Комплексна фізіологічна спрямованість дії регуляторів росту рослин з природної сировини

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ РОСЛИН І ГЕНЕТИКИ

03.00.12 - фізіологія рослин

УДК: 543.064.581.192.533.31

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

КОМПЛЕКСНА ФІЗІОЛОГІЧНА СПРЯМОВАНІСТЬ ДІЇ РЕГУЛЯТОРІВ РОСТУ РОСЛИН З ПРИРОДНОЇ СИРОВИНИ

Драговоз Ігор

Володимирович

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізіології рослин і генетики Національної академії наук України, м. Київ

Науковий консультант:

доктор біологічних наук Яворська Вікторія Казимирівна, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, завідувач відділу фізіології росту і розвитку рослин

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, член-кор. НАН України Мусатенко Людмила Іванівна, Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, завідувач відділу фітогормонології доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Заіменко Наталія Василівна, Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, директор доктор біологічних наук, професор Кур'ята Володимир Григорович, Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського, завідувач кафедри біології

Захист відбудеться 18 лютого 2010 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.212.01 Інституту фізіології рослин і генетики НАН України за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізіології рослин і генетики НАН України за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17

Автореферат розіслано 17 січня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, д.б.н. Є.Ю. Мордерер

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Створення теорії гормональної регуляції, яка дає розуміння про гормональний статус рослин та його генетичну детермінованість - велике досягнення фізіологів у ХХ столітті.

Встановлення послідовності подій, пов'язаних з фізіологічною функцією фітогормонів, породило впевненість у досягненні реальної можливості керування онтогенезом і продуктивністю рослин, формування урожаю та контролю за його якістю (Яворська та ін., 2006). В зв'язку з цим, на сьогодні важливим завданням прикладної фізіології рослин є інтенсифікація виробництва продукції рослинництва. Одним з перспективних шляхів стабілізації продуктивності основних сільськогосподарських культур, крім застосування нових агротехнічних прийомів та впровадження досягнень селекції, вважається використання регуляторів росту. Певною мірою такий підхід вдалося реалізувати за рахунок створення та використання синтетичних аналогів фітогормонів. Найбільших масштабів і економічних результатів досягли роботи з ретардантами та синтетичними ауксинами (Нікел, 1984; Дерфлінг, 1985; Муромцев та ін., 1987).

Чому такий пильний інтерес щодо використання регуляторів росту в сільськогосподарському виробництві? Вважається, що їх роль буде постійно зростати, зокрема, в сільськогосподарському виробництві. Підставою для такого припущення є збільшення вартості енергії, скорочення посівних площ в результаті урбанізації і відчуження земель для промислових потреб, а також необхідність подвоєння на початку ХХІ сторіччя світового виробництва продуктів харчування (Нікел, 1984). Останнє, в свою чергу, пов'язане не тільки з проблемою стрімкого зростання населення, а й з проблемою глобального потепління і зміни кліматичних умов.

Відомо, що найбільш поширеними і за кордоном, і в Україні, є синтетичні регулятори росту (Кефелі, 1983; Муромцев, 1987; Моргун, 2001). Деякі з них мають комплексну природу, тобто містять як синтетичні аналоги фітогормонів, так і речовини природного походження, зокрема екстракти ендомікоризних грибів (Пономаренко, 1999). Проте, синтетичне походження таких регуляторів росту викликає певну пересторогу у зв'язку з можливим накопиченням невластивих сполук в самій рослині та в ґрунті. Тому увагу науковців дедалі більше привертає створення регуляторів росту на основі природної сировини, зокрема відходів спиртодріжджового виробництва, продуктів біоконверсії рослинних рештків, тощо. Так, з цією метою широко використовуються морські макрофіти. Наприклад, бура водорость Ascofillum nodossum є сировиною для багатьох комплексних регуляторів росту: Kerry Enhancer-50 (КЕ-50; Kerry Ealgy Ltd), Maxicrop (Valagro), Sea Magic (Arthur Gates Ltd N.Z), Nytrozyme (Bell-Booth Group N.Z.) (Савінський та ін. 1995). Морська вища водорость Ecklonia maxima використовується в Південній Африці для виробництва препарату KELPAK - ефективного регулятора росту для рослинництва (Kelp Products Ltd., Louis R. Croup, 2001). Такі комплексні препарати містять широкий спектр біологічно активних речовин, а саме - гормони-стимулятори, альгінати, ламінарін, поліфеноли, мікроелементи, які позитивно впливають на рослину (O'Sallivan, 2001).

Таким чином, в останні роки зусилля науковців спрямовані на розробку комплексних препаратів, до складу яких, поряд з гормонами-стимуляторами, входили б інші органічні сполуки, елементи живлення та (в деяких випадках) речовини, що стимулюють індукцію стійкості рослин до патогенних чинників. Такими регуляторами росту, наприклад, є Вермистим та Гумісол (оригінатори - НВ ТОВ "Відродження" і ТОВ "Агрофірма Гермес") (Перелік..., 2006). До їх складу входять фітогормони, гумінові та фульвокислоти, мікро- та макроелементи. Одночасно з рістстимулювальною активністю вони відзначаються бактерицидними та фунгіцидними властивостями завдяки вмісту в них бактеріостатичних білків та антибіотичних речовин, які нагромаджуються в процесі вермикомпостування. Ефективність таких препаратів залежала від вмісту в них фітогормонів, а також співвідношення між ними та іншими біологічно активними речовинами. Оскільки таких комплексних регуляторів росту порівняно небагато, питання щодо їх створення залишається актуальним, як і пошук для цього відповідної природної сировини.

Таким чином, комплексні регулятори росту на основі природної сировини можна розглядати як важливий елемент для розвитку екологічно чистого землеробства, відновлення природних екосистем та збереження біологічного різноманіття рослинних угрупувань. А проведені дослідження та спектр створених препаратів регуляторів росту не вичерпують можливостей щодо подальшої роботи у цьому напрямку.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу роботи покладено результати, отримані автором у відділі фізіології росту і розвитку рослин при виконанні окремих розділів планів наукових досліджень за бюджетними темами Інституту фізіології рослин і генетики НАН України, а також науковою програмою та інноваційним проектом:

– Вивчити роль біологічно активних речовин (БАР) в регуляції окремих етапів онтогенезу рослин і розробити способи їх використання для підвищення врожайності сільськогосподарських культур (1992-1996 рр.). Шифр проблеми 2.28.5, шифр теми 2.3.6/238.

– Створення регуляторів росту та дослідження фізіологічних основ їх застосування для підвищення продуктивності рослин (1997-2001 рр.). Шифр теми 2.28.5, № держреєстрації 0199U000386.

– Створення комплексних препаратів на основі регуляторів росту для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур та їх стійкості до фітопатогенів (2001-2006 рр.). Шифр теми 2.28.5, № держреєстрації 0102U000283.

– Створення біологічно активних препаратів для зернових культур з метою підвищення продуктивності та покращення якості продукції рослинництва (2004-2006 рр.). Шифр програми 2.28.5, № держреєстрації 0104U006465.

– Впровадження високоефективного комплексного регулятора росту зернових культур та біопрепаратів азотфіксувальних бактерій (05.04.2007 - 31.12.2007 р.). Шифр теми 2.28.5, № держреєстрації 0107V008543.

Мета і завдання досліджень. Дослідити комплекс спрямованих фізіологічних реакцій рослин на дію регуляторів росту, створених з природної сировини, які можуть позитивно впливати на продуктивність або сприяють зменшенню втрат урожаю за стресових умов довкілля. Для досягнення вищенаведеної мети було поставлено такі завдання:

· дослідити склад і вміст фітогормонів в органічних природних джерелах та розробити способи отримання препаратів регуляторів росту на основі досліджуваної природної сировини;

· в лабораторних умовах провести комплексне дослідження фізіологічної активності природних регуляторів росту - продуктів термофільного метанового бродіння (ПТМБ) та біовітрексу;

· в умовах вегетаційних та польових дослідів оцінити біологічну ефективність препаратів регуляторів росту, створених на основі відходів спиртодріжджового виробництва і вермикомпосту;

· розробити методичні рекомендації щодо використання досліджуваних препаратів регуляторів росту з природної сировини в рослинництві.

Предмет досліджень. Спектр спрямованих фізіологічних реакцій рослин на дію регуляторів росту з природної сировини за нормальних та стресових умов, які впливають на підвищення продуктивності сільськогосподарських культур або сприяють зменшенню втрат їх урожаю.

Методи досліджень. Фізіологічні (біотестування, оцінка рістстимулюючої активності), біохімічні (якісний і кількісний аналіз фітогормонів, фенолів, фотосинтетичних пігментів, аналіз активності і складу ізоформ пероксидази), цитологічні (аналіз мітотичної активності меристем, хромосомних аберацій активно проліферуючих клітин), мікробіологічні (мікробіологічний аналіз ризосферного ґрунту), фітопатологічні (визначення розвитку та поширення хвороб), польові (дрібноділянкові досліди та виробниче випробування ефективності регуляторів росту на великих площах >1 га).

Наукова новизна. Вперше показана принципова можливість отримання фітогормональних препаратів з відходів пивоварної, спиртодріжджової промисловості та асоціацій мікроорганізмів, що застосовуються для глибокої деструкції органічних відходів стічних вод. Досліджена їх фізіологічна активність в лабораторних умовах на різних модельних системах та створена технологія отримання на їх основі комплексних препаратів регуляторів росту.

Вперше проведене комплексне дослідження фізіологічної активності концентрату ПТМБ, яке виявило його властивості як стимулятора росту, адаптогена, антимутагена та індуктора системної стійкості рослин зернових культур.

Вперше показана можливість використання вермикомпосту як джерела фітогормонів-стимуляторів та розроблено технологію отримання комплексного регулятора росту зернових культур біовітрекс на основі складових вермикомпосту і мікроелементів. Експериментально підтверджено, що цей комплексний препарат має властивості регулятора росту, рідкого добрива та індуктора фітоімунних реакцій рослин.

Вперше обґрунтована і експериментально підкріплена гіпотеза щодо комплексної спрямованості дії регуляторів росту з природної сировини яка розглядається як фізіологічна основа підвищення продуктивності або зменшення втрат урожаю сільськогосподарських культур за дії стресових чинників довкілля.

Практичне значення роботи. Запропоновані підходи щодо отримання препаратів регуляторів росту з природної сировини можуть бути використані при створенні технологій виробництва екологічно безпечних регуляторів росту на основі різних природних джерел. Досліджуваний спектр направлених фізіологічних реакцій рослин на дію створених регуляторів росту можна використовувати для оцінки біологічної ефективності (скринінгу) новостворених регуляторів росту з природної сировини.

Створено та запропоновано до практичного використання в рослинництві при вирощуванні пшениці, кукурудзи та люцерни низку розробок: патент України № 35658 - Композиція та спосіб передпосівної обробки насіння пшениці; патент України № 46911 - Спосіб захисту геному кукурудзи від мутагенної дії гербіциду стомпу; патент України № 35161 - Спосіб захисту геному кукурудзи від мутагенної дії гербіциду трефлану; патент України № 81708 - Комплексний регулятор росту "Біовітрекс" для зернових культур; патент України № 34996 - Спосіб одержання фітогормонального препарату; патент України № 42206 - Спосіб вирощування люцерни.

Комплексні регулятори росту ПТМБ та біовітрекс можна рекомендувати для застосування в рослинництві в якості елементів технологій при вирощуванні важливих сільськогосподарських культур. Використані експериментальні підходи і узагальнення можуть бути застосовані при створенні нових препаратів регуляторів росту на основі природної сировини. Експериментальні результати досліджень, отримані в процесі виконання роботи, можна використовувати в курсах лекцій з фізіології і біохімії рослин, фітогормонології і біотехнології отримання біологічно активних речовин.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом особисто здійснено інформаційний пошук та аналіз літературних джерел, розроблено робочу гіпотезу, визначено мету та завдання досліджень, виконано значну частину експериментальних досліджень, проведено інтерпретацію та узагальнення отриманих даних, особисто підготовлено значну частину друкованих праць, включно з монографією. Дослідження відходів пивоварної та спиртодріжджової промисловості виконано безпосередньо автором за консультативної допомоги кандидата біологічних наук Савінського С.В. (ІФРГ НАН України), кандидата технічних наук Антонюка В.П. (ІФРГ НАН України) та кандидата біологічних наук Маковейчук Т.І. (ІФРГ НАН України). Фітопатологічні дослідження виконано за участі доктора біологічних наук Крючкової Л.О. (ІФРГ НАН України) та кандидата біологічних наук Богданович А.В. (ІФРГ НАН України). Дослідження фізіологічної активності складових вермикомпосту виконано спільно з кандидатом біологічних наук Волкогоном М.В. (ІФРГ НАН України). Мікробіологічні дослідження виконано за консультативної та методичної допомоги член-кореспондента УААН, доктора сільськогосподарських наук, професора Волкогона В.В. (ІСГМ УААН). Отримані результати наведено у спільних публікаціях, авторство здобувача в яких становить 40-60%.

Апробація результатів роботи. Основні наукові результати за матеріалами дисертації були представлені на: Международной научно-практической конференции "Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность", Днепропетровск, Украина, 1995; IV Международной конференции "Регуляторы роста и развития растений", Москва, Россия, 1997; II Conference on Progress in Plant Breeding to Growth Regulators, Mosonmagyarovar, Hungary, 1998; 11th Congress of FESP, Varna, Bulgaria, 1998; Міжнародній конференції "Онтогенез в природному та трансформованому середовищі", Львів, Україна, 1998; V Международной конференции "Регуляторы роста и развития растений", Москва, Россия, 1999; II International Symposium of Natural Products, Lublin, Poland, 2000; 12th Congress of FESP, Budapest, Hungary, 2000; Symposium on Mycroalgae and Seaweed Products in Plant/Soil Systems, Mosonmagyarovar, Hungary, 2001; VI Международной конференции "Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях", Москва, Россия, 2001; Міжнародній конференції "Онтогенез рослин, біологічна фіксація молекулярного азоту та азотний метаболізм", Тернопіль, Україна, 2001; Международной научно-практической конференции "Новые технологии получения и применения биологически активних веществ", Алушта, АР Крым, Украина; 6th Conference of EFPP, Prague, Czech Republic, 2002; 5th European Workshop "Biotechnology of Microalgae", Germany, 2003; 6th International Symposium and Exhibition on Environmental Contamination in Central and Eastern Europe and the Commonwealth of Independent States, Prague, Czech Republic, 2003; 2nd Symposium on Microalgae and Seaweed Products in Plant/Soil Systems, Mosonmagyarovar, Hungary, 2004; II Міжнародній конференції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі, фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти", Львів, Україна, 2004; XVII International Botanical Congress, Austria, 2005; IV Международной конференции "Регуляция роста, развития и продуктивности растений", Минск, Беларусь, 2005; XII з'їзді УБТ, Одеса, Україна, 2006; III Symposium on Microalgae and Seaweed Products in Agriculture, Mosonmagyarovar, Hungary, 2006; IX Українському біохімічному з'їзді, Харків, Україна, 2006; Международной конференции "Гуминовые кислоты и фитогормоны в растениеводстве", Киев, Украина, 2007; International Scientific Conference "S.P. Kostychev and Contemporary agricultural microbiology", Yalta, Crimea, Ukraine, 2007; 2nd International Symposium "Plant Growth substances: Intercellular Hormonal Signaling and Applying in Agriculture", Kyiv, Ukraine, 2007; ІІІ Міжнародній конференції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі, фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти", Львів, Україна, 2007; IV Symposium on Microalgae and Seaweed Products in Agriculture, Mosonmagyarovar, Hungary, 2008; Міжнародна наукова конференція "Регуляція росту і розвитку рослин: фізіологічно-біохімічні і генетичні аспекти", Харків, Україна, 2008; XII з'їзд товариства мікробіологів України ім. С.М. Виноградського, Ужгород, Україна, 2009.

Публікації. Результати досліджень представлено у 68 публікаціях, що включають монографію у співавторстві, 26 статей у провідних фахових виданнях, 7 патентів на винаходи у співавторстві, 34 публікації за матеріалами і тезами доповідей у збірках вітчизняних та закордонних з'їздів, конгресів та конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 286 сторінках комп'ютерного тексту і складається зі вступу, 5 розділів (огляд літератури, опис об`єктів і методів досліджень, три експериментальні розділи), узагальнення, висновків, списку використаної літератури (391 джерело) і 8 додатків. Робота ілюстрована 53 рисунками, містить 55 таблиць і 4 схеми.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

В огляді літератури висвітлено теоретичні аспекти застосування регуляторів росту в рослинництві. Проаналізовано та узагальнено інформацію щодо фітогормонів і їх ролі в регуляції росту і розвитку рослин та їх стійкості до біотичних і абіотичних факторів довкілля. Значна увага приділена мікробному синтезу фітогормонів та його ролі в онтогенезі рослин. Наведено інформацію щодо регуляторів росту природного походження як засобів підвищення продуктивності або зменшення втрат врожаю сільськогосподарських культур.

Об'єкти та методи досліджень

Об'єкти досліджень. Об'єктами досліджень були відходи пивоварної і спиртодріжджової промисловості, асоціації мікроорганізмів, що застосовуються для утилізації цих відходів, а також вермикомпости. В якості об'єктів досліджень були використані рослини озимої пшениці (Triticum aestivum L.) сортів: Миронівська 61, Київська остиста, Київська 8, Одеська 117, Миронівська 808, Білоцерківська напівкарликова, Юна, Подолянка, Колумбія, Альбатрос одеський, Зимоярка; озимого жита сорту Богуславка; гібридів кукурудзи (Zea mays) сортів: Закарпатська зубовидна, Юпітер, Комета МВ, Титан 220 СВ; люцерни (Medicago sativa) сортів Ярославна та Полтавчанка; цукрового буряку (Beta vulgaris) гібриду Ювілейний; квасолі (Phaseolus vulgaris) сорту Лопата, огірків (Cucumis sativus) сортів: Колективний, Бригадний, Ніжинський; живці гібриду гвоздики ремонтантної Амапола; культура клітин сої сорту Київська 27; збудники прикореневої гнилі стебла озимої пшениці (Oculimacula yallundae), борошнистої роси пшениці (Blumeria graminis f.sp. tritici). В дослідах використовували також комерційний препарат ПТМБ Андрушівського спиртзаводу (КМБ-12, ТУ ДСТ України 1203-92), культуральну рідину після метаногенних мікроорганізмів (Кошель, Заболотна, Патент України 2005 рік). Екстракти вермикомпосту і гумусовмісні гідролізати отримано відповідно до рекомендацій (Ушаков, Тітов, 1997), комплексний регулятор росту біовітрекс отримано відповідно до рекомендацій (Драговоз та ін., 2006).

Методи досліджень. Вегетаційні досліди проводились на вегетаційному майданчику ІФРГ НАН України в 11-кілограмових посудинах Вагнера. Як субстрат застосовували річковий пісок із додаванням різних норм азоту в поживній суміші Гельрігеля. Обробку вегетуючих рослин люцерни проводили відповідно до рекомендацій, наведених у роботі (Драговоз та ін., 2000).

Польові дрібноділянкові і виробничі досліди проводили на полях НВВ ІФРГ НАН України, смт. Глеваха, Васильківського району Київської області відповідно до вимог державного випробування біологічної ефективності агрохімікатів (Трибель та ін., 2001). Обробку посівів розчинами препаратів проводили інтегральним штанговим обприскувачем марки "Агрітоп" (Німеччина) у фазу виходу в трубку. Складові вермикомпосту отримували відповідно до рекомендацій (Ушаков та ін., 1997).

Препарат біовітрекс отримували відповідно до розробленої нами методики (Драговоз та ін., 2006). Специфічну ауксинову, цитокінінову і гіберелову активності визначали за допомогою відповідних специфічних біотестів (Бояркин, Дмитриева, 1966; Муромцев, Агнистикова, 1973; Бойчук, Зайцева, 1977; Варшавская, Процко, 1988). Загальну рістстимулюючу активність оцінювали рулонним методом на водній культурі (Гродзинський, Гродзинський, 1973). Для визначення мітотичної активності матеріал фіксували в суміші Бродського протягом 3 годин, мітози підраховували на давлених препаратах загальноприйнятим методом (Паушева, 1978). Підрахунок клітин, що діляться, та хромосомних аберацій на стадіях анафази і телофази здійснювали за стандартними методиками (Паушева, 1978).

Калюсну культуру сої вирощували на середовищі Мурасіге і Скуга (Калінін та ін., 1980). Живцювання рослин квасолі проводили за методом Турецької (Турецкая, 1961; Турецкая, 1966).

В ризогенній зоні живців оцінювали активність пероксидаз (Бояркин, 1951), її розчинну та іонозв'язану форму (Гуськов и др., 1988).

Ізоферментний склад пероксидази визначали за допомогою методу електрофоретичного розділення білків в ПААГі (Савич, 1989; Сафонов, Сафонова, 1971).

Для визначення вмісту фітогормонів застосовували метод СДТШХ (Савинский и др., 1987; Савинский и др., 1991). Вміст білкового азоту визначали за К'єльдалем в модифікації Починка (Починок, 1976). Попередню очистку екстрактів для визначення вмісту гіберелінів проводили за методикою Муромцева (Муромцев и др., 1987). Підготовку зразків вермикомпосту для аналізу на вміст мікроелементів проводили за методом Рінькіса (Ринькис и др., 1987). Дослідження впливу препаратів на динаміку накопичення фотосинтетичних пігментів в польових умовах проводили за методом Вельбурна (Wellburn, 1994). Визначення інтенсивності фотосинтезу проводили на рослинах у фазу цвітіння газометричним методом (Починок, 1976).

Чисельність мікроорганізмів, що засвоюють органічні та мінеральні форми азоту, визначали за загальноприйнятими методиками (Звягинцев, 1980; Теппер др., 1987). Кількість азотфіксуючих бактерій в ризосфері озимої пшениці визначали методом серійних розведень та ацетиленовим методом (Villemin et al., 1974; Калининская и др., 1981). Чисельність денітрифікуючих бактерій визначали методом серійних розведень за допомогою реактиву Трисса (Теппер и др., 1987).

Потенційну нітрогеназну активність визначали за методикою Умарова (Умаров и др., 2007). Активність потенційної азотфіксації на коренях - ацетиленовим методом при додаванні до відмитого коріння середовища Ешбі (Умаров, 1976). Облік чисельності фосфатмобілізуючих мікроорганізмів проводили згідно методичних рекомендацій (Метод. указ…, 1981). Кількість мікроміцетів визначали на середовищі Чапека (Теппер и др., 1987).

Зараження проростків озимої пшениці збудниками кореневих гнилей проводили методом агарових дисків (Крючкова та ін., 2005). Облік церкоспорельозу проводили за 5-бальною шкалою (De la Pene, Murray, 1994). Облік розвитку листкових хвороб проводили 5-6 разів протягом вегетаційного періоду з інтервалом 8-12 діб. Ступінь розвитку хвороби визначали як відсоток ураженої поверхні рослин (Яворська та ін., 2006). Статистичну обробку отриманих даних здійснювали методом дисперсійного аналізу за Доспеховим (Доспехов., 1985), з використанням пакетів спеціальних програм Microsoft Exel'00 та Statgraphics Pluss.0.

Використання відходів пивоварного та спиртодріжджового виробництва для створення препаратів регуляторів росту рослин

Нами було досліджено відходи від виробництва пива, а саме січку проростків ячменю, корінці та надземну частину 7-денних рослин, які, за технологією, потрапляють до складу відходів, а також осад пивних дріжджів, їх повітряно-суху масу. В основу способу отримання регуляторів росту ми поклали спиртову екстракцію фітогормонів з наступним переведенням їх в органічну, а потім - у водну фазу (Савинский и др., 1986; 1987). Основну увагу було приділено отриманню регулятора росту з цитокініновою активністю. Результати досліджень свідчать, що препарат, отриманий з екстрактів корінців молодих рослин ячменю, які складають найбільш вагомий компонент відходів при виробництві пива, проявляє досить високу цитокінінову активність. Фізико-хімічним методом у цьому препараті ідентифіковано два цитокініни - зеатин та зеатин-рибозид (рис .1).

В подальшому, досліджували фізіологічну активність препарату, отриманого з кормових дріжджів, як найбільш збагаченого цитокінінами, на проростання насіння та ріст проростків кукурудзи.

Таблиця 1. Вміст цитокінінів у відходах пивоварного та спиртодріжджового виробництва

Відходи	Вміст цитокінінів, мкг/г сухої маси
	зеатин	зеатин-рибозид
При виробництві пива
7-денні проростки ячменю	9,25 ± 1,02	0,70 ± 0,02
Дрібок зернівок ячменю	2,09 ± 0,20	-
При виробництві спирту
Кормові дріжджі	31,11 ± 3,42	51,21 ± 5,64
Фільтрат (пермеат)	7,51 ± 0,91	31,29 ± 3,75

Включення препарату до складу інкрустуючої суміші насіння кукурудзи дозволило виявити значний стимулюючий ефект на ростові параметри та урожай зерна кукурудзи. Його дія залежала від концентрації препарату, найбільший ефект спостерігався у варіантах, де препарат складав не менше 25 % суміші для інкрустації насіння (табл.2).

Таблиця 2. Вплив цитокінінового препарату на урожай зерна кукурудзи (лінія П502МВ, батьківська форма)

Варіанти досліду	Маса одного качана	Маса 1000 зерен
	г	%	г	%
Контроль без обробки	157,00 ± 12,01	100	169,8 ± 7,3	100
Повна інкрустуюча суміш	177,00 ± 9,50	112,7	179,0 ± 9,7	105,4
Повна інкрустуюча суміш + препарат (25 % водної фази суміші)	183,00 ± 10,10	116,6	227,3 ± 10,0	133,9
Повна інкрустуюча суміш + препарат (2,5 % водної фази суміші)	156,00 ± 7,77	99,4	198,1 ± 8,9	116,7

Таким чином, стимуляція ростових процесів на ранніх етапах онтогенезу приводила до позитивного впливу на подальший вегетативний і генеративний розвиток рослин і, як наслідок, впливала на формування урожаю.

Ми висловили припущення, що джерелами для отримання регуляторів росту можуть бути різні відходи харчової промисловості.

У зв'язку з цим, було досліджено надлишкову бактеріальну біомасу, яку отримують при очищенні стічних вод при виробництві спирту, випарену післядріжджову барду та окремі штами мікроорганізмів, які використовують для глибокої деструкції залишкових органічних речовин у промислових стоках.

Отримані дані свідчать, що всі види сировини містили фітогормони, ідентифіковані нами як ІОК, АБК, зеатин чи зеатин-рибозид (табл.3).

Таблиця 3. Вміст фітогормонів у відходах спиртодріжджового виробництва, мікроорганізмах, мікроводоростях і їх асоціаціях, що застосовуються для глибокої деструкції органічних відходів стічних вод

Найменування зразків	Вміст фітогормонів, мкг/г сухої речовини
	ІОК	АБК	Зеатин	Зеатин-рибозид
Випарена післядріжджова барда (Лужанський з-д)	сліди	2,3	3,6	2,8
Кормовий концентрат вітаміну В12 (ПТМБ )	2,2	1,1	сліди	1,9
Кормова бактеріальна біомаса (КББ)	9,0	-	20,1	50,0
Термофільна метаногенна біомаса	2,3	0,3	сліди	7,3
Synechoccus cedrorum	1,6	7,6	0,03	2,7
Nostoc linckia	8,0	сліди	-	-
Anabena sp. + Synechoccus cedrorum	6,0	-	-	-
Plectonema boryanum + Synechoccus cedrorum	1,3	50,7	-	-
Nostoc linckia + Synechoccus cedrorum	3,8	2,3	-	-
Plectonema boryanum + Synechoccus cedrorum	2,3	-	5,0	-

Найбільш перспективною сировиною для отримання фітогормонів виявилась кормова бактеріальна біомаса (КББ), отримана при застосуванні різних штамів Pseudomonas sp., Azomonas sp. та Aeromonas sp. В ній знайдено до 70 мкг/г сухої маси цитокінінів, а також значну кількість ІОК. В подальшій роботі ми використовували саме КББ.

Після виділення з цієї біомаси цитокінінів і ауксинів та концентрування їх на ротаційному випарнику отримували два "сирих" препарати, збагачених, відповідно, цитокінінами та ауксинами. Концентрація цитокінінів (зеатину та зеатин-рибозиду) в таких препаратах складала 70-95 мкг/г, а ауксинів (ІОК) - 10-16 мкг/г сухої маси КББ. Отримані препарати містили значну кількість супутніх речовин, які маскували фітогормональну активність при контролі за допомогою відповідних біологічних тестів. Основними із супутніх компонентів цих препаратів були сполуки фенольної природи.

Для видалення фенольних сполук застосовували відповідним чином підготовлену капронову крихту, яка обернено зв'язувала ці речовини залежно від рН середовища (Грахов, 1990; Драговоз та ін., 1998).

В подальшому, наші зусилля спрямовувалися на розробку технології отримання препаратів, що включала застосування різних методичних прийомів. Нами було розроблено спосіб отримання фітогормональних препаратів без додаткового перерозподілу окремих класів фітогормонів в органічні середовища (схема).

Ця технологія включала екстракцію КББ 80 % етиловим спиртом, концентрування до водного залишку, обробку активованим капроном для сорбції фенольних сполук. Для видалення нерозчинного осаду КББ застосовували дві мембранних технології - мікрофільтрацію та ультрафільтрацію (Антонюк та ін., 2009). Відповідно до цієї технології було досліджено методи висушування рідких екстрактів за допомогою розпилювальної сушарки з різними тепловими режимами.

Показано, що температурний режим висушування суттєво впливав на вміст та якісний склад фітогормонів, що дозволяло регулювати компонентний склад препарату, створюючи препарати з відповідною специфічною активністю - цитокініновою чи ауксиновою (табл.4).

Таблиця 4. Вміст фітогормонів у препаратах, висушених при різних теплових режимах

Варіанти препарату	Температурний режим,	мг/г сухої маси
		ІОК	зеатин	зеатинрибозид
Чистий препарат	130/80	707,8	74,4	178,2
Препарат з добавкою крейди (1 : 1)	130/84	205,8	56,7	91,8
- // -	150/90	135,6	56,8	92,6

Примітка. Обрахунки здійснювали з урахуванням втрат при аналізі фітогормонів. В чисельнику температура на вході, в знаменнику - на виході з сушарки.

Цих два препарати було досліджено на фізіологічну активність в різних тест-системах. Отримані дані свідчать про наявність високої цитокінінової активності в препаратах, отриманих при різних температурних режимах (3 - 130/84 С, 4 - 150/90 С), навіть при досить значних розведеннях. Під їх впливом стимулювалось проростання насіння та ріст проростків кукурудзи.

Таким чином, змінюючи тепловий режим висушування, можна створювати препарати, що містять як цитокініни, так і ІОК, або отримувати препарати з вужчим спектром фізіологічної дії (табл. 4).

Нами досліджувався вплив цитокінінового препарату на проростання насіння цукрового буряка (гібрид Ювілейний) та приріст урожаю при використанні його в якості компонента інкрустуючої суміші та шляхом обприскування рослин по вегетації.

Отримані дані свідчать, що препарат стимулював проростання насіння цукрового буряка, збільшував суху масу надземної частини та коренів (табл.5). Ефективним виявився він і при обприскуванні листової поверхні.

Таблиця 5. Вплив цитокінінового препарату на схожість насіння та ростові параметри цукрових буряків (гібрид Ювілейний)*

Варіант	Польова схожість	Суха маса 100 проростків
		Надземна частина	Корені
	абсолютна	відносна %	г	%	г	%
Контроль	68,0 ± 3,4	100	1,12 ± 0,03	100	0,25 ± 0,01	100
Арцерид, 5 г/ кг насіння	78,1 ± 3,1	115	1,83 ± 0,07	86	0,21 ± 0,01	85
ТМТД, 5 г/ кг насіння	75,7 ± 3,03	112	1,58 ± 0,04	74	0,20 ± 0,01	80
Препарат, 20 г/ кг насіння	79,5 ± 3,9	117	2,62 ± 0,11	124	0,31 ± 0,02	121
Препарат + арцерид, ті ж дози	81,6 ± 3,3	120	2,20 ± 0,08	104	0,26 ± 0,015	105
Препарат + ТМТД, ті ж дози	75,8 ± 2,2	112	2,4 ± 0,10	113	0,27 ± 0,021	106

*Посів - 04.04.95 р. Облік схожості проводили 26.04.95 р., облік інтенсивності росту осьових органів - 25.05.95 р.

Окремо досліджувався вплив препарату на ріст та насіннєву продуктивність люцерни (табл. 6). Обприскування препаратом значно (на 22 %) стимулювало приріст надземної маси та на 32,8 % насіннєвої продуктивності, одночасно, дещо зросла маса 1000 насінин, що є важливим показником якості насіння. Велике значення мало і збільшення (на 1,8-3 %) вмісту білку, що, таким чином, сприяло покращенню кормової цінності цієї культури.

Таблиця 6. Вплив цитокінінового препарату на приріст зеленої маси, вміст білку та насіннєву продуктивність люцерни сорту Полтавчанка

Варіанти	Середня вага однієї рослини (через 28 днів після обробки)	% азоту на абсолютно суху речовину	Білок, % на суху речовину	Середня маса насіння на 1 рослину	Середня маса 1000 насінин
	г	%		абс. знач.	%	г	%	г	%
Контроль	3,6± 0,08	100	2,5	15,6± 0,17	100	0,67± 0,10	100	2,3± 0,21	100
Препарат 0,5 г/л	3,9± 0,07	108	2,8	17,4± 0,19	112	0,70± 0,13	105	2,34± 0,19	102
1 г/л	4,4± 0,09	122	2,9	18,6± 0,18	119	0,89± 0,15	133	2,51± 0,23	109

Таким чином, цитокініновий препарат може бути використаний для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур, зокрема, урожаю зеленої маси кукурудзи та люцерни, коренеплодів цукрового буряка та насіннєвої продуктивності бобових трав. На нашу думку, він може бути ефективним і при використанні його для інших сільськогосподарських культур.

Комплексне дослідження фізіологічної активності птмб в якості регулятора росту рослин широкого спектру дії

Ефективним способом утилізації органічних відходів післяспиртової барди є застосування термофільних метаногенних мікроорганізмів, які функціонують в анаеробних умовах (Мархайм и др.,1997; Яворська та ін., 2006). Продуктом їх життєдіяльності є концентрат, що містить цілий ряд фізіологічно активних речовин. Склад концентрату відносно стабільний, як засвідчує ТУ ДСТУ 1203-92, розроблений Держхарчопромом України. Це вітаміни групи В у різних співвідношеннях, фітогормони індольної та цитокінінової природи, амінокислоти, тощо. Крім того, в ньому можуть міститись фенольні сполуки, які, як вважають автори, можуть суттєво впливати на фізіологічну активність концентрату (Яворська та ін., 2006).

При застосуванні біотестів показано, що для концентрату властива як цитокінінова, так і ауксинова активність. При цьому ауксинова активність дещо маскувалась в зв'язку з присутністю в концентраті ПТМБ сполук, імовірно, фенольної природи.

Виявлена в концентраті ПТМБ, також, і порівняно невисока гіберелова активність, тобто в ньому, крім вітамінів, присутні три класи фітогормонів-стимуляторів - цитокінінової, ауксинової і гіберелової природи. Наявність двох перших класів фітогормонів підтверджена, також, раніше фізико-хімічними методами (Маковейчук, 2002).

Встановлено, що концентрат ПТМБ у різних концентраціях стимулював ріст надземної та кореневої маси сортів озимої пшениці та жита. Спостерігалась певна сортова специфічність дії концентрату: найчутливішими виявились сорт пшениці Одеська 117 та жито сорту Богуславка (рис. 2).

Прискорення росту проростків під впливом ПТМБ, імовірно, було обумовлене збільшенням проліферативної активності меристем та прискоренням вступу клітин зародкових меристем у перший клітинний цикл (рис. 3). При цьому, під впливом фізіологічно активних речовин у складі ПТМБ поява перших мітозів прискорювалась на 3 години, тобто відбувалось прискорення руху меристематичних клітин по першому клітинному циклу, або стимулювався їх вихід зі стану спокою.

Вивчення протекторної дії ПТМБ проводили на ранніх етапах проростання на двох контрастних щодо посухостійкості сортах озимої пшениці (рис. 4). Показано, що протекторна дія ПТМБ виявилась у прискоренні відновних процесів у меристемах в післястресовий період (високотемпературний стрес) і в період виходу насіння зі стану спокою, а характер реакцій окремих сортів та видів злаків на дію ПТМБ, імовірно, пов'язаний із дефіцитом ендогенних фітогормонів, їх активністю та синтезом інших метаболітів, які необхідні для забезпечення клітинного росту та наростання маси рослин.

Таким чином, застосування ПТМБ на озимій пшениці та житі сприяло стимуляції процесів проростання насіння як за оптимальних умов середовища, так і за дії високої температури.

Одночасно було проведено досліди з культурою тканин сої in vitro, яка також є чутливим тестом на цитокініни (Калинин и др.,1985).

Культура тканин сої сорту Київська 27 вирощувалась в умовах in vitro на поживному середовищі з добавкою вітамінів і фітогормонів (ІОК та кінетину). Виявилось, що при наявності всіх цих інградієнтів клітини інтенсивно діляться, дають гарний приріст калюсної маси. При виключенні гормонів із середовища значно знижувалась інтенсивність росту, а культивування без гормонів та вітамінів призводило до повної зупинки їх росту і поступового відмирання тканини (табл. 7).

Таблиця 7. Вплив ПТМБ на ріст калюсної культури сої сорту Київська 27 в умовах іn vitro

Варіант	Середня маса калюса	Кількість клітин
	Абсолютні значення, г	% до контролю	Абсол. знач. (Ч106) на 1 г сирої маси)	% до контролю
Контроль 1 (+ гормони + вітаміни)	1,02 ± 0,05	100,0	19,7 ± 1,18	100,0
Контроль 2 (без гормонів і без вітамінів)	0,41 ± 0,02	40,0	11,9 ± 0,71	60,4
Контроль 2 + ПТМБ (0,012 %)	0,37 ± 0,02	36,1	12,0 ± 0,72	60,9
Контроль 2 + ПТМБ (0,012 %)	0,41 ± 0,02	40,0	13,2 ± 0,67	67,0
Контроль 2 + гормони + ПТМБ (0,025 %)	0,97±0,05	95,0	20,2±1,21	102,5
Контроль 2 + гормони + ПТМБ (0,012 %)	1,063±0,05	103,8	19,9±1,21	101,0

Застосування ПТМБ не могло повністю замінити всі необхідні компоненти поживного середовища, але при наявності в середовищі фітогормонів могло компенсувати відсутність вітамінів, тобто невеликі концентрації препарату сприяли активному росту тканини (рис. 5).

При використані іншого модельного об'єкта - ізольованих живців квасолі, як тесту на ІОК, що застосовується при вивченні ризогенної активності різних сполук (Турецкая, 1961; 1966) , встановлено, що концентрат ПТМБ стимулював утворення кореневої маси у ізольованих живців квасолі, особливо у травні - у період, коли взагалі відбуваються інтенсивні процеси коренеутворення (рис. 6).

Показано, що ризогенний ефект ПТМБ пов'язаний зі зміною фітогормонального статусу живців та функціонуванням пероксидаз із ауксин-оксидазними функціями (рис. 7, 8).

Характерно, що активність іонозв'язаної (асоційованої з клітинною стінкою) форми пероксидази під впливом ПТМБ, практично, не змінювалась, що свідчить про складну природу стимулюючого впливу ПТМБ. В той же час, у живців, оброблених ІОК, ферменти були значно активнішими, ніж в контролі (рис. 8). Це може бути обумовлено тим, що пероксидаза, асоційована з клітинною стінкою (зокрема її іоннозв'язана форма) є основним бар'єром, який заважає надмірному проникненню ІОК в клітину.

Таким чином, в модельних дослідах на проростаючому насінні зернових культур та ізольованих живцях квасолі виявлено, що концентрат ПТМБ стимулює проліферативну активність меристем, яка обумовлює активацію процесів ризогенезу, а також сприяє прискоренню проростання насіння, росту надземної та кореневої маси зернових культур.

З метою дослідження імуномодулюючої активності ПТМБ, вивчали ефективність різних композицій ПТМБ з протруйниками на насінні озимої пшениці, оскільки передпосівне протруєння є обов'язковим елементом технології при вирощуванні зернових культур. Проведено аналіз ефективності фунгіцидів вітавакс 200ФФ та раксил проти збудників пліснявіння насіння озимої пшениці сорту Юна в комбінаціях з ПТМБ у різних співвідношеннях.

Слід зазначити, що при застосуванні половинних, від рекомендованої, норм протруйника вітавакс 200ФФ (1,5 л/т) та ПТМБ у межах від 6,25 до 1,6 л/т проти цвільових грибів ефективність протруєння не знижувалася, порівняно з варіантами, де застосовували рекомендовані норми препарату (табл. 8). При цьому нівелювався негативний вплив протруйника та покращувалися ростові параметри озимої пшениці на початкових етапах її розвитку без зниження ефективності протруйника (табл. 9).

Таблиця 8. Вплив композицій ПТМБ з вітаваксом 200ФФ на збудників пліснявіння насіння озимої пшениці сорту Юна

Варіанти досліду	Біологічна ефективність,%	в т.ч.
		Fusarium spp.	Alternaria alternata	Penicillium spp.
Контроль	-	-	-	-
Вітавакс, 3 л/т	96,0	100,0	100,0	100,0
Вітавакс, 1,5 л/т	93,3	73,3	96,6	100,0
ПТМБ, 6,25 л/т	5,3	46,7	0,0	64,2
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 6,25 л/т	80,0	26,7	96,6	100,0
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 6,25 л/т	61,3	20,0	79,3	84,6
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 3,18 л/т	93,3	73,3	100,0	100,0
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 3,18 л/т	65,3	46,7	82,5	92,3
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 1,6 л/т	92,0	80,0	100,0	100,0
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 1,6 л/т	93,3	100,0	100,0	100,0

Крім того, це дозволило на 25-50 % знизити рекомендовану норму протруйника, що не менш важливо з економічної та екологічної точки зору. Отримані результати свідчать про індукцію захисних реакцій у проростків озимої пшениці під впливом композицій ПТМБ зі зменшеними нормами протруйника.

Таблиця 9. Вплив композицій ПТМБ з Вітаваксом 200ФФ на ростові параметри озимої пшениці сорту Юна

Варіанти досліду	Сира маса 100 проростків
	г	% до контролю
Контроль	8,3	-
Вітавакс, 3 л/т	7,4	-11,0
Вітавакс, 1,5 л/т	7,7	-7,0
ПТМБ, 6,25 л/т	9,0	+8,4
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 6,25 л/т	9,8	+18,0
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 6,25 л/т	9,8	+18,0
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 3,18 л/т	10,6	+27,7
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 3,18 л/т	9,2	+20,0
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 1,6 л/т	10,6	+27,7
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 1,6 л/т	10,8	+30,0

Аналогічні результати отримані в дослідах з насінням кукурудзи. На підставі цих результатів встановлена різна чутливість гібридів кукурудзи як до протруйника вітавакс 200ФФ, так і до ПТМБ та їх різних композицій.

Оптимальним було використання вітаваксу 200ФФ у кількості 2,25 л/т у суміші з 1,61 л/т ПТМБ. При цьому суттєво покращувались ростові параметри кукурудзи на ранніх етапах її розвитку, ефективність протруєння не знижувалась, порівняно з такими композиціями, що містять повну (3 л/т) норму протруйника (табл.10).

Відомо багато речовин з антимутагенними властивостями. Широкий спектр речовин з генопротекторною та антимутагенною активністю свідчить, що мутаційний процес являє собою системні зміни, які виявляються на різних рівнях організації живих організмів. Для запобігання цьому потрібні комплексні препарати, здатні впливати одночасно і на перебіг внутрішньоклітинних процесів, і на рівень вільнорадикальних реакцій, які зумовлюють появу мутацій. Ми висловили припущення, що таким препаратом може бути концентрат ПТМБ.

У зв'язку з цим, метою подальшої роботи було дослідити можливість використання ПТМБ як засобу проти мутагенної дії гербіцидів трефлану та стомпу, що застосовуються для знищення бур'янів на посівах різних сільськогосподарських культур, включаючи кукурудзу, зокрема, для отримання її вихідного насіннєвого матеріалу.

Нами встановлено, що під впливом гербіцидів трефлану та стомпу спостерігалось пригнічення росту проростків та зниження мітотичної активності кореневих меристем, що супроводжувалось зростанням кількості клітин з аберативними хромосомами (табл. 11).

Таблиця 10 Вплив композицій ПТМБ з вітаваксом 200ФФ на збудників пліснявіння насіння і проростків кукурудзи

Варіант досліду	Сер. маса проростка мг	td*	% до контр.	Сер. маса кореня мг	td	% до контр.	Міто-тичний індекс	td
Контроль	37,8 ± 1,8		100,0	75,3±2,5		100,0	8,98±0,4
ПТМБ, 0,037 г/л	52,8 ± 1,8	6,0	139,8	112,9±4,7	7,0	149,9	9,68±0,4	1,2
Трефлан, М
10-3	29,9 ± 0,6	4,3	79,1	81,2±2,9	1,6	107,9	-	-
10-4	31,7 ± 1,4	2,8	84,0	82,4±2,7	5,0	109,5	-	-
10-5	36,9 ± 1,4	0,4	97,8	96,6±0,5	8,5	128,3	1,93±0,9	2,4
ПТМБ, 0,037 г/л + трефлан, М
10-3	35,5 ± 1,3	1,0	93,9	81,4±0,8	2,4	108,1	-	-
10-4	37,9±1,4	0,0	100,4	82,9±3,1	1,9	110,1	-	-
10-5	42,8±1,5	2,2	113,3	83,9±2,9	2,3	111,5	9,43±0,3	0,8
* достовірність різниці

Таблиця 11. Вплив ПТМБ, трефлану та їх комбінацій на ростові процеси і мітотичну активність кореневих меристем проростків гібриду кукурудзи Юпітер

Варіанти	Комета МВ	Титан 220СВ
	Біол. ефективність, %	В т.ч.	Біол. ефективність, %	В т.ч.
		Fusarium spp.	Penicillium sp.	Гриби порядку Mucorales		Fusarium spp.	Penicillium sp.	Гриби порядку Mucorales
Вітавакс, 3 л/т	96,7	100	100	100	90	95,4	100	50
Вітавакс, 2,25 л/т	98,6	100	100	100	90	95,4	100	100
Вітавакс, 1,5 л/т	92,9	100	93,9	100	88,7	94,0	100	0
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 3,23 л/т	86,8	100	85,6	61,4	91,5	98,5	100	0
Вітавакс, 3 л/т + ПТМБ, 1,61 л/т	98,6	100	100	100	94,3	94,0	100	100
Вітавакс, 2,25 л/т + ПТМБ, 3,23 л/т	97,5	100	89,1	100	85,7	89,4	100	100
Вітавакс, 2,25 л/т + ПТМБ, 1,61 л/т	95,7	100	100	100	94,4	95,5	100	50
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 3,23 л/т	93,0	98,4	93,9	83,6	85,8	87,9	100	50
Вітавакс, 1,5 л/т + ПТМБ, 1,61 л/т	81,6	96,9	87,8	91,8	88,6	87,9	100	100

Включення до розчинів з гербіцидами ПТМБ знижувало, або навіть повністю знімало, негативний ефект гербіцидів трефлану та стомпу і зменшувало кількість клітин з хромосомними абераціями (табл. 12).

Таблиця 12. Вплив ПТМБ окремо та в комбінаціях з трефланом і стомпом на рівень хромосомних аберацій кореневих меристем гібриду кукурудзи Юпітер

Варіант досліду	Проаналізовано анафаз і телофаз	Кількість клітин з абераціями, %	td*
	всього	з абераціями
Контроль	1051	28	2,66 ± 0,13
ПТМБ, 0,037 г/л	1001	22	2,19 ± 0,18	2,1
Трефлан, 10-5 М	932	54	5,79 ± 0,43	7,1
Трефлан, 10-4 М	1270	246	19,37 ± 0,84	19,6
ПТМБ, 0,037 г/л + трефлан, 10-5 М	1193	34	2,85 ± 0,39	5,1
ПТМБ, 0,037 г/л + трефлан, 10-4 М	570	22	3,85 ± 0,98	3,4
Стомп, 10-6 М	405	20	4,94 ± 0,24	9,7
Стомп, 10-7 М	295	14	4,74 ± 0,22	8,3
ПТМБ, 0,037 г/л + стомп, 10-6 М	564	25	4,43 ± 0,15	9,3
ПТМБ, 0,037 г/л + стомп, 10-7 М	526	16	3,04 ±0,30	1,1
* достовірність різниці

Отримані результати свідчать, що концентрат ПТМБ, як продукт природного походження, проявляв високу антимутагенну активність, яка полягала у відновленні та стимуляції мітотичної активності й зменшенні кількості аберацій у клітинах, що діляться (табл. 11,12). Важливо і те, що порівняно до синтетичних антимутагенів, цей препарат значно дешевший, тому впровадження його у рослинництво за новим призначенням дозволить суттєво знизити рівень спадкових порушень у геномі кукурудзи, зокрема, чистих ліній. Це забезпечить збереження сортової типовості та рівня гетерозису (продуктивності) міжлінійних гібридів кукурудзи, створених на їх основі.

Подальші дослідження було направлено на випробування ефективності концентрату ПТМБ, як регулятора росту, на інтактних вегетуючих рослинах люцерни. У зв'язку з цим, було вивчено дію ПТМБ на наростання зеленої маси люцерни при обробці по вегетації в чутливі фази її розвитку, а саме: у фази стеблування та бутонізації. Встановлено, що при обробці цієї культури у фазі стеблування спостерігався значний (до 30 %) приріст її вегетативної маси, особливо, на низькому фоні азотного живлення. Одночасно спостерігалось суттєве поліпшення кормової якості зеленої маси за рахунок збільшення вмісту протеїну (табл. 13).

Таблиця 13. Вплив ПТМБ на приріст зеленої маси і вміст сирого протеїну у люцерни сорту Ярославна на різних фонах мінерального азотного живлення

Варіанти досліду	Норма азоту	Фаза стеблування	Фаза бутонізації
		Маса однієї рослини	Вміст сирого білку на 1 г сухої маси	Маса однієї рослини	Вміст сирого білку на 1 г сухої маси
		г	% до контр.	Абсол. знач., %	% до контр.	г	% до контр.	Абсол. знач., %	% до контр.
Контроль	0,25	1,59±0,04	100	13,56±0,13	100,0	3,60± 0,03	100,0	13,00±0,09	100,0
ПТМБ, 1 г/л		2,09±0,06	131	15,75±0,08	116,0	4,16 ±0,04	115,5	14,62±0,09	112,5
Контроль	0,50	2,16±0,02	100	16,62±0,01	100,0	4,19± 0,02	100,0	10,25±0,08	100,0
ПТМБ, 1 г/л		2,23±0,04	103	17,87±0,17	107,5	4,60± 0,04	109,8	16,87±0,10	164,6

Обробка рослин люцерни розчинами ПТМБ у фазі інтенсивного вегетативного росту викликала значні зміни у співвідношенні окремих груп фітогормонів - значно зростав рівень фітогормонів цитокінінової природи - зеатину та зеатин-рибозиду на високому фоні мінерального азотного живлення (рис. 9). Саме високий рівень цитокінінів, при порівняно невисокому рівні ауксинів, пов'язують з індукцією морфогенетичних процесів (Гусаковская и др. 1998; 2000). Підвищення рівня цитокінінів сприяло формуванню генеративних органів, цвітінню та утворенню насіння.

Максимальний приріст урожаю з розрахунку на одну рослину складав 20 % на високому і 18 % - на більш низькому фоні мінерального азотного живлення (табл. 14). онтогенез рослина врожайність культура

Таблиця 14. Вплив ПТМБ на насіннєву продуктивність люцерни сорту Ярославна при дворазовому обприскуванні рослин на різних фонах азотного живлення

Варіанти досліду	Норма азоту	Маса 1000 насінин	Маса насіння на одну рослину
		Абсолютні значення, г	Відносно контролю, %	Абсолютні значення, г	Відносно контролю, %
Контроль	0,25	1,92 ± 0,10	-	0,26 ± 0,13	-
ПТМБ, 1 г/л		1,96 ± 0,20	2,1	0,31 ± 0,12	18,2
Контроль	0,50	1,72 ± 0,11	-	0,24 ± 0,09	-
ПТМБ, 1 г/л		1,80 ± 0,08	4,6	0,29 ± 0,12	20,7

Стимулюючий ефект ПТМБ обумовлений, ймовірно, наявністю у їх складі фітогормонів-стимуляторів та вітамінів групи В, які посилюють ростові та формотворчі ефекти ендогенних фітогормонів.

Важливою проблемою при вирощуванні озимої пшениці є ураження її посівів багатьма хворобами, зокрема, збудниками церкоспорельозу - грибами O. yallundae та O. acuformis. Обробка посівів регуляторами росту проводиться у фазах сходів - початку трубкування, бо саме цей період збігається з періодом масового ураження збудниками церкоспорельозу. У зв'язку з цим, нами досліджено вплив регуляторів росту природного походження з різним біохімічним складом (ПТМБ, та, для порівняння, регулятор росту з морських водоростей-макрофітів КЕ-50) на перебіг захисних реакцій при зараженні проростків озимої пшениці церкоспорельозом. Зокрема, визначали зміну спектру ізоформ пероксидази та формування захисних механічних бар'єрів (папіл), як факторів стійкості.

В наших дослідженнях застосування регуляторів росту приводило до зниження розвитку хвороби у проростків озимої пшениці, в період формування симптомів хвороби. І ПТМБ, і КЕ-50 стимулювали утворення непрониклих папіл, як чинників стійкості (рис. 10). При цьому, спостерігались зміни спектру аніонних пероксидаз, що свідчить про різну модифікацію метаболізму під впливом цих регуляторів росту, спрямовану на синтез лігніну, який є одним із важливих складових компонентів папіл.