data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-6dbe9055.png"
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-47f703ad.png"

Синергетическое взаимодействие между биостимуляторами и влияние на продуктивность и качество культур

By: Мария Джордано
Факультет сельскохозяйственных наук, Университет Неаполя Федерико II, 80055 Портичи, Италия
*Корреспонденция: maria.giordano@unina.it

гидропонное выращивание

Биостимуляторы растений - это вещества и микроорганизмы, такие как гуминовые кислоты, гидролизаты белка, экстракты водорослей, микоризные грибы и ризобактерии, стимулирующие рост растений (Azospirillum, Azotobacter, Rhizobium spp.). Большинство экспериментов с биостимуляторами, проведенных на сегодняшний день, направлены на понимание эффективности воздействия одного биостимулятора на растения и/или влияния различных доз каждого биостимулятора. Эти эксперименты подчеркнули роль биостимуляторов в стимулировании поглощения питательных веществ, повышении толерантности к абиотическим стрессам, а также в производительности культур с точки зрения производства и качества. Технологии метаболомики, геномики, транскриптомики и фенотипирования вносят большой вклад в выявление физиологических механизмов, лежащих в основе этих реакций. Понимание взаимодействия, которое может быть установлено между различными категориями биостимуляторов, станет важной вехой. Эти знания позволят разработать новые формулы биостимуляторов, которые будут представлять собой второе поколение биостимуляторов (или биостимуляторов 2.0), способных эффективно и конкретно реагировать на различные агрономические потребности. Это также позволит сократить использование химических удобрений и сделает сельское хозяйство более устойчивым.

Два или более биостимуляторов, используемых вместе, могут создавать аддитивные, синергетические или антагонистические взаимодействия. При антагонистическом взаимодействии конечный эффект меньше, чем при использовании биостимуляторов по отдельности. При аддитивном взаимодействии каждый биостимулятор сохраняет то же действие, что и при использовании по отдельности, и поэтому каждый из них добавляет свое действие к общему эффекту смеси. При синергетическом взаимодействии общий эффект смеси выше, чем сумма эффектов каждого биостимулятора, применяемого по отдельности.

Синергетические или аддитивные эффекты микробных и немикробных биостимуляторов на рост и производство некоторых культур были обобщены Rouphael и Colla, 2018.

Например, биостимуляторы, состоящие из экстрактов водорослей (SWE) и гуминовых кислот (HA), увеличили высоту и ветвление растений арахиса по сравнению с необработанными растениями (при использовании HA - на 34,5% и 33%, соответственно, при использовании SWE - на 17,2 и 60,0%, соответственно). Однако комбинация двух биостимуляторов увеличила эти два параметра в большей степени по сравнению не только с необработанными растениями, но и с суммой эффектов каждого биостимулятора. Эти два параметра увеличились на 65,0% и 100% соответственно, демонстрируя синергетический эффект двух биостимуляторов.

В другом исследовании сухой вес корней лука и содержание каротиноидов увеличились на 43,9% и 12,1% соответственно при добавлении гуминовых кислот (ГК) через день после пересадки рассады по сравнению с необработанными растениями. Применение жидкого микоризного инокулята (Rhizophagus intraradices) в ризосфере увеличивало эти два параметра на 29,6% и 57,1% соответственно. Синергетический эффект проявился при сочетании двух биостимуляторов (НА и микоризного инокулята), поскольку увеличение сухого веса корней и содержания каротиноидов по сравнению с необработанными растениями составило 106,7 и 123,6%. Комбинация микоризных грибов (Rhizophagus intraradices) и НА при распылении на субстрат райграса многолетнего привела к большему увеличению биомассы корней и содержания хлорофилла, чем при использовании каждого биостимулятора в отдельности.

Синергетический эффект был отмечен при погружении корней саженцев ананаса на 24 часа в суспензию вермикомпоста, полученного на основе НА, с последующим нанесением НА на базальные оси листьев растений с интервалом в 14 дней и погружением корней перед посадкой в суспензию клеток бактерий, способствующих росту растений, на 30 минут. Растения увеличили сухой вес побегов и площадь листьев при применении двух биостимуляторов по отдельности, а при их совместном применении они увеличили их больше, чем сумма эффектов от каждого из них.

Также было продемонстрировано синергетическое действие консорциума эндофитных грибов (R. irregulare BEG72 и Trichoderma atroviride MUCL45632) в сочетании с PH растительного происхождения. Эта комбинация повысила продуктивность культуры за счет увеличения биосинтеза хлорофилла, более высокой активности PSII и большего поглощения питательных веществ в культуре салата.

Учитывая результаты вышеупомянутых работ, фермеры могут счесть удобным сочетание различных типов биостимуляторов. Джордано и соавторы (2020) оценили эффект двух различных биостимуляторов растительного происхождения: гидролизатов белка бобовых (PH) и экстракта тропических растений (PE). Они состоят из разного процентного содержания свободных аминокислот, пептидов, углеводов и минеральных питательных веществ. Экстракт тропических растений также содержит витамины и фитогормоны. Кроме того, было установлено, что, с одной стороны, PH повышает фотосинтетическую активность и метаболизм азота у нескольких садовых культур, с другой стороны, PE обладает гормоноподобной активностью и повышает устойчивость растений к различным экологическим стрессам. PH и PE были использованы в комбинации на рост и питательные качества многолетней настенной ракеты (Diplotaxis tenuifolia (L.) D.C.), выращенной в теплице. Биостимуляторы применялись еженедельно в виде внекорневого опрыскивания, начиная с момента достижения листьями длины 6 см, чтобы облегчить поглощение веществ биостимулятора. PH + PE применялись в дозе 2,0 + 0,5 мл на литр, соответственно (рис. 1).

Рисунок1

Рисунок 1.

Общее содержание аскорбиновой кислоты в листьях рукколы значительно увеличилось при комбинированной обработке по сравнению с контролем (рис. 2).

Рисунок2

Рисунок 2.

Предполагаемые механизмы, лежащие в основе признака премиального качества стенки ракитника (высокое общее содержание аскорбиновой кислоты), могут быть обусловлены стимуляцией активности ключевых ферментов, участвующих в антиоксидантном гомеостазе в клетках (прямой способ действия). Увеличение содержания аскорбиновой кислоты было связано со сверхэкспрессией фермента L-галактоно-1,4-лактондегидрогеназы (L-GalLDH) в растениях салата. Этот фермент имеет N-концевую целевую последовательность, богатую Ala, Leu, Arg и Ser и в меньшей степени Asp, Glu, Ile и Val. В данной работе комбинация двух биостимуляторов, вероятно, увеличила количество аминокислот, что привело к сверхэкспрессии L-GalDH.
Комбинация PH и PE может представлять собой перспективный инструмент для повышения питательной ценности многолетней стенной ракиты.

ссылки (клик)

Giordano, M., El-Nakhel, C., Caruso, G., Cozzolino, E., De Pascale, S., Kyriacou, M.C., Colla, G., Rouphael, Y. Stand-alone and combinatorial effects of plant-based biostimulants on production and leaf quality of perennial wall rocket. Растения 2020, 9, 922. doi:10.3390/plants9070922

Rouphael, Y., Colla G. Синергетическое биостимулирующее действие: разработка следующего поколения биостимуляторов растений для устойчивого сельского хозяйства. Frontiers in Plant Science 2018, 9, 1655. doi:10.3389/fpls.2018.01655