Дія ретардантів на морфогенез, період спокою і продуктивність картоплі - Автореферат

Важливим аспектом дії цих речовин є їх здатність впливати на донорно-акцепторну систему рослини, що дає змогу штучно перерозподіляти потоки асимілятів до господарсько цінних органів. Тому застосування синтетичних препаратів, які можуть змінювати атрагуючу здатність органів, регулювати транспортні потоки в рослинах, має не лише теоретичний інтерес, але й велике практичне значення (Прусакова Л.Д., 2004, Эрдели Г.С., 1992). Результати досліджень останніх років свідчать, що ретарданти викликають зміни в характері функціонування донорно-акцепторних відносин рослин, вони впливають на перерозподіл асимілятів між органами. Оскільки синтетичні інгібітори росту гальмують активність меристем, доцільним, на нашу думку, є вивчення впливу ретардантів із різним механізмом дії на стан спокою бульб картоплі та активність амілазного комплексу з метою зменшення втрат і збереження смакових якостей продукції при проростанні. Роботу виконано в рамках тематики природничо-географічного факультету Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського “Охорона навколишнього середовища і здоровя людини”, договорів про наукове співробітництво Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського з Інститутом фізіології рослин і генетики НАН України (2001 р., 2004 р.), з Інститутом кормів УААН України (2001 р.), Вінницьким державним аграрним університетом (2001 р.), правлінням СВАТ “Кожухівський”(2000-2004рр.) Вінницької області.Розкрито вплив речовин інгібіторного типу на процеси росту та розвитку рослин у звязку з продуктивністю. Роботу проводили на рослинах картоплі різностиглих сортів на землях СВАТ “Кожухівський” Літинського району Вінницької області протягом 2000-2004 років. Рослини вирощували в умовах відкритого ґрунту та у вегетаційних умовах. Площа дослідних ділянок становила 25м2, ширина міжрядь - 70 см, відстань між рослинами в рядку - 30 см. Рослини вирощували в посудинах місткістю 18,5 кг з живильною сумішшю ВНІС.Дослідження динаміки росту рослин картоплі в умовах польового досліду при обробці ретардантами свідчать про уповільнення інтенсивності ростових процесів. Ранньостиглі і середньостиглі сорти відрізнялися меншими темпами уповільнення росту за дії ретардантів у період вегетації. Так, у сорту Невська в умовах вегетаційного досліду у рослин, оброблених 0,3%-ним розчином декстрелу, вміст хлорофілу становив 0,51±0,02%, при дії 0,025%-ного паклобутразолу - 0,66±0,01%, а у контрольних рослин - 0,48±0,03% на одиницю сирої речовини. В цілому відмічалося збільшення цього показника в період активного росту рослин за дії ретардантів (червень - початок липня). У сорту Невська чиста продуктивність фотосинтезу у рослин, оброблених 0,3%-ним декстрелом та 0,025%-ним паклобутразолом (02.07.2000р.), була більшою від контролю відповідно у 3,9 та 4,1 рази.Дія ретардантів реалізувалася через анатомо-морфологічні зміни, регуляцію донорно-акцепторних відносин, перерозподіл потоків асимілятів і мінеральних речовин у рослині, що обумовлено перебудовою гормонального комплексу. Обробка рослин картоплі ретардантами призводила до гальмування росту пагонів, інтенсивність якого залежала від типу ретарданту, сорту та фону азотного живлення. Обробка ретардантами призводила до потовщення листків за рахунок розростання стовпчастої паренхіми, збільшення площі продихів та їх кількості на одиницю поверхні листка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Зміни ростових характеристик, морфогенезу та продуктивності рослин картоплі за дії ретардантів

Вплив ретардантів на ростові процеси, морфогенез та продуктивність рослин картоплі. Дослідження динаміки росту рослин картоплі в умовах польового досліду при обробці ретардантами свідчать про уповільнення інтенсивності ростових процесів. Залежно від сорту (через 10 днів після обробки) висота дослідних рослин була меншою від контролю в середньому на 10 - 25 %. Серед застосованих ретардантів найбільш ефективним виявився триазолпохідний препарат 0,025%-ний паклобутразол, який у найменшій концентрації проявляв найбільший рістгальмівний ефект. Найменш ефективною була дія 1%-ного хлормекватхлориду, особливо на пізньостиглому сорті Ласунак. Ранньостиглі і середньостиглі сорти відрізнялися меншими темпами уповільнення росту за дії ретардантів у період вегетації.

Оскільки умови вегетації періоду польового досліду характеризувалися суттєвими коливаннями температури і опадів протягом чотирьох років, нами досліджувалася дія ретардантів в умовах вегетаційного досліду. Найбільш ефективним було застосування 0,025%-ного паклобутразолу на рослинах сорту Невська, який через 10 днів після обробки призводив до зменшення висоти стебла у 2,2 рази.

Одночасно із зменшенням довжини пагонів картоплі відбувалося потовщення стебла під впливом 0,025%-ного паклобутразолу; 0,3%-ний декстрел та 1%-ний хлормекватхлорид викликали зменшення діаметру стебла (табл. 1).

Розростання стебла за дії 0,025%-ного паклобутразолу відбувалося за рахунок збільшення розмірів первинної кори та кількості шарів паренхіми з одночасним зменшенням обєму клітин. Рослини, оброблені 0,025%-ним паклобутразолом, характеризувалися збільшенням розмірів коленхіми та клітин ендодерми. Кількість рядів хлорофілоносного шару первинної кори та його товщина достовірно не відрізнялися від контролю. Під дією 0,3%-ного декстрелу та 1%-ного хлормекватхлориду дані показники достовірно не змінювалися.

Визначення сумарної площі листків рослин двох сортів картоплі - Мавка та Невська - свідчить про її зменшення у порівнянні з контролем протягом всього періоду спостереження. У сорту Мавка за дії 0,05%-ного паклобутразолу площа листкової поверхні (17.07.2000р.) становила 9,3±1,32 дм2 у порівнянні з контролем - 14,1±0,09 дм2.

Одержані нами результати показують, що зменшення площі листків під впливом паклобутразолу у сорту Невська протягом двох років дослідження супроводжувалося одночасним їх потовщенням за рахунок розростання стовпчастої хлоренхіми - основної асиміляційної тканини листка (табл. 2). Розміри клітин губчастої паренхіми залишалися близькими до контролю. Аналогічні результати були отримані на сорті Мавка.

Таким чином, зменшення площі листкової поверхні у рослин дослідних варіантів частково компенсувалося за рахунок перебудови асиміляційного апарату листків - збільшення частки хлоренхіми, в першу чергу стовпчастої, у загальній структурі листка. Зменшення площі листка супроводжувалося збільшенням розмірів клітин стовпчастої паренхіми, що свідчить про зменшення активності маргінальних меристем. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що в основі уповільнення росту листка лежить саме інгібування активності маргінальних меристем, а не фази розтягування клітин хлоренхіми.

Дослідження клітин епідермісу та продихового апарату рослин картоплі свідчить, що площа однієї клітини нижнього епідермісу під впливом 0,025% - ного паклобутразолу зменшувалася (табл. 2), але при цьому відбувалося збільшення кількості продихів та їх площі. Це сприяло посиленню інтенсивності газообміну дослідних рослин.

Листки рослин, оброблених ретардантами, мали більш інтенсивне зелене забарвлення, яке свідчило про збільшення вмісту хлорофілу. Так, у сорту Невська в умовах вегетаційного досліду у рослин, оброблених 0,3%-ним розчином декстрелу, вміст хлорофілу становив 0,51±0,02%, при дії 0,025%-ного паклобутразолу - 0,66±0,01%, а у контрольних рослин - 0,48±0,03% на одиницю сирої речовини.

Про збільшення фотосинтетичної активності листків картоплі під впливом ретардантів свідчать і одержані нами результати стосовно чистої продуктивності фотосинтезу у варіантах досліду. В цілому відмічалося збільшення цього показника в період активного росту рослин за дії ретардантів (червень - початок липня). У сорту Невська чиста продуктивність фотосинтезу у рослин, оброблених 0,3%-ним декстрелом та 0,025%-ним паклобутразолом (02.07.2000р.), була більшою від контролю відповідно у 3,9 та 4,1 рази. Аналогічні результати отримані на цьому сорті у 2002-2003 роках.

Відомо, що бульби утворюються за рахунок потовщення столонів. Велика довжина столонів вважається негативною ознакою, оскільки при цьому затримується бульбоутворення. Наші результати досліджень свідчать, що обробка рослин картоплі сорту Невська при висоті пагонів 15-20 см ретардантами, призводила до збільшення кількості столонів під впливом 0,3%-ного декстрелу та 0,025%-ного паклобутразолу. Ці ж ретарданти викликали зменшення довжини столонів, що є позитивним фактором при формуванні бульб. Так, 19. 06. 2004 р. довжина столонів у контрольних рослин становила 3,08±0,1 см, а при обробці 0,3%-ним декстрелом та 0,025%-ним паклобутразолом - відповідно - 2,6±0,2 і 2,83±0,3см. Зменшення довжини столонів за дії ретардантів супроводжувалося їх потовщенням.

Застосовані препарати сприяли більш ранньому закладанню бульб. Так, у 2004 році кількість бульб у рослин, оброблених 0,3%-ним декстрелом була більшою від контрольної в 1,6 рази.

Результати наших досліджень 2000-2004 років свідчать, що урожай картоплі залежав від типу ретарданту та особливостей сорту. В усіх варіантах досліду типовою реакцією рослин на дію ретардантів було збільшення кількості бульб у кущі. Разом з тим, продуктивність картоплі за дії ретардантів залежала від сорту рослин. Зокрема, найбільш чітке збільшення урожайності відбувалося лише у пізньостиглого сорту Ласунак (табл. 3), що свідчить про чітко виражену сортову чутливість до препаратів. Результати наших досліджень можуть бути використані для розробки нової технології застосування ретардантів для оптимізації насінництва цієї культури.

Вплив паклобутразолу на активність гіберелінів та вміст різних форм абсцизової кислоти у листках картоплі. Аналіз отриманих даних по вивченню дії ретардантів на компоненти гормонального комплексу свідчить про суттєвий вплив паклобутразолу на активність вільних і звязаних гіберелоподібних речовин та вміст різних форм абсцизової кислоти.

За дії паклобутразолу відбувалося чітке зменшення активності вільної форми гіберелоподібних речовин і незначне збільшення активності окремих фракцій звязаних ГПР.

Результати наших досліджень свідчать, що за дії препарату відбувалося суттєве збільшення вмісту вільної і звязаної форм АБК в листках картоплі.

Оскільки утворення абсцизової кислоти та гіберелінів являє собою єдиний шлях метаболізму терпенів, отримані результати свідчать про функціонування метаболічної вилки в рослині. В результаті чого внаслідок блокування синтезу гіберелінів ретардантами відбувалося підвищення вмісту абсцизової кислоти в листках.

Вплив ретардантів на динаміку вмісту вуглеводів та елементів мінерального живлення у рослин картоплі

Вплив ретардантів на динаміку вмісту різних форм вуглеводів в органах картоплі в онтогенезі. Аналіз результатів дослідження динаміки вмісту вуглеводів у рослинах картоплі сорту Невська свідчить про те, що гальмування росту пагонів при дії ретардантів супроводжувалося змінами в кількості цих речовин у рослині. На перших етапах росту спостерігалося чітке збільшення вмісту сахарози в листках за дії ретардантів. У фазу бутонізації-цвітіння відбувалося помітне прискорення пересування вуглеводів із листків у бульби, що супроводжувалося збільшенням вмісту сахарози у них.

Трьохрічні дослідження вмісту крохмалю в бульбах свідчать про зростання цього показника в часі, але бульби рослин, оброблених ретардантами, характеризувалися меншим вмістом крохмалю порівняно з контролем, причому різниця зменшувалася на кінець вегетації (рис. 3).

По всіх варіантах досліду на кінець дослідження відтік асимілятів відбувався не лише з листків, а й з коренів, на що вказує менший вміст сахарози та суми цукрів у них, що супроводжувалося збільшенням вмісту суми цукрів у бульбах. На нашу думку, це свідчить про посилений їх відтік до атрагуючих центрів.

Таким чином, обробка рослин картоплі на ранніх етапах розвитку ретардантами призводила до перерозподілу різних форм вуглеводів між органами рослин. У листках дослідних рослин на ранніх етапах розвитку відбувалося збільшення вмісту основної транспортної форми цукрів - сахарози в порівнянні з контролем.

Динаміка вмісту азоту, фосфору та калію в органах рослин картоплі за дії ретардантів. На вміст і перерозподіл елементів мінерального живлення за дії ретардантів суттєво впливав тип ретарданту. На ранніх етапах вегетації в цілому відмічався підвищений вміст азоту, фосфору та калію в усіх органах рослин картоплі сорту Невська у порівнянні з контролем. У листках вміст азоту (10.06.2000р.) за дії декстрелу та паклобутразолу був вищим від контролю на 2,8 та 4,6%, у бульбах - на 31,7 та 17,5%. На цьому ж етапі відмічалося збільшення вмісту калію у бульбах на 17,2 та 12,5 %, фосфору - в середньому на 12,5% при обробці рослин декстрелом та паклобутразолом у порівнянні з контролем. Збільшення вмісту даних елементів на початку вегетації відбувалося також у стеблах та коренях. Аналогічні результати отримані на цьому ж сорті у 2003 році.

У процесі вегетації відбувалося поступове зменшення концентрації цих елементів в органах, що, очевидно, зумовлено інтенсивністю накопичення органічних речовин і, відповідно, біорозбавленням вмісту елементів. За дії паклобутразолу вміст азоту в бульбах картоплі зменшувався більш інтенсивно, ніж за дії декстрелу, що є позитивним фактором продуктивності.

Вплив ретардантів на період спокою бульб картоплі

Результати наших досліджень свідчать, що обробка бульб картоплі різними за механізмом дії ретардантами призводила до однозначного гальмування росту паростків при виході бульб зі стану спокою.

Уповільнення росту паростків за дії ретардантів супроводжувалося суттєвими змінами в гістогенезі. Ретарданти викликали потовщення паростків у першу чергу за рахунок збільшення шарів клітин первинної кори і суттєвого зростання обєму клітин первинної кори. Серед інших змін слід відзначити достовірне збільшення діаметру судин у варіантах з 0,025%-ним паклобутразолом та 1%-ним хлормекватхлоридом.

Гістохімічний аналіз показав збільшення кількості та розмірів амілопластів у клітинах серцевини за дії ретардантів. Це свідчить, що резервний крохмаль відкладається не лише в зимуючих бульбах, але й у великих концентраціях може бути присутнім у паростках на перших етапах проростання.

Уповільнення інтенсивності росту паростків супроводжувалося змінами у вмісті вуглеводів у бульбах і паростках. У паростках бульб дослідних варіантів відбувалося збільшення сумарного вмісту вуглеводів за рахунок підвищеного вмісту крохмалю. Проведені нами дослідження показали, що інгібування ростових процесів паростків під впливом ретардантів і більш високий вміст у них сахарози чітко корелює із зменшенням активності інвертази (КФ. 3.2.1.26). Так, 06. 03. 2004р. вміст сахарози у паростках за дії 0,3%-ного декстрелу, 0,025%-ного паклобутразолу та 1%-ного хлормекватхлориду був більшим від контролю на 26,8, 12,5 та 8,9%. У цей період активність інвертази у варіантах із використанням ретардантів була меншою від контролю в середньому в 1,7 рази.

Таким чином, обробка бульб картоплі ретардантами в період виходу їх зі стану спокою призводила до уповільнення проростання бульб, суттєвого зменшення активності амілази та інвертази, що супроводжувалося накопиченням у паростках сахарози, значними анатомічними змінами і депонуванням надлишку вуглеводів у вигляді крохмальних зерен у паростках.1. Дія ретардантів реалізувалася через анатомо-морфологічні зміни, регуляцію донорно-акцепторних відносин, перерозподіл потоків асимілятів і мінеральних речовин у рослині, що обумовлено перебудовою гормонального комплексу.

2. Обробка рослин картоплі ретардантами призводила до гальмування росту пагонів, інтенсивність якого залежала від типу ретарданту, сорту та фону азотного живлення. Найбільший ефект забезпечувався при застосуванні 0,025%-ного паклобутразолу на пізньостиглому сорті Ласунак.

3. За дії ретардантів відбувалося зменшення площі листкової поверхні, що частково компенсувалося перебудовою асиміляційного апарату листків. Обробка ретардантами призводила до потовщення листків за рахунок розростання стовпчастої паренхіми, збільшення площі продихів та їх кількості на одиницю поверхні листка.

4. Обробка рослин паклобутразолом призводила до змін у співвідношенні фітогормонів терпенової природи - зменшувалася активність вільних гіберелінів і збільшувався вміст вільної і звязаної форм абсцизової кислоти, що свідчить про зміщення метаболізму терпенів - попередників цих фітогормонів - у бік синтезу АБК.

5. На ранніх етапах розвитку за дії ретардантів у листках дослідних рослин відбувалося збільшення вмісту основної транспортної форми цукрів - сахарози - внаслідок зменшення атрагуючої активності ростових центрів.

6. Обробка бульб картоплі ретардантами в період виходу їх зі стану спокою призводила до уповільнення проростання бульб, зменшення витрат резервних вуглеводів на процеси росту та розщеплення крохмалю в бульбах за рахунок інгібування активності амілазного комплексу, що значно покращувало господарсько цінні властивості в період зберігання.

7. Урожайність картоплі за дії ретардантів залежала від сортових особливостей: найбільше збільшення урожайності відбувалося у пізньостиглого сорту Ласунак. Ретарданти призводили до більш ранньої закладки бульб, збільшувалася їх кількість у кущі у всіх сортів картоплі, що досліджувалися. Це робить перспективним застосування ретардантів у насінництві даної культури.

1. Курята В.Г., Ткачук О.О., Ременюк Г.Л., Гуляєв Б.І. Вплив ретардантів на ростові процеси, морфогенез і продуктивність рослин картоплі // Физиология и биохимия культурных растений. - 2002. - Т. 34, № 4. - С. 305-310.

2. Курята В.Г., Ткачук О.О. Дія паклобутразолу і декстрелу на анатомічну будову листків картоплі // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. - 2002. - №2 (17). - С.63-66.

3. Ткачук О.О., Курята В.Г., Негрецький В.А. Вплив ретардантів на вміст абсцизової кислоти та гіберелоподібних речовин у листках картоплі // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. - 2004. - № 3-4 (24). - С. 34-37.

4. Курята В.Г., Ткачук О.О., Рогальська Л.М. Вміст крохмалю та різних форм цукрів в бульбах картоплі при виході із стану спокою за дії ретардантів //Вісник Запорізького національного університету. Серія: Біологічні науки. - 2006. - №1. - С. 95-99.

5. Курята В.Г., Шевчук О.А., Ткачук О.О., Мазніченко С.В. Стан і перспективи підвищення ефективності та екологічної безпеки застосування ретардантів і етиленпродуцентів в рослинництві // Наукові записки Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського. Серія: Географія. - Вінниця, 2002. - Вип. 4. - С. 85-90.

6. Шевчук О.А., Ткачук О.О., Голунова Л.А., Курята І.В., Рогальська Л.М., Рогач В.В. Екологічні аспекти застосування ретардантів та етиленпродуцентів в рослинництві // Наукові записки Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського. Серія: Географія. - Вінниця, 2006. - Вип.12. - С.118 - 123.

7. Курята В.Г., Шевчук О.А., Ткачук О.О., Мазніченко С.В. Рогач В.В. Основні напрямки розробки екологічно безпечних технологій використання ретардантів в рослинництві // Збірник наукових праць “Регіональні екологічні проблеми”. - Київ, 2002. - С. 180 - 181.

8. Ткачук О. Вплив ретардантів на анатомо-морфологічні характеристики рослин картоплі //Збірник матеріалів Всеукраїнської науково - практичної конференції “Молодь, освіта, наука, культура і національна свідомість”. - Київ, 2003. - С. 313 - 315.

9. Курята В.Г., Ткачук О.О. Перерозподіл вуглеводів у рослин картоплі під впливом ретардантів //Збірник наукових праць “Актуальні питання природничо-географічних наук: основні наукові проблеми та перспективи дослідження”. - Вінниця, 2003. - С. 78 - 79.

10. Курята В.Г., Ременюк Г.Л., Ткачук О.О. Вміст абсцизової кислоти та активність гіберелоподібних речовин в листках картоплі під впливом ретардантів // Збірник наукових праць “Актуальні питання географічних, хімічних, біологічних наук. Основні наукові проблеми та перспективи дослідження”. - Вінниця, 2004. - С. 90 - 92.

11. Ткачук О.О. Вплив ретардантів на вуглеводний обмін бульб картоплі сорту Невська під час виходу їх зі стану спокою // Збірник наукових праць ВДПУ “Актуальні питання географічних, біологічних та хімічних наук. Основні наукові проблеми та перспективи дослідження”. - Вінниця, 2006. - С. 87 - 89.

12. Ткачук О.О., Ременюк Г.Л., Курята В.Г. Вплив ретардантів на ростові процеси, стан спокою і якість продукції рослин картоплі // Тези доповідей VII Конференції молодих вчених. - Київ, 2000. - С. 40.

13. Ткачук О.О., Курята В.Г. Перерозподіл вуглеводів між органами картоплі в період вегетації під впливом ретардантів // Тези доповідей VIII Конференції молодих вчених “Сучасні напрямки у фізіології та генетиці“. - Київ, 2002. - С.36.

14. Шевчук О.А., Ткачук О.О., Рогач В.В., Голунова Л.А., Мазніченко С.В., Негрецький В.А. Вплив паклобутразолу на вміст абсцизової кислоти у різних сільськогосподарських культур // Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта" 2004”. - Дніпропетровськ, 2004. - С. 36 - 37.

15. Ткачук О.О. Вміст мінеральних речовин у рослин картоплі за обробки ретардантами // Матеріали семінару молодих учених, аспірантів і студентів “Стрес і адаптація рослин: фізіологія, біохімія, генетика”. - Харків, 2005. - С.42-43.

16. Ткачук О.О. Вплив ретардантів на фізіолого-біохімічні показники рослин картоплі // Тези доповідей Всеукраїнської науково-практичної конференції: “Психолого-педагогічні засади природничо-географічної та економічної освіти”. - Вінниця, 2005. - С. 81 - 83.

17. Ткачук О.О. Вплив ретардантів на формування і ріст столонів у рослин картоплі // Збірник тез наукової конференції молодих вчених “Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології”. - Ужгород, 2005. - С. 120.

18. Ткачук О.О. Вплив паклобутразолу, декстрелу та хлормекватхлориду на стан спокою бульб картоплі в період зберігання // Збірник тез ІІ Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології”. - Львів, 2006. - С. 404 - 405.

19. Tkachuk O.O., Kuryata V.G. Influence of dextrel and paklobutrazol on the formation of leaf surface and photosynthesis productivity of potato plants // International Conference “Photosynthesis and crop prodaction“. - Kyiv, 2002. - Р.101 - 102.

Размещено на .ru