Влияние регуляторов роста на зараженность растений озимой ржи

В работе представлены данные полевых исследований влияния регуляторов роста на зараженность растений озимой ржи .

Озимая рожь в Нечерноземной полосе Европейской части России издавна является одной из основных зерновых продовольственных культур. Практически во всех регионах Нечерноземья она дает более стабильные урожаи, чем озимая пшеница или яровые зерновые культуры. Вместе с тем, у озимой ржи имеется ряд фитопатогенов, развитие которых в значительной мере ограничивает потенциальные возможности современных сортов интенсивного типа. Наиболее вредоносными в условиях Мордовии, расположенной на юго-востоке Нечерноземья, являются бурая ржавчинаи мучнистая роса — узкоспециализированные облигатные паразиты. Ущерб от ржавчины и мучнистой росы может достигать 15 — 25%. На фоне интенсивных технологий возделывания озимой ржи, их вредоносность усиливается и, потери урожая могут возрасти еще на 5 — 10% [1].

Бурая ржавчина уменьшает выносливость растений к неблагоприятным стрессовым факторам, способствует повышению вредоносности корневой гнили, приводит к преждевременному отмиранию листьев и прекращению фотосинтеза, снижению зимостойкости молодых посевов и потере урожая [2]. Мучнистая роса распространена повсеместно. Листья больных растений покрываются белым мучнистым налетом конидиального спороношения гриба, желтеют и, при сильном поражении, отмирают. На мучнистом налете могут появляться черные точечные образования — клейстотеции патогена (сумчатая стадия) [3]. зараженность рожь озимый Ржавчинные грибы в Мордовии широко представлены на дикорастущих злаковых травах, некоторые из них являются естественными резерваторами патогенов для сельскохозяйственных растений [4].

Против ржавчины и мучнистой росы применяют химические препараты. Однако, обладая эффективными фунгицидными свойствами, они могут оказывать неблагоприятное воздействие на рост и развитие культурных растений, в частности, озимой ржи. Химическая защита растений — источник серьезнейшего загрязнения агроэкосистемы, воды и пищевых продуктов. Наиболее постоянный, длительный и безопасный защитный эффект дают биологически активные вещества. Они оптимизируют функциональное состояние растений и, тем самым, индуцируют высокий уровень устойчивости их к патогенам и другим неблагоприятным факторам среды [5, 6].

По мнению А. О. Марченко [7], основным фактором, управляющим реализацией морфогенетического потенциала организма, являются фитогормоны. В определенных соотношениях и концентрациях они ответственны за экспрессию «нужных» генов а, следовательно, и реализацию генетической программы растения.

Очевидно, со временем список регуляторов и фитогормонов будет увеличиваться. Это расширит наши представления о том, как гормональная система регулирует онтогенез растений и как она участвует в ответе растений на различные внешние воздействия.

Как выяснилось, очень многие паразиты растений как грибного, так и бактериального происхождения используют различные фитогормоны, которые они активно синтезируют для «химической атаки» на растение-хозяина [8, 9,10]. Патогены, в ходе сложной эволюции, выработали комплекс приспособлений для получения из растительных тканей необходимые вещества. Однако внедрение инфекционных структур нарушает целостность растительного организма. Облигатный паразитизм в своем проявлении чем-то схож с абиотическим стрессом, который не убивает растение, но заставляет мобилизовать все системы к повышенной активности для репарации.

Дьяков Ю.Т. [11] указывает на активизацию синтеза стрессовых метаболитов на первых этапах внедрения патогена. Растение противостоит внедрению патогена вне зависимости от вирулентности, но когда оно восприимчиво к патогену, ответные реакции на заражение протекают вяло и паразит успевает сформировать инфекционные гифы и дать потомство.

Внедрение патогена вызывает у устойчивого растения каскад защитных реакций, приводящих к локализации инфекционного очага и возникновению в растительном организме системной приобретенной устойчивости. Ее формирование связывают с продукцией сигнальных молекул в инфицированных тканях и их транслокацией к неинфицированным частям растения, где они индуцируют защитные реакции, способствуют повышению устойчивости к вторичным инфекциям [12].

Одним из индукторов сигнала о внедрении патогена является арахидоновая кислота, входящая в состав клеточных стенок гиф фитопатогенных грибов [13].

Известны многочисленные вторичные метаболиты, защищающие высшие растения от вредных для них организмов. Одни из этих соединений присутствуют в здоровых тканях, другие появляются в ответ на инфекцию. Значительная часть защитных веществ относится к фенольным соединениям [14]. Оксикоричные кислоты — n-оксикоричная (n-кумаровая), кофейная, феруловая и синаповая — присутствуют в растениях, как в свободном, так и в связанном виде. Они влияют на процессы роста, а их производные — оксикоричные спирты — исходные компоненты в биосинтезе лигнина [15]. Лигнификация клеточных стенок создает механическую преграду к проникновению инфекции.

Кремний играет важную роль в начальных стадиях инфекционного процесса. Х. Куно с соавторами [16] с помощью рентгеновского микроанализа показали накопление кремния и кальция в папиллах в сайтах взаимодействия эпидермиса ячменя и возбудителя мучнистой росы.

Внедряясь в ткани растений, обладающих системой поглощения и метаболизации кремния, ржавчина значительно усиливает его поглощение из почвенного раствора. При этом кремний выявляется в контактирующих с грибом клетках мезофилла, а также в пограничной зоне между гаусторием гриба и цитоплазмой хозяина [17].

Таким образом, целью экзогенной регуляции роста является «отвлечение» растительного организма от гормонального воздействия патогена, повышение общей устойчивости растения к абиотическим стрессам, мобилизация растительного иммунитета элиситорами, способствующая предотвращению или ослаблению инфекции, а внесение легкодоступного кремния позволит растению быстрее создавать механическую преграду на пути к инфекции.