Рисунок 1 – Повреждаемость сои вредителями в течение вегетационного периода (по Шабалта, 1997)
1.3. Регуляторы роста и развития растений, как элемент технологии повышающий устойчивость растений к стрессам
Одним из факторов ведущим к загрязнению окружающей среды является применение необоснованно, большого количества средств защиты растений. В связи с этим актуальным является применение интегрированной защиты растений, которая подразумевает получение запланированного урожая высокого качества. Для этого необходимо оптимальное сочетание факторов урожайности: плодородие почвы, питание растений, качественная сельскохозяйственная техника и технология возделывания, место произрастания, селекция устойчивых сортов и гибридов, севооборот, оперативная защита растений.
Одним из агроприемов, повышающих устойчивость растений к стрессам, а так же урожай и его качество у многих сельскохозяйственных культур, может считаться применение стимуляторов роста растений.
Основные классы фитогормонов: в роле стимуляторов роста растений выступают фитогормоны – это вещества, вырабатывающиеся в процессе естественного обмена веществ и оказывающие в ничтожных количествах регуляторное влияние, координирующее физиологические процессы. В этой связи к ним часто применяют термин – природные регуляторы роста. Гормоны способны к передвижению по растению и их влияние носит дистанционный характер.
Большинство физиологических процессов, в первую очередь рост, формообразование и развитие растений, регулируется гормонами. Гормоны играют ведущую роль в адаптации растений к условиям среды. К фитогормонам, стимулирующим рост и развитие растений, относят: ауксины, гиббереллины, цитокинины. По мнению Аноп (1986) действие регуляторов роста растений кратко можно охарактеризовать по группам:
Ауксины – обуславливают быстрое деление клеток растений, но при завышенных нормах могут привести растение к гибели;
Гиббереллины – вызывают существенное изменение отдельных признаков растений, например: длины стебля, всхожести семян, сроков цветения и т.д.;
Этилен – широко применяют для ускорения созревания плодов, а также для нарушения покоя у картофеля;
Ксантоксин – у пшеницы и зернобобовых способствует снижению транспирации по средствам регулирования закрытия устьиц (в настоящее время регуляторы этого типа широко используют для десикации хлопчатника;
Цитокинины – стимулируют синтез белков у растений, а так же увеличивают продолжительность фотосинтетической деятельности листьев.
Ауксины – это вещества индольной природы. Основным фитогормоном типа ауксина является β-индолилуксусная кислота (ИУК).
Учеными: Ч. Дарвиним, П. Бойсен – Йенсеным, Вентом в разное время были проведены исследования и опыты, которые показали, что в верхушке проростков вырабатывается особое вещество, которое, передвигается к нижележащим клеткам, регулирует их рост в фазе растяжения. И поскольку это вещество вырабатывается в одной части растения, а вызывает физиологические эффекты в другой, оно было отнесено к гормонам роста растений – фитогормонам. Исследования показали, что рост различных видов растений, и отдельных органов регулируется ауксином – это широко распространенный стимулятор роста и развития растения. Наиболее богаты ауксинами растущие части растительного организма: верхушки стеблей, молодые растущие части листьев, почки, завязи, семена и пыльца. Образование и наличие ИУК зависит от снабжения растения азотом, обеспечения растений водой. Освещение уменьшает содержание ауксинов, а затемнение увеличивает. Под влиянием микроорганизмов содержание ауксинов у высшего растения заметно возрастает. Через изменение содержания фитогормонов осуществляется первоначальное влияние условий внешней среды на процессы обмена веществ и рост. Содержание ауксинов меняется в процессе онтогенеза растения. Регуляция образования и разрушения ИУК – это один из способов регуляции ее содержания, а, следовательно, и процессов роста.
Физиологические проявления действия ауксинов: наиболее ярким проявлением физиологического действия ауксина является его влияние на рост клеток в фазе растяжения. Под действием ауксинов индуцируется корнеобразование, вызывается дифференциация ксилемы. Большую роль ауксины играют при разрастании завязи и плодообразовании. Действие ауксина находится в зависимости от его концентрации. Повышение концентрации ауксина выше оптимальной вызывает торможение роста. Одна и та же концентрация его может усилить рост одних органов и затормозить рост у других. При всех физиологических проявлениях ауксины усиливают поступление и перераспределение воды и питательных веществ в растение. В 1933 году появились исследования, показывающие, что под влиянием ауксина интенсивность дыхания растет. ИУК увеличивает энергетическую эффективность дыхания растений. Под влиянием ИУК возрастает и энергетический заряд клетки (отношение АТФ + АДФ к АМФ).
Гиббереллины – широко распространенные среди растений вещества, обладающие высокой физиологической активностью и являющиеся фитогормонами. В настоящее время известно около 70 веществ, относящихся к группе гиббереллины: ГА1; ГА2 и другие. Растения на разных этапах онтогенеза могут различаться по набору гиббереллинов, активность которых может быть различной. Основное место образования гиббереллинов – это листья.
Гиббереллины существуют в двух формах: свободной и связанной. Они могут передвигаться как вниз по растению, так и вверх. Освещение увеличивает содержание гиббереллинов, улучшение питания растения азотом уменьшает содержание гиббереллинов в растение, уменьшение влажности почвы снижает содержание гиббереллинов. Большое содержание этого фитогормона находится в период прорастания семян. Содержание его в процессе онтогенеза в листьях изменяется в соответствие с одновершинной кривой, возрастая вплоть до цветения, а затем уменьшаясь. Некоторые исследователи считают гиббереллин гормоном роста: он резко усиливает рост стебля у карликовых форм различных растений, увеличивая длину стебля на 30-50 %. Увеличение роста осуществляется как за счёт деления клеток, так и за счёт их растяжения. Гиббереллины участвуют в разрастании завязи и образовании плодов. Они накапливаются в почках при выходе из покоящегося состояния. В соответствие с этим обработка гиббереллином вызывает прерывание покоя у почек. Гиббереллины способствуют накоплению питательных веществ, возрастает общая масса растительного организма. Гиббереллины накапливаются в хлоропластах и оказывают большое влияние на процессы фотосинтеза, усиливая процессы фотосинтетического фосфорелирования, при этом снижается содержание хлорофилла и повышается интенсивность использования единицы хлорофилла, возрастает ассимиляционное число. В темноте гиббереллин воздействует лишь на растяжение клеток, не вызывая возрастания интенсивности их деления.