CC BY
14
УДК 635.964 : 632.071 Б01 10.24411/2078-1318-2018-14017
Доктор с.-х наук В.А. ПОЗДНЯКОВ Канд. с.-х наук Т.Б. НАГИЕВ (ФГБНУ ЛНИИСХ, [email protected]) Соискатель А.И. ДРИЖАЧЕНКО (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected])
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОРТОМИКРОБНЫХ СИСТЕМ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО НА ПОДЗОЛАХ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ
В научной литературе в последнее время отмечают, что используемый линейный подход, или редукционизм применительно к интерпретации результатов, в том числе в селекции растений, наблюдаемых экспериментально как методология познания, глубоко вошёл в биологию и остается её основным научно обоснованным принципом [1].
Его применение к нелинейным явлениям функционирования систем приводит к неразрешимым противоречиям и глубоким ошибкам в трактовке наблюдаемых биологических закономерностей, в том числе в области иммунитета растений. В физике при изучении слабых магнитных полей сильны и интенсивно развиваются и другие теоретические подходы, необходимые для более сложных процессов и явлений, именуемых самосогласованными и коллективными. Для их описания и понимания формируются теоретические направления, получившие общие названия «нелинейная физика» и «синергетика».
Открытые системы - растительно-микробные популяции трав, меристемные клоны картофеля являются неравновесными. Теоретические разработки явления тесно связаны с именами Л. Онзагера и И. Пригожина.
Природа обеспечила биополимерам живого организма (ДНК), наряду с их специфичными химическими свойствами, такую «упорядоченность» в пространстве, благодаря которой они обладают уникальной способностью к преобразованию колебательной энергии в когерентную (квантовую) форму, управляющую обменом веществ.
Эпигенетическая изменчивость как явление получила современное объяснение в свете разрабатываемого естествоиспытателями нелинейного подхода к объектам живой и неживой природы. Нелинейный подход к изучению закономерностей окружающего мира с успехом заменит эпигенетическую модель изменчивости живых организмов.
Примером эпигенетической изменчивости служит известный селекционерам факт наличия положительных биологических и хозяйственно ценных признаков у толерантных к патогенам сортов полевых культур.
Прослежен путь влияния условий выращивания через ДНК, солитон А. С. Давыдова, фрактальные кристаллы воды, космофизические факторы, биогеоценотические особенности на потенциальные возможности новых сортов растений. Только синхронизированные с местом выращивания по спектрам излучений толерантные генотипы имеют преимущества перед конкурентами.
Толерантность -характерная особенность местных сортов, сохраняющих по годам стабильную урожайность.
Новые структуры (растительно-микробные системы, меристемные клоны картофеля), образующиеся в коллективных нелинейных молекулярно-биологических процессах, всегда представляют собой новый пример нелинейного подхода к формированию исходного материала многолетних трав. Это очень большие сущности, обладающие своими уникальными свойствами, характеризующиеся определённым временем существования и вступающие в специфические взаимодействия друг с другом [2].
Растительно-микробные популяции - удобные модели для разработки фундаментальных и прикладных аспектов симбиологии и симбиогенетики. В них растения вступают в разнообразные симбиотические отношения с микроорганизмами, выполняющими трофические, защитные и регуляторные функции.
В основу схемы селекции положена концепция «адаптивной селекции», включающая ключевую роль метеорологических и эдафических факторов в развитии растений, которая затем была трансформирована в биоценологический подход с ключевой ролью биотических взаимодействий. Однако сложный характер симбиотических взаимодействий культуры с вредителями и патогенами ставит множество проблем в идентификации нужных генотипов.
Объектом исследования являются селекционные номера и сортомикробные популяции клевера лугового (Trifolium pratense L.) селекции лаборатории института.
Цель исследований - анализ методов экологической селекции создания высокопродуктивных сортомикробных систем клевера лугового, адаптированных к условиям Европейского Севера и Северо-Запада России для дальнейшего использования. Задачи исследований - изучить и усовершенствовать новые методы экологической селекции на основе сортомикробных популяций, сформированных из семян образцов клевера лугового различного эколого-географического происхождения. Новизна исследований - для оценки параметров экологической пластичности и стабильности действия биопрепаратов при формировании новых перспективных растительно-микробных систем использован биохимический анализ образцов клевера лугового на содержание в зеленой массе травы сырого протеина.
Материалы, методы и объекты исследования. Для усовершенствования методов экологической селекции создания высокопродуктивных сортов клевера лугового в 2018 г. оценивались сортомикробные популяции, сформированные из семян образцов различного эколого-географического происхождения, принадлежащие к северо-восточной, среднерусской и северотаежной европейской группам сортотипов. Питомник предварительного размножения был заложен в 2015 г. в двух повторениях. Для инфицирования ризосферными микроорганизмами были взяты сортообразцы - Лужский, ДС 8/7, Лужский (повторное инфицирование) и ТОС СПГ 188-01.
Сортомикробные популяции были сформированы по принципу группового биотипического отбора по признаку высокой семенной продуктивности. Отбор селекционного материала бобовых трав проводили по комплексу хозяйственно ценных признаков: зимостойкость, дружное отрастание весной и после укосов, долголетие, хорошее качество корма, устойчивость к основным болезням и высокая продуктивность кормовой массы и семян.
В селекции клевера лугового большое внимание уделяли признаку толерантности к стрессовым факторам (патогенам), позволяющему получать перспективный селекционный материал со стабильной по годам урожайностью вегетативной массы и семян, снижающей актуальность применения пестицидов на травостоях злаковых трав. С целью исследования влияния биопрепаратов на основе штаммов симбиотических и ассоциативных бактерий на продуктивность многолетних бобовых трав в 2015 г. был заложен опыт с различными образцами клевера лугового (Trifolium pratense L.) отдела селекции ФГБНУ ЛНИИСХ «Белогорка».
Закладку опытов, проведение учетов и наблюдений осуществляли согласно методическим указаниям, разработанным в ВИК (М.) [3] и ВНИИСХМ (СПб) [4]. Оценку эффективности растительно-микробных взаимодействий изучаемых сортообразцов проводили как в лаборатории, так и в селекционных питомниках при сплошном способе посева тракторной сеялкой.
Семена бобовых трав перед посевом были инокулированы бактериальными препаратами Агрофил, Мобилин 880, Азоризин 6, Клевер 339 б, полученными от А. П. Кожемякова (СПб., ВНИИСХМ).
Почвы на опытном поле ФГБНУ ЛНИИСХ «Белогорка» - среднеподзолистые, легкосуглинистые; pH (КС1) - 5,1; содержание гумуса - 2%; P2O5 - 3,9 мг/100 и K2O - 8,5 мг/100 г почвы.
Результаты исследования. Растительно-микробные популяции - удобные модели для разработки фундаментальных и прикладных аспектов симбиологии и симбиогенетики. В них растения вступают в разнообразные симбиотические отношения с микроорганизмами,
выполняющими трофические, защитные и регуляторные функции. Оценка растительно-микробных популяций из семян образцов различного эколого-географического происхождения (закладка 2015 г.) проведена в 2018 г. В первом повторении семена клевера лугового обработали перспективным препаратом Мобилин 880, во втором - препаратом Азоризин 6, также показывающий положительный биологический эффект (таблица).
Таблица. Реакция перспективных растительно-микробных популяций клевера лугового на инфицирование ризосферными микроорганизмами. Питомник предварительного
размножения (2018 г.)
А) Мобилин 880
Образец Мощность, балл 13.06. 2018 Цветущие головки,% Сырой протеин, % Высота см, 2018 Зеленая масса т/га, 2018 Завязы ваемость %, 2018
5.07. 2018 10.07. 2018 16.07. 2018 22.06. 2016 18.07. 2017
Лужский 5,0 35 60 85 10,8 16.8 60 8,0 27,4
ДС 8/7 5,0 25 50 85 8,3 16.6 47 2,0 14,3
Лужский (повторное инфицирование) 5,0 15 50 65 18.4 57 5,5 11,8
ТОС СПГ 18801 4,0 20 20 85 6,9 9.4 53 3,5 24,2
Среднее 3,8 19 45 80 8,7 15,4 54±1 4,8±0,0 4 19,4
3,2 5,4
Б) Азоризин 6
Образец Мощ ность, балл Цветущие головки,% Сырой протеин, % Высота Зеленая масса т/га, 2018 Завязы ваемос ть %, 2018
5.07. 2018 10.07. 2018 16.07. 2018 22.06. 2016 18.07. 2017 см, 2018
Лужский 5 50 60 75 14.4 19.4* 61 13,0 18,4
ДС 8/7 5 55 60 60 14.1 13.0 64 4,5 20,9
Лужский (повторное инфицирование) 5 55 50 65 11.4 46 1,5 39,2*
ТОС СПГ 18801 3 45 50 85 12.4 12.8 61 2,0 18,7
Среднее 4 51 55 71 13,6 14,2 58±1 5,3±0, 04 23,6
НСР 05 3,2 3,0 5,4
Примечание:* - достоверные различия при р=0,95
Сортомикробные популяции были сформированы по принципу группового биотипического отбора по признаку высокой семенной продуктивности. В отчетном году из-за жаркого лета растения быстро развивались, и различия по количеству зацветших головок были не заметны. Сортомикробная система от повторного инфицирования (дел. 3, с.Лужкий) с биопрепаратом Азоризин 6 имела лучшие показатели по формированию генеративной сферы. Завязываемость семян была выше средней по опыту на 16,5%. По годам изучения сортомикробные популяции показали различные характеристики по развитию генеративной сферы, что характеризует их как нестабильный и нуждающийся в дальнейшей селекции исходный материал. В 2017 г. на завершающей учетной операции у лучших по Азоризину 6 образцов распустилось 55% соцветий. Напротив, по Мобилину 880 было меньше - 10 - 35%.
Инфицирование семян Азоризином 6 способствовало повышению завязываемости семян у образца ДС 8/7 до 63,3%. В 2016 г. стимуляция процессов роста и развития отмечалась, наоборот, по биопрепарату Мобилин 880. Пролонгирующий эффект оказался выше у бактериального штамма Азоризин 6.
Обратная корреляция скорости развития и содержания сырого протеина, как и в питомнике конкурсного сортоиспытаня посева 2014 г. , в основном подтвердилась и в новом питомнике. Медленно развивающиеся при инфицировании Мобилином 880 популяции клевера имели более высокое содержание сырого протеина в 2017 г., хотя в предыдущем году на растениях второго года жизни получена обратная закономерность.
В 2017 г. заложен новый питомник конкурсного сортоиспытания клевера лугового. Семена перед посевом обработали перспективными биопрепаратами: Мобилин 880, Азоризин 8, Азоризин 6 и N10. В качестве стандарта взят районированный в Ленинградской области высокопродуктивный сорт Волосовский. Вторым номером взят выделившийся в лаборатории в прошлые годы образец ВИК 10. Повторность шестикратная, площадь делянки 3 м2. Для размножения перспективных сортомикробных популяций клевера лугового заложен в отчетном году еще второй питомник предварительного размножения. Использовали селекционные образцы лаборатории: Лужский, ВИК 10, ДС 8/7 и СПГ 1. Площадь делянок каждого образца 300 м2, повторность двукратная. В первом повторении семена замачивали биопрепаратом Мобилин 880, во втором - препаратом Азоризин 6.
Выводы. Таким образом разработана концепция актуальности использования экологической пластичности и толерантности селекционных образцов клевера лугового для успешного функционирования многолетних бобовых трав на дерново-подзолистых слабоокультуренных почвах Нечерноземья.
Для усовершенствования методов экологической селекции создания высокопродуктивных сортов клевера лугового получены сортомикробные популяции, сформированные из семян образцов различного эколого-географического происхождения. Для инфицирования ризосферными микроорганизмами были взяты сортообразцы -Лужский, ДС 8/7, Лужский (повторное инфицирование) и ТОС СПГ 188-01.
Сортомикробные популяции сформированы по принципу группового биотипического отбора по признаку высокой семенной продуктивности. Сортомикробная система от повторного инфицирования (дел. 3, с.Лужкий) с биопрепаратом Азоризин 6 имела лучшие показатели по формированию генеративной сферы. Завязываемость семян была выше средней по опыту на 16,5%.
Для размножения перспективных сортомикробных популяций клевера лугового заложен в отчетном году второй питомник предварительного размножения. Использовали селекционные образцы лаборатории: Лужский, ВИК 10, ДС 8/7 и СПГ 1.
По годам изучения сортомикробные популяции показали различные характеристики по развитию генеративной сферы, что характеризует их как нестабильный и нуждающийся в дальнейшей селекции исходный материал.
Литература
1. Галль Л. Н. Физические принципы функционирования материи живого организма. -СПб.,2014. - 400с.
2. Тихонович И.А., Борисов А.Ю., Цыганов В.Е. и др. Интеграция генетических систем растений и микроорганизмов при симбиозе // Доклады РАСХН. - СПб., 2004. - С. 58-62.
3. Бехтин Н. С. Методические указания ВИК по селекции многолетних трав. - М., 1985. - 187с.
4. Кожемяков А. П., Чеботарь В. К. Биопрепараты для земледелия. - М., 2005. - С.18-54.
5. Поздняков В. А., Нагиев Т. Б., Малюхин Д. М., Дрижаченко А. И. Экологическая оценка новых сортов злаковых трав на техногенных грунтах полигона ТБО «Новый свет-эко». // Качественный рост российского агропромышленного комплекса: возможности, проблемы и перспективы: сборник науч. трудов / СПбГАУ. - 2018. - С. 121 - 123.
Literatura
1. Gall L. N. Fizicheskie printsipy funktsionirovaniya materii zhivogo organizma. - SPB., 2014. - 400c.
2. Tikhonovich I. A., Borisov A.Yu., Tsyganov V. E. i dr. Integratsiya geneticheskikh system rasteniy i mikroorganizmov pri simbioze // Doklady RASKHN. - SPB.,2004. - C.58-62.
3. Bekhtin N. S. Metodicheskie ukazaniya VIK po selektsii mnogoletnikh trav. - M.,1985. - 187s.
4. Kozhemyakov A. P., Chebotar V. K. Biopreparaty dlya zemledeliya. - M., 2005. - C.18-54.
5. Pozdnyakov V. A., Nagiev T. B., Malyuhin D. M., Drizhachenko A. I. EHkologicheskaya ocenka novyh sortov zlakovyh trav na tekhnogennyh gruntah poligona TBO «Novyj svet-ehko». // Kachestvennyj rost rossijskogo agropromyshlennogo kompleksa: vozmozhnosti, problemy i perspektivy: sbornik nauch. trudov / SPbGAU. - 2018. - S. 121 - 123.
УДК 635.55 Б01 10.24411/2078-1318-2018-14021
Соискатель Т.А. ЛАВРИЩЕВА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Доктор с.-х. наук Г.С. ОСИПОВА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected])
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТОК ПРЕПАРАТОМ ЭПИН-ЭКСТРА НА БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПРОДУКТИВНОСТЬ
РАСТЕНИЙ ЭНДИВИЯ
Эпин (2,4-эпибрассинолид) - представитель брассиностероидных фитогормонов (рис. 1). Брассиностероиды оказывают на растения общеукрепляющее действие, давая им возможность полнее использовать наличные ресурсы и пополнять внутренние запасы.
Наиболее полно брассиностероиды были исследованы в Российской Федерации, и Эпин - оригинальная российская разработка. До 2003 г. 2,4-эпибрассинолид выделяли из растительной массы, затем действующее вещество было синтезировано в химически чистом виде. Усовершенствованный препарат получил название Эпин-экстра. Эпин-экстра -регулятор и адаптоген, действующее вещество - эпибрассинолид, 0,025 мг/кг. Эпибрассинолид, действуя опосредованно через гормональную систему, влияет на активность и биосинтез ферментов окислительного цикла (полифенолоксидазу, фенолоксидазу, пероксидазу, супероксиддисмутазу), гидроксилитических ферментов (протеазы), малоновый диальдегид оказывает разностороннее влияние на растение: усиливает прорастание семян и рост растений, повышает устойчивость к биотическим и абиотическим факторам, увеличивает урожай и улучшает его качество. Эпибрассинолид регулирует поступление ионов в растительную клетку, что сказывается на снижении накопления тяжелых металлов и радионуклидов при выращивании сельскохозяйственных культур в зонах загрязнения. Эпин-экстра повышает устойчивость растений к фитопатогенам и вирусной инфекции, что дает возможность использовать их в качестве средства снижения пестицидной нагрузки или даже как безопасную альтернативу химическим пестицидам. Натуральное вещество эпибрассинолид не является токсичным.
Растения и семена, обработанные Эпином-экстра, отличаются более высоким содержанием фитогормонов: ауксина, цитокинина и гиббереллина, которые отвечают за ростовые процессы. Наряду с этим хлорогеновая и кофейная кислоты, а также эпибрассинолид принимают участие в запуске механизма цветения растений, поэтому растения, которые подвергались воздействию циркона или Эпина-экстра, зацветают на несколько дней раньше необработанных.
