ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ РАСТИТЕЛЬНЫЙ БИОСТИМУЛЯТОР ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РИСА

АННОТАЦИЯ

Применение регуляторов роста растений, обладающих разносторонним спектром действия, способствует значительному снижению объемов использования средств защиты растений от болезней и вредителей. Данная задача актуальна и для возделывания риса, поскольку рис является одним из основных продуктов питания жителей стран Юго-Восточной Азии, в том числе и Узбекистана.

Цель данной статьи – изучить практическое применение средства “Лиганолид” и определить его эффективность, а также подробно рассмотреть разработку методов получения биологически активных веществ с дальнейшим изучением их действия при низких концентрациях, устанливая степень влияния рассматриваемого вещества на повышение урожайности риса.

В результате проведенных фитохимических исследований терпеноидов корней Ligularia thomsonii, относящегося к семейству Аsteraceae, экстракцией петролейным эфиром выделили монотерпеноид лиганолид. В результате научной работы изучена биологическая активность экологически безопасного монотерпеноида лиганолида на всхожесть семян и урожайность риса в лабораторных и полевых условиях. При этом установлено, что однократная предпосевная обработка семян растворм лиганолида при малых концентрациях приводит к повышению урожайности риса в среднем на 12–14 центнеров с гектара.

ABSTRACT

The use of plant growth regulators with a diverse spectrum of action contributes to a significant reduction in the volume of application of plant protection products against diseases and pests. This task is also relevant for rice cultivation, since rice is one of the main food products of the residents of Southeast Asian countries, including Uzbekistan.

The target of this article is to study the practical application of the drug "Liganolide" and determine its effectiveness, as well as to consider in detail the development of methods for obtaining biologically active substances with further study of their action at low concentrations, establishing the degree of influence of the substance in question on increasing rice yield.

As a result of phytochemical studies of terpenoids of the roots of Ligularia thomsonii, which belongs to the Asteraceae family, monoterpenoid liganolide was isolated by extraction with petroleum ether. The biological activity of environmentally friendly monoterpenoid liganolide on seed germination and rice yield was studied in laboratory and field conditions. It has been established that a single pre-sowing treatment of seeds with a liganolide solution at low concentrations leads to an increase in rice yield by an average of 12–14 centners per hectare.

Ключевые слова: пестицид, терпеноид, сесквитерпеновый лактон, вторичные метаболиты, семейство Астровые, семена риса.

Keywords: pesticide, terpenoid, sesquiterpene lactone, secondary metabolites, Asteraceae family, rice.

Введение

В настоящее время в сельском хозяйстве используется большой перечень средств химической защиты растений от болезней, влияния их сорных видов, насекомых и разнообразных воздействий среды. В основном эти средства синтетического происхождения и не разрушаются ферментативными системами растений, а также  физическими и химическими воздействиями. Впоследствии они накапливаются в собираемом урожае, а значит, поступают в организм людей и животных. Для предотвращения негативных явлений подобного рода возникает острая необходимость создания безопасных препаратов, позволяющих получать экологически чистые продкуты питания.  В последние годы наряду с синтетическими пестицидми всё шире стали применяться препараты растительного происхождения, имеющие ряд преимуществ над синтетическими. Так, пестициды растительного происхождения   мало токсичны, экологически безвредны для человека и окружающей среды, а также при малых концентрациях обладают широким спектром биологического действия [5; 6].

Терпеноиды, являясь большой группой вторичных метаболитов, широко распространены в цветковых лекарственных и пестицидных растениях, и имеют разнообразные типы углеродных скелетов [2; 8].  

С целью изыскания и внедрения новых высокоэффективных лекарственных средств и пестицидов необходимо расширить фитохимическое изучение дикорастущих и лекарственных растений, а также разработку методов получения биологически активных веществ с дальнейшим изучением их биологического действия.

Цель данной статьи – изучить практическое применение средства “Лиганолид” и определить его эффективность, а также подробно рассмотреть разработку методов получения биологически активных веществ с дальнейшим изучением их действия при низких концентрациях, устанливая степень влияния рассматриваемого вещества на повышение урожайности риса.

Рис является одним из основных продуктов питания жителей стран Юго-Восточной Азии, в том числе и Узбекистана, и поэтому задача создания и использования дешевых, нетоксичных природных препаратов, действующих, как и фитогормоны, в сверхмалых концентрациях, на сегодняшний день является актуальной [3; 4].   

Среди выделенных нами сесквитерпеновых лактонов из растений семейства сложноцветных выявлены соединения, обладающие инсектицидной, рострегулирующей, противогрибковой, противопаразитарной, мутагенной активностями. Следовательно, фундаментальные и прикладные научные исследования в данном направлении являются  актуальными и перспективными [1; 7; 11]. 

Материалы и методы. Применение регуляторов роста растений наряду с использованием удобрений, химических и биологических средств защиты является одним из самых перспективных путей повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Монтерпеноид лиганолид (1)  выделен экстракцией петролейным эфиром корней и корневищ  Ligularia thomsonii в соотношении 1:5 (сырьё: элюент).

Рисунок 1. Препарат 1

Для рассмотрения ростстимулирующей активности в лабораторных и полевых испытаниях выделенного нами терпеноида была использована следующая методика.

Препарат 1 (Лиганолид) применяли в виде водных растворов с концентрациями 50 г/т семян, 75 г/т семян, 100 г/т семян.  Семена риса сорта “Искандар” замачивали в растворах в указанных выше концентрациях и в воде (контроль). Экспозиция обработки – 1 час. После обработки семена раскладывали по 100 шт. в чашки Петри на фильтровальную бумагу, насыщенную водой. Затем семена помещали в термостат на проращивание при температуре 25°С. Энергию прорастания определяли на 4-е сутки, всхожесть – на 7-е сутки. Для установления действия соединения 1 на интенсивность прорастания семян определяли длину корешков и ростков в расчете на 100 проростков. Повторность в опыте  – 4 кратная.

Для полевых испытаний навеску терпеноида, растворяли в малом количестве спирта и разбавляли водой до объёма в соотношении 1:10000. Затем погружали семена риса в полученный раствор терпеноида на 24 часа по отдельности. Урожай был определен на сухой вес, и результаты сопоставляли с контролем.

Результаты и обсуждения

В последние годы в сельском хозяйстве стали широко применяться различные стимуляторы роста растений. Они заметнее повышают урожайность различных культур, чем органические и минеральные удобрения. Применение регуляторов роста растений, обладающих разносторонним спектром действия, способствует значительному снижению объемов применения средств защиты растений от болезней и вредителей. Именно эта задача актуальна и для возделывания риса, поскольку именно эта злаковая культура является одной из основных видов продуктов питания. Наиболее оптимальным методом считается применение биостимуляторов роста растений при предпосевной обработке семян, что позволяет увеличить энергию прорастания семян, получить быстрые и синхронизированные всходы, увеличить развитие корневой системы и биомассу растений, повысить урожайность.

Следовательно, комплексный подход к применению биорегуляторов роста растений, обладающих как росторегулирующим, так и иммуностимулирующим действием актуален в настоящее время.

В работах [9; 10] описана рострегулирующая активность ряда изопреноидов, относящихся к группе сесквитерпеноидов с различными типами углеродного скелета. Результатами исследований установлено, что сесквитерпеноиды    α - сантонин, зерумбон  и С16-гвайанолид, выделенные из различных растений, увеличивают урожайность риса после односуточного замачивания семян в их растворах при разведении 1:10000 по сравнению с контролем на 14,17% (α-сантонин,  зерумбон) и 7,5 % (С16-гвайанолид).

В связи с этим, нами в течение ряда лет проводились исследования с целью поиска и создания экономически выгодного, эффективного стимулятора, повышающего урожайность риса.

В результате проводимых исследований установлено рост регулирующее свойства монотерпеноида, названного “Лиганолид”, который эффективно повышает урожайность риса при однократной предпосевной обработке. Ниже приведены результаты биологических исследований соединения 1.

Таблица 1.

Определение всхожести семян в лабораторных условиях

При наблюдении измеряли также рост растений. При этом в контрольном варианте рост растенний составил 8,7 см, во 2-ом варианте – 9,6 см, в третьем – 9,5 см, в четвёртом варианте – 9,2 см. В период наблюдения в лабораторных условиях установили, что разница в росте растений составляла в среднем 0,5-0,9 см. (табл.1).

Таблица 2.

Определение всхожести семян в полевых условиях

Как видно из данных таблицы 2, средний рост растений в контрольном варианте составил 10,4 см, а в варианте 2 – 11,1 см, и из этого следует, что данный биостимулятор имеет ощутимое влияние на всхожесть семян риса. В таблице 2 представлены показатели урожайности риса.

Таблица 3.

Показатели урожайности Ташкентская область, Среднечирчикский район НИИР 2023 г.

Результаты испытаний показывают, что в 2–3 вариантах  опытов (препарат “Лиганолид”50 и 75 г/т семян) рост растения составил 136–137 см, длина метёлки – 26,7–28,0 см, вес основной метёлки – 2,2 см, вес боковой метёлки – 0,8–1,1 г. Реальная  урожайность составила 68,9–70,1 центнеров, что по сравнению с контролем выше на 12,9–14,1 центнеров с гектара (см. табл. 3).

Из результатов проведенных испытаний следует, что предлагаемое средство “Лиганолид” обладает при низких концентрациях высокой рострегулирующей активностью, которая приводит к повышению урожайности риса, и, тем самым, данное средство может найти применение в кластерах и фермерских хозяйствах специализированных на выращивание риса.

Выводы.  На основе вышеприведенных данных, можно сделать вывод о том, что расширение фитохимических исследований терпеноидов флоры Узбекистана, приведёт к созданию новых высокоэффективных экологически безвредных стимуляторов роста, что даёт возможность рационального использования местного растительного сырья, сохранения биоразнообразия, решения экологических проблем, что указывает на актуальность целенаправленных исследований в данном направлении.

Список литературы:

1. Закиров С.Х., Мухидова З.Ш. и др. Патент на изобретение. «Средство для предпосевной обработки семян риса» № IAP 07090. – 30.09.2022 год.
2. Мерхатулы Н. Химия моно- и бициклических сесквитерпеновых γ-лактонов. – Караганда, 2015. – 165 с.
3. Фанян Г.Г., Синяговский В.И., Харитонов Е.М., Бондарева Т.Н. Перспективы применения регуляторов роста в рисоводстве // Вестник Краснодарского научного центра АМАН. – 1999. – Вып. 5. – С. 187–190.
4. Шеуджен А.Х., Синяговский В.И. Регуляторы роста на посевах риса. –Краснодар, 2002. – 87 с.
5. Cheng M., Wang Z., Peng S., Zhou G.G. Resent advances of sesquiterpenoid dimers from compositae: distribution, chemistry and biological activities // Phitochemistry reviews. – February 2024. DOI: 1007/s 11101-023-09911-x.
6. Moujir L,  Callies O,  Sousa P , Aropov F. Seca  A. Applications of Sesquiterpene Lactones: A Review of Some Potential Success Cases // Journals  Applied Sciences. – 2020. –  Vol. 10.  –  Is. 9.  10.3390/app10093001
7. Nurmurodova N.F, Ismatullaeva D.A., Mukhidova Z.Sh., Zakirov S.Kh. Effectiveness of Natural Terpenoids in the Prevention of Nosematosis of Here // Solid State Technology. – Vol. 63. – 2020. – Pp. 276–282.
8. Seaman F.C. Sesquiterpene Lactones as Taxonomic Characters in the Asteraceae // The Botanical Review. – New York, 1982. – Vol. 48. – №2, Pp.121–595.
9. Talwar K.K., Kumar I., Kalsi P.S. A dramatic role of terpenoids increasing rice production // Experientia. – 1983. – Vol. 39. – No 1. – Pp. 117–119.
10. Talwar K.K., Singh I.P., Kalsi P.S. A sesquiterpenoid with plant growth regulatory activity from Saussurea lappa // Phytochemistry. – 1992. – Vol. 31. – No 1. – Pp. 336–338.
11. Zakirov S.Kh., Mukhidova Z.Sh., Atamirzaev N.G. The Perspectives of the Herbal Terpenoid Application in Yield Increasing od Agricultural Products. Academicia // An International Multidisciplinary Research Journal. – Vol.10. – Is. 8. – 2020. – Pp. 354–358.