Вплив гібереліну на формування фотосинтетичного апарату та продуктивність перцю солодкого

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький державний педагогічний університет ім. М. Коцюбинського

Вплив гібереліну на формування фотосинтетичного апарату та продуктивність перцю солодкого

Бровко О.В., аспірант

Кур'ята В.Г., д-р біол. наук

Рогач В.В., канд. біол. наук

Результати досліджень свідчать, що застосування екзогенного гібереліну на культурі перцю солодкого у фазу бутонізації приводить до змін морфогенезу рослин. Протягом усього періоду вегетації рослини, оброблені гібереліном, характеризувалися більш інтенсивним ростом, ніж рослини контрольного варіанта. Досліджено, що за дії препарату зростала кількість листків, сумарна площа листків на рослині, їхня маса сухої та сирої речовини, що свідчить про формування більш потужного листкового апарату.

Гіберелова кислота сприяла збільшенню товщини хлоренхіми та підвищенню листкового та хлорофільного індексів, що свідчить про формування більш потужного фотосинтетичного апарату.

Поліпшення фітометричних і мезоструктурних показників листків сприяли посиленню фотосинтетичної активності листкового апарату. Це підтверджується більш високими показниками значення чистої продуктивності фотосинтезу.

Вказані зміни морфометричних та мезоструктурних показників рослин перцю під впливом 0,005 % гіберелової кислоти сприяли підвищенню продуктивності культури на 32 %.

Ключові слова: перець солодкий (Capsicum annuum L.), регулятори росту рослин, гіберелін, морфогенез, фотосинтетичний апарат, урожайність.

Действие гиббереллина на формирование фотосинтетического аппарата и продуктивность перца сладкого

А.В. Бровко, В.Г. Курьята, В.В. Рогач

Результаты исследований свидетельствуют о том, что применение экзогенного гиббереллина на культуре перца сладкого в фазу бутонизация приводит к изменениям морфогенеза растений. В течение всего периода вегетации растения, обработанные гиббереллином, характеризовались более интенсивным ростом, чем растения контрольного варианта. Доказано, что под действием препарата увеличивалось число листьев, суммарная площадь листьев на растении, их масса сухого и сырого вещества, что свидетельствует о формировании более мощного листового аппарата под действием экзогенного гиббереллина.

Гибберелловая кислота способствовала увеличению толщины хлоренхимы и повышению листового и хлорофильного индексов, что свидетельствует о формировании более мощного фотосинтетического аппарата.

Улучшение фитометрических и мезоструктурных показателей листьев способствовали усилению фотосинтетической активности листового аппарата. Это подтверждается более высокими показателями значения чистой продуктивности фотосинтеза.

Указанные изменения морфометрических и мезоструктурных показателей растений перца под влиянием 0,005 % гибберелловой кислоты обусловили повышение продуктивности культуры на 32 %.

Ключевые слова: перец сладкий (Capsicum annuum L.), регуляторы роста растений, гиббереллин, морфогенез, фотосинтетический аппарат, урожайность.

Gibberellin effects on formation and performance of sweet pepper photosynthetic apparatus

О. Brovko, V. Kuriata, V. Rogach

The results of the study suggest that exogenous gibberellin application to sweet pepper in the budding phase leads to the changes in plant morphogenesis. The plants treated with gibberellin were characterized by more intensive growth than the plants of the control group. In particular, during the fruit formation the height of the plants that had been treated with 0,005 % GA3 preparation was 55,28±1,23 sm compared to the control plants of 48,6±1,08 sm high.

The importance leaf surface area in plant productive process is a well known fact. During the study we observed that the quantity of leaves, their total area and the dry and raw substance weight increased. This suggests that exogenous gibberellin application leads to the formation of more powerful leaf apparatus. An important coenocytic indicator of photosynthetic productivity of seeding-down is leaf index. An important coenocytic indicator of photosynthetic productivity of inoculations is the leaf index. We proved that after gibberellin application this indicator was higher compared to the control group.

It is known that leaf physiological state is closely connected with its structural features, and it is defined as mesostructure in the scientific literature.

Notwithstanding that in many cases the mesostructural indicators of leaves display the photosynthetic activity of plants, gibberellin effect on red pepper photosynthetic apparatus formation was not studied. The results obtained during the study show that the formation of photosynthetic apparatus becomes more potential.

The plant leaves of the studied group differed by bigger thickness due to extension of the main photosynthetic tissue - chlorenchyma. The volume of columnar parenchyma and linear sizes of the spongy parenchyma cell increased. At the same time, the total sum of chlorophylls reduced after GA3 application. Moreover, due to bigger leafy mass formation in the plants of the research group the total content of chlorophylls in one plant under the effect of GA3 incresed. In particular, in plants of research group it was 0,76±0,03 g and in control group it was 0,83±0,04 g. Accordingly, the chlorophyll index also grew after the preparation application. It was 3,8 ±0,19 g/m2 in the plants treated by gibberellin against 4,9±0,25 g/m2 in the control group.

The improvement of photometric and mesostructural indicators of leaves, the increase of leaf index rate and the content of chlorophylls in one plant per a unit of coenosis area contributed to the strengthening of photosynthetic activity of the leaf apparatus. It was confirmed by higher indicators of net productivity photosynthesis. The most intensive growth of this indicator was noted at the early stages of ontogenesis.

Thus, 0,005 % gibberellin acid application leads to more developed photosynthetic apparatus, which encourages plants to form powerful donor potential and is a prerequisite for increasing of the crop yield capacity. The analysis of yielding capacity of sweet pepper treated with GA3 suggests that changes in morphometric indicators and leaf mesostructure of leaves lead to the increase of sweet pepper yield rate.

Key words: sweet pepper (Capsicum annuum L.), plant growth regulators, gibberellin, morphogenesis, photosynthetic apparatus, crop productivity.

Постановка проблеми

Зростаючі потреби сучасного сільськогосподарського виробництва визначають необхідність пошуку нових шляхів і способів підвищення урожаю та покращення його якості. Вирішення цих завдань можливе на основі більш високого рівня реалізації генетичного потенціалу в продукційному процесі рослини [1]. Важливим компонентом сучасних технологій рослинництва стають регулятори росту [2, 3]. Інтерес до цієї групи сполук обумовлений широким спектром їх дії на рослини, можливістю спрямовано регулювати окремі етапи росту і розвитку з метою мобілізації потенціальних можливостей рослинного організму, для підвищення урожайності. Застосування регуляторів росту - це новий напрям агробіології, що заснований на сучасних досягненнях фітофізіології, молекулярної біології і біохімії [4].

Аналіз останніх досліджень та публікацій. За допомогою синтетичних рістрегулюючих речовин можна впливати на інтенсивність і спрямованість фізіологічних процесів, пришвидшувати чи сповільнювати не лише ріст, але й цвітіння, процеси утворення і дозрівання плодів, викликати опадання листя, змінювати напрямки потоків асимілятів і метаболітів у рослинах в бік посиленого відкладання їх у запасаючих органах, що приводить до збільшення врожайності культур [5].

Зокрема, досліджено, що обробка різних сортів винограду гібереловою кислотою у концентрації 40 мл/л за 10 днів після цвітіння посилювала ріст пагонів ліани та збільшувала урожайність культури з одночасним підвищенням якості продукції [13]. Зростання врожайності винограду також спостерігалося після обробки рослин гібереловою кислотою в концентрації 50 мл/л [14].

Встановлено, що застосування гіберелової кислоти на посівах редису сприяло зростанню вмісту хлорофілу у листках та збільшувало площу листкової поверхні, що в подальшому привело до збільшення урожаю коренеплоду [15]. Зростання урожайності також спостерігалося за обробки насаджень картоплі препаратом Гіберсіб-У [16].

Продуктивність рослин значною мірою визначається стратегією перерозподілу асимілятів, співвідношенням процесів росту і фотосинтезу, між якими встановлюється динамічний стан з постійною корекцією величин донорно-акцепторних відносин, залежно від різноманітних зовнішніх впливів [6].

У зв'язку з цим з'являється можливість застосування регуляторів росту для пізнання механізмів функціонування донорно-акцепторної системи рослини.

Перець є важливою овочевою культурою. Водночас, особливості впливу екзогенного гібереліну на морфогенез і продуктивність цієї культури вивчено недостатньо.

Мета і завдання дослідження - встановити вплив гіберелової кислоти на морфогенез, формування і функціонування фотосинтетичного апарату та продуктивність перцю солодкого.

Матеріал і методика досліджень

Дослідження проводили на виробничих насадженнях перцю солодкого СФГ «Бережан П.Г.» с. Горбанівка Вінницького району Вінницької області у вегетаційні періоди 2013-2015 рр. Рослини сорту Антей обробляли у фазу бутонізації за допомогою ранцевого обприскувача ОП-2 0,005 % розчином гіберелової кислоти (ГК3) до повного змочування листків. Рослини контрольного варіанта обприскували водопровідною водою. Площа ділянок 33 м2, повторність - п'ятиразова. Фітометричні показники (висота рослин, площа листків, маса сирої та сухої речовини листків) визначали на 20 рослинах через кожні 10 днів. Площу листків вимірювали ваговим методом [7]. Вміст суми хлорофілів (a+b) визначали спектрофотометрично. Протягом вегетації визначали чисту продуктивність фотосинтезу (ЧПФ), листковий індекс (ЛІ), як площу всіх листків на рослинах на одиницю поверхні ґрунту, та хлорофільний індекс (Хл.І), як вміст хлорофілу на одиницю площі насаджень [8]. Мезоструктурну організацію листка визначали за методикою А.Т. Мокроносова та Р.А. Борзенкової на фіксованому матеріалі [10]. Склад фіксуючої суміші - рівні частини етилового спирту, гліцерину і води з додаванням 1 % формаліну [5].

Результати досліджень обробляли статистично за програмою “STATISTICA-6,1”. У таблицях та на діаграмах наведено середньоарифметичні значення та їх стандартні похибки.

Результати досліджень та їх обговорення

Результати досліджень свідчать про те, що застосування екзогенного гібереліну на культурі перцю солодкого у фазу бутанізації приводить до змін морфогенезу рослин. Протягом усього періоду вегетації рослини, оброблені гібереліном, характеризувалися більш інтенсивним ростом, ніж рослини контрольного варіанта. Зокрема, в період формування плодів висота рослин оброблених 0,005 % препаратом ГК3 складала 55,28±1,23 см порівняно із контролем, де цей показник складав 48,6±1,08 см.

Відомо, що суттєву роль у продукційному процесі рослин відіграє площа листкової поверхні. Результати досліджень свідчать, що за дії препарату зростала кількість листків, сумарна площа листків на рослині, їхня маса сухої та сирої речовини, що свідчить про формування більш потужного листкового апарату за дії екзогенного гібереліну. Важливим ценотичним показником фотосинтетичної продуктивності посівів є листковий індекс. Нами встановлено, що за дії гібереліну цей показник був вищим порівняно з контролем (рис. 1).

Відомо, що фізіологічний стан листка знаходиться у тісній взаємодії з його структурними особливостями, що визначаються в науковій літературі як мезоструктура. За мезоструктурними характеристиками можна проаналізувати фотосинтетичну активність рослин у багатьох випадках, однак вивчення дії гіберелінів на формування фотосинтетичного апарату листків перцю солодкого, очевидно, не проводилося [9]. Отримані нами результати вивчення мезоструктурних показників листків цієї культури за дії гіберелової кислоти свідчать про формування більш потужного фотосинтетичного апарату (табл. 1).

Рис.1. Вплив гіберелової кислоти (0,005 %) на формування листкового апарату рослин перцю солодкого сорту Антей в період інтенсивного росту плодів (середні дані за 2013-2015 рр.).

Таблиця 1 - Вплив 0,005 % гібереліну на мезоструктурні показники листків рослин перцю солодкого сорту Антей, 2014 р. (початок фази цвітіння) гіберелін перець солодкий

Примітка. * - різниця достовірна за Р<0,05.

Як видно з отриманих результатів, листки дослідного варіанта відрізнялися більшою товщиною за рахунок розростання основної фотосинтетичної тканини - хлоренхіми. Достовірно зростав об'єм стовбчастої паренхіми та лінійні розміри клітини губчастої паренхіми. Водночас, за дії ГК3 відмічалося зменшення вмісту суми хлорофілів (табл. 1). При цьому за рахунок формування більшої маси листків у рослин дослідного варіанта, сумарний вміст хлорофілів у перерахунку на одну рослину під впливом ГК3 зростав. Зокрема, у рослин дослідного варіанта він становив 0,76±0,03 г, а у контролі - 0,83±0,04 г. Відповідно, зростав і хлорофільний індекс рослин за дії препарату - 3,8 ±0,19 г/м2 проти 4,9±0,25 г/ м2 у контролі.

Таким чином, поліпшення фітометричних і мезоструктурних показників листків, збільшення показників листкового індексу та вмісту хлорофілів у перерахунку на рослину та одиницю площі ценозу сприяли посиленню фотосинтетичної активності листкового апарату. Це підтверджується більш високими показниками значення чистої продуктивності фотосинтезу. Найбільш інтенсивно зростання цього показника за дії препарату відмічалося на ранніх етапах онтогенезу.

Отже, застосування 0,005 % гіберелової кислоти приводить до формування більш розвиненого фотосинтетичного апарату, що дозволяє рослині формувати потужний донорний потенціал і є передумовою підвищення урожайності культури. Аналіз урожайності рослин перцю солодкого за дії ГК3 свідчить, що зміни у морфометричних показниках та мезоструктурі листків приводили до підвищення урожайності культури перцю солодкого (рис. 2).

Рис. 2. Вплив гіберелової кислоти на чисту продуктивність фотосинтезу рослин перцю сорту Антей.

Час після обробки: 1 - 1-10-а, 2 - 10-20-а, 3 - 20-30-а, 4 - 30-40-а доба.

- гіберелова кислота.

Таблиця 2 - Вплив гіберелової кислоти ГК3 на урожайність перцю солодкого сорту Антей (середні дані за 20132015 роки)

Примітка. * - різниця достовірна за Р<0,05.

Висновок

Отже, застосування 0,005 % розчину гіберелової кислоти в період бутонізації рослин перцю солодкого приводить до суттєвих змін у морфогенезі рослин, формування потужного фотосинтетичного апарату, в результаті чого підвищується продуктивність культури. За дії препарату урожайність перцю солодкого зростала на 32 %.

Список літератури

Рогач Т.І. Особливості морфогенезу і продуктивність соняшнику за дії трептолему / Т.І. Рогач // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку. - Київ, 2009. - С. 680-686.

Біологічно активні речовини в рослинництві / Грицаєнко З.М., Пономаренко С.П., Карпенко В.П., Леонтюк І.Б. - К.: ЗАТ «НІЧЛАВА», 2008. - 352 с.

Вплив концентрату метанового бродіння на підвищення продуктивності сільськогосподарських культур / В.К. Яворська, І.В. Драговоз, М.І. Кошель та ін. // Вісн. аграр. науки. - 1997. - № 4. - С. 42-44.

Біологічні та агроекологічні основи підвищення продуктивності с/г культур / А.Ф. Гойчук, П.Г. Копитко,

З.Й. Грицаєнко та ін. // Біологічні науки і проблеми рослинництва: Зб. наук. праць Уманського держ. аграр. ун-ту. - Умань, 2003. - С. 5-14.

Кур'ята В.Г. Фізіолого-біохімічні механізми дії ретардантів і етиленпродуцентів на рослини ягідних культур: дис... доктора біол. наук / В.Г. Кур'ята. - Київ, 1999.

Фотосинтез / Д.А. Киризий, О.О. Стасик, Г.А. Прядкина, Т.М. Шадшина // Асимиляция СО2 и механизмы ее регуляции. - Киев: Логос, 2014. - С. 301.

Козаков Є.О. Методологічні основи постановки експерименту з фізіології рослин / Є.О. Козаков // Фітосоціо- центр, 2000. - 272 с.

Гавриленко В.Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гавриленко, М.Е. Ладыгина. - М.: Высш. шк.,

- 392 с.

Прядкіна Г.О. Потужність фотосинтетичного апарату, зернова продуктивність та якість зерна інтенсивних сортів м'якої озимої пшениці за різного рівня мінерального живлення / Г.О. Прядкіна, В.В. Швартау, Л.М. Михальська // Физиология и биохимия культ. растений. - 2011. - 43. - № 2. - С. 158-163.

Мокроносов А.Т. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов / А.Т. Мокроносов, Р.А. Борзенкова // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. -1978. - Т. 61, № 3. - С. 119-131.

Brassinosteroids - а new class of phytohormones / Seeta S. Ram Rao, Vardhini B.V. et al. // Curr. Sci. - 2002. - Vol. 82. - № 10. - P. 1239-1245.

Shtilman M.J. Phytoactive polymeric derivatives of plant growth regulators / M.J. Shtilman // Ibid. - 1993. - Vol. 20.

P. 208-209.

Брановицька Т.Ю. Дія гібереліну на ріст, розвиток та деякі біохімічні показники сортів винограду Бастардо магарацький // Каберне Совіньон, Сапераві 2001 года: автореф. дис... канд. с.-г. наук: 06.01.08 / Т.Ю. Брановицька. - Ялта, 2001. - 17 с.

Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Влияние гиббереллина на плодообразование семенных сортов винограда в условиях Крыма (Мананкова О.П.) / Серия «Биология, химия». Том 23 (62). - 2010. - № 4. - С. 151-157.

Панин Г.И. Влияние гиббереллина и гетероауксина на прорастание семян и физиологические процессы некоторых овощных культур / Г.И. Панин, С.В. Фивейская // Рост растений. Пути регуляции: межвуз. сб. науч. тр. - М.: МОПИ им. Н. К. Крупской, 1991. - С. 71-75.

Новиков И.С. Гибберсиб-У - биостимулятор плодообразования растений / И.С. Новиков // Защита и карантин растений. - 1997. - № 1. - С. 41-42.

References

Rogach T.I. Osoblyvosti morfogenezu i produktyvnist' sonjashnyku za dii' treptolemu / T.I. Rogach // Fiziologija roslyn: problemy ta perspektyvy rozvytku. - Kyi'v, 2009. - S. 680-686.

Biologichno aktyvni rechovyny v roslynnyctvi / Grycajenko Z.M., Ponomarenko S.P., Karpenko V.P., Leontjuk I.B. - K.: ZAT «NIChLAVA», 2008. - 352 s.

Vplyv koncentratu metanovogo brodinnja na pidvyshhennja produktyvnosti sil's'kogospodars'kyh kul'tur /

K. Javors'ka, I.V. Dragovoz, M.I. Koshel' ta in. // Visn. agrar. nauky. - 1997. - № 4. - S. 42-44.

Biologichni ta agroekologichni osnovy pidvyshhennja produktyvnosti s/g kul'tur / A.F. Gojchuk, P.G. Kopytko, Z.J. Grycajenko ta in. // Biologichni nauky i problemy roslynnyctva: Zb. nauk. prac' Umans'kogo derzh. agrar. un-tu. - Uman', 2003. - S. 5-14.

Kur'jata V.G. Fiziologo-biohimichni mehanizmy dii' retardantiv i etylenproducentiv na roslyny jagidnyh kul'tur: dys... doktora biol. nauk / V.G. Kur'jata. - Kyi'v, 1999.

Fotosintez / D.A. Kirizij, O.O. Stasik, G.A. Prjadkina, T.M. Shadshina // Asimiljacija SO2 i mehanizmy ee reguljacii. - Kiev: Logos, 2014. - S. 301.

Kozakov Je.O. Metodologichni osnovy postanovky eksperymentu z fiziologii' roslyn / Je.O. Kozakov // Fitosociocentr,

- 272 s.

Gavrilenko V.F. Bol'shoj praktikum po fiziologii rastenij / V.F. Gavrilenko, M.E. Ladygina. - M.: Vyssh. shk., 1975. - 392 s.

Prjadkina G.O. Potuzhnist' fotosyntetychnogo aparatu, zernova produktyvnist' ta jakist' zerna intensyvnyh sortiv m'jakoi' ozymoi' pshenyci za riznogo rivnja mineral'nogo zhyvlennja / G.O. Prjadkina, V.V. Shvartau, L.M. Myhal's'ka // Fyzyologyja y byohymyja kul't. rastenyj. - 2011. - 43. - № 2. - S. 158-163.

Mokronosov A.T. Metodika kolichestvennoj ocenki struktury i funkcional'noj aktivnosti fotosintezirujushhih tkanej i organov / A.T. Mokronosov, R.A. Borzenkova // Tr. po prikl. botanike, genetike i selekcii. -1978. - T. 61, № 3. - S. 119-131.

Brassinosteroids - a new class of phytohormones / Seeta S. Ram Rao, Vardhini B.V. et al. // Curr. Sci. - 2002. - Vol. 82. - № 10. - P. 1239-1245.

Shtilman M.J. Phytoactive polymeric derivatives of plant growth regulators / M.J. Shtilman // Ibid. - 1993. - Vol. 20.

P. 208-209.

Branovyc'ka T.Ju. Dija giberelinu na rist, rozvytok ta dejaki biohimichni pokaznyky sortiv vynogradu Bastardo magarac'kyj // Kaberne Sovin'on, Saperavi 2001 goda: avtoref. dys... kand. s.-g. nauk: 06.01.08 / T.Ju. Branovyc'ka. - Jalta,

- 17 s.

Uchenye zapiski Tavricheskogo nacional'nogo universiteta im. V. I. Vernadskogo. Vlijanie gibberellina na plo- doobrazovanie semennyh sortov vinograda v uslovijah Kryma (Manankova O.P.) / Serija «Biologija, himija». Tom 23 (62). - 2010. - № 4. - S. 151-157.

Panin G.I. Vlijanie gibberellina i geteroauksina na prorastanie semjan i fiziologicheskie processy nekotoryh ovoshhn- yh kul'tur / G.I. Panin, S.V. Fivejskaja // Rost rastenij. Puti reguljacii: mezhvuz. sb. nauch. tr. - M.: MOPI im. N. K. Krupskoj, 1991. - S. 71-75.

Novikov I.S. Gibbersib-U - biostimuljator plodoobrazovanija rastenij / I.S. Novikov // Zashhita i karantin rastenij. - 1997. - № 1. - S. 41-42.

Размещено на Allbest.ru