Может ли сочетание меди с белковым гидролизатом усилить действие биостимуляторов?
By: Петрония Карилло1, Джованна Марта Фуско1, Юссеф Руфаэль2, Джузеппе Колла3
1Кафедраэкологических, биологических и фармацевтических наук и технологий, Университет Кампании "Луиджи Ванвителли", Виа Вивальди 43, 81100 Казерта, Италия 2Департаментсельскохозяйственных наук, Университет Неаполя Федерико II, 80055 Портичи, Италия 3D Факультетсельскохозяйственных и лесных наук, Университет Тушии, 01100 Витербо, Италия
Обеспечение сбалансированного снабжения питательными веществами для поддержания оптимального здоровья растений и устойчивого производства является одним из основных аспектов современного сельского хозяйства. Хотя микроэлементы необходимы в меньших количествах, чем макроэлементы, они играют важнейшую роль в различных метаболических и физиологических процессах в растениях. Медь (Cu), необходимый микроэлемент для роста и развития растений, содержится в нескольких ферментах, таких как супероксиддисмутаза (Cu/Zn-SOD), которые помогают растениям справляться с окислительным стрессом, нейтрализуя вредные реактивные виды кислорода. Медь также способствует стрессоустойчивости, повышая способность растений справляться с окислительным повреждением, вызванным стрессовыми факторами окружающей среды. Было признано, что растительно-белковые гидролизаты обладают сильным биостимулирующим действием, стимулируя первичный и вторичный метаболизм растений. Более того, белковые гидролизаты могут увеличить поглощение питательных веществ растениями и их транспортировку в растительных тканях. Исходя из вышеизложенных соображений, было проведено тепличное испытание для оценки интерактивного влияния гидролизата белка растительного происхождения и меди на стимулирование роста и биохимические характеристики базилика генуэзского (Ocimum basilicum L.).
Обработки включали гидролизат белка растительного происхождения (VPH), свободную Cu (из сульфата меди), Cu в комплексе с пептидами растительного происхождения (Cu-VPH) и комбинацию VPH и Cu-VPH (VPH+Cu-VPH). Внекорневая обработка началась через семь дней после пересадки и включала пять различных обработок: 1) медь (58,5 мг/л); 2) VPH Trainer® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Италия) (4 мл/л); 3) Cu-VPH Scudo® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Италия) (0,5 мл/л); 4) VPH (3,7 мл/л)+Cu-VPH (0,5 мл/л). За исключением обработки VPH, концентрация меди в растворах для внекорневого применения всех обработок составляла 45 мг/л. Необработанный контроль служил группой сравнения. Листовые обработки повторяли каждую неделю. Результаты представлены на рисунке 1. Результаты исследования показали значительное накопление вторичных метаболитов, в частности алкалоидов, терпеноидов и фенилпропаноидов, в ответ на обработку Cu. Более высокое содержание этих метаболитов служило защитным механизмом от повреждений, вызванных окислительным стрессом, что свидетельствует о реакции растения на неблагоприятные условия окружающей среды. Напротив, при обработке Cu-VPH наблюдался более низкий уровень этих соединений, связанных со стрессом, что свидетельствует о более здоровом фенотипе растения с пониженным уровнем ROS и окислительных повреждений. Однако и обработка Cu, и обработка Cu-VPH привели к повышению уровня Cu в тканях растений по сравнению с контролем. Режим обработки Cu-VPH, несмотря на значительное изменение скорости транспирации и снижение эффективности использования воды (WUEi), сохранил высокий уровень питательных веществ в листьях (Ca, Mn, Fe), фотосинтез и свежий урожай, что свидетельствует о компромиссе между поглощением питательных веществ и стратегией экономии воды. Обработка VPH повысила активность электронно-транспортной цепи (ЭТЦ), что способствовало более эффективному фотосинтезу и, в конечном итоге, привело к увеличению урожая. Кроме того, она повышает усвоение важнейших минералов, таких как кальций (Ca), марганец (Mn) и железо (Fe), что способствует росту и здоровью растений. Схема обработки VPH+Cu-VPH определила значительное увеличение морфо-физиологических и биохимических характеристик по сравнению с другими подходами. Фактически, эта обработка значительно улучшила активность карбоксилирования (ACO2) и максимальную потенциальную квантовую эффективность фотосистемы II (Fv/Fm), что указывает на оптимизацию использования меди. Интересно, что комбинированная обработка также привела к повышению уровня других необходимых ионов, таких как Mg, Mn, Ca и Fe, имеющих решающее значение для образования хлорофилла и фотосинтеза. Улучшение эффективности использования питательных веществ повысило урожайность свежего базилика, что подчеркивает эффективность подхода к обработке VPH+Cu-VPH. Комбинация VPH+Cu-VPH также привела к заметному увеличению содержания триптофана, что сопровождалось ингибированием удлинения стеблей и повышением компактности растений. Эти морфологические изменения способствовали общему повышению урожайности, что свидетельствует о синергетическом эффекте воздействия VPH и Cu-VPH на рост и развитие базилика. Данное исследование подчеркивает потенциал сочетания Cu с биостимуляторами, такими как VPH, для повышения урожайности и эффективности использования питательных веществ. Повышая биодоступность Cu и ослабляя окислительный стресс, эти комбинированные обработки предлагают устойчивый подход к повышению продуктивности культур при минимизации воздействия на окружающую среду. Это исследование подчеркивает важность инновационных методов для обеспечения устойчивости сельского хозяйства и решения проблем, связанных с современными методами ведения сельского хозяйства.
Более подробную информацию о тропе базилика можно найти в следующей научной статье:
Руфаэль Й, Карилло П, Чириелло М, Формизано Л, Эль-Нахель К, Гануги П, Фиорини А, Мирас Морено Б, Чжан Л, Кардарелли М, Лучини Л, Колла Г (2023). Медь усиливает биостимулирующую активность гидролизата белка растительного происхождения в базилике: морфо-физиологические и метаболомные исследования. Front. Plant Sci. 14:1235686. doi: 10.3389/fpls.2023.1235686