Научные основы применения индукторов болезнеустойчивости на картофеле в зоне радионуклидного загрязнения Курганской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.11, кандидат сельскохозяйственных наук Порсев, Игорь Николаевич

• Порсев, Игорь Николаевич
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Порсев, Игорь Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 История и современное состояние исследований в области биопрепаратов фенольной природы.

1.2. Изменение баланса фитогормонов при инфицировании растений.

1.3. Индукторы болезнеустойчивости (регуляторы роста).

1.4. культура картофеля, сортовое районирование и технологии выращивания.

1.5. Наиболее распространенные и вредоносные болезни картофеля в Курганской области.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОНЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. эколого-экономические особенности курганской области и реабилитационной зоны.

2.2. Краткая климатическая характеристика района исследований.

2.3. почвенный покров и растительность.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Инду кторы бол езнеустойчивости (регуляторы роста).

3.2 Сорта и наиболее распространенные и вредоносные заболевания картофеля, изученные в опыте

3.3 Методика закладки полевого опыта (макроопыт).

3.4 Методика закладки микроопыта.

3.5 Методика биохимических опытов.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1. Сорта картофеля в опыте и их устойчивость к болезням в зоне радионуклидного загрязнения.

4.2. механизм синтеза фитоалексинов.

4.2.1. Управление потокомришитина.

4.2.2. Синтез красящих веществ.

4.3. Стимулирующие свойства индукторов болезнеустойчивости и хозяйственная эффективность.

4.4. биологическая эффективность применения индукторов в борьбе с болезнями картофеля.

4.5. Экономическая эффективность.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные основы применения индукторов болезнеустойчивости на картофеле в зоне радионуклидного загрязнения Курганской области»

Защищать растения с помощью индукторов болезнеустойчивости в настоящее время не только экономически, но и экологически выгодно. Если экономическая выгода определяется высоким биологическим, хозяйственным эффектом и ультранизкими дозами препаратов, то экологичность их применения связана с абсолютной безвредностью обработок, как для человека, так и для окружающей природы. Еще совсем недавно идея индуцирования иммунных реакций растений была из области фантастики, однако, сегодня это стало реальностью. Более того, применение индуцирующих веществ в наши дни считается передовой линией, новейшим направлением в иммунитете растений к различным инфекционным заболеваниям.

Механизм действия индукторов заключается в способности этих веществ индуцировать защитные реакции растений за счет разблокирования группы ответственных за это генов. Особенно это актуально в беспестицид-ных технологиях выращивания картофеля.

Актуальность проблемы. Некоторые индуцирующие вещества сегодня включены в общеизвестный Список препаратов, предназначенных для защиты растений. Круг этих соединений пока еще ограничен, хотя исследования в области элиситорных свойств многих новых веществ не прекращаются. Необходимость перевооружения службы защиты и иммунитета возникла потому, что никакие пестициды не могут заменить иммунную систему растительного организма, а в ряде случаев даже подавляют ее. В этой связи особенно важно понять природу фиторезистентности и разработать средства иммунокоррекции с целью преодоления естественной недостаточности иммунитета. Сегодня нужна альтернатива химическому методу борьбы, и она уже найдена - это индукторы. Вместе с тем, в связи с новизной проблемы многие аспекты ее в настоящее время разработаны слабо. В этой связи Программой государственного научно-технического прогресса предусмотрено 5 несколько подпроектов, одним из которых является изучение индукторов болезнеустойчивости. Особенно это актуально сегодня в зоне радионуклид-ного загрязнения, которая расположена в северо-западной части Курганской области. Здесь уже давно и надолго перестали радовать людей живописные берега рек Теча, Исеть, Миасс с многочисленными поселками. Именно в этих местах на 41 % увеличилась заболеваемость людей лейкозами и на 17 -24% возросла смертность. Бинарный эффект сразу двух агрессивных факторов - радионуклидов и пестицидов здесь неуместен.

Цели и задачи исследования. Целью диссертации является разработка технологии применения индукторов болезнеустойчивости на картофеле в Курганской области, в частности северо-западной её части. Требовалось решить следующие задачи: - изучить механизм действия индукторов на картофеле через синтез фитоалексинов; - определить и математически обосновать стимулирующий эффект восьми наиболее известных препаратов на фе-нольной основе; - выявить фитосанитарную роль этих веществ в отношении наиболее часто встречающихся и вредоносных болезней картофеля; -рекомендовать производству методику применения индуцирующих веществ при внедрении беспестицидной технологии выращивания картофеля в Зауралье.

Научная новизна. Впервые в реабилитационной зоне всесторонне изучалась проблема внедрения новейших технологий в защите картофеля от наиболее вредоносных заболеваний и с целью стимуляции ростовых процессов. Спектр индукторов был представлен следующими видами: силк, эраконд, хитозан, амбиол, гумат калия, гумат натрия, крезацин и эль -1. Установлено, что действие этих безвредных органических соединений сугубо индивидуально в отношении элементов продуктивности. По-разному ведут они себя и на различных сортах картофеля. Впервые удалось проследить за динамикой мобилизации фитоалексинов, в частности ришитина, в клубнях картофеля и скоростью ее. 6

Весьма важным является вывод о том, что успешной защите способствует любое стрессовое воздействие на растение.

Принципиально новым является изучение и выявление не только стимулирующих, но и защитных свойств препаратов.

Практическая ценность. Использование результатов исследований позволяет повысить продуктивность картофеля в весьма существенных пределах, снизить, а в отдельных случаях исключить пестицидный прессинг на растение и через него на человека, а в итоге получить экологически чистую продукцию. Ценность работы подтверждена ее широкой апробацией. Результаты исследований докладывались по линии РАН на республиканских, региональных, областных и межвузовских конференциях. Доложены они и на международном уровне. Это делалось в период с 1997 по 2000 годы практически ежегодно. По теме диссертации опубликовано 6 довольно серьезных печатных работ, в которых изложено основное содержание диссертационного исследования.

Тема соответствует Программе ГНТП, проекту «Зональные технологии», подпроекту «Индукторы болезнеустойчивости», координируемой ВИЗР Кроме того, она согласуется с подпроектом той же программы под названием «Беспестицидные технологии».

Структура и объем диссертации. Текст диссертации изложен на 151 странице компьютерного исполнения, состоит из введения, четырех глав, 20 разделов, заключения, выводов, предложений производству и приложения. Список использованной литературы включает 101 наименование, в том числе 8 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Защита растений», Порсев, Игорь Николаевич

выводы

1. Выяснены научные основы применения индукторов болезнеустойчивости (крезацина, силка, хитозана, гумата натрия, амбиола, гумата калия, эль-1, эраконда) против фитофтороза и парши обыкновенной в реабилитационной зоне Курганской области.

2. Механизм защитно-стимулирующего действия индукторов болезнеустойчивости проявляется в ответных реакциях растения за счет синтеза фитоалексинов, пигментов, углеводов, в частности крахмала.

3. Из всего набора видов фитоалексинов известных в литературе, на сортах картофеля проходящих конкурсное сортоиспытание в Курганской области и уже внесенных в Государственный реестр, идентифицирован преимущественно ришитин.

4. Установлено, что фитоалексины синтезируются в масштабах всего клубня, а также в листьях картофеля. Они формируют непрерывный поток в сторону локализации индуктора. Скорость мобилизации фи-тоалексина (в частности ришитина) модулируется в показателях его концентрации в определенной зоне клубня через равные промежутки времени в диапазоне 24-72 часов и подчиняется закономерностям преимущественно криволинейной корреляционной зависимости.

5. Сразу после накопления фитоалексинов в зоне индуктора начинается резкое падение его концентрации. Это может быть связано с нейтрализацией метаболита гриба и образованием суберинизированных тканей.

6. Обработка индуктором клубней и листьев картофеля вызывает активный синтез ришитина с максимумом в конце первых суток, хотя синтез его продолжается в течение всего периода воздействия индуктора.

7. Механизм защиты картофеля от фитофтороза отмечен как у устойчивых, так и у восприимчивых сортов. Однако уровень концентрации ришитина и стабильность её по зонам клубня более высокие у устойчивых сортов, что определяет сортовые различия и зависит от генотипа сорта.

8. Установлено, что применение индукторов болезнеустойчивости в картофелеводстве является перспективным технологическим приемом, позволяющим получить высокую биологическую эффективность в ограничении развития фитофтороза и парши обыкновенной, а экономическая эффективность обусловлена высокой окупаемостью дополнительных затрат.

Заключение

Из-за сильного радиационного загрязнения района исследований обл щей площадью 2850 км , что составляет 4% территории Курганской области, этот регион по данным комитета экологии и охраны земельных ресурсов относят к зоне бедствия. Кроме того, вблизи границ области активность радиоактивного излучения составляет 2,76 млн. Ки, а в верховьях р. Теча де

109 понировано 90% от общего сброса радионуклидов в злополучную реку и еще 1 млрд. 300 млн. Ки в оз. Карачай, подземная водная линза которого медленно продвигается в сторону нашей области.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Порсев, Игорь Николаевич, 2000 год

1. Агроклиматические ресурсы Курганской области. 1977.- 138с.

2. Андреева JI.H., Талиева М.Н. Физиология взаимоотношения растения-хозяина и патогена: Роль физиологически активных веществ //Бюл. ГВС, 1995, вып. 171. С. 161-167.

3. Анисимов Б. В. Картофелеводство России: итоги, проблемы, пути решения //Картофель и овощи, №2, С. 2-3.

4. Артеменко E.H., Умнов A.M., Чканников Д. И. Изменение и возможные пути регуляции уровня индолилуксусной кислоты в листьях пшеницы, инфицированной стеблевой ржавчиной //Физиология растений, 1980, Т. 27, №3, — С 592-598.

5. Ах картошка объединение //Ваши 6 соток, № 5,1993. - С. 1.

6. Барабой В. А. Растительные фенолы и здоровье человека. М: 1988. -160с.

7. Блинова В.П. Нужны ли пестициды клеверному полю //Защита растений, №7,1991. С. 15.

8. Богданов В.М. Вопросы экологического мониторинга в климатических условиях Курганской области //Стратегия социально-экономического развития территории Уральского экономического района: Тез. докл. Междунар. научн.-практ. конф., Курган, 1997. С. 335 - 337.

9. Болезни и вредители культурных растений Западной Сибири и меры борьбы с ними. Под ред. И.Н. Гребенюка Новосибирск, НСХИД983.

10. Ю.Бондаренко Н.В. Получать беспестицидную продукцию можно //Защита растений. № 10,1991. С. 4-8.

11. П.Борган Г. П. Природа защитных реакций растений. — Киев, Наукова думка, 1991.

12. Боргард А.И. Избранные труды по фитопатологии. М: 1961.-215с.

13. Букасов С.М., Камераз А. Я. Селекция и семеноводство картофеля. -М: Колос, 1972. 1972. -359с.

14. Вавилов Н.И. Учение об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям. —М: 1935. -59с.

15. Ван дер Планк Устойчивость растений к болезням. —М: 1972. -253с.

16. Вердеревский Д.Д. Иммунитет растений к паразитным болезням. -М:1959.

17. Визирова Г. Соотношение между содержанием эндогенного 14С-зеатина и устойчивостью ячменя к мучнистой росе //Облигатный паразитизм. М: Наука, 1991. -С. 30-35.

18. Воловик A.C., Шмыгля В.А. Болезни и вредители картофеля. М.: Россельхозиздат, 1974. - 136 с.

19. Ворочинский К. К., Маковский В.Н. Применение пестицидов и охрана окружающей среды Киев, Высшая школа, 1989.

20. Галикеев Р.Н. Совершенствование функционирования картофеле -продуктового подкомплекса // Стратегия социально-экономического развития территории Уральского экономического района: Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф., Курган, 1997. -С. 207-208.

21. Ганиев М.М. Основы агрономической токсикологии. Уфа Гилем, 1998. - 82 с.

22. Гешеле Э.Э. Основы фитопатологической оценки в селекции растений. -М: 1978. -206с.

23. Глез В.И. Парша обыкновенная //Картофель и овощи, 1993. №2.

24. Глухих М.А. Экстенсивные технологии и пути их совершенствования. -Курган, 1997. -С. 177-179.

25. Голощапов А. П. Мамонтов Ю.И., Голощалова Г.С., Мухаметзянов P.M. Экологизация защиты растений в Зауралье. -Курган, 1993. 84с.

26. Голощапов А. П., Плотникова О.М., Горбунова H.H., Филатова Н.И., Порсев И.Н. Стимулирующие свойства хитозана //Итоги и задачи ре121гионального краеведения: Мат-лы Всерос. конф. по историческому краеведению, ч. II, Курган, 1997. С. 168- 172.

27. Голощапов А.П., Голощапова Г. С., Мамонтов Ю.И., Порсев И.Н. Бес-пестицидных технологии / Рекомендации для специалистов АПК, Курган, 2000. 38с.

28. Горленко М.В. Краткий курс иммунитета растений к инфекционным заболеваниям. -М: 1973.

29. Гриднев Е.К. Безгербицидная технология //Защита и карантин растений, № п, 1996. С. 14.

30. Джемилев У.М., Ямалеев A.M., Шакирова Ф.М., Трошина Н.Б. и др. О механизме действия бисола 2 // Агрохимия, 1990, № 9, С. 121-128.

31. Дорожкин H.A., Бельская С.И. Болезни картофеля. Минск, Наука и техника, 1977. -272 с.

32. Дорожкин H.A., Бельская С.И. и др. Влияние озонирования картофеля на развитие патогенной микрофлоры //Защита растений, № 12, 1982. -С. 46.

33. Доспехов Б. А. Методика опытного дела. М: Колос, 1968. -335 с.

34. Ерофеев В. Г. Проблемы и решения экологизации технологий в ТОО «Восход» //Стратегия социально-экономического развития территории Уральского экономического района Тез. докл. Междунар. конф., Курган, 1997. С. 346-350.

35. Ильинская Л.И., Васюкова Н.И., Озерецковская O.A. Биохимические аспекты индуцированной устойчивости //Итоги науки и техники. Серия: Защита растений. -М: ВНИИТИ, 1991.-196с.

36. Исаев Р.Ф. Специфичность взаимодействия геномов пшеницы и эги-лопса с возбудителем твердой головни. Дис. . канд. биол наук. -Уфа, БНЦ УРО АН СССР, 1988. - 182 с.

37. Итоги испытания сортов сельскохозяйственных культур на Госсортоучастках Курганской области за 1999 год. -Курган, 1999. -90с.

38. Кефели В.И. Физиологические основы конструирования габитуса растений. -М: Наука, 1994. -269 с.

39. Кефели В.И., Турецкая К Фенольные соединения и рост растений. М: 1974.

40. Косаковская И.В., Майдебура Е.В. Фитогормональная регуляция процессов адаптации растений: роль абсцизовой кислоты вустойчивости растений // Прикладная биохимия и микробиология, Т. 21, №4, 1989. -С. 315-321.

41. Косуге Т., Комаи Л. Регулирование метаболизма при взаимодействии патогена и хозяина с точки зрения влияния патогена //Инфекционные болезни растений. Агропромиздат, 1985,-С. 185-194.

42. Кретович В. Л. Биохимия растений. М: Высшая школа, 1980. - 444с.

43. Кудоярова Г. Р., Веселов С.Ю., Усманов И.Ю. Гормональная регуляция соотношения побег / корень при стрессе // Журнал общей биологии, 1999, Т. 60, № б, С. 633 641.123

44. Курсанов Л.И. Микология,- М: 1940. 480 с.

45. Кулаева О.Н. Цитокинины их структура и функция. -М: Наука, 1973. -215 с.

46. Лавин П.И., Телицын И.И. Новые органо-минеральные микроудобрения // Сб. статей Курганского Центра МАНЭБ, вып. 1. Курган, 1998. -С. 77- 78.

47. Любимова Н.В., Салькова Е.Г. Лактин углеводное взаимодействие во взаимоотношениях растение - патоген // Прикладная биохимия и микробиология, 1988, Т. XXIV, вып. 5. -С. 595-606.

48. Максимов И.В., Хайруллин Р.М, Безрукова М.В. Гормональный баланс ИУК / АБК в растениях пшеницы при поражении септориозом// Микология и фитопатология, 1996, Т. 30, № 3, С. 75 -83.

49. Максимов В.И. Изучение факторов устойчивости пшеницы и эгилоп-сов к септориозу. Дис. . канд. биол. наук. - С. Петербург -Пушкин, 1994. -214 с.

50. Максимов В.И. и др. Фитоактивные хитиновые соединения // Прикладная биохимия и микробиология, 1997, Т. 33, №4, С. 355 -362.

51. Мелехов Е.И. Принцип регуляции скорости процесса повреждения клетки и реакция защитного торможения метаболизма (РЗТМ) -Общая биология, 1985. -Т. ХШ, №2, С. 174- 189.

52. Менщиков В.Р. Повышение устойчивости агроэкологических систем //Стратегия социально-экономического развития территории Уральского экономического района Тез. докл. Междунар. научн. практ. конф., Курган, 1997. -С. 389-390.124

53. Метлицкий Л.В., Озерецковская О. Л. Результаты научных исследований в практику сельского хозяйства -М: Наука, 1982 -С. 87-103.

54. Метлицкий Л.В., Озерецковская О.Л. Как растения защищаются от болезней. -М: Наука, 1985. 192с.

55. Метлицкий Л.В., Дьяков Ю.Т. Озерецковская О.Л. Индукторно-супресорная гипотеза фитоиммунигета //Общая биология, 1986, T.XIVII, № 6. -С. 748 758.

56. Молчанова ЕЛ. Культура раннего картофеля //Картофель и овощи, № 1, 1997. -СЛ.

57. Монствилайте Я.Ю. Совершенствование ухода за картофелем //Защита растений. № 12, 1985. -С. 16-17.

58. Муромцев Г. С., Чкаников Д.И., Кулаева О.И., Гамбург К.З. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений.- М: Агропромиздат, 1987. -383 с

59. Мухаметзянов P.M. Выполнение защитных мероприятий в АПК области и охрана окружающей среды //Стратегия социально-экономического развития территории Уральского экономического района- Тез. докл. Междунар. науч.- практ. конф., Курган, 1997. -С. 352-353.

60. Никифоров А.И. Опыт рационального природопользования //Стратегия социально экономического развития территории Уральского экономического района: Тез. докл. Междунар. научн.-практ. конф., Курган, 1997. -С. 350-352.

61. Новожилов К.В., Сухорученко Г. И. Химический метод и окружающая среда; принципы снижения опасности //Защита и карантин растений, №8, 1997.—. 14-15.

62. Озерецковская О.Л., Роменская И.Г. Олигосахариды как регуляторные молекулы растений //Физиология растений, Т. 43, № 5, 1996.-С. 743752.125

63. Плотников Н.В. Голощапов А.П., Порсев И.Н. Фитосанитарная роль разбросного посева //Экологизация технологий: проблемы и решения/Сообщения Курганского научн. Центра МАНЭБ, Курган, 1999.-С.32-34.

64. Полевой В В. Фитогормоны -Л.: ЛГУ, 1982. 248 с.

65. Поляков И.М. Химическая иммунизация растений. -Кишинев, 1960.

66. Попкова К.В., Шнейдер Ю.И., Воловик А.С., Шмыгля В.А. Болезни картофеля. -М: Колос, 1980. 303 с.

67. Порсев И.Н., Голощапов А.П. Защитно-стимулирующие свойства индукторов болезнеустойчивости //Экологизация технологий: проблемы и решения /Сообщения Курганского научного Центра МАНЭБ, Курган, 1999. -С. 31-32.

68. Родигин М.Н. Химические методы иммунизации растений //Иммунитет сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям. -М: Колос, 1975. -С. 151-158.

69. Рубин Б.А., Арциховская Е.В., Аксенова В.А. Биохимия и физиология иммунитета М: Высшая школа, 1975. -319с.

70. Страхов Т.Д. Патологический процесс у растений и дегенерация возбудителей головни // Микробиология, 1953, №22, С. 185-193.

71. Страхов Т.Д. О механизме физиологического иммунитета растений к инфекционным заболеваниям. -Харьков, 1959.

72. Суханов Г.Е. Экономика аграрного района в современных условиях //Стратегия социально-экономического развития территории Ураль126ского экономического района Тез. докл. Междунар. научн. -практ. конф., Курган, 1997. С. 136- 137.

73. Талиева М.Н., Филимонова М.В. О паразитической специализации видов рода Botrytis в свете новых экспериментальных данных //Журнал общей биологии, 1992, Т. 53, № 2, 225 231.

74. Тупеневич С.М. Защита картофеля от главнейших болезней. -JI: Колос, 1973,- 144с.

75. Тютерев С.Л., Якубчик М.С., Тарлаковский С.А., Выцкий В.А. Хито-зан биологически активное экологически безопасное средство, повышающее устойчивость растений к болезням. - С. Петербург, 1994. -44с.

76. Тютерев С. Л. Научные основы использования химических активаторов болезнеустойчивости в защите растений от фитопатогенов. Ав-тореф. дис. .д-ра биол наук. -С. Петербург -Пушкин, 1999. - 54 с

77. Феофилова Е.П. Клеточная стенка грибов. -М: Наука, 1983.

78. Черноиванова Г. А., Примаковская М.А. Опасные болезни картофеля//3ащита растений, №2,1983. -С. 38.

79. Чернов В.Ф. и др. Применение препарата эраконд в лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта //Сб. статей Курганского Центра МАНЭБ, вып. 1, Курган, 1998. -С. 127.

80. Чумаков А.Е. Прогноз распространения главнейших болезней полевых культур на 1962 г.//3ащита растений, № 3 1962.

81. Чумаков А.Е. Основные методы фитопатологических исследований // Науч. тр. ВАСХНИЛ. -М: Колос, 1974. -189 с.

82. Шевелуха B.C. Рост растений и его регуляция в онтогенезе .- М: Колос, 1992.-594 с.

83. Шакирова Ф.М. Участие фитогормонов и лектина пшеницы в ответе растений на стрессовые воздействия //Дис. . д-ра биол. наук, Уфа, 1999. -274 с.127

84. Шестопалов И.А. Защита картофеля в США //Защита растений, №9, 1985. -С. 52.

85. Эраконд новый фитопрепарат //Российские ярмарки, 1997. № 2.

86. Ямалеев A.M., Долотовский И.М. Перспективы интрогрессивной селекции для придания пшенице факторов устойчивости к грибным заболеваниям //Генетика, 1989. -С. 389 395.

87. Яруллина Л.Г. Исследование лигнификации у пшеницы при грибном патогенезе //Дисс. . канд. биол. наук, -Уфа, 1997. -131 с.

88. Fletcher R.A., Hofstra G. Triadimefon a plantmulti-protectant // Plant Gil Physiol. 1985. - v. 26, # 4. -p. 775- 780.

89. Hirano Sh., Hayashi M., Murae K., Truchida H., Nishidat. Chitosan and derivatives as activators of Plant cells in tissues an seeds. Appl. Bioactive Polymeric Materials. N.V. Plenum PUBL. Corp., 1989. P. 45-59.

90. Kende H., Zeevart Jan A.D. The five "classical" plant hormons // The Plant-Ceel/ 1997. v. 9.-p. 1197-1210.

91. Rinaudo M., Domaro A. Solution properties of chitosan // Chitin and chitosan. Sowises Chemistry, Biochemistry Physical Properties and Applications, ed. Skjan Brian G. Anflionsen Т., Sandford P., Elsevier, Applied Science London, NV., 1988,- p. 71 86.