Реакція антиоксидантних ферментних систем рослин гороху на застосування гербіцидів і біостимуляторів росту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реакція антиоксидантних ферментних систем рослин гороху на застосування гербіцидів і біостимуляторів росту

Грицаєнко З.М., доктор с-г. наук, Макаринський О.Ю.

Уманська державна аграрна академія

Досліджували активність каталази, пероксидази та поліфенолоксидази в рослинах гороху залежно від впливу гербіцидів базаграну М, агрітоксу та пантери, внесених окремо та сумісно з біостимулятором росту Емістим С. Внесення гербіцидів окремо й сумісно з біостимулятором росту в посівах гороху впливало на проходження реакцій обміну речовин в них, що виявлялось в активізації ферментів каталази і пероксидази в фазі бутонізації та утворення бобів.

Невід'ємною складовою сучасних технологій вирощування гороху є боротьба з бур'янами. Відомо, що термін використання хімічних засобів захисту культури в боротьбі з бур'янами складає більше п'ятдесяти років, внаслідок чого відбуваються зміни спектра видів бур'янів, резистентних до гербіцидів [9]. На відміну від бур'янів, сільськогосподарські ж рослини протягом онтогенезу не можуть самостійно виробити специфічні захисні механізми на дію гербіцидів, які є для них новим екологічним фактором. Тому гербіциди, що застосовуються при вирощуванні кожної окремої культури, є для неї ксенобіотиками і при неправильному використанні здатні спричиняти стрес [6]. Культурні рослини пристосовуються до впливу ксенобіотиків, в першу чергу, за рахунок чисельних адаптаційних механізмів, які сформувалися в процесі їх еволюційного розвитку. Чим більше механізмів адаптації використовується рослиною одночасно на самих різних рівнях, тим більш стійкий організм до дії окремих інгредієнтів або їх комплексів [11].

Біодеградація ксенобіотиків в рослинній клітині здійснюється в ендоплазматичному ретукулюмі, в результаті чого можлива підвищена генерація супероксидного аніону О2. Даний радикал має слабкі окисно-відновні властивості і сам по собі рідко викликає пошкодження біологічних молекул [5]. Але аніон О2 являє більшу загрозу тим, що є джерелом однієї з форм активованого кисню - перекису водню (Н2О2). Рослинні організми мають достатню стійкість до окислювальних пошкоджень завдяки наявності в клітині ефективних антиоксидантних систем. Важливу роль в детоксикації перекису водню відіграє каталаза (в периксомах), яка перетворює перекис водню у воду та кисень, та різноманітні пероксидази, які присутні в багатьох компарментах рослинної клітини і відновлюють Н2О2 до Н2О. Одним із джерел утворення супероксидного радикалу є окислення фенолів в цитозолі рослинної клітини [5, 11]. Фенольні сполуки входять до складу багатьох гербіцидів, і можливо захисна реакція рослинної клітини на їх надходження проявляється у підвищенні активності ферменту поліфенолоксидази [4].

Реакцію антиоксидантних ферментних систем на застосування різних видів гербіцидів досліджували в багатьох сільськогосподарських культурах: ярому ячмені [2], кукурудзі [1], люпину [3] та ін. Дослідження активності окисно-відновних ферментів в рослинах гороху при застосуванні гербіцидів і біостимуляторів росту, в умовах Правобережжя Західного Лісостепу України, не проводились, і тому дана проблема потребує подальшого вивчення.

За масового використання гербіцидів особливий інтерес являє вивчення фізіолого-біохімічних параметрів, що здатні підвищувати захисні и пристосувальні реакції сільськогосподарських рослин до ксенобіотиків. Одним з таких заходів є сумісне використання біостимуляторів росту в баковій суміші з гербіцидами, що сприяє збільшенню стійкості культурних рослин до стресових факторів [9]. Можливою причиною цього є збільшення активності ферментів окисно-відновного характеру дії при використанні біостимуляторів росту [4].

Враховуючи вищевикладене, ми досліджували активність каталази, пероксидази та поліфенолоксидази в рослинах гороху залежно від впливу гербіцидів, внесених окремо та сумісно з біостимулятором росту.

Досліджування проводили в польових і лабораторних умовах на кафедрі мікробіології, біохімії і фізіології рослин Уманської державної аграрної академії.

Досліджували рослини гороху (Pisum sativum L.) сорту Аграрій. Використовували: гербіциди база гран М (д.р.: бентазон (250 г/л) та МСРА (125 г/л), агрітокс (д.р. - МСРА (590 г/л)) та пантеру (д.р. - 40г/л гізалофоп-П-тефурилу); біостимулятор росту - емістим С (водно-спиртовий екстракт продуктів метаболізму ендомікоризних грибів Cylindrocarpon magnesianum (IMBF-10004), виділених із коренів женьшеню та обліпихи. Діючою речовиною останніх є збалансований комплекс фітогормонів фуксинової, цитокінінової, гіберелінової природи, амінокислот, вуглеводів, жирних кислот, мікроелементів). Обприскування рослин гербіцидами та біостимулятором росту проводили у фазу появи сходів у гороху (3-4 листочки) обприскувачем ОН-400. Витрата робочого розчину 300 л/га.

Активність ферментів каталази, пероксидази, поліфенолоксидази у рослинах гороху визначали у фазах бутонізації та утворення бобів - за Починком [8].

У результаті проведених досліджень встановлено, що активність каталази в рослинах гороху у фазу бутонізації була найвищою на варіантах із сумісним внесенням гербіцидів і біостимулятора в порівнянні з контролем (без гербіцидів, без стимулятора, без ручного прополювання), різниця при цьому складала 23.0, 22.4, 30.0 мк. моль розкладеного Н2О2 (табл. 1).

При сумісному внесені гербіцидів з біостимулятором росту встановлено підвищення активності даного ферменту, відповідно на 11.9, 8.2, 14,3 мк. моль проти варіантів з окремим застосуванням гербіцидів. На варіанті з ручним прополюванням та емістимом С спостерігалось незначне зростання активності каталази.

біостимулятор ксенобіотик гербіцид бур'ян

Таблиця 1. Вплив гербіцидів і біостимулятора росту на активність ферментів окисно-відновної дії в рослинах гороху в фазу бутонізації, 2001 р.

Підвищувався також вміст пероксидази в рослинах гороху на всіх варіантах досліду. На варіантах з окремим внесенням гербіцидів ця різниця становила відповідно 60.0, 64.2, 78 мк. моль окисленого гваяколу проти контролю (без гербіцидів, без стимулятора росту, без ручного прополювання). Поєднання гербіцидів з емістимом С зумовило підвищення активності пероксидази відповідно на 30.2, 23.6, 5.3 мк. моль окисленого гваяколу проти варіантів з окремим внесенням цих же гербіцидів. Можливою причиною такої дії біостимулятора росту емістиму С є вплив фітогормонів, які входять до його складу, на роботу Н+- помпи, що виражається в активації транспортних процесів за рахунок зміни проникності клітинних мембран [6, 7]. В результаті можливе прискорення обмінних процесів, і як результат, швидша детоксикація гербіцидів.

Підвищення активності каталази та пероксидази на варіанті з застосуванням ручного прополювання може пояснюватись кращими умовами росту і розвитку, оскільки відсутні конкуренти за поживні речовини та світло. За таких умов відбувається активація окисно-відновних процесів, як невід'ємної частини обміну речовин.

У фазу утворення бобів (табл. 2) ферментна активність зростала як проти контролю (без гербіцидів, без стимулятора росту, без ручного прополювання), так і порівняно з попередніми показниками на всіх варіантах досліду. Так різниця між контролем та варіантами з окремим внесенням гербіцидів для каталаза складала 0.6, 1.1, 2.8 мк. моль розкладеного Н2О2, для пероксидази відповідно - 8.7, 5.5, 5.7 мк. моль окисленого гваяколу.

Таблиця 2. Вплив гербіцидів і біостимулятора росту на активність ферментів окисно-відновної дії в рослинах гороху в фазу утворення бобів, 2001 р.

На варіантах із сумісним застосуванням гербіцидів і біостимулятора росту активність каталази і пероксидази залишалась найвищою у порівнянні з іншими варіантами. Зменшення різниці між контролем та іншим варіантами за досліджуваними показниками протягом вегетації свідчить про стабілізацію зворотних реакцій рослин, в результаті яких утворюється Н2О2 і тому можна припустити, що вміст ксенобіотиків (гербіцидів) в клітинах зменшився.

Поліфенолоксидаза виявляла незначну активність (в межах 1 мк. моль окисленої аскорбінової кислоти) як у фазу бутонізації, так і у фазу утворення бобів, тому ймовірніше, що даний фермент не приймав участі в адаптаційній реакції рослини на надходження гербіцидів. Їх розпад в основному відбувається в ендоплазматичному ретукулюмі.

Отже, можна припустити, що внесення гербіцидів окремо й сумісно з біостимулятором росту в посівах гороху впливало на проходження реакцій обміну речовин в них, що виявлялось в активізації ферментів каталази і пероксидази в фазі бутонізації та утворення бобів.

Список літератури

1. Бухало Н.И.Повышение эффективности применения гербицидов путем инкрустирования ими семян кукурузы, ячменя и подсолнечника. Автореферат дис. канд. с.-х. наук:06.01.09/ Украинская академия аграрных наук. - Харьков. - 1992. - 18 с.

2. Грицаєнко З.М., Карпенко В.П. Активність окисно-відновних ферментів в рослинах ярого ячменю з підсівом і без підсіву конюшини при дії гербіцидів. Зб. наук. праць. - Умань. - 1998. - С. 87-89.

3. Деева В.П., Шелег З.И. Физиология устойчивости сортов растений к гербицидам и ретардантам. - Минск: Наука и техника, 1976. - 246 с.

4. Леонтюк І.Б. Ефективність гербіцидів та їх сумісного застосування з біостимуляторами росту на посівах озимої пшениці в умовах Правобережного Лісостепу України. Автореф. дис.. кан-та с.-г. наук:06.01.01/НАУ. - Київ. - 2001. - 16 с.

5. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и жизнедеятельность растений // Соросовский образовательный журнал. - 1999. - №9. - С. 20-26.

6. Полевой В.В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1989. - 464 с : цв. ил.

7. Пономаренко С.П. Регулятори росту рослин на основі N-оксидів похідних піридину (фізико-хімічні властивості й біологічна активність). - К.: Техніка, 1999. - 272 с.

8. Починок Х.Н. Методы биохимического анализа растений. - К.: Изд-во «Наукова думка», 1976. - С.175-176; 166-174.

9. Сучасні досягнення та перспективи розвитку досліджень по проблемі фізіології гербіцидів. Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. Том 1. Київ. - 2001. - 436 с.

Размещено на Allbest.ru