doi: 10.15389/agrobiology.2023.1.158rus
УДК 633.111.1:632.4:632.937.15:581.1
Работа выполнена в рамках государственного задания в соответствии с тематическим планом ВИР по проекту № 0481-2022-0001 «Структурирование и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве».
УСТОЙЧИВОСТЬ К БОЛЕЗНЯМ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.) ПОД ВЛИЯНИЕМ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БИОПРЕПАРАТОВ И КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ МИКРООРГАНИЗМОВ И ХИТОЗАНА
И.И. НОВИКОВА1 ✉, Э.В. ПОПОВА1, Л.Е. КОЛЕСНИКОВ2,
Ю.Р. КОЛЕСНИКОВА3, С.С. ЧЕКУРОВА2
Использование полезных микроорганизмов и биологически активных молекул составляет основу современной концепции фитосанитарной оптимизации агроэкосистем. Усиление защитных свойств препаративных форм, в состав которых входят антагонисты фитопатогенов и хитозан, обусловлено способностью полисахарида хитозана индуцировать системную болезнеустойчивость растений. Кроме того, полифункциональные композиции с множественным механизмом действия, эффективные против широкого спектра фитопатогенов, могут положительно влиять на функциональное состояние растений, в том числе на их фотосинтетическую активность, количественные и качественные изменения всей пигментной системы, которые часто отражают характер адаптивных реакций при стрессе. Однако исследования изменений фотосинтетического аппарата во взаимосвязи с болезнеустойчивостью и продуктивностью растений под влиянием таких композиций крайне немногочисленны. В настоящей работе впервые показано, что полифункциональные комплексы Витаплан, КЖ + Хитозан II и Витаплан, КС + Хитозан II существенно повышают продуктивность и болезнеустойчивость пшеницы, при этом содержание хлорофиллов a и b в листовых пластинках также оказалось наибольшим. Соотношение содержания хлорофиллов a+b и каротиноидов, служащее одним из показателей стрессоустойчивости растений, было максимальным при применении комплекса Витаплан, КЖ + Хитозан II. Цель нашего исследования — оценить потенциальную продуктивность пшеницы по морфометрическим показателям развития растений, их поражаемость наиболее вредоносными болезнями (корневая гниль, бурая и желтая ржавчины, мучнистая роса, септориоз) и содержание хлорофиллов a, b, каротиноидов в листьях при применении полифункциональных биопрепаратов и комплексов, объединяющих полезные свойства микроорганизмов — антагонистов фитопатогенов и активатора болезнеустойчивости растений хитозана. Семена мягкой яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Ленинградка 6 (к-64900, коллекция ВИР) перед посевом обрабатывали биопрепаратами на основе штаммов Bacillus subtilis ВКМ В-2604D и B. subtilis ВКМ В-2605D Витаплан, СП, Витаплан, КЖ и комплексами Витаплан, КЖ + Хитозан II, Витаплан, КС + Хитозан II. В полевых условиях этими же препаратами опрыскивали вегетирующие растения в сравнении с контролем без обработки. В целом использованные комплексы оказались эффективнее биопрепаратов на 16,2 %. Применение полифункциональных композиций существенно (при р < 0,05) снижало пораженность растений пшеницы комплексом болезней на 17,9 %. Наибольшие значения потенциальной продуктивности (0,94±0,02 г/растение) и содержания в листьях хлорофиллов a (1,32±0,02 мг/г) и b (2,15±0,04 мг/г) установлены в варианте опыта с применением полифункционального комплекса Витаплан, КЖ + Хитозан II, что на 57,1 %; 16,7 % и 4,3 % больше, чем в контроле (в сравнении с остальными вариантами — больше на 19,7 %; 23,7 % и 11,0 %). Выявлены различия в содержании фотосинтетических пигментов: хлорофилла a и хлорофилла b во флаговых листьях пшеницы при применении полифункционального комплекса Витаплан, КЖ + Хитозан II по сравнению c биопрепаратами на 16,8 %; 3,7 % и 2,0 %, с вариантом Витаплан, КС + Хитозан II — соответсвенно на 1,1 %, 17,7 % и 27,0 %. Наиболее сильная корреляция выявлена между содержанием хлорофилла b во флаговых листьях и продуктивностью пшеницы (r = 0,69, р = 0,03), содержанием хлорофилла b во флаговых листьях и числом зерен в колосе (r = 0,79, р = 0,006), массой зерен с колоса и массой колоса (r = 0,69, р = 0,03; r = 0,72, р = 0,02). Выявлены корреляционные связи между снижением развития желтой ржавчины и увеличением содержания хлорофиллов a и b в листьях (r = -0,66, р = 0,04; r = -0,87, р = 0,005). Наибольшие значения соотношения содержания хлорофиллов a и b в листьях по сравнению с контролем отмечены при применении комплексов Витаплан, КЖ + Хитозан II и Витаплан, КС + Хитозан II. Соотношение содержания хлорофиллов a и b и содержания пигментов группы каротиноидов как одного из показателей устойчивости растений к внешним неблагоприятным факторам достигало максимальных значений также в варианте опыта Витаплан, КЖ + Хитозан II. По сумме показателей наиболее перспективен при возделывании пшеницы полифункциональный комплекс Витаплан, КЖ + Хитозан II, обладающий выраженным ростостимулирующим и защитным действием при профилактическом применении. Работ по созданию композиций, сочетающих биопрепараты и индукторы болезнеустойчивости, ранее не проводилось. Эффективность таких композиций может зависеть от устойчивости сортов культурных растений, однако, как показывает наш опыт, сочетание подавляющего воздействия на фитопатогенные микроорганизмы и стимулирующего — на растительный организм обеспечивает более надежный защитный эффект.
Ключевые слова: Triticum aestivum, мягкая пшеница, полифункциональные биопрепараты, хлорофилл a, хлорофилл b, каротиноиды, продуктивность, бурая ржавчина, желтая ржавчина, септориоз, мучнистая роса, корневая гниль.
I.I. Novikova1 ✉, E.V. Popova1, L.E. Kolesnikov2, Yu.R. Kolesnikova3, S.S. Chekurova2
The application of useful microorganisms and biologically active molecules lies at the basis of the modern concept of agroecosystems phytosanitary optimization. The increase of the protective properties of preparative forms, which include phytopathogen antagonists and chitosan, is due to the ability of chitosan polysaccharide to induce systemic plant disease resistance. In addition, multifunctional compositions with multiple action mechanisms, effective against a wide range of phytopathogens, can positively effect on the functional state of plants, including their photosynthetic activity, quantitative and qualitative changes in the entire pigment system, which often reflect the nature of adaptive reactions under stress. However, studies of changes in the photosynthetic apparatus in relation to the disease resistance and plants productivity under the influence of such compositions are extremely few. It was shown for the first time that the multifunctional complexes Vitaplan, KZh + Chitosan II and Vitaplan, KS + Chitosan II significantly increase wheat productivity and disease resistance, while the content of chlorophylls a and b in leaves also turned out to be the highest. The ratio of chlorophylls a + b and carotenoids content, which serves as one of the indicators of plant stress resistance, was maximal when using the Vitaplan, KZh + Chitosan II complex. This study aimes to estimate the potential wheat productivity by morphometric indicators of plant development, susceptibility to root rot, brown and yellow rust, powdery mildew, Septoria leaf blotch, and the content of chlorophylls a, b, carotenoids in leaves when using multifunctional biopreparations and complexes combining the useful properties of microorganisms — antagonists of phytopathogens and chitosan as plant disease resistance activator. Seeds of the Leningradka 6 cultivar (k-64900, VIR collection) of soft spring wheat (Triticum aestivum L.) were treated before sowing with biopreparations based on Bacillus subtilis strains VKM B-2604D and B. subtilis VKM B-2605D Vitaplan, SP, Vitaplan, KZh and the complexes Vitaplan, KZh + Chitosan II, Vitaplan, KS + Chitosan II. In the field during the growing season, plants were sprayed with the same preparations vs. control (without treatment). In general, the used complexes turned out to be more effective than biopreparations by 16.2 %. The multifunctional compositions application significantly reduced wheat plants harm by diseases complex (by 17.9 % at p < 0.05). The highest values of potential productivity (0.94±0.02 g/plant) and chlorophyll a (1.32±0.02 mg/g) and b (2.15± 0.04 mg/g) content in the leaves were detected when using the multifunctional complex Vitaplan, KZh + Chitosan II, which exceeded the control by 57.1 %, 16.7 % and 4.3 %, the other variants — by 19,7 %, 23,7 %, and 11,0 %. Differences in the content of chlorophyll a and chlorophyll b photosynthetic pigments in wheat flag leaves were revealed when using the multifunctional complex Vitaplan, KZh + Chitosan II compared to biopreparations by 16.8 %, 3.7 % and 2.0 %, with Vitaplan, KS + Chitosan II — by 1.1 %, 17.7 %, and 27.0 %, respectively. The strongest correlation was found between the chlorophyll b content in the flag leaves and wheat productivity (r = 0.69, p = 0.03), the chlorophyll b content in the flag leaves and the grains number per spike (r = 0.79, p = 0.006), the grains weight per spike and the spike weight (r = 0.69, p = 0.03; r = 0.72, p = 0.02). Correlations between a decrease in the yellow rust development and an increase in the chlorophylls a and b content in leaves were found (r = 0.66, p = 0.04; r = 0.87; p = 0.005). The highest values of the chlorophyll a to chlorophyll b ratio in the leaves compared to control occurred when using Vitaplan, KZh + Chitosan II and Vitaplan, KS + Chitosan II complexes. The ratio of the chlorophylls a and b to the carotenoid pigments, as an indicator of plant resistance to negative external factors, also reached maximum values with Vitaplan, KZh + Chitosan II. According to the indicators sum, the most promising for use in wheat cultivation is the multifunctional complex Vitaplan, KZh + Chitosan II which has a pronounced growth-stimulating and protective effect on plants upon preventive use.
Keywords: Triticum aestivum, soft wheat, multifunctional biological products, chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, wheat productivity, wheat diseases, brown rust, yellow rust, septoriosis, powdery mildew, root rot.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ защиты растений, |
Поступила в редакцию |
