Способ защиты растений от высокотемпературного стресса

Способ защиты растений от высокотемпературного стресса

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для повышения жаростойкости растений.

Угнетение растений и их гибель при высоких температурах может быть обусловлена самоотравлением клеток аммиаком, образующимся в результате усиливающегося в этих условиях распада белков и аминокислот. В связи с этим устойчивые к перегреву формы растений должны обладать способностью охранять свойственный им уровень синтетической активности.

У жаростойких форм растений при воздействии высоких температур отмечается снижение дыхательного коэффициента и накопление в тканях органических кислот, которые служат акцепторами аммиака. В соответствии с этим жаростойкость можно повысить путем искусственного обогащения тканей растений органическими кислотами; некорневой обработкой посевов слабыми растворами солей цинка (0,05%) [1].

Однако эти способы не дают существенного эффекта в повышении устойчивости растений к высоким температурам.

Известен метод повышения жаростойкости растений, предусматривающий предпосевную обработку семян 0,25%-ным раствором хлорида кальция [2]. Но эффективность подобной обработки также низкая и не дает стабильного результата.

Имеются также сведения о том, что аминокислота пролин в условиях стресса накапливается в больших количествах в растительных тканях. Это обусловлено тем, что аминокислота способна трансформировать клеточную воду в коллоидное состояние, что предотвращает процесс гидролиза белков и распад аминокислот растения с образованием аммиака [3, 4, 5].

Причем наименее жаростойки молодые растущие листья. Именно у них под влиянием высоких температур наблюдается распад белковолипидных компонентов митохондрий, хлоропластов, снижение эффективности энергетических процессов.

Известен способ защиты растений от высокотемпературного стресса, включающий предпосевное замачивание семян в растворе аминокислоты - пролина, а затем некорневую обработку взошедших растений сложным раствором из пролина, сахарозы и дистиллированной воды [6].

Известен способ изменения физико-химических и биологических свойств вещества с целью многократного увеличения эффекта его защитного действия, согласно которому осуществляют введение в исходное вещество его потенцированной формы, полученной путем последовательного разведения и многократного вертикального встряхивания исходного вещества по гомеопатическому методу динамизации [7].

Технический результат - повышение эффективности и стабильности защиты растений от воздействия высокотемпературного стресса.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты растений от высокотемпературного стресса, включающем закаливание семян в термостате при температуре 38-40°С, предпосевное их замачивание, подсушивание, проращивание в почве и некорневую обработку растений, причем замачивание семян проводят в субстрате, в качестве которого используют раствор аминокислоты - пролина при 30-35°С, а некорневую обработку растений проводят 3%-ным раствором пролина в начале критического для растений высокотемпературного стресса при 36-38°С, замачивание семян проводят в течение 15 мин, при этом в 0,3% раствор прополина вводят его потенцированную форму в сотенном разведении в количестве не менее 1,0 об.%, полученную путем последовательного разведения сначала 1 части 0,3% раствора пролина в 9 частях дистиллированной воды (десятикратное разведение), а затем 1 части раствора десятикратного разведения в 99 частях дистиллированной воды (сотенное разведение) с многократным вертикальным встряхиванием (динамизацией) каждого разведения, а некорневую обработку растений проводят раствором пролина, в который введена его потенцированная форма в сотенном разведении, в количестве не менее 1,0 об.%.

При этом предпосевное замачивание семян в субстрате проводят в соотношении 1:2, а обработку вегетирующих растений осуществляют из расчета 250-300 л/га.

Способ осуществляют следующим образом.

Семена сельскохозяйственных культур подвергают в течение одного часа высокотемпературному закаливанию в термостате при температуре 38-40°С. Затем проводят их предпосевное замачивание в течение 15 мин в субстрате, который готовят следующим образом.

Аминокислоту - пролин растворяют в дистиллированной воде для получения 0,3% раствора. Затем 1 часть этого раствора разводят в 9 частях дистиллированной воды с многократным вертикальным встряхиванием (динамизацией). Далее 1 часть полученного раствора десятикратного разведения разводят в 99 частях дистиллированной воды с использованием динамизации (сотенное разведение). Затем в 0,3% раствор пролина вносят 1,0 об.% его потенцированной формы в сотенном разведении.

Замачивание семян проводят при температуре полученного раствора 30-35°С. Затем семена подсушивают на многослойной фильтровальной бумаге в хорошо проветриваемом помещении и высевают в вегетационные сосуды, заполненные почвой.

Некорневую обработку растений проводят в начале критического для растений высокотемпературного стресса при температуре 36-38°С 3% раствором пролина, в который введена его потенцированная форма (сотенное разведение) в количестве 1,0 об.%.

В таблице 1 на примере растений, относящихся к различным экологическим и систематическим группам, показана эффективность нового способа защиты растений от высокотемпературного стресса.

Таблица 1
Культура	Выживаемость растений в высокотемпературной камере, %
	Контроль без защиты	Прототип	Заявленный способ защиты
Картофель	62	78	83
Рис	92	96	98
Сорго	85	94	98
Пшеница яровая	71	85	91
Кукуруза	87	89	99

Как показывают данные таблицы 1, контроль без защиты, высокие температуры неблагоприятны для роста кукурузы, несмотря на то, что она считается жароустойчивой культурой.

При температуре во время цветения выше 32-35°С и относительной влажности воздуха около 30% пыльца теряет способность прорастать в течение 1-2 часов после растрескивания пыльников. Это обусловлено тем, что пыльца, содержащая около 60% воды и обладающая слабой водоудерживающей способностью, при высокой температуре и сухости воздуха быстро высыхает и теряет жизнеспособность. В результате оплодотворение женских цветов бывает неполным, образуется череззерница.

При высокой температуре могут быстро завянуть столбики вышедших из обверток початков, что ведет к потере рыльцами восприимчивости к пыльце.

При температуре выше 32-35°С относительная влажность воздуха значительно снижается, растения испаряют много воды, причем корневая система может не успевать подавать ее в надземную часть и тогда растения испытывают значительный водный дефицит, страдают от засухи. Если такая воздушная засуха сочетается с недостатком влаги в почве, то урожай кукурузы снижается.

Кукуруза может страдать не только от высокой температуры воздуха, но и от перегрева листьев верхних ярусов под действием высокой солнечной инсоляции, и даже при хорошей водообеспеченности растений (орошение) наблюдаются ожоги верхушечных листьев.

Влияние высоких температур (36-38°С) в разные периоды вегетации на урожай зерна было изучено в лабораторных условиях на гибриде кукурузы Поволжский-89.

Зерно кукурузы и вегетирующие растения в контроле были без обработки. В опыте был использован разработанный способ защиты растений.

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2
Вариант опыта	Кол-во жизнеспособной пыльцы, %	Число неоплодотворенных завязей в початке	Вес зерна с 1 початка, г
1. Формирование элементов цветка (V этап органогенеза) контроль	89	67	96
опыт	99	23	207
2. Формирование пыльцы (VI этап) контроль	22	201	77
опыт	87	40	173
3. Рост цветков и метелки (VII этап) контроль	14	299	48
опыт	81	46	120
4. Выметывание (VIII этап) контроль	45	213	95
опыт	89	37	188
5. Цветение (IX этап) контроль	51	244	91
опыт	92	33	197
6. Формирование зерна (X этап) контроль	-	29	103
опыт	-	26	201

Данные таблицы 2 показывают, что предложенный нами способ обеспечивает высокую эффективность защиты растений от действия высоких температур даже в критические периоды вегетации.

Источники информации

1. Б.А.Рубин. Курс Волгоград 2003. М.: Высшая школа, 1971, стр.370.

2. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений // Под ред. Н.Н.Третьякова. М.: Колос, 1988, стр.527-528.

3. Н.Н.Савицкая. О физиологической роли пролина в растениях // Научный докл. Высшей школы, ч.2, 1976, стр.70.

4. В.В.Кузнецов, Н.И.Шевякова. Пролин при стрессе: биохимическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений, 1999 т.46-2, стр.321.

5. Е.А.Бритиков. Биологическая роль пролина. М.: Наука, 1975, стр.116.

6. RU 2209536, A 01 C 1/00, опубл. 10.08.2003 г. (прототип).

7. RU 2161955, А 61 К 9/00, опубл. 20.01.2001 г.

1. Способ защиты растений от высокотемпературного стресса, включающий закаливание семян в термостате при температуре 38-40°С, предпосевное их замачивание, подсушивание, проращивание в почве и некорневую обработку растений, причем замачивание семян проводят в субстрате, в качестве которого используют раствор аминокислоты-пролина при 30-35°С, а некорневую обработку растений проводят 3%-ным раствором пролина в начале критического для растений высокотемпературного стресса при 36-38°С, отличающийся тем, что замачивание семян проводят в течение 15 мин, при этом в 0,3%-ный раствор пролина вводят его потенцированную форму в сотенном разведении в количестве не менее 1,0 об.%, полученную путем последовательного разведения сначала 1 части 0,3%-ного раствора пролина в 9 частях дистиллированной воды (десятикратное разведение), а затем 1 части раствора десятикратного разведения в 99 частях дистиллированной воды (сотенное разведение) с многократным вертикальным встряхиванием (динамизацией) каждого разведения, некорневую обработку растений проводят раствором пролина, в который введена его потенцированная форма в сотенном разведении в количестве не менее 1,0 об.%.

2. Способ защиты растений от высокотемпературного стресса по п.1, отличающийся тем, что предпосевное замачивание семян в субстрате проводят в соотношении 1:2, а обработку вегетирующих растений - из расчета 250-300 л/га.