Влияние агротехнических мероприятий на устойчивость растений
Все агротехнические мероприятия, способствующие появлению дружных всходов и ускоряющие рост и развитие растений, повышают их устойчивость к вредным организмам.
Сроки посева или посадки сильно сказываются на степени повреждаемости растений вредителями и заражаемости возбудителями заболеваний. Это обусловливается многими причинами: 1) степенью совпадения наиболее доступной (для вредителей) фазы развития растений с периодом наибольшей численности и активности вредителя или периодом заражения возбудителями заболеваний; 2) возрастом повреждаемого или заражаемого растения и в связи с этим изменением характера повреждений; 3) образованием у растений к моменту повреждения (поражения) тканей, препятствующих проникновению вредителя или возбудителя заболеваний в растение и отдельные его органы.
Ранние сроки посева яровых культур обычно способствуют повышению устойчивости растений к вредителям. Оптимально поздние сроки посева дают аналогичный эффект на озимых посевах колосовых культур.
При наличии в общем массиве поздних посевов пшеницы они сильнее повреждаются хлебными жуками. Это, как считает В. Н. Щеголев (1938), происходит вследствие того, что по мере созревания пшеницы ранних сортов жуки концентрируются на более поздних посевах, мягкие зерна которых сильнее привлекают их для питания.
Сроки посева льна оказывают большое влияние на повреждаемость его наиболее опасными вредителями — льняной блошкой и совкой гаммой, а также на поражение ржавчиной и фузариозом. Лен более поздних сроков посева дает всходы в период массового появления блошки и наиболее усиленного ее питания, в результате чего многие растения гибнут и посевы сильно изреживается. Рано посеянный лен к моменту массового появления льняной блошки успевает настолько сильно развиться, что переходит в фазу «елочки», когда ему блошка не страшна. Аналогичная закономерность отмечается при ранних сроках посева турнепса.
Нормы высева семян определяют густоту стояния растений, что значительно влияет на микроклимат растительного покрова и мощность развития растений. В связи с этим существенно меняется степень повреждения посева. Так, в целях регулирования микроклимата на всходах кукурузы в неблагоприятную для шведской мухи сторону в условиях Нечерноземной зоны рекомендуется совмещать посев этой культуры с горохом и горчицей, которые на начальных фазах роста кукурузы затеняют ее. Это резко снижает привлекательность таких посевов для шведской мухи, предпочитающей хорошо освещенные и прогреваемые солнцем растения.
На разреженных посевах стебли конопли более сильно повреждаются стеблевым мотыльком. На загущенных посевах вследствие более высокой влажности в травостое создаются благоприятные условия для заражения посевов возбудителями заболеваний и их усиленного развития.
Под влиянием разных сроков и способов обработки почвы резко меняются многие физические ее свойства, которые влияют на обитающих в почве фитофагов и возбудителей заболеваний. Правильная обработка почвы призвана ухудшать условия жизни вредных организмов и создавать благоприятные условия для быстрого и дружного появления всходов и хорошего развития растений. Большое значение в улучшении фитосанитарного состояния полей имеют пары, своевременная зяблевая вспашка, предпосевная н междурядные обработки почвы.
Органические, минеральные и другие виды удобрений повышают выносливость растений к вредным организмам. Удобрения, прежде всего, обеспечивают появление более дружных всходов, быстрый рост растений, что создает разрыв между критическими фазами развития растений и периодом интенсивного питания вредителей и откладкой яиц или периодом их заражения возбудителями заболеваний,
Удобрения могут в значительной мере изменять биохимический состав различных тканей растений и тем самым влиять на развитие и численность вредителей, поедающих эти ткани. Аналогичное происходит и у возбудителей заболеваний. Элементы минерального питания растений оказывают на них специфическое воздействие. Так, азотистые удобрения способствуют более сильному обводнению растительных тканей и утончению клеточных оболочек, что сказывается на удлинении вегетационного периода и более медленном созревании растений. Наоборот, фосфорные и калийные удобрения способствуют формированию более прочных клеточных оболочек, снижению обводнения клеток, ускоренной дифференциации растительных тканей (формированию механически-прочных включений) и сокращению сроков вегетации растений. Поэтому избыточное применение азотных удобрений, не сбалансированных по фосфору и калию, обычно снижает степень устойчивости растений к вредным организмам и повышает потери урожая.
В настоящее время стало известно, что растения, выращиваемые с применением азотных удобрений, являются более привлекательными для сосущих и грызущих насекомых по сравнению с растениями, выращиваемыми на других удобрительных фонах. Так, одностороннее использование азотистых удобрений, не сбалансированных по фосфору и калию, способствует усиленному размножению капустной тли (С. А. Бобинская, 1953; В. А. Мегалов, 1967) и злаковых тлей на пшенице (С. А. Персии и др., 1976). Характерно, что односторонние подкормки пшеницы азотом приводят не только к возрастанию численности тлей, но и вызывают сильное поражение растений мучнистой росой. В специальных опытах эта закономерность была также подтверждена в отношении пшеничного трипса, вредной черепашки и других сосущих вредителей, а также насекомых с грызущим ротовым аппаратом — пьявицы красногрудой и зерновой совки.
Было установлено, что уменьшение в капусте количества азота и Сахаров, а также накопление фосфора и калия приводят к повышению смертности гусениц капустной белянки и капустной совки, питающихся на таких растениях. В. Ф. Самерсов (1967) показал, что изменения в растениях капусты, выращиваемой на фоне фосфорных и калийных удобрений) приводят к существенным морфофункциональным сдвигам в состоянии кишечного эпителия средней кишки гусениц капустной белянки, питающихся этими растениями. В частности, происходит увеличение объема клеток и ядер, утолщается неритрофическая мембрана.
На устойчивость растений к вредителям и болезням могут оказывать влияние некоторые химические препараты, применяемые для защиты растений. Так, А. В. Воеводин (1975) установил, что гербициды изменяют обмен веществ у обработанных ими культурных и сорных растений в сторону повышения содержания свободных аминокислот, легкоусвояемых углеводов, витаминов и пигментов, что, как правило, снижает устойчивость растений к сосущим вредителям и некоторым возбудителям заболеваний. Производные мочевины (монолинурон, коротан и др.), а также производные триазина (симазин, метопротрин и др.) усиливают поражение яровой и озимой пшеницы мучнистой росой. Вместе с тем известно и противоположное действие гербицидов. Например, опрыскивание пшеницы препаратом 2,4-Д незадолго до откладки хлебным пилильщиком яиц или вскоре после нее усиливает гибель личинок вредителя; внесение в почву трефлана снижает поражение капусты килой; далапон, монурои и 2,4-Д снижают поражение ячменя гельминтоспориозом.
Семеноводство имеет важное значение в сохранении и улучшении урожайных, сортовых и посевных качеств сортовых семян. Одной из важнейших задач семеноводства является сохранение, а в ряде случаев и повышение устойчивости сортов к вредным организмам.
Наибольшие возможности в сохранении и повышении устойчивости сортов к вредным организмам в процессе семеноводства создаются у гибридных сортов, сортов-популяций и перекрестноопыляющихся растений. В этих случаях в процессе отбора и размножения лучших семейств и браковки растений, с отрицательными признаками достигается высокий эффект в улучшении породных свойств сорта.
Повышение устойчивости овощных культур к болезням и вредителям
В крупных хозяйствах Кабардино-Балкарии огромные площади зачастую заняты какой-то одной культурой. Севооборот не приветствуется. Без использования пестицидов монокультура просто не выживет. При применении пестицидов полезные насекомые гибнут в первую очередь, а их численность начинает восстанавливаться только после того, как размножатся вредители. А пока хищников нет, пока биологическое равновесие нарушено, происходит бурное, бесконтрольное размножение вредителей, вспышка их численности, которая требует повторного применения пестицидов и т.д. Как только мы взялись за пестициды, мы вступили в бесконечную борьбу, в которой наши мелкие временные победы в конечном счете оборачиваются крупным поражением. Ухудшается качество продукции, ухудшается среда обитания, мы все дальше уходим от биологического равновесия, которое могло бы установиться между вредителями и их естественными врагами, появляются формы вредителей, устойчивые к применявшимся ранее ядам и возникает необходимость в разработке новых поколений пестицидов.
Ключевые слова
Текст научной работы
Для каждой овощной культуры существует свой диапазон оптимальных значений температуры, освещенности, влажности почвы, влажности воздуха. В случае неблагоприятных погодных условий наши возможности повлиять на эти факторы весьма ограничены. В такой ситуации на помощь растениям приходят антистрессовые вещества, которые помогают им адаптироваться к плохим погодным условиям и повышают их устойчивость к любым неблагоприятным факторам, возникающим в процессе вегетации, в том числе к инфекциям и вредителям.
Многие фермеры при выращивании овощных культур в борьбе с вредителями и болезнями широко используют различные ядохимикаты. Всем известно, что если не принимать специальных мер борьбы с вредителями и болезнями, то потери урожая от посева до уборки овощной продукции составлят: 30 — 50%, а при использовании интегральных систем защиты растений с широким применением пестицидов уровень потерь 20-35%. На этом пути не найдено кардинального решения проблемы вредителей и болезней, и столь же очевидно, что этот путь ведет к снижению качества овощной продукции за счет накопления в ней остаточных количеств пестицидов и к снижению общего качества жизни за счет отравления окружающей среды — почвы, воды и воздуха. Владельцы небольших земельных наделов, на которых они растят овощи для семейного потребления, не могут допустить загрязнения своей земли. Здесь нужны новые подходы и решения.
Существует биологический закон: насекомых-опылителей привлекают самые сильные и жизнеспособные растения, а насекомых — вредителей привлекают ослабленные, угнетенные растения. Понятно, что вредители всегда с нами, но они не могут существенно снизить урожай, а тем более полностью его уничтожить до тех пор, пока имеют дело с крепкими, быстро растущими растениями. В 9 случаях из 10 вредители наносят существенный урон урожаю, потому что овощные культуры ослаблены. Одна из главных причин нашествия вредителей — нарушение требований технологии узких гряд, что равнозначно игнорированию потребностей овощных культур, ухудшению условий их произрастания.
В крупных хозяйствах Кабардино-Балкарии огромные площади зачастую заняты какой-то одной культурой. Севооборот не приветствуется. Без использования пестицидов монокультура просто не выживет.
При применении пестицидов полезные насекомые гибнут в первую очередь, а их численность начинает восстанавливаться только после того, как размножатся вредители. А пока хищников нет, пока биологическое равновесие нарушено, происходит бурное, бесконтрольное размножение вредителей, вспышка их численности, которая требует повторного применения пестицидов и т.д. Как только мы взялись за пестициды, мы вступили в бесконечную борьбу, в которой наши мелкие временные победы в конечном счете оборачиваются крупным поражением. Ухудшается качество продукции, ухудшается среда обитания, мы все дальше уходим от биологического равновесия, которое могло бы установиться между вредителями и их естественными врагами, появляются формы вредителей, устойчивые к применявшимся ранее ядам и возникает необходимость в разработке новых поколений пестицидов.
При выращивании овощей на узких грядах широко и с большим успехом используются два антистрессовых препарата — эпин (биологический регулятор роста растений природного происхождения) и гумат (натриевая или калиевая растворимые соли гуминовой кислоты, получаемые при гидролизе торфа или бурого угля), Эпин — это фирменное название вещества, относящегося к так называемым брассинолидам. Это сложные органические соединения, которые образуются в клетках всех зеленых растений и определяют их способность адаптироваться к колебаниям погодных условий и различного рода воздействиям. Брассинолиды определяют устойчивость растений к любым неблагоприятным факторам — слишком низкой или слишком высокой для данного растения температуре, заморозкам, резким суточным колебаниям температуры, недостатку освещенности, засухе, переувлажнению, повышенному содержанию токсичных веществ в воздухе и почве, к инфекциям и вредителям. При этом не убивают патогенные грибки и не уничтожают насекомых-вредителей, а укрепляют иммунитет растений и позволяют им самим справиться с заболеваниями.
Немаловажным является тот факт, что использование гумата и эпина способствует сомоочищению растений от пестицидов и продуктов их распада, тяжелых металлов, радиоактивных веществ и многих других токсических веществ, которые активно выводятся из растений с корневыми выделениями. Использование антистрессовых адаптогенов позволяет не только вырастить высокий урожай в неблагоприятных условиях и уберечь его от потерь, но позволяет также получать относительно чистую продукцию в условиях тотального загрязнения окружающей среды.
В условиях защищенного грунта создается специфический микроклимат, обусловленный сочетанием высоких температур и влажности воздуха. Экспериментально установлено положительное влияние препарата Эпин-Экстра на развитие и продуктивность растений, завязываемость плодов и урожайность. Так, в условиях защищенного грунта в предгорной зоне КБР при применении Эпина-Экстра наблюдалось повышение устойчивости растений томата к серой гнили. Так, по сравнению с контролем урожайность за первые две недели плодоношения увеличилась на 150%, за весь период плодоношения на 95%. Наиболее высокие темпы поступления ранней продукции обеспечила комплексная обработка семян и растений. Эпин-Экстра снижал пораженность растений томата серой гнилью на естественном инфекционном фоне. Число растений с листовой и стеблевой формами серой гнили составило 2,8 и 0,9% соответственно. В контрольном варианте процент растений с поражением надземных органов составил: листьев–7,8%, стеблей–5,8%, бутонов и плодов–7,0%.
Вывод: препарат Эпин-Экстра обладает полифункциональным действием. Использование антистрессовых препаратов обеспечивает хорошую приживаемость рассады при низкой температуре в корнеобитаемой среде, стимулирует рост растений, закладку соцветий и плодообразование, предотвращает опадание генеративных органов; снижает поражение томатов серой гнилью; увеличивает раннюю и общую урожайность.
Достижения биотехнологии – растения, устойчивые к болезням и вредителям
Хозяйства вынуждены тратить огромные средства на закупку различных химических средств защиты растений от вредителей и для борьбы с патогенами. При этом вносимые химикаты загрязняют окружающую среду, они оказывают вредное воздействие на млекопитающих и полезных насекомых. Поэтому поиск, а также создание с помощью генно-инженерных методов, устойчивых к вредителям новых растений — сейчас одна из актуальнейших задач.
Накопленные знания о механизмах патогенеза и современные возможности генетической инженерии позволяют разрабатывать научные методы создания ГМ растений, которые устойчивы к насекомым-вредителям, к грибным, бактериальным и вирусным инфекциям.
Давно известно, что бактерия Bacillus thuringiensis синтезирует белковые кристаллические структуры, обладающие сильным инсектицидным действием. Попадая в кишечник насекомых, белок расщепляется под действием протеаз насекомого до активного токсина, который и вызывает гибель насекомого.
Известно и уже изолировано много различных Bt генов (cry гены), кодирующих инсектицидные белки, которые очень специфичны для различных видов насекомых. Важно подчеркнуть, что эти белки совершенно не токсичны для млекопитающих, рыб, беспозвоночных и полезных насекомых. Естественные Bt гены, перенесенные в растения, плохо экспрессируются. Поэтому генно-инженерными методами их модифицируют, добиваясь более высокой экспрессии в клетках растений. Так, замена 4 участков гена cry III класса на синтетические фрагменты привела к резкому повышению экспрессии гена. Созданные трансгенные растения баклажана полностью устойчивы к колорадскому жуку.
Первый коммерческий сорт картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, создан фирмой Монсанто путем введения в геном картофеля модифицированного Bt гена cry III. Этой же и другими фирмами на основе Bt генов получены устойчивые к насекомым коммерческие сорта хлопка, кукурузы и риса.
Защита от насекомых может быть достигнута путем создания ГМ растений, несущих гены, кодирующие инсектопестициды грибов — пестициды. Например, из некоторых грибов выделены высоковирулентные изоляты против тлей и белокрылки – насекомых, наносящих огромный вред при выращивании растений в теплицах.
В качестве кандидатов генов, чьи продукты могут обладать инсектицидным действием, могут быть гены ингибиторов сериновой и цистеиновой протеаз, сr-амилазы, лектинов, хитиназ, липоксигеназ. Активно ведутся работы по клонированию генов и созданию ГМ растений, устойчивых против грибных, бактериальных и вирусных инфекций. Известно, что в ответ на инфекцию патогенов в растениях включается целый набор различных защитных механизмов.
Реакции растений на фитопатогены можно разделить на 3 группы:
· растение имеет полный иммунитет против данного патогена;
· в ответ на повреждение происходит быстрая программируемая гибель клеток в точке внедрения патогена (так называемая реакция сверхчувствительности), при этом патоген не успевает распространиться и погибает вместе с клетками растения;
· патоген преодолевает ответные защитные реакции организма и вызывает различной степени повреждения вплоть до гибели растения.
В качестве защитного ответа на повреждение в растении начинается синтез соединений, токсичных для патогенов, могут также создаваться структурные барьеры за счет усиления клеточных оболочек путем лигнификации или накопления гликопротеидов.
Инфекция вызывает у растений синтез вторичных метаболитов (например, антибиотиков типа фитоалексинов), окисление фенольных соединений, синтез защитных полипептидов (PR белки). Выделяют не¬сколько типов таких защитных белков: PR-1, PR-2 (бетта-1,3 глюканазы), PR-3 (хитиназы) PR-4, PR-5 (томатинподобные протеины) и PR-6 (ингибиторы протеаз).
У многих видов растений в ответ на атаку патогена возникает системно индуцированная устойчивость (SAR), главной реакцией при этом является синтез растением салициловой кислоты, которая связывает и ингибирует изозимы каталазы. Среди PR белков, связанных с грибной инфекцией, наиболее изучены хитиназы. Они гидролизуют хитин – основной компонент клеточной оболочки грибов. Созданные трансгенные растения табака с геном хитиназы фасоли под контролем 35S промотора успешно выживали в почве, зараженной патогенным грибом Rhizostonia solani.
Проведена агробактериальная трансформация сортов риса генами cht-2 и cht-З, кодирующими хитиназу риса под 35S промотором. Трансформанты характеризовались высокой устойчивостью к двум наиболее распространенным расам гриба Magnaporthe grisea, одного из самых вредоносных для риса патогенов. Наряду с хитиназой в конструкциях векторов широко используются (бетта-глюканазы для создания патогенустойчивых растений пшеницы, ячменя и др.
В последнее время обнаружен новый класс антимикробных пептидов, названных дефензинами. Дефензины выделены из семян многих видов однодольных и двудольных растений. Они состоят из 45-54 аминокислот и характеризуются значительным консерватизмом последовательностей нуклеотидов. Оказалось, что эти пептиды угнетают рост целого ряда грибов. Сейчас гены этих пептидов клонированы и используются для создания трансгенных растений. Трансформанты табака с геном дефензина редьки под 35S промотором характеризовались высокой устойчивостью против гриба Alternaria longipes. Разрабатывается также метод моделирования системы гиперчувствительности как защитной системы у растений с использованием генетических конструкций, содержащих ген бактериальной РНКазы (барназы) под контролем участка промотора картофельного гена prp I-I, обеспечивающего экспрессию гена в условиях грибного заражения. В случае инфекции индуцируется экспрессия гена и клетка погибает вместе с патогеном. Ведутся работы по поиску других подходов и систем для получения генетически модифицированных растений, способных противостоять грибным инфекциям.
Разработано несколько методов создания растений, устойчивых к вирусам растений. Один из них заключается в контролировании различных антисмысловых конструкций, где к ДНК-содержащая копия вирусной РНК помещается под промотор таким образом, чтобы в результате транскрипции образовалась последовательность РНК, комплементарная вирусной РНК. При заражении вирусом растительной клетки с такой конструкцией образуются дуплексы между вирусной и конститутивно синтезируемой антисмысловой РНК. Эти дуплексы разрушаются специфическими РНКазами, в результате чего вирусы не образуются и соответственно болезнь не развивается. Примером могут быть трансгенные растения табака, несущие антисмысловые конструкции для вируса мозаики огурца и вируса табачной мозаики.
Еще одним методом борьбы с вирусной инфекцией является клонирование и встраивание в геном растений гена синтеза белка оболочки вируса. Активный синтез такого белка, имеющего сродство с РНК вируса, ингибирует репликацию РНК вируса, что приводит к довольно высокой устойчивости растения. В этом случае наблюдается высокая специфичность реакции, т.е. защита достигается только против того вируса, ген белка которого был встроен в геном растения. Этот метод успешно использован для большого числа вирусов различных таксономических групп.
Созданы трансформанты риса с геном, кодирующим белок оболочки вируса Hoja bаnса.
Коммерческий сорт картофеля Бзура был трансформирован вектором, несущим ген оболочки вируса курчавости листьев в смысловой и антисмысловой ориентации. Полученные трансгенные растения проявляли высокую устойчивость к данному вирусу.
Возможную роль в защите растений от вирусной инфекции может играть внедрение генов защиты от вирусной инфекции, которые используются клетками млекопитающих. Так, введение гена бетта-интерферона или гена, кодирующего 2,5А-синтетазу, в клетки растений повышало устойчивость к вирусной инфекции. Разрабатываются подходы, в которых используются гены, кодирующие антивирусные белки растительного происхождения, гены, кодирующие специфические антитела, узнающие вирусные белки.
В последнее время появились работы, в которых приводятся данные о создании трансформантов против вироидов. В частности, получены трансгенные растения картофеля, экспрессирующие ген рибозима hammehead, транскрипты которого расщепляют минус цепь РНК веретеновидного вироида клубней картофеля.
Создаются также трансгенные растения, устойчивые к бактериальным болезням. При трансформации картофеля вектором, включающим 35S промотор, последовательности, кодирующие сигнальный пептид амилазы и гена лизоцима бактериофага Т4, у трансгенных растений отмечали повышение устойчивости к одному из главных бактериальных патогенов Ervinia caratovora, вызывающему мягкую гниль клубней «черную ножку».
Большой вред виноградникам наносит бактериальный рак, вызываемый Agrobacterium tumefaciens. Пораженные растения снижают качество и количество урожая. Иммунных сортов к бактериальному раку практически нет, а химические и биологические меры борьбы с ним не эффективны.
Однако установлено, что плазмиды IncW и IncQ агробактерий подавляют развитие рака. В вектор под 35S промотором был интегрирован ген ita, выделенный из плазмиды IncQ. Среди трансгенных растений табака и тополя выделены формы с высокой степенью устойчивости к агробактериальной инфекции.
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | VK.Новости | Google.Новости.
Источник https://www.activestudy.info/vliyanie-agrotexnicheskix-meropriyatij-na-ustojchivost-rastenij/
Источник https://novainfo.ru/article/8968
Источник https://www.agroxxi.ru/stati/dostizhenija-biotehnologii-rastenija-ustoichivye-k-boleznjam-i-vrediteljam.html
