Агрохимия, 2022, № 8, стр. 28-32

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность производства сельскохозяйственной продукции в настоящее время зависит от научно-исследовательской и инновационной деятельности, направленной на получение и внедрение новых знаний и технических решений в сельское хозяйство [1].

Регуляторы роста растений (РРР), с озданные на основе передовых научных достижений в химии, биологии, физиологии растений, обеспечивают повышение урожайности и качества выращиваемой продукции, усиливают сопротивляемость болезням и стрессовым ситуациям, улучшают качество продукции [2]. В странах с развитым сельским хозяйством регуляторы роста широко разрабатывают и применяют [3–5].

Пшеница является одной из стратегических сельскохозяйственных культур в растениеводстве России. Озимая пшеница – наиболее ценная ее разновидность. Она рано созревает, поэтому посевы меньше подвергаются летней засухе [6].

Очевидно, что разработка новых регуляторов роста, способствующих повышению урожайности озимой пшеницы и улучшению качества зерна, является задачей актуальной. Цель работы – поиск новых регуляторов роста озимой пшеницы в классе производных пиразолопиридинов. Азотсодержащие гетероциклы являются основой многих природных биологически активных соединений [7], ранее были выявлены в их числе вещества с различными видами пестицидной активности [8–11].

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Скрининг регуляторов роста проводили в ряду синтезированных производных пиразолопиридинов общей формулы I:

Для синтеза новых соединений использовали классические, а также оригинальные методики, описанных ранее [12]. Структуры синтезированных веществ подтверждены элементным анализом, а также данными ИК-, ЯМР ¹Н, ЯМР ¹³С и масс-спектров.

На первом этапе биоскрининга рострегулирующую активность новых соединений определяли в условиях лабораторного опыта по стандартной методике [13]. Перспективные вещества отбирали для дальнейшего изучения в полевых условиях. Исследования выполняли на экспериментальном поле ФНЦБЗР, г. Краснодар (центральная зона Краснодарского края).

Полевые опыты проводили в 2018–2021 гг. Почва – чернозем выщелоченный обыкновенный малогумусный, характеризуется следующими показателями: содержание гумуса в пахотном слое – от 2.9 до 3.2%, верхний слой имеет нейтральную и слабокислую реакцию (рН$_{{{{{\text{Н}}}_{{\text{2}}}}{\text{О}}}}$ 6.7–7.0), объемная масса – 1.23–1.35 г/см³, порозность – 52.0–54.0%.

Климат зоны – умеренно-континентальный, умеренно-влажный и теплый. Среднегодовая температура воздуха составляет 10.0–10.8°С, среднегодовое количество осадков – 600–645 мм, распределение их по месяцам неравномерное, коэффициент увлажнения равен 0.25–0.40.

Суммарное количество осадков за период от посева до созревания озимой пшеницы (октябрь–июль) составило в 2018/2019 г.– 614.4 мм, в 2019/2020 г. – 464.0 мм, в 2020/2021 – 576.2 мм при среднемноголетней норме 549 мм. В целом погодные условия для проведения исследования были благоприятными для роста и развития растений озимой пшеницы в полевые сезоны 2019 и 2021 гг., сезон 2020 г. был засушливым.

Предшественником во все годы проведения опытов была озимая пшеница. Обработка почвы по типу полупара включала в себя трехкратное лущение стерни тяжелой дисковой бороной БДТ-3 на глубину 10–12 см, с последующим прикатыванием кольчато-шпоровыми катками 3ККШ-6А. Предпосевную культивацию выполняли на глубину заделки семян 5–6 см. Посев озимой пшеницы сорта Безостая 100 проводили семенами первого класса в оптимальный срок для центральной зоны Краснодарского края селекционной сеялкой центрального точного высева с нормой высева 5.0 млн всхожих семян/га. Удобрения не применяли (нулевой фон). Расположение делянок – рендомизированное, учетная площадь делянки 5.0 м², повторность опыта четырехкратная.

Для нанесения потенциальных ростреуляторов на вегетирующие растения пшеницы готовили их водные растворы с добавлением 0.001% эмульгатора ОП-7. Обработку осуществляли дважды: в фазе кущения и в фазе флагового листа, норма расхода действующего вещества 30 г/га. Опрыскивание проводили с помощью опрыскивателя ОЭМП-16. Для эталона сравнения использовали препарат Ретацел, его наносили в те же сроки и в рекомендованных дозах. Уход за вариантами включал обработку гербицидом Прима, СЭ (0.6 л/га) в конце фазы кущения и инсектицидом Каратэ Зеон, МКС (0.2 л/га) в фазе колошения.

В соответствии с руководством по регистрационным испытаниям [14], в опыте проводили следующие наблюдения, учеты и анализы: фенология, густота стояния растений, биометрия растений после созревания, содержание основных элементов питания в зерне определяли с помощью анализатора “ФТ-7”.

Уборку полученного урожая выполняли по делянкам. С каждой делянки отбирали сноп для определения биометрических показателей. Обмолот каждой делянки проводили селекционным немецким комбайном “Hege-125”. После обмолота с каждой делянки отбирали образец зерна согласно ГОСТ 12042-80 для определения массы 1000 зерен.

Для получения урожайных данных зерно приводили к 14%-ной влажности согласно ГОСТ 10250-80, результаты повергали математической обработке методом дисперсионного анализа с использованием программы STATISTICA [15].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

По данным лабораторных исследований, для полевых испытаний были отобраны 3 вещества Id, Ig и If, которые стимулировали рост стебля и корня проростков более чем на 20%:

В течение 3-летнего периода (2019–2021 гг.) эти соединения изучали в условиях поля на растениях озимой пшеницы сорта Безостая 100.

Следует отметить, что из-за неодинаковых погодных условий данные эксперимента отличались. Тем не менее, все изученные вещества проявили высокую стимулирующую активность. У растений, обработанных регуляторами роста, повышалась общее и продуктивное кущение, формировалась более мощная листовая поверхность во всех фазах развития растений по сравнению с контролем. Количество продуктивных стеблей в среднем увеличилось на 8–12%, высота растений – на 5–9 см. Данные о влиянии регуляторов роста на развитие органов, формирующих структуру урожая, приведены в табл. 1. Их применение способствовало увеличению длины колоса на 8.5–11.9, количества колосков в колосе – на 3.4–6.8, количество зерен колосе – на 7.5–16.0% (средние показатели за период испытаний). Масса зерна в колосе превышала контрольный вариант на 12.5–18.1, масса 1000 зерен – на 2.2–4.6%.

Увеличение ассимиляционного аппарата растений привело к усилению фотосинтетической активности культуры, ускорению процессов дыхания и обмена веществ в растениях (табл. 2). На примере соединения Ig установлено, что в обработанных растениях содержание хлорофиллов а и б, а также каротиноидов было больше, чем в растениях без обработки (контроль). Под его влиянием увеличилась интенсивность дыхания, активность каталазы, повысилось содержание витамина С.

Использование регуляторов роста позволило получить стабильную и существенную прибавку урожая относительно контроля (табл. 3). В среднем за 3-летний период урожай от применения регуляторов роста повысился на 12.1–14.8%. Интересно отметить, что в засушливом 2020 г. на фоне значительного снижения урожая культуры рострегуляторы обеспечили более высокую прибавку (рис. 1).

Рис. 1.

Прибавка урожая озимой пшеницы от применения регуляторов роста, %.

Этот факт свидетельствовал о том, что изученные вещества обладали иммуномодулирующими свойствами, помогали растениям адаптироваться к стрессовым ситуациям, в данном случае – к засухе. Во всех вариантах урожай зерна растений, обработанных потенциальными регуляторами роста, превышал таковой в варианте с применением эталона.

Под влиянием регуляторов роста интенсивнее осуществлялось накопление белка и сырой клейковины в зерне озимой пшеницы (табл. 4). По данным эксперимента, содержание белка в зерне увеличилось на 0.5–1.8% в сравнении с контрольным вариантом, содержание клейковины – на 0.7–4.6%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, исследованные регуляторы роста озимой пшеницы способствовали увеличению линейного роста растений, количества продуктивных стеблей, длины колоса и количества колосков в колосе. Как следствие, повысился урожай культуры, средняя прибавка за 3-летний период составила 12.5–14.8%, повысилось также качество зерна. За счет увеличения ассимиляционного аппарата растений усиливался фотосинтетический потенциал и сопротивляемость неблагоприятным условиям среды.

Планируется дальнейшее проведение исследований описанных соединений на других сортах озимой пшеницы и в качестве иммуномодуляторов против фитопатогенов данной культуры.