Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Физиолого-биохимические и оптические признаки листьев растений пшеницы при разных технологиях применения гербицидов

Физиолого-биохимические и оптические признаки листьев растений пшеницы при разных технологиях применения гербицидов

Влияние гербицидов и их баковых смесей и биостимуляторов на физиологические и биохимические показатели растений пшеницы и сорняков. Возможность совместного применения антистрессовых препаратов и гербицидов при обработке семеноводческих посевов пшеницы.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 23.11.2020
Размер файла 23,7 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физиолого-биохимические и оптические признаки листьев растений пшеницы при разных технологиях применения гербицидов

А.А. Ямалеева, Р.С. Багаутдинов, А.М. Ямалеев

Изучали влияние гербицидов и баковых смесей гербицидов и биостимуляторов на физиологические и биохимические показатели растений пшеницы и сорняков. Обсуждается возможность совместного применения антистрессовых препаратов и гербицидов при обработке семеноводческих и товарных посевов пшеницы с целью повышения урожайности культуры и экологизации использования гербицидов.

Summary

Physiologo-biochemical and optical determinants of leaves in wheat plants at different technology of herbicides application

A.A. Yamaleeva, R.S. Bagautdinov, A.M. Yamaleev

The authors studied the influence of herbicides and mixtures of herbicides and biostimulators on the physiological and biochemical indices in plants of wheat and weeds. The possibility of combined application of the antistress preparation and herbicides during treatment of seed-growing and commodity wheat sown area for the purpose of the increase of crop capacity and ecologization of herbicides application was discussed. It was shown, that the use of herbicides together with natural regulators of plant's growth permit to increase the synthesis intension, the activity of chlorophyll-protein complexes lectins, functional activity of nucleic acids and optical properties of leaves, that promote to the plant's adaptation to stresses and the rising of crop capacity.

Несмотря на высокую избирательность действия, гербициды далеко не всегда оказываются нейтральными по отношению к растениям (1, 2). Оценка влияния химических гербицидов как на сорняки, так и на растения пшеницы позволяет разработать экологически рациональные подходы использования этих препаратов в более широких масштабах. Основные исследования в этой области направлены на изучение физико-химической природы проницаемости, абсорбции, передвижения и трансформации гербицидов в растениях, токсикологии и возможности снижения отрицательного воздействия на биосферу (1). Однако требуется дополнительный анализ соединений, снижающих или нейтрализующих токсическое действие гербицидов на культурные растения, а также результатов по совместному применению химических гербицидов и протектантов (антистрессовые биопрепараты и иммуностимуляторы).

В связи с этим целью нашей работы было определение физиолого-биохимических показателей растений пшеницы при обработке посевов гербицидами в последействии, а также возможности снижения токсического действия последних при использовании в качестве неспецифических протектантов Гуми и Стифуна.

Методика. Объектом исследования служили растения яровой мягкой пшеницы сорта Башкирская 24. Полевые опыты проводили в ОПХ Башкирского НИИ сельского хозяйства «Казангуловское». Посевы пшеницы в фазе кущения обрабатывали гербицидами Трезор (1,2 л/га), Луварам (1,5 л/га) и баковыми смесями последних с антисрессовыми препаратами Стифун (9 г/га) и Гуми (75 г/га). Состояние хлорофилл-белковых комплексов (ХБК) в хлоропластах оценивали по содержанию хлорофилла и оптическим характеристикам листьев. Хлоропласты выделяли по методике Вечер (3). Оптические свойства листьев -- коэффициенты листовой абсорбции (Аb, %), диффузного отражения (Rd, %) и индикатриссы рассеивания света (Rm, %) -- определяли на лазерном спектрофотометре Лафот-97 (4).

Реакцию гемагглютинации проводили в микротитраторе Takachi, используя 2 % суспензию в физиологическом растворе обработанных трипсином и интактных эритроцитов (5, 6). Лектины экстрагировали 0,2 М NaCl в ацетатном буфере (рН 3,4), в состав которого входили ЭДТА, Тритон Х-100 и саркозилат натрия соответственно в концентрации 0,1 М, 1,0 и 0,2 %. Последние два ингредиента служили для выделения мембраносвязанных лектинов. Для дополнительной очистки гомогенат обрабатывали ацетоном. Выделенные грубые экстракты белков освобождали от детергентов диализом против фосфатного буфера (рН 5,3). Очищенные лектины выделяли из диализата методом аффинной хроматографии на овогеле по Луцику (5). Хроматографические фракции концентрировали ультрафильтрацией через стекловолокно. Содержание суммарных нуклеиновых кислот определяли спектрофотометрически по Спирину (7), РНК -- по орциновой реакции, ДНК -- с дифениламиновым реактивом по Конареву с соавт. в модификации Джилеса с соавт. (8), белка -- по Bradford, Lowry и с реактивом Несслера (9, 10). Преобразование алгоритмов и переработку первичной и вторичной информации осуществляли при помощи компьютера через блок сопряженного с ним экспериментального устройства.

Результаты. При обработке посевов пшеницы в фазе кущения--начала выхода в трубку гербицидами Трезор, Луварам, Бюктрил, Гранстар и Дезормон содержание хлорофилла b в листьях сорных растений, а также суммарное содержание хлорофилла а+b существенно снижались, что особенно проявлялось в течение первых 4 сут (табл. 1). Поглощение лазерного излучения ХБК в хлоропластах сорных растений значительно уменьшалось уже через несколько часов после обработки гербицидами; на 4-е сут коэффициент абсорбции достигал такового нежизнеспособных растений, то есть снижение содержания хлорофилла в листьях под влиянием гербицидов сопровождалось уменьшением абсорбирующей способности, что способствовало максимальному угнетению растений. Кроме того, гербициды, задерживаясь в клетках сорных растений и связываясь с ХБК, вызывали необратимые изменения обмена веществ, что приводило к гибели растений. По-видимому, это было обусловлено особенностями разложения этих гербицидов у двудольных растений (11).

Таблица 1. Оптические свойства и содержание хлорофилла в листьях сорных растений под влиянием обработки посевов пшеницы различными гербицидами

Вид сорных растений

Срок отбора пробы

Коэффициент абсорбции, %

Содержание хлорофилла, мг/дм2

a

b

a+b

Бюктрил

Щирица запрокинутая

До обработки

82,84

3,320,22

0,960,13

4,280,35

После обработки:

4 ч

78,30

2,650,17

0,860,10

3,510,27

4-е сут

73,08

1,400,08

0,700,07

2,100,15

Щирица жминдовидная

До обработки

81,40

3,060,20

0,810,09

3,870,29

После обработки:

4 ч

80,40

2,820,19

0,720,08

3,640,27

4-е сут

70,40

1,870,12

0,670,05

2,540,17

Чистец однолетний

До обработки

79,50

2,820,19

0,830,09

3,250,28

После обработки:

4 ч

78,40

2,760,18

0,630,04

3,670,22

4-е сут

71,40

1,290,07

0,600,03

1,890,10

Конопля сорная

До обработки

80,70

2,600,16

0,940,12

3,540,28

После обработки:

4 ч

79,60

1,670,10

0,680,06

2,300,16

4-е сут

70,20

1,590,09

0,600,04

2,190,13

Смесь Гранстар + Дезормон

Ширица запрокинутая

До обработки

83,10

3,420,24

0,970,14

4,490,38

После обработки:

4 ч

81,60

2,740,18

0,860,10

3,760,28

4-е сут

73,00

1,590,06

0,690,06

2,190,15

Щирица жминдовидная

До обработки

81,40

3,320,22

1,010,15

4,330,37

После обработки:

4 ч

80,90

2,960,20

0,900,12

3,860,32

4-е сут

69,60

1,410,08

0,670,05

2,080,13

Чистец однолетний

До обработки

78,50

2,420,08

0,830,09

3,350,17

После обработки:

4 ч

76,00

2,080,14

0,600,04

2,680,18

4-е сут

70,40

1,570,09

0,520,02

2,090,11

Конопля сорная

До обработки

80,90

2,970,20

1,090,16

4,060,36

После обработки:

4 ч

79,50

2,750,18

0,830,09

3,580,27

4-е сут

70,20

1,500,09

0,610,04

2,110,13

Р = 0,01.

В первые сутки после обработки гербициды ингибировали биосинтез в листьях не только сорняков, но и растений пшеницы. В течение первых 4-х сут после обработки гербицидом Трезор интенсивность накопления хлорофилла в растениях пшеницы снижалась (табл. 2).

Таблица 2. Абсорбция света в хлоропластах и содержание хлорофилла в листьях яровой мягкой пшеницы сорта Башкирская 24 под влиянием обработки гербицидом Трезор и биопрепаратом Стифун

Вариант обработки

Коэффициент абсорбции, %

Содержание хлорофилла, мг/дм2

а

b

а+b

Через 1 сут после обработки

Контроль

79,67

3,430,15

1,030,02

4,460,2

Стифун

80,32

3,820,18

1,630,10

5,450,3

Трезор

77,94

2,260,06

1,690,12

3,950,2

Через 4 сут после обработки

Контроль

80,02

3,380,14

1,280,07

4,660,2

Стифун

80,91

4,090,22

1,540,09

5,630,3

Трезор

78,15

3,150,12

1,120,04

4,270,2

Через 14 сут после обработки

Контроль

79,00

3,600,18

1,540,09

5,340,2

Стифун

80,00

4,180,22

1,620,10

5,800,3

Трезор

78,70

4,220,23

1,440,08

5,640,3

Через 35 сут после обработки

Контроль

79,69

2,820,09

1,060,03

3,880,1

Стифун

81,58

4,010,20

1,520,09

5,530,3

Трезор

80,90

3,720,18

1,250,06

5,070,2

Примечание. Описание вариантов опыта см. в разделе «Методика». Р = 0,01.

На 14-е сут содержание хлорофилла в листьях растений в опыте и контроле было одинаковым; через 1 мес -- в опыте выше, чем в контроле. При увеличении содержания зеленых пигментов коэффициент абсорбции листьев растений пшеницы, обработанных этими препаратами, повышался. В то же время применение гербицидов в смеси с биопрепаратами способствовало увеличению абсорбции ХБК в хлоропластах растений пшеницы как в первые сутки после обработки, так и в последействии.

Обработка посевов яровой пшеницы гербицидом Луварам в смеси с Гуми способствовала не только уничтожению сорняков, но и улучшению оптических свойств ХБК, о чем свидетельствует повышение коэффициента абсорбции и содержания хлорофилла а и b в листьях (табл. 3). Эта смесь обладала достаточно высокой селективностью по отношению к растениям яровой пшеницы, снижая отрицательное воздействие гербицидов. Так, под влиянием гербицида Трезор в листьях растений пшеницы увеличивалось диффузное отражение света. После обработки растений этим гербицидом совместно с Гуми в фазах кущения и выхода в трубку коэффициенты диффузного отражения света листьями уменьшались, приближаясь к таковым в контроле.

Через 2 сут после обработки растений пшеницы в фазе кущения гербицидом Луварам (1,5 л/га) активность лектинов в листьях резко увеличивалась (см. табл. 3). Это, возможно, связано с тем, что лектины выполняют роль связывающих белков, различающихся по константе связывания с гербицидом. В таком случае каждому лектину должен соответствовать свой акцептор, а гербицид будет связываться разными регуляторными фракциями лектинов и включать различные программы транскрипции.

Показано, что разрушение натриевой соли 2,4-Д в относительно устойчивых к этому гербициду растениях пшеницы происходит за сравнительно короткий промежуток времени в результате быстрого проникновения в корни, сопровождающегося выведением из растения препарата или переходом последнего в неактивную форму (12).

Таблица 3. Активность лектинов, коэффициенты листовой абсорбции и содержание хлорофилла в листьях яровой мягкой пшеницы сорта Башкирская 24 под влиянием обработки гербицидом Луварам и смесью гербицид Луварам + биостимулятор Гуми

Вариант обработки

Коэффициент абсорбции, %

Суммарное содержание хлорофил-ла а+b, мг/дм2

Активность лектинов, ЕА/мг белка

Контроль (до обработки)

79,601,52

3,540,10

23,20,4

Через 1 сут после обработки

Контроль

80,001,58

3,640,12

23,20,5

Луварам

77,691,42

3,540,11

24,60,4

Луварам + Гуми

80,001,58

3,640,12

23,20,4

Гуми

81,231,60

4,280,20

23,70,5

Через 2 сут после обработки

Контроль

80,202,10

3,860,15

24,10,5

Луварам

77,101,42

3,040,10

25,40,5

Луварам + Гуми

81,221,10

4,000,19

24,90,5

Гуми

81,441,62

4,030,20

25,10,5

Через 3 сут после обработки

Контроль

81,321,60

3,980,15

25,40,6

Луварам

76,501,40

2,860,09

27,30,7

Луварам + Гуми

81,401,62

4,130,19

26,20,7

Гуми

81,801,68

4,620,29

26,80,7

Через 4 сут после обработки

Контроль

81,971,70

4,080,18

26,30,7

Луварам

76,281,38

2,640,08

27,00,7

Луварам + Гуми

81,801,68

4,420,22

27,40,7

Гуми

82,021,69

4,840,28

28,50,8

Через 5 сут после обработки

Контроль

82,201,50

4,060,18

26,40,5

Луварам

78,421,50

3,100,10

26,80,5

Луварам + Гуми

81,901,70

4,620,26

27,10,6

Гуми

82,501,82

4,980,30

29,30,8

Через 6 сут после обработки

Контроль

82,401,72

4,360,18

26,80,6

Луварам

80,321,60

3,820,14

27,30,7

Луварам + Гуми

82,601,84

4,860,29

30,10,8

Гуми

83,201,90

5,200,33

31,30,9

Через 7 сут после обработки

Контроль

82,501,70

4,630,25

27,10,7

Луварам

82,481,80

4,620,26

27,10,7

Луварам + Гуми

83,601,92

5,100,32

28,30,8

Гуми

83,701,93

5,940,36

32,31,0

Примечание. Описание вариантов опыта см. в разделе «Методика». Р = 0,01.

Повышение содержания лектинов при обработке растений гербицидами дает основание предполагать, что эти белки принимают участие в связывании и активной транспортировке гербицидов. Коэффициент абсорбции света листьями, а также суммарное содержание хлорофилла а+b в хлоропластах под воздействием гербицида снижались. При обработке растений Луварамом в смеси с Гуми (75 г/га) наблюдалось повышение активности лектинов (см. табл. 3). Через 3 сут и в последующие 3 сут выявлено снижение активности лектинов, свидетельствующее о постепенной детоксикации растений от введенного гербицида.

Применение гербицида Луварам совместно с биостимулятором Гуми не вызывало уменьшения абсорбции света ХБК и суммарного содержания хлорофилла а+b, однако увеличивалась активность лектинов. Возможно, что использование Гуми оказывало влияние на гемагглютинирующую активность лектинов и способствовало не только быстрому переходу гербицида в неактивную форму, но и выведению его из растения через корни.

Как известно, пестициды оказывают влияние на транскрипцию ДНК, в результате чего содержание РНК в клетках уменьшается. Содержание ДНК, РНК, белка и лектинов в листьях растений пшеницы через 1 сут после обработки гербицидом Луварам заметно снижалось (табл. 4). Функциональная активность ДНК уменьшалась, что замедляло синтез РНК и белка. Так, содержание ДНК, РНК, белка и лектинов в опыте составляло соответственно 3,1810-1; 2,61; 354,00 и 30,00 мг/дм2; в контроле -- соответственно 3,2310-1; 3,50; 531,66 и 33,00 мг/дм2. Через 2 нед в растениях, обработанных гербицидом, не только восстанавливался обмен нуклеиновых кислот и белка, но и усиливался биосинтез ДНК, РНК, белка и лектинов, причем в большей степени это касалось функциональной активности ДНК. Коэффициент РНК/ДНК в опыте составлял 12,6 (контроль -- 11,2). При этом содержание РНК в листьях пшеницы увеличивалось, однако функциональная активность РНК уменьшалась, что обусловливало незначительное увеличение содержания белка в листьях.

4. Содержание нуклеиновых кислот, суммарного белка и лектинов в листьях яровой мягкой пшеницы сорта Башкирская 24 под влиянием обработки гербицидом Луварам и смесью гербицид Луварам + биостимулятор Гуми (мг/дм2 листовой поверхности)

Вариант обработки

ДНК

РНК

Белок

РНК/ДНК

Лектины

РНК/белок, Ѕ10-2

Через 1 сут после обработки

Контроль

3,230,2

35,022,8

53125

10,9

0,660,04

33,9

Луварам + Гуми

4,110,6

47,754,1

57330

11,6

0,830,06

34,8

Луварам

3,180,2

26,071,8

35415

14,0

0,740,12

30,0

Через 4 сут после обработки

Контроль

3,820,4

41,563,2

58531

12,8

0,710,05

37,0

Луварам + Гуми

5,730,1

98,628,1

66138

17,6

1,490,14

39,1

Луварам

3,540,3

34,562,6

39617

15,1

0,870,08

32,2

Через 14 сут после обработки

Контроль

3,970,5

44,573,5

58331

11,2

0,760,06

40,6

Луварам + Гуми

6,720,1

92,087,8

69840

13,7

1,320,12

58,3

Луварам

5,660,9

71,066,1

62239

12,6

1,140,10

43,6

Примечание. Описание вариантов опыта см. в разделе «Методика».

Регуляторы роста интенсивно включаются в процессы метаболизма и быстро транспортируются в растениях. Использование баковой смеси гербицида Луварам и биостимулятора роста Гуми снижало отрицательное действие гербицида и стимулировало обмен нуклеиновых кислот и белка в клетках обработанных растений. Незначительное ингибирование процессов накопления ДНК, РНК и белка в клетках растений нивелировалось при использовании смеси гербицида с биостимуляторами. Так, содержание ДНК в растениях через 1 сут после обработки возрастало по сравнению с контролем, РНК и общего белка -- заметно снижалось, тогда как активность лектинов увеличивалась (см. табл. 4). При использовании Гуми выявлена следующая зависимость: уже через 4 сут после обработки увеличивалось содержание ДНК, РНК, белка и лектинов; спустя 2 нед возрастала функциональная активность ДНК. В целом наши данные свидетельствуют о том, что под воздействием гербицидов содержание нуклеиновых кислот в растениях снижается, причем в большей степени это касается содержания РНК. Возможно, что действие на растения различных факторов среды (в том числе и гербицидов) обусловлено скоростью синтеза и распада РНК.

Таким образом, при выборе и использовании в качестве протектантов наиболее эффективных препаратов мы предлагаем руководствоваться данными о механизме действия антистрессовых индукторов, повышающих неспецифическую устойчивость растений к гербицидам. Наряду с гуминовыми кислотами в качестве таких препаратов могут служить эмистим, иммуноцитофит, эпин, агат-25, а также фитоспорин (13, 14). Сроки действия разных антистрессовых препаратов варьируют до 3 нед и более. Повторная обработка этими препаратами в разных сочетаниях в течение онтогенеза является важным способом дополнительного повышения устойчивости растений к действию и других неблагоприятных факторов.

гербицид пшеница сорняк биостимулятор

Литература

Исаева Л.И. Повышение безопасности гербицидов для культурных растений (зарубежный опыт). В сб.: Агропромышленное производство: опыт, проблемы и тенденции развития. М., 1988, 1: 35-44.

Шаяхметов И.Т., Кузнецов В.И., Гилязетдинов Ш.Я. Перспективы использования Гуми в качестве протекторного препарата против токсического действия гербицидов. В кн.: Защитно-стимулирующие и адаптогенные свойства препарата Гуми -- биоактивированной формы гуминовых кислот. Уфа, 2000: 50-56.

Вечер А.С. Основы физической биохимии растений. Минск, 1984.

Lisker J.S. Nev physical methodes and system for automatic determination of state of plant and seeds. In: Automatic control of food and biological processes. Paris, 1994: 75-82.

Луцик М.Д., Панасюк Е.Н. Лектины. Львов, 1981.

Lis H., Sharon N. Lectins in higher-plants. Biochemistry of plants. N.Y., 1981, 6: 371-444.

Спирин А.С. Спектрофотометрическое определение суммарного количества нуклеиновых кислот. Биохимия, 1958, 23, 5: 656-662.

Конарев В.Г., Тютерев С.Л. Методы биохимии и цитохимии нуклеиновых кислот растений. Л., 1970.

Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding. Anal. Biochem., 1976, 72, 1/2: 248-254.

Lowry O.H., Rosebrough N.J., Fair A.L. e.a. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1951, 193, 1: 265-275.

Стрелков В.Д. Поиск новых регуляторов роста растений и гербицидных антидотов. В сб.: Актуальные вопросы биологизации растений. Пущино, 2000: 152-155.

Питина М.Р., Познанская Н.Л., Промоненков В.К. Современный уровень и перспективные направления защиты сельскохозяйственных культур от нежелательных последствий применения гербицидов. Агрохимия, 1986, 4: 107-139.

Кульнев А.И., Соколова Е.А. Многоцелевые стимуляторы защитных реакций, роста и развития растений. Пущино, 1997.

Менликеев М.Я., Хотянович И.В. Элита Фитоспорин -- высокоэффективный препарат комплексного действия. Екатеринбург, 2001.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены