Сегодня невозможно получать высокий урожай сельскохозяйственных культур без использования регуляторов роста растений (далее РРР). Преимущество использования биостимуляторов очевидны: стимулируют рост, активируют иммунные системы растений, повышают стрессоустойчивость растений, их применение позволяет снизить расход других более дорогостоящих пестицидов.
В качестве действующего вещества в РРР применяют в основном фитогормоны растений или их аналоги, но существует огромное количество других веществ, оказывающих сильное регуляторное влияние на растения. К этой группе относятся и аминокислоты. В большом количестве исследований была доказаны иммуномодулирующие, антистрессовые и регуляторные свойства некоторых аминокислот. В настоящее время аминокислоты используются в качестве дополнительных компонентов в препаратах с ростостимулирующей активностью.
В наших исследованиях мы обнаружили, что при правильно подобранной концентрации и определённых комбинациях аминокислот можно получать препараты с ростостимулирющими свойствами, не уступающие по своим характеристикам современным регуляторам роста растений, а в ряде случаев и превосходящие их. Учитывая, что препараты на основе аминокислот имеют очень низкую себестоимость, экологически безопасны и могут храниться длительный период времени, они смогут успешно конкурировать с РРР, представленными на рынке пестицидов и агрохимикатов Российской Федерации в настоящее время. Также ряд особых свойств аминокислот позволит расширить сферу применения регуляторов роста растений.
Цель проекта и основные задачи, решаемые в его рамках
Цель проекта – разработать линию ростостимулирующих препаратов на основе аминокислот для различных сельскохозяйственных культур.
Задачи проекта:
- В лабораторных исследованиях провести скрининг аминокислот на ростостимулирующую активность;
- Подобрать наиболее эффективные концентрации аминокислот, их комбинации и разработать индивидуальный состав для отдельных с.-х. культур.
- Провести полевые испытания препаратов, оценить их влияние на основные параметры растения, определяющие его урожайность;
- Провести государственные испытания и регистрацию новых регуляторов роста растений.
Рисунок 1 - Стимулирование роста растений замачиванием семян в водных растворах аминокислот
Выявленные свойства аминокислот связаны с их разнообразной ролью в метаболизме клеток растений. В работах других исследователей показано, что в свободной форме они участвуют в неспецифических механизмах устойчивости растений и адаптации к стрессорам, принимают участие в регуляции водного и азотного обмена, являются предшественниками фитогормонов и других биологически активных веществ, обладают антиоксидантными свойствами и пр.
Сигнальные регуляторные функции аминокислот и особенности их влияния на различные сельскохозяйственные культуры до сих пор остаются еще недостаточно изученными.
Участие АК в тонких регуляторных механизмах растений требует тщательного выяснения роли концентрации аминокислот, взаимодействия АК с другими веществами в их физиологической активности (рис. 2)
Рисунок 2 - Влияние концентрации водных растворов аминокислот на их росторегулирующую активность
В настоящее время до 6% рынка регуляторов роста растений составляют препараты, в основном иностранного производства, содержащие в своём составе свободные аминокислоты и их количество продолжает активно расти.
При анализе списка разрешённых пестицидов и агрохимикатов за 2016 год обнаружено, что существует несколько вариантов применения АК:
- Как дополнительный компонент в смеси, где основным действующим веществом является фитогормон растений: Wuxal AminoPlus, Master (Мастер) – Элит;
- Смесь различных аминокислот с микроэлементами: Амино Викс, Сивид-Аминоплант, Ростмомент;
- Комплекс аминокислот и пептидов, полученный при гидролизе остатков растительного или животного происхождения: AminoPower, NaturalCrop SL, Изабион;
Такие способы применения аминокислот имеют как свои преимущества (совокупное антистрессовое влияние АК), так и недостатки (теряется ряд регуляторных свойств отдельных аминокислот из-за взаимодействия с другими веществами в растворе).
Предлагается использовать специально подобранную комбинацию небольшого количества аминокислот для отдельных сельскохозяйственных культур, в которых АК могут максимально проявить именно свои регуляторные свойства.
Такой препарат будет иметь ряд преимуществ перед другими РРР: экологически безопасен, имеет очень низкую себестоимость, эффективен при низких нормах расхода, водорастворим и химически стабилен, что облегчит его внедрение в уже существующие технологические процессы.
На рынке уже представлен препарат-аналог отечественного производства «Рибав-Экстра» состоящий из двух аминокислот: аланина и глютаминовой кислоты. Его основное свойство - корнеобразование плодово-ягодных, цветочно-декоративных в том числе трудноукореняемых, и некоторых овощных культур.
Проведенные исследования позволили найти другие эффективные комбинации аминокислот с ростостимулирующей активностью для сельскохозяйственных культур, на которых препарат «Рибав-экстра» не используется.
Обработка семян найденными комплексами может быть использована для стимуляции корнеобразования у кукурузы, пшеницы, стимуляции роста листового салата.
Сравнительные исследования новых комплексов АК с представленными на рынке регуляторами роста растений показывают, что их эффективность находится на уровне, а в ряде случаев и лучше существующих аналогов (рис. 3)
Рисунок 3 – Влияние росторегулирующих препаратов на интенсивность роста растений озимой пшеницы
Условные обозначения:
ПАК-П(1,2,3) – препарат аминокислотный, для использования на озимой пшенице, 3 тестовых состава
ПАК-С – препарат аминокислотный, для использования на салате
Мелкоделяночные опыты на кукурузе показали перспективность применения новых комплексов аминокислот. Растения семена, которых были обработаны комплексом аминокислот оказались более устойчивы к неблагоприятным условиям в период цветения и сформировали большее количество початков:
- Контроль – 1,1 початка на растение
- Радифарм – 1,2
- Лизин – 1,6
- Триптофан – 1,9
В варианте с препаратом на основе триптофана практически все дополнительно сформировавшиеся початки были полноценно развитыми и имели хорошую озернённость. Также в варианте с триптофаном наблюдалось сокращение периода вегетации кукурузы, более раннее выбрасывание тычиночных нитей — рылец, что в итоге привело к полному созреванию початков на 10 суток раньше других вариантов опыта (рис. 4).
Рисунок 4 – размер типичных початков кукурузы при обработке семян ростостимулирующими веществами на 75 сутки вегетации кукурузы Краснодарская 194 МВ.
Условные обозначения:
1 – контроль; 2 – радифарм (рекомендуемая обработка); 3 – препарат, содержащий лизин; 4 – препарат, содержащий триптофан.
Для полноценного исследования свойств новых препаратов требуется проведение обширных лабораторных, деляночных, полевых и производственных испытания, где будет изучена биологическая эффективность препарата, совместимость его с другими пестицидами, применяемыми в растениеводстве.
Результаты, достигнутые к настоящему времени
Проведён скрининг 15 протеиногенных аминокислот на ростостимулирующую активность на кукурузе, пшенице, листовом салате. Подобраны эффективные комплексы для стимуляции корнеобразования у кукурузы, пшеницы, повышения интенсивности роста салата листового. В полевых опытах показано, что обработка препаратом на основе аминокислот на начальных этапах вегетации положительно сказывается на дальнейших этапах роста, повышая устойчивость к неблагоприятным факторам и в итоге, повышая урожайность культуры.
Проведено сравнение ростостимулирующей активности этих аминокислот и представленных на рынке пестицидов с заявленными росторегулирующими свойствами. Результаты показали, что эффективность выявленных веществ сопоставима, а в ряде случаев и выше существующих аналогов.
Разрабатываемые регуляторы роста растений на основе аминокислот позволят снизить стоимость конечной продукции за счёт повышения урожайности культуры с помощью недорогих и используемых в низких концентрациях веществ. Абсолютная экологическая безопасность этих препаратов позволяет использовать их при выращивании экологически чистых продуктов.