Новые иммуностимуляторы растений для повышения устойчивости их к болезням

Внедрение новых сортов, а также использование более эффективных методов выращивания плодовых и ягодных культур ведет к интенсификации использования удобрений и средств защиты растений. Стоит отметить, что ягоды, предназначенные для непосредственного употребления в свежем виде, должны быть не только здоровыми и вкусными, но и полезными,  т.е. без содержания вредных веществ.

Одна из задач, поставленных на ​​сегодняшний день перед садоводами – это производство ягод  высокого качества, которые не содержат остатков пестицидов.  Задача трудная, требующая поиска новых, эффективных, но экологически чистых методов и специалистов, которые одновременно обеспечат  рентабельное производство. Но существуют ли такие методы?

Фото 1. Экологичность производства – важный аспект сохранения пользы ягод и здоровья человека

Стимуляция процессов защиты

Развитие науки дает все более новые знания о процессах и явлениях, происходящих в растениях, мы знаем  специфику питания  и защиту растений от вредителей. Это позволяет разрабатывать и производить легкопоглощаемые удобрения. В последние годы все больше, говорят о возможности стимулирования работы собственных механизмов иммунитета растений.

Растения, как животные и люди  имеют свой собственный иммунитет, который защищает их от различных угроз. Впервые это явление наблюдали в девяностые годы прошлого века как проявление устойчивости растений под влиянием определенных факторов стресса. В настоящее время ученые тщательно изучили данный вопрос. В ходе исследований удалось выявить вещества, способствующие увеличению устойчивости растений. Естественная устойчивость растений к неблагоприятным факторам определяется группой веществ, называемых иммуностимуляторами и антистрессантами. Они могут быть как биологические, так и химические, но также известны физические факторы, имеющие аналогичные свойства.

Работа растительных клеток начинается с процесса, в котором соответствующая информация передается в ядро​​. Это приводит к экспрессии генов, отвечающих за выработку специфических, генетических, информационных белков. Как следствие этих процессов,  появляются белки и другие вещества, которые имеют антибактериальные и противогрибковые свойства. Также происходит накопление вторичных веществ (фитоалексинов), что позволяет укрепить клеточные стенки.

Метаболические процессы защиты могут быть локальными и комплексными. Результатом этих процессов является регуляция метаболизма всего растительного организма.

Таким образом, можно сделать выводы о том, что увеличение устойчивости сопровождается различными факторами и в значительной степени зависят не только от иммуностимуляторов, но и от вида и даже сорта культуры.

Салициловая кислота

Салициловая кислота является не только антистрессантом, но также способствует делению клеток, способствует повышенной устойчивости к биотическим факторам (вирусы, бактерии, грибки) и абиотическим (например, засуха, холод, УФ-излучение). Кроме того, было обнаружено, что обработка растений этим соединением и его производными может также оказывать воздействие на переход от вегетативной стадии растения к генеративной и, тем самым, ускорить цветение. Однако роль салициловой кислоты имеет особо важное значение в защите растений от болезней. Ее соединения обладают свойствами подавления развития патогенных микроорганизмов. В исследованиях естественной резистентности растений обнаружили, что виды и сорта растений с высоким содержанием салициловой кислоты в тканях были более устойчивы к инфекциям и патогенам.

Проведенные на плантациях внекорневые обработки растений салициловой кислотой привели к уменьшению развития заболеваний. Эту кислоту применяли на различных стадиях развития: во время вегетативного роста, затем  в процессе созревания ягод и  после сбора урожая (обработка ягод). Использование кислоты позволило  сохранить качество ягод. Их  хранили в течение 14 дней в холодильнике (при 2 °C) и затем в течение 24 часов при комнатной температуре (20 °C).

Фото 2. Ягоды земляники, пораженные серой гнилью

Применение салициловой кислоты в период вегетативного роста и в период созревания ягод оказалось менее эффективным, однако результат был удовлетворительным.

Стоит отметить, что устойчивость ягод к инфекциям  после сбора урожая значительно уменьшается. Также происходит снижение естественной резистентности в период накопления питательных веществ в плодах (увеличение содержания сахара). Очень важные и опасные инфекции ягод:  Botrytis cinerea  или Colletotrichum acutatum.

Фото 3. Антракноз земляники

Возбудители поражают цветы, а симптомы болезни появляются на ягодах после сбора урожая.

Было обнаружено, что салициловая кислота увеличивает качество ягод и уменьшает выделение этилена, который способствует развитию серой гнили. Результаты ясно показывают, что более частые применения антистрессантов дают лучший эффект, но салициловая кислота в высоких концентрациях может быть фитотоксична и приведет к обратному эффекту.

Фото 4. Скрученные листья земляники – первые симптомы проявления мучнистой росы

Использование производной салициловой кислоты под названием ацибензолар, выступая в качестве активного вещества в Бионе, также доказали свою эффективность в экспериментах по защите растений земляники против мучнистой росы (Sphaerotheca macularis).

Фото 5. Мучнистый налет на нижней стороне листа – мицелий и споры Sphaerotheca macularis

Использование ацибензолара в опыте выращивания земляники уменьшило  поражение растений серой гнилью.

Индукция иммунной системы

Салициловая кислота и ее производные, а также другие органические вещества, такие как хитозин или ненасыщенные жирные кислоты, обладают свойством активировать иммунную систему растения. Среди неорганических солей, таких как силикаты, бикарбонаты или хлориды кальция также вызывают процессы защиты растений. Хорошо известный пример  неорганического иммуностимулятора является силикат калия, хотя механизм его действия до конца не изучен.

В исследованиях, проведенных в Соединенных Штатах, наблюдалось, что применение силикатных солей или натриевых солей привело к менее серьезным поражениям мучнистой росой, более высокому содержанию хлорофилла и стимуляции роста растений.

Кроме того, были получены положительные результаты выращивания земляники в гидропонике при добавлении силиката калия к раствору.

Растения после посадки опрыскивали раствором, содержащим споры мучнистой росы. После двух месяцев от начала эксперимента у растений, которые получили меньшую дозу силиката калия, были обнаружены признаки проявления болезни, а где доза достаточно высокая, не проявилось никаких признаков болезни.

В эксперименте было выявлено, что использование кремния в  гидропонной среде эффективно защищает растения от Sphaerotheca macularis. Листья обработанных растений имели более высокое содержание кремния и характеризовались более высокой прочностью.

Ученые считают, что увеличение толщины листа сокращает возможность поражения возбудителем мучнистой росы.

К сожалению, силикат калия не был столь же эффективен как лечащий препарат. Возможно, это было связано с гораздо меньшим увеличением концентрации кремния в этих органах.

Во всем мире силикат калия используется в защите земляники от вредителей, таких как паутинный клещ или тля. Действие силиката калия против клещей является двунаправленным, т.е. укрепление и утолщение листьев затрудняет питание клещей, что приводит  их к гибели.  Важно отметить, что механическое воздействие силиката калия не вызывает появление устойчивости у вредителей.