1.3 Общая характеристика регуляторов роста и их использование в растениеводстве

Интенсификация сельскохозяйственного производства предусматривает разработку и внедрение новых, прогрессивных и экономически выгодных приёмов относится применение регуляторов роста (Галиакберов, Дозоров и др., 2002).

Регуляторы роста растений определяют как органические соединения, которые влияют на физиологические процессы роста и развития растений и, в отличие от удобрений, применяются в низких концентрациях, и не являются источником питания. Для практических целей регуляторы роста растений можно определить как природные и синтетические химические вещества, которые применяют для обработки семян и растений, чтобы изменить процессы жизнедеятельности или структуру с целью улучшения их качества, увеличения урожайности или облегчения уборки (Верзилов, 1971; Кефели, 1974; Степановских, 1975; Гамбург, Кулаева и др.,1979).

Большинство разрабатываемых, испытываемых и применяемых синтетических регуляторов роста растений относят:

1. к аналогам ауксина и препаратам, связанным с метаболизмом и реализацией фитогормонального эффекта гиббереллинов;

2. к аналогам гиббереллина и препаратам, связанным с метаболизмом и реализацией фитогормонального эффекта гиббереллинов;

3. к препаратам, связанным с обменом этилена (этиленпродуценты, ингибиторы этилена);

4. к цытокининам и цытокининоподобным регуляторам роста и развития растений;

5. к активаторам и ингибиторам метаболизма (стимуляторы дыхания, фотосинтеза, ингибиторы синтеза каротиноидов, хлорофилла и др.).

Естественно, что такое подразделение условно, особенно у регуляторов метаболизма, механизм множественного действия которых наиболее сложен в идентификации (Баскаков, 1984).

Проблема регулирования физиологических процессов у растений издавна привлекала внимание исследователей. Впервые высказал предположение о наличии в растении физиологически активных веществ в 1880 году Ч. Дарвин, изучая фото- и геотропизм растений. Ч. Дарвин рассматривал действие светового раздражения на ростовые движения колеоптилей мятликовых злаков. Он установил, что восприятие светового раздражения осуществляется верхушкой колеоптиля, при этом из него распространяется вещество, перемещающееся до зоны изгиба и способствующее повышению физиологической активности и ростовых изменений. Ф.В. Вент действительно обнаружил такое вещество в диффузатах из верхушек колеоптилей, он объяснил корреляционную природу тропизма и эндогенную регуляцию скорости роста под действием этого вещества (Леопольд, 1968). Одновременно и независимо от Вента такое объяснение дал Н. Г. Холодный (1939). Вещество, способное стимулировать рост корешков проростков, получило название – ауксин.

Синтетические регуляторы роста находят самое разнообразное применение:

1. Стимуляция укоренения черенков. (Леопольд, 1968; Гавва, и др., 1983; Кириллов, Немченко, Думанская, 2001).

2. Получение партенокарпических (бессменных) плодов и стимуляция плодообразования.

3. Уменьшение предуборочного опадания плодов. Обработка кроны яблонь, груш и других задерживает образование отделительного слоя в плодоножках и существенно снижает потери урожая.

4. Прореживание цветков и завязей у плодовых.

5. Уничтожение сорняков. 2,4 – Д и другие хлорфеноксикислоты используют для уничтожения широколистных сорняков в посевах пшеницы, риса, кукурузы и других культур.

ФАВ используют для прерывания покоя спящих почек древесных растений в летний и зимний периоды, а также клубней и семян некоторых растений при устранении ингибирующего действия верхушечной почки на рост побегов и подавлении их роста, вызываемого ауксином; повышения устойчивости против обезвоживания различными химическими агентами; облучения; действия пониженных и повышенных температур и вирусной инфекции (Кулаева, 1973).

Отмечена их роль в формировании и поддержании структуры фотосинтетического аппарата, в состоянии устьиц и поступлении углекислоты через мезофилл листа к центрам карбоксилирования, в синтезе пигментов и ферментных систем, регуляции фотовосстановительной активности и углеродного метаболизма (Чернядьев, 2000).

При воздействии неблагоприятных факторов у растений нарушается обмен веществ, снижается интенсивность биосинтеза, особенно белка и РНК, структурно изменяются клетки, мембраны и протоплазма, в результате могут резко уменьшаться адаптационные способности растения (Бочарова, 1987).

В связи с этим особое значение приобретают антистрессовые регуляторы роста, повышающие устойчивость растений к неблагоприятным факторам и тем самым стабилизации урожаев зерновых по годам. В настоящее время широко и с положительными результатами опробована на практике группа отечественных антистрессовых препаратов под общим названием картолин. Картолин синтезирован во ВНИИХСЗР и не имеет аналогов в мире. При обработке им растений продлевается период функционирования фотосинтетического аппарата в экстремальных условиях, повышается их засухоустойчивость. Применение картолина в конце фазы кущения – начале выхода в трубку, в виде 0,25%-ного раствора увеличивает урожайность в засушливые годы.

Физиологически активные вещества повышают устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды, они относятся к ауксинам, гиббереллинам и ретардантам. Регуляторами роста нового типа, обладающими многофункциональными действиями в разные фазы онтогенеза растений к антистрессовым эффектам, являются имидазолы, бензимидазолы и их аналоги. Они служат для зерновых и ряда других культур индукторами устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды и болезням (Кефели, 1990).

Важную роль в преодолении растениями воздействия засухи имеет не только комплекс адаптационных процессов, протекающих в период ее наступления, но и состояние растений в предшествующий период, а также активность репарационных процессов после ликвидации дефицита влаги. К основной регулируемой стороне состояния растения в период предшествующей засухе относят, прежде всего, формирование фенотипа с повышенной устойчивостью и активностью основных клеточных структур (РНК, белок, синтезирующие системы, хлоропласты, мембраны). Оно одновременно обеспечивает повышение активности репарационных процессов и сохранение жизнеспособности пыльцы. Имеет значение также формирование у растений морфологических особенностей, позволяющих ему легче переносить засуху (Бергман, 1988).

Применение фиторегуляторов на зерновых культурах связано главным образом с предотвращением полегания. Для этой цели широко используют ретарданты, они тормозят вегетативный рост стебля в длину, а также способствуют лучшему развитию корневой системы и более глубокому залеганию узла кущения, что определяет устойчивость растений (Богомолов, Цыганок, 1990).

Перспективным приемом применения фиторегуляторов на яровых зерновых культурах, не склонных к полеганию, является активация прорастания зерна и начальных этапов роста молодых растений. В этом случае достигается лучшее использование почвенной влаги, большая конкурентоспособность в отношении сорняков, а также большая устойчивость к вредителям и болезням. (Шевелуха, Калашникова, 1998).

Стрессовые факторы среды (засуха, низкие и высокие температуры, засоление) и болезни изменяют баланс фитогормонов в растении, снижают интенсивность биосинтетических процессов, вызывают различные структурнофункциональные изменения, что приводит к снижению адаптационных способностей растений и их продуктивности.

В связи с этим, применение антистрессовых синтетических препаратов на посевах зерновых и других культур – это новое направление растениеводства, которое имеет большое значение для экстремальных условий (Ковалев, 1992).

Применение регуляторов роста растений – неотъемлемый элемент современной защиты сельскохозяйственных культур. Регуляторы роста растений включают природные и синтетические соединения, способные влиять на жизненно важные физиологические процессы растений. Нередко в мировой литературе все экзогенные препараты регуляторного действия, к которым, в частности, относятся гербициды, десиканты, также называют регуляторами роста. Однако в последние годы, в официальных документах регуляторы роста растений рассматривают как самостоятельный класс биологически активных веществ, четко обособленную группу химических средств защиты растений. В более узком понятии регуляторы роста растений – эндогенные вещества, способные в очень малых концентрациях осуществлять регуляторные функции на различных уровнях: клетки, ткани и целого растения. Их основные отличительные признаки – чрезвычайно высокая активность, селективность действия, способность вызывать формативные изменения и влиять на репродуктивные органы (Стрелков, 2000).

Регуляторы роста растений широко применяются при решении многих задач в растениеводстве. С их помощью можно активизировать тот или иной процесс, происходящий в растительном организме, совершенствовать агротехнические приемы выращивания отдельных культур.

Так, в растениях протекают при различных условиях сложные биохимические и биофизические процессы. Для регулирования или усиления этих процессов большое значение имеет применение физиологически активных веществ. Для внедрения ФАВ в производственные условия требуется дальнейшее их изучение по действию на растения, разработке норм, способов и сроков их применения (Верзилов, 1971).

Перспективы развития исследований по регуляторам роста растений в дальнейшем будет осуществляться по следующим приоритетам направления:

- изучение гормонального баланса, механизма действия и применение природных регуляторов роста;

- синтез малотоксичных, эффективных препаратов;

- разработка технологий совместного применения регуляторов роста с удобрениями, пестицидами и микробными препаратами;

- разработка критериев и методов оценки состояния посевов и принятия решений о целесообразности применения регуляторов роста растений (Шевелуха, Калашникова, 1998).