Хімічна природа регуляторів росту рослин, що синтезуються мікроорганізмами.
Стрептоміцети – продуценти вітамінів та речовин фітогормональної природи.
3. Препарати мікробного походження для стимуляції роста рослин. Комплексні поліфункціональні препарати
В агропромисловому комплексі економічно розвинених країн значна увага приділяється регуляторам росту рослин, які застосовуються для стимуляції проростання насіння, прискорення розвитку, підвищення стійкості до захворювань і збільшення врожайності сільськогосподарських культур. Останнім часом все більшої популярності набувають екологічно чисті стимулятори росту рослин, засновані на продуктах мікробного походження. Діючим компонентом таких біопрепаратів є речовини фітогормональної природи.
Фітогормони - низькомолекулярні хімічні сполуки, відмінною рисою яких є здатність у дуже малих дозах (10-13 - 10-5 моль / л) виконувати роль регуляторів основних фізіологічних процесів (ділення і росту клітин, стану спокою, регуляції роботи продихів та ін.). Вивченню цих сполук приділяється велика увага з 20-30-х років ХХ ст., коли була відкрита структура виділених з рослин стимулюючих речовин і показана перспектива їх використання для управління ростом і розвитком рослин при екзогенній обробці.
У науковій літературі наводяться дані фізіологічної дії регуляторів росту на генетичний апарат клітин рослин. Показана можливість виборчого посилення активності генів, що контролюють окремі етапи онтогенезу рослин, включення в роботу додаткових генів, які з тієї чи іншої причини були заблоковані. В результаті застосування регуляторів росту підвищується стійкість рослин до хвороб, несприятливих факторів середовища, розвивається потужна коренева система, асоційована з азотфіксуючими і фосфатмобілізуючими мікроорганізмами, посилюється розвиток листової пластинки, підвищується фотосинтетична активність і засвоєння продуктів фотосинтезу, збільшується урожай, поліпшується його якість. Підвищення якості продукції рослинництва відбувається за рахунок активації ферментних систем, відповідальних за накопичення цукрів, білка, клейковини, жирів, вітамінів.
З рослин виділено такі фітогормони: ауксини, гіббереліни, цитокініни, абсцизова кислота, етилен, брасиностероїди, фузікокцин. Деякі фітогормональні сполуки синтезуються мікроорганізмами. За хімічною будовою більшість з них є низькомолекулярними безазотними циклічними сполуками, що відносяться до таких класів, як терпеноїди, феноли, пірони. Мікроорганізми здатні синтезувати аналоги фітогормонів ауксинового, цитокініновою, гіббереліновой та іншої природи.
Ауксини. Найбільш широко поширена 3-індолілоцтова кислота (ІОК). Функції ауксинов пов'язані з активацією ділення клітин, утворенням бічних коренів, вони сприяють розростанню околоплідника. Ауксини обумовлюють явище апікального домінування (гальмівний вплив апікальної бруньки на зростання пазушних бруньок). Ауксини відіграють першорядну роль в ростових рухах - тропізмах і настіях. Показано вплив ауксинів на реалізацію генетичної інформації. В даний час виявлено близько 50 ауксинрегульованих генів, експресія яких активується (або інгибується) при обробці рослин ІУК.
Цитокиніни. Є похідними ізопентеніладеніна. Цитокиніни індукують поділ клітин, однак ця їх дія спостерігається лише у присутності ауксину. Цитокиніни запобігають розпад хлорофілу і клітинних органел у ізольованих листя, затримують процеси старіння. Усувають ефект апікального домінування і активують ріст бічних бруньок. На молекулярному рівні цитокініни в комплексі зі специфічним рецептором посилює активність РНК-полімерази і матричну активність хроматину, збільшується кількість полірибосом і синтез білків.
Гібереліни. Найбільш відома гіберелова кислота. Найбільш характерні фізіологічні ефекти гіберелінів - подовження стебла, збільшення кількості міжвузлів, індукування цвітіння і утворення безнасінних плодів, активування зав'язування і розвитку плодів, стимулювання проростання насіння. На молеклярному рівні гібереліни індукують синтез мРНК, які кодують утворення гідролаз (амілаз та ін.), контролюють процес їх секреції клітинами алейронового шару в крохмалистий ендосперм.
Стрептоміцети - продуценти не тільки антибіотиків, але і біологічно активних речовин, що стимулюють ріст рослини. За даними Є. І. Андреюк, з 195 штамів різних видів стрептоміцетів 64-67% були продуцентами ІОК. Доведено здатність стрептоміцетів накопичувати ІОК у ґрунті і тим самим впливати як на рослину, так і на ґрунтові мікроорганізми, підвищуючи азотфіксуючу активність деяких бактерій. Є також відомості про синтез стрептоміцетами гібереліну А3 і цитокінінів групи ізопентіладеніна. Крім того, стрептоміцети здатні синтезувати і виділяти в зовнішнє середовище вітаміни групи В - тіамін (В1), піридоксин (В6), а також аскорбінову кислоту (С), біотин (Н) та ін. Перші два вважають гормонами рослин, а аскорбінову кислоту і біотин відносять до гормоноподібних речовин.
Аверком - препарат, що представляє комплекс антипаразитарного антибіотика, який в дуже низьких коцентраціях діє на шкідників рослин (нематод, членистоногих), з фізіологічно активними речовинами (ауксинами, гіберелинами, цитокінинами), що отримується в результаті етанольної екстракції міцелію стрептоміцетами Streptomyces avermitilis УКМ Ac -2179. Штам виділений з ґрунту Житомирській області та селекціонований у відділі загальної та ґрунтової мікробіології ІМВ НАНУ (Київ). Препарат має поліфункціональну дію. Обробка ґрунту аверкомом в 4 рази знижує чисельність фітогельмінтів. Застосування аверкома на культурах огірка в умовах закритого ґрунту пригнічує розвиток грибів роду Fusarium (збудників кореневих гнилей, в'янення рослин огірка), на 23% збільшує кількість плодів і зав'язі, на 35,6% збільшує масу плодів огірка.
Емістим С - український високоефективний стимулятор росту та розвитку рослин. Є продуктом біотехнологічного вирощування грибів - епіфітів кореневої системи цілющих рослин (у вигляді спиртового екстракту мікроміцетів). Містить аналоги фітогормонів ауксинової, цитокінинової природи, амінокислот, вуглеводів, жирних кислот, мікроелементів. Емістим С дозволений для застосування при вирощуванні більше 20 культур. У 2005-2009 рр. фірма «Центр високих технологій в Пекіні» виконала польові випробування з використанням Емістиму С на 30 культурах в 16 провінціях Китаю. На пшениці застосування препарату, залежно від дози, дало збільшення врожаю зерна від 148 кг / га до 1000 кг / га, середня надбавка врожайності - 10%. За іншим культурам рослин: рис - прибавка врожаю - 11%, соя - 10%, бавовна - 7,5%, овочі - збільшення до 7500 кг / га, чай - 16,8% на рівнині і 30% у високогір'ї, гриби печериці - 49,7%. Препарат отримав державну реєстрацію КНР для використання його в аграрному комплексі Китаю.
Біолан - український природний регулятор росту рослин широкого спектру дії, продукт життєдіяльності грибів-мікроміцетів, виділених з кореневої системи женьшеню, виробник «Агробіотех», Київ. Містить аналоги фітогормонів, біогенних мікроелементів, поліненасичених жирних кислот, відповідальних за синтез фітонцидів. Дозволений для обробки насіння та обприскування рослин зернових, зерно-бобових, технічних, кормових, овочевих, бахчових культур, виноградників, культивованих грибів, газонних трав і квітів. Біолан характеризується комплексною дією: збільшує врожай рослин, підвищує імунітет рослин до грибних і вірусних хвороб. При 2-3 кратної обробці озимої пшениці в різні терміни вегетації (фаза кущіння, виходу в трубку, цвітіння) підвищує врожайність зерна на 8-11%.
Гіберсіб - природний регулятор росту рослин, містить аналог гібереліну, отриманого біотехнологічним шляхом з культури мікроміцетів Fusarium moniliforme. Препарат використовується як для обробки насіння перед посівом, так і для обприскування рослин. Застосування Гіберсіб призводить до збільшення врожаю сільськогосподарських культур до 40%, поліпшується його якість.
Концентрат продуктів термофільного метанового бродіння (ПТМБ), отриманий на Андрушівському спиртозаводі (Житомирська обл.) шляхом термофільного метанового зброджування післядріжджової мелясної барди, містить не тільки фітогормони, амінокислоти, вітаміни, але і фенольні речовини і антибіотики, що свідчить про складну природу їх впливу на рослини. Препарат підвищує стійкість рослин до фітопатогенів, що пов'язано в першу чергу з вітамінів групи В, які перебувають у препараті в високій кількості (до 200 мг / кг). Обробка проростків пшениці регуляторами росту ПТМБ на фоні зараження патогенами сприяє збільшенню маси проростків на 11,1-64,9% порівняно з необробленими. Таким чином, за допомогою регулятора росту можна нівелювати негативний вплив патогенів на ріст рослин на ранніх етапах онтогенезу.
Клепс - біопрепарат для живлення та захисту рослин, розроблений Інститутом молекулярної біології та генетики НАН. Препарат містить 2 мікробні культури, однією з яких є Klebsiella oxytoca ІМБГ26 із комплексом корисних властивостей для рослин (азотфіксація, виділення фітогормонів: виділяє ауксини, захист рослий від хвороб), іншою Вacillus mucilaginosis ІМБГ 261-продуцент ЕПС, які культивуються спільно протягом 18год., і результатом чого є препарат, що складається з живих клітин обох бактерій у кількості 109 -1010 КУО/мл та 107-108КУО/мл, відповідно. Основним дійовим агентом препарату є бактерія К.оxytoca ІМБГ 26. Бактерія В.mucilaginosus ІМБГ 261 являє собою партпера K.охуtоса ІМБГ 26 у спільному культивуванні при виробництві препарату «Клепс». Роль бактерії полягає у продуванні екзополісахарида, який, у свою чергу, відіграє роль носія бактерій і прилипача. Штам виділено з цеоліту. Культура В.mucilaginosus IМБГ та K.охуtоса IМБГ 26 вирощуються разом у рідкому поживному середовищі такого складу: (г/л), сахароза - 5,0; KNO3 - 1,75; MgSO4´7H2О 1,3; Να2ΗΡΟ4´12 Η2Ο - 1,4; цеоліт -200,0. Змішану культуру інкубують при 25-30°С в умовах аерації протягом 36год. Після вирощування змішана культура використовується у гелевій формі або висушується і зберігається у відносно малому об'ємі. Перед застосуванням препарат розчиняється водою до концентрації 1,0´108КУО/мл (розрахунок за основним діючим компонентом) у 10-20 літрах води. Норма розходу препарату 10мл або 1,0г/га. Застосування препарату дає до 20 % прибавки врожаю зернових. Зменшується враження хворобами, наприклад гельмінтоспоріозом.
Гаупсин — комплексний біопрепарат, який розроблено ІЗР та ІМВ ім Д.К. Заболотного, характеризується антимікробною, антифунгальною, інсектицидною та рістстимулюючою дією. У склад препарату входять два штами Pseudomonas aureofaciens. Призначений для обробки садів, ягодників, віноградників, городів, полей, бахчевих культур від хвороб та шкідників.