and chitosan-based polymers in plants. polymers, 2019, 11(5): 839 ( ).
  • DOI: 10.3390/polym11050839
  • Vasconcelos M.W. Chitosan and chitooligosaccharide utilization in phytoremediation and biofortification programs: current knowledge and future perspectives. Frontiers in Plant Science, 2014, 5: 616 ( ).
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00616
  • Тютерев С.Л. Природные и синтетические индукторы устойчивости растений к болезням. СПб, 2014.
  • Тютерев С.Л. Экологически безопасные индукторы устойчивости растений к болезням и физиологическим стрессам. Вестник защиты растений, 2015, 1(83): 3-13.
  • Старикова Д.В. Влияние стимуляторов, биологических препаратов и микроудобрений на урожайность и качество зерна озимой мягкой пшеницы. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2014, 98: 1-13.
  • Зимоглядова Т.В., Жадан В.В., Наказной С.В. Эффективность биопрепаратов на разных сортах озимой пшеницы. Защита и карантин растений, 2009, 11: 25-26.
  • Boonsongrit Y., Mitrevej A., Mueller B.W. Chitosan drug binding by ionic interaction. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 2006, 62(3): 267-274 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.ejpb.2005.09.002
  • Wanichpongpan P., Suriyachan K., Chandrkrachang S. Effects of chitosan on the growth of gerbera flower plant (Gerbera jamesonii). In: Chitin and chitosan in life science. Proceedings of the eighth International chitin and chitosan conference and fourth Asia Pacific chitin and chitosan symposium /T. Uragami, K. Kurita, T. Fukamizo (eds.). Japan, Yamaguchi, 2001: 198-201.
  • Bhaskara R.M.V., Arul J., Angers P., Couture L. Chitosan treatment of wheat seeds induces resistance to Fusarium graminearum and improves seed quality. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1999, 47(3): 1208-1216 ( ).
  • DOI: 10.1021/jf981225k
  • Orzali L., Forni C., Riccioni L. Effect of chitosan seed treatment as elicitor of resistance to Fusarium graminearum in wheat. Seed Science and Technology, 2014, 42(2): 132-149(18) ( ).
  • DOI: 10.15258/sst.2014.42.2.03
  • Zeng D., Luo X. Physiological effects of chitosan coating on wheat growth and activities of protective enzyme with drought tolerance. Open Journal of Soil Science, 2012, 2(3): 282-288 ( ).
  • DOI: 10.4236/ojss.2012.23034
  • Павлюшин В.А., Тютерев С.Л., Попова Э.В., Новикова И.И., Бойкова И.В., Быкова Г.А. Разработка методов совместного применения микробов-антагонистов, хитина и хитозана в защите растений огурца и томата от фузариозной инфекции и нематод. Мат. межд. конф. "Современные перспективы в исследовании хитина". Мурманск, 2012: 398-404.
  • Павлюшин В.А., Тютерев С.Л., Попова Э.В., Новикова И.И., Быкова Г.А., Домнина Н.С. Новые комплексные биопрепараты для защиты овощных культур от грибных и бактериальных болезней. Биотехнология, 2010, 4: 69-80.
  • Мелешкина Е.П. Современные аспекты качества зерна пшеницы. Аграрный вестник Юго-Востока, 2009, 3: 4-7.
  • Архипов М.В., Потрахов Н.Н. Микрофокусная рентгенография растений. СПб, 2008.
  • Мусаев Ф.Б., Курбакова О.В., Курбаков Е.Л., Архипов М.В., Великанов Л.П., Потрахов Н.Н. Применение рентгенографического метода в семеноведении овощных культур. Гавриш, 2011, 1: 44-46.
  • van der Burg W.J., Jalink H., van Zwol R.A., Aartse J.W., Bino R.J. Non-destructive seed evaluation with impact measurements and X-ray analysis. Acta Horticulturae, 1995, 362: 149-157 ( ).
  • DOI: 10.17660/ActaHortic.1994.362.18
  • de Carvalho M.L.M., van Aelst A.C., van Eck J.W., Hoekstra F.A. Pre-harvest stress cracks in maize (Zea mays L.) kernels as characterized by visual, X-ray and low temperature scanning electron microscopical analysis: effect on kernel quality. Seed Science Research, 1999, 9: 227-236 ( ).
  • DOI: 10.1017/S0960258599000239
  • Gomes-Junior F.G., Yagushi J.T., Belini U.L., Cicero S.M., Tomazello-Filho M. X-ray densitometry to assess internal seed morphology and quality. Seed Science and Technology, 2012, 40(1): 102-107 ( ).
  • DOI: 10.15258/sst.2012.40.1.11
  • Silva V.N., Cicero S.M., Bennett M. Associations between X-ray visualised internal tomato seed morphology and germination. Seed Science and Technology, 2013, 41(2): 225-234 ( ).
  • DOI: 10.15258/sst.2013.41.2.05
  • Del Nobile M.A., Laverse J., Lampignano V., Cafarelli B., Spada A. Applications of tomography in food inspection. In: Industrial Tomography: Systems and applications. Woodhead Publishing, 2015: 693-712 ( ).
  • DOI: 10.1016/B978-1-78242-118-4.00025-3
  • Arkhipov M.V., Priyatkin N.S., Gusakova L.P., Kulkov A.M. Visualization of internal structural defects of wheat seeds using microCT. MicroCT User Meeting. Abstract Book. Bruge, Belgium, 2015: 177-179.
  • Lu M., Zhang Y., Sun J., Chen S., Li N., Zhao G., Shen J. Identification of maize seeds by terahertz scanning imaging. Chinese Optics Letters, 2005, 3(51): 239-241.
  • Ge H., Jiang Y., Xu Z., Lian F., Zhang Y., Xia S. Identification of wheat quality using THz spectrum. Optics Express, 2014, 22(10): 12533-12544 ( ).
  • DOI: 10.1364/OE.22.012533
  • Jiang Y., Ge H., Lian F., Zhang Y., Xia S. Early detection of germinated wheat grains using terahertz image and chemometrics. Scientific Reports, 2016, 6: 21299 ( ).
  • DOI: 10.1038/srep21299
  • Мережко А.Ф., Удачин Р.А., Зуев В.Е., Филотенко А.А., Сербин А.А., Ляпунова О.А., Косов В.Ю., Куркиев У.К., Охотникова Т.В., Наврузбеков Н.А., Богуславский Р.Л., Абдуллаева А.К., Чикида Н.Н., Митрофанова О.П., Потокина С.А. Пополнение, сохранение в живом виде и изучение мировой коллекции пшеницы, эгилопса и тритикале. СПб, 1999: 32-35.
  • Попов Ю.В. Метод оценки развития корневых гнилей зерновых культур. Защита и карантин растений, 2011, 8: 45-47.
  • Наследов А.Д. IBM SPSS Statistics 20 и AMOS: профессиональный статистический анализ данных. СПб, 2013.
  • Kamilova F., Validov S., Lugtenberg B. Biological control of tomato foot and root rot caused by Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici by Pseudomonas bacteria. Acta Horticulturae, 2009, 808: 317-320 ( ).
  • DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.808.50
  • Sharifi Tehrani A., Ramezani M. Biological control of Fusarium oxysporum, the causal agent of onion wilt by antagonistic bacteria. Commun. Agric. Appl. Biol. Sci., 2003, 68(4 Pt B): 543-547.
  • Schisler D.A., Slininger P.J., Behle R.W., Jackson M.A. Formulation of Bacillus spp. for biological control of plant diseases. Phytopathology, 2004, 94(11): 1267-1271 ( ).
  • DOI: 10.1094/PHYTO.2004.94.11.1267
  • Abdel-Kader M.M., El-Mougy N.S., Aly M.D.E., Lashin S.M., Abdel-Kareem F. Greenhouse biological approach for controlling foliar diseases of some vegetables. Advances in Life Sciences, 2012, 2(4): 98-103 ( ).
  • DOI: 10.5923/j.als.20120204.03
  • Badawy M.E.J., Rabea E.I. A biopolymer chitosan and its derivatives as promising antimicrobial agents against plant pathogenes and their applications in crop protection. International Journal of Carbohydrate Chemistry, 2011: Article ID 460381 ( ).
  • DOI: 10.1155/2011/460381
  • El Hadrami A., Adam L.R., El Hadrami I., Daayf F. Chitosan in plant protection. Marine Drugs, 2010, 8(4): 968-987 ( ).
  • DOI: 10.3390/md8040968
  • Iriti M., Faoro F. Chitosan as a MAMP, searching for a PRR. Plant Signaling & Behavior, 2009, 4(1): 66-68 ( ).
  • DOI: 10.4161/psb.4.1.7408
  • Rajkumar M., Lee K.J., Freitas H. Effects of chitin and salicylic acid on biological control activity of Pseudomonas spp. against damping off of pepper. South African Journal of Botany, 2008, 74(2): 268-273 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.sajb.2007.11.014
  • Abdel-Kader M.M., El-Mougy N.S., Aly M.D.E., Lashin S.M. Integration of biological and fungicidal alternatives for controlling foliar diseases of vegetables under greenhouse conditions. International Journal of Agriculture and Forestry, 2012, 2(2): 38-48 ( ).
  • DOI: 10.5923/j.ijaf.20120202.07
  • Niranjan R.S., Deepak S.A., Basavaraju P., Shetty H.S., Reddy M.S., Kloepper J.W. Comparative performance of formulations of plant growth promoting rhizobacteria in growth promotion and suppression of downy mildew in pearl millet. Crop Protection, 2003, 22(4): 579-588 (
  • DOI: 10.1016/S0261-2194(02)00222-3)
  • Algam S.A.E., Xie G., Li B., Yu S., Su T., Larsen J. Effects of Paenibacillus strains and chitosan on plant growth promotion and control of Ralstonia wilt in tomato. Journal of Plant Pathology, 2010, 92(3), 593-600.
  • Abdel-Kader M.M., El-Mougy N.S., Lashin S.M. Biological and chemical resistance inducers approaches for controlling foliar diseases of some vegetables under protected cultivation system. J. Plant Pathol. Microb., 2013, 4: 200 ( ).
  • DOI: 10.4172/2157-7471.1000200
  • Cicek E., Tilki F. Seed size effects on germination, survival and seedling growth of Castanea sativa Mill. Journal of Biological Sciences, 2007, 7(2): 438-441 ( ).
  • DOI: 10.3923/jbs.2007.438.441
  • Huang M., Wang Q.G., Zhu Q.B., Qin J.W., Huang G. Review of seed quality and safety tests using optical sensing technologies. Seed Science and Technology, 2015, 43(3): 337-366 ( ).
  • DOI: 10.15258/sst.2015.43.3.16
  • Abud H.F., Cicero S.M., Gomes Junior F.G. Radiographic images and relationship of the internal morphology and physiological potential of broccoli seeds. Acta Scientiarum. Agronomy, 2018, 40(1): e34950 ( ).
  • DOI: 10.4025/actasciagron.v40i1.34950
Еще
Статья научная