Спосіб використання рослинних лектинів для захисту овочевих культур від хвороб

Спосіб використання рослинних лектинів для захисту овочевих культур від хвороб, який характеризується тим, що для захисту овочевих культур від грибкових захворювань (фітофторозу, альтернаріозу, несправжньої борошнистої роси) застосовують розчини лектину пшениці (аглютиніну зародків пшениці) та лектину насіння сої в концентраціях 5мкг/мл (0,0005%) або 10мкг/мл (0,001%) методом обприскування рослин в період вегетації. (19) (21) u200812612 (22) 28.10.2008 (24) 10.06.2009 (46) 10.06.2009, Бюл.№ 11, 2009 р. (72) СЕРГІЄНКО ВАЛЕНТИНА ГРИГОРІВНА, UA, КИРИЧЕНКО ОЛЕНА ВАСИЛІВНА, UA, ПЕРКОВСЬКА ГАЛИНА ЮРІЇВНА, UA (73) ІНСТИТУТ ЗАХИСТУ РОСЛИН УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК, UA 3 41723 робами, що викликаються фітопатогенними грибами (Altemaria, Phytophthora, Pseudoperonospom) та підвищення їхньої продуктивності за рахунок використання природної рослинної біологічно активної сполуки. Завдання вирішуються методом обробки рослин (обприскування) в період вегетації розчином рослинного лектину. Спосіб (корисна модель), що заявляється, має наукову новизну, оскільки передбачає застосування розчинів лектину пшениці (аглютиніну зародків пшениці) та сої (лектин насіння сої) в концентраціях 5 або 10 мкг/мл (відповідно 0,0005 або 0,001 %) проти хвороб овочевих культур (альтернаріоз, фітофтороз, несправжня борошниста роса) в період їх вегетації. Ефективність захисної дії лектинів оцінювали в лабораторно-вегетаційних і польових умовах, порівнюючи їх вплив із дією відомих імуностимуляторів і регуляторів росту рослин (Хітозан, Імуноцитофіт) і хімічного фунгіцида системно-контактної дії Ридоміл Голд МЦ 68WG, які використовували відповідно в концентраціях 0,01%, 0,02%, 0,4%. У вегетаційних дослідженнях застосовували розчини препаратів у нормі 10мл/рослину, в польових умовах - 500л/га (50мл/м2). Приклад 1 Вивчення захисного ефекту дії лектину пшениці проти фітофторозу томатів. Вивчення захисного ефекту лектину пшениці проти фітофторозу томатів проводили в умовах лабораторно-вегетаційного досліду. Спочатку рослини томатів сорту Іскорка в теплиці обприскували розчином лектину пшениці (5мкг/мл), а потім через добу після обробки відбирали листки і проводили штучне зараження їх в лабораторних умовах су 4 спензією зооспорангіїв збудника фітофторозу Phytophthora infestans (Mont.) de Вагу за концентрації 105спор/мл. Обробку рослин препаратами проводили тричі в основні фази розвитку: бутонізації-початку цвітіння (І), початку плодоутворення (II), плодоношення (III). Рослини вирощували до урожаю. Облік ураження листків патогеном проводили на 5-й день після зараження. Ефективність захисної дії препаратів розраховували за формулою Еббота (13). Урожай підраховували при зборі плодів з кожної рослини, які були в досліді. Як видно з даних таблиці 1, при використанні лектину гальмувався розвиток фітофторозу протягом вегетації рослин на 78,6; 33,3 та 12,5%. Максимальна ефективність захисної дії лектину, яка знаходилась на рівні дії фунгіциду, відмічена у фазу бутонізації-початку цвітіння рослин. У подальшому, захисний ефект дії лектину знижувався, так само як і інших препаратів. Очевидно, із збільшенням віку рослин здатність їх до активізації захисних реакцій знижується. Рослини раннього віку є більш чутливими до дії препаратів, які сприяють підвищенню імунного статусу на ранніх етапах онтогенезу. Тому ефективність препаратів за обробки рослин більш раннього віку в більшості випадків є значно вищою, ніж за обробки рослин старшого віку. У порівнянні з Імуноцитофітом лектин більш ефективно пригнічував розвиток фітофторозу: ефективність захисної дії лектину перевищувала ефективність дії Імуноцитофіту протягом вегетації рослин в 3,7, 2,7 та 3,1 рази відповідно (табл. 1). Таблиця 1 Вплив природних і синтетичних препаратів на розвиток фітофторозу томатів сорту Іскорка Варіант Вода (контроль) Лектин пшениці Імуноцитофіт (еталон) Фунгіцид (еталон) НІР 0,05 Вода (контроль) Лектин пшениці Імуноцитофіт (еталон) Фунгіцид (еталон) НІР 0,05 Вода (контроль) Лектин пшениці Імуноцитофіт (еталон) Фунгіцид (еталон) НІР0,05 Ступінь розвитку хвороби Ефективність дії препарату % % до контролю % Фаза бутонізації 70,0 100 15,0 21 78,6 55,0 76 21,4 10,0 14 85,7 5,0 Фаза цвітіння 96,0 100 64,0 67 33,3 84,0 88 12,5 28,0 29 70,8 6,8 Фаза плодоношення 96,0 100 84,0 88 12,5 92,0 96 4,2 32,0 33 66,7 4,6 5 41723 6 Таблиця 2 Вплив речовин захисної дії на урожай томатів сорту Іскорка Варіант Вода (контроль) Лектин пшениці Імуноцитофіт (еталон) Фунгіцид (еталон) Урожай з однієї посудини по повторностям, г І II III 374,4 388,1 372,3 530,1 529,2 524,9 517,4 516,9 520,9 334,3 342,4. 341,6 Встановлено (табл. 2), що при обприскуванні рослин пектином та Імуноцитофітом урожай томатів в умовах вегетаційного досліду збільшувався на 39 і 36% відповідно у порівнянні з контролем (обприскування водою). При використанні фунгіциду відмічено деяке зниження урожаю плодів, що може бути пов'язане з пригніченням фізіологічних процесів рослин в умовах закритого ґрунту під впливом діючих речовин, що входять до складу фунгіциду. Приклад 2 Вивчення захисного ефекту лектинів пшениці та сої проти альтернаріозу томатів. Польові досліди проводили на природному інфекційному фоні. Домінуючою хворобою томатів була суха плямистість або альтернаріоз. На сорті Аміко фітофтороз був зовсім відсутнім, а на сорті Флора наприкінці вегетації деяка частина плодів була уражена фітофторозом. Перші ознаки ураження томатів сухою плямистістю було відмічено у фазу бутонізації рослин, коли розвиток хвороби у контрольному варіанті складав 6,2% (2002 рік) і 24,5% (2003 рік) (табл. 3). Для обприскування томатів сорту Аміко використовували лектин сої (5мкг/мл) у фази: І - бутонізації-початку цвітіння (4.07.02.), ІІ - початку утворення плодів (18.07.02), III -плодоношення (26.07.02), сорту Флора - лектин пшениці (5мкг/мл) у фази: І бутонізації-початку цвітіння (18.07.03), П - утворення плодів (25.07.03). Збір урожаю плодів томатів проводили протягом усього періоду дозрівання. Оцінювали урожай шляхом зважування здорових плодів з кожної облікової ділянки. Показано (табл. 3), що використання рослинних лектинів пригнічувало розвиток хвороби рослин на 36, 68 і 20% (сорт Аміко) та 24, 11 і 15% (сорт Флора). Із збільшенням віку рослин і підвищенням ступеня розвитку хвороби ефективність дії всіх досліджуваних препаратів знижувалась. Слід зазначити, що лектини проявляли захисний ефект в значно нижчій концентрації (5мкг/мл або 0,0005%) на відміну від Імуноцитофіту, Хітозану та синтетичного фунгіциду Ридоміл Голд МЦ 68WG, робоча концентрація яких складала відповідно 0,02%, 0,01% і 0,4%. В польових умовах приріст урожаю томатів сорту Флора (високопродуктивний сорт) при застосуванні рослинного лектину, Імуноцитофіту та фунгіциду становив відповідно 28, 55 та 25ц/га (табл. 3). Відмічено зниження ураження плодів альтернаріозом (на 48-62%) і фітофторозом (на 46-89%) в усіх дослідних варіантах порівняно до контролю. Середній урожай з посудини г 380,2±6,6 528,1±1,4 518,4±1,1 339,5±2,6 % до контролю 100 139 136 89 Урожайність томатів сорту Аміко (низькопродуктивний сорт) при застосуванні пектинової обробки знаходилась на рівні варіанту з використанням Хітозану та в 1,8 рази перевищувала контрольний показник. Порівняно до варіантів із використанням Імуноцитофіту та фунгіциду Ридоміл Голд МЦ урожай плодів був в 1,3 та 1,2 рази вищим. Ступінь ураження плодів даного сорту не оцінювали. Приклад 3 Дослідження захисної дії лектину пшениці проти несправжньої борошнистої роси огірка. У польових умовах (Сквирська дослідна станція. Київська обл.) проводили обприскування рослин огірка сорту Конкурент розчинами лектину пшениці в концентраціях 5 (0,0005%) і 10 (0,001%) мкг/мл у фази розвитку: І - п'яти справжніх листків (09.07.02), ІІ - цвітіння (24.07.02.) і ПІ - плодоношення (6.08.02). Початок несправжньої борошнистої роси огірка був зафіксований у фазу п'яти справжніх листків: в цей період розвиток хвороби в контрольному варіанті становив 3,5% (табл. 4). Обприскування рослин огірка розчинами пектинів сприяли зниженню ураженості їх хворобою. Значно нижчим ступенем розвитку хвороби характеризувався лектин в концентрації 10мкг/мл. З даних таблиці 4 видно, що ефективність обробки рослин розчинами лектину пшениці в концентраціях 5 і 10мкг/мл становила в середньому 31% і 43% та була вищою за ефективність дії препаратів Імуноцитофіт і Хітозан. Приріст урожаю плодів огірка в даних варіантах становив 27% і 32% та дещо перевищував урожай, отриманий в інших варіантах досліду. Отже, максимальною ефективністю за досліджуваними показниками (захисна дія, урожайність плодів) характеризувався лектин пшениці в концентрації 10мкг/мл, або 0,001%. Необхідно відмітити, що лектин пшениці використовували в значно менших (в 10 - 4000 раз) концентраціях, ніж інші біологічні та синтетичні препарати. Таким чином, при екзогенній обробці (обприскування) рослин томатів і огірків в період вегетації, рослинні лектини обмежують розвиток грибних захворювань, а саме, фітофторозу і альтернаріозу томатів та несправжньої борошнистої роси огірка. Максимальну захисну дію рослинних лектинів виявлено в ранньому віці рослин і на ранніх етапах розвитку хвороб. Застосування рослинних лектинів на овочевих культурах сприяє також підвищенню їх урожайності. 7 41723 Отже, використання рослинних лектинів як біологічних агентів є новим іперспективним техні 8 чним рішенням у розробці екологічно безпечних методів захисту овочевих культур. Таблиця 3 Ефективність застосування препаратів проти альтернаріозу томатів (Київська ДС, смт Борова, Фастівський р-н. Київська обл.) Варіант Вода(контроль) Лектин сої Імуноцитофіт (еталон) Хітозан (еталон) Ридоміл Голд МЦ68 WG (еталон) НІР 0,05 Вода (контроль) Лектин пшениці Імуноцитофіт (еталон) Ридоміл Голд МЦ68 WG (еталон) НІР0,05 Розвиток хвороби, Ефективність дії препараУрожайність % ту, % Ураженість плодів, % Фаза розвитку рослин ц/га % І II III І ІІ ІІІ альтернаріозфітофтороз Сорт Аміко (2002р.) 6,2 15,5 34,2 72,2 100 4,0 5,0 27,5 35,5 67,7 19,6 126,0 175 2,7 5,8 22,5 56,5 62,6 34.2 100,0 138 4,5 10,5 28,0 27.4 32,2 18,1 138,8 177 2,0 7,5 25,0 67.7 51,6 26,9 108,0 150 1,3 3,2 3,4 24,5 18,7 47,2 42,2 51,1 43,3 15,6 35,0 40,8 36,3 25,9 14,4 30,0 35,5 41,2 2,5 3,8 4,3 Сорт Флора (2003р.) 23,7 10,6 15,3 11,7 490,0 100 518,0 106 9.5 3,6 11,3 1,2 20,2 545,0 111 5,0 3,8 36,4 34,8 515,5 105 4,5 6,1 12,8 Таблиця 4 Ефективність застосування лектину пшениці проти несправжньої борошнистої роси огірка сорту Конкурент (Сквирська ДС, м. Сквира, Київська обл.) Варіант Контроль Лектин, 5мкг/мл Лектин, 10мкг/мл Хітозан, 0,01% (еталон) Імуноцитофіт, 0,02% (еталон) Ридоміл Голд Мц 68WG, 0,4% (еталон) НІР0,05 Розвиток хвороби,% І II III 3,5 66,7 80,0 2,2 49,0 61,0 1,2 40,5 61,0 1,6 45,0 60,5 1.9 53,0 72,0 Ефективність захисної дії препарату, % І II III 37.1 32,5 23,8 65,7 39,3 23,8 54,3 32,5 24,4 45,7 20,5 10,0 Урожайність ц/га 123,2 156,7 162,8 153,5 145,2 +ц/га +33,5 +39,5 +30,3 +22,0 +% +27 +32 +25 +18 0,5 36,0 50,0 85,7 46,0 37,5 151,2 +28,0 +23 1,4 4,3 4,8 19,5 Джерела інформації 1. Озерецковская О. Л. Проблемы специфического фитоиммунитета // Физиология растений. 2002. Т.49, №1. С.1-7. 2. Karavaev V.A., Solntsev M.K., Kuznetsov A.M., Polyakova I.B., Frantsev V.V., Yurina E.V., Yurina T.P. Plant extracts as the source of physiologycally active compounds suppressing the development of pathogenic fungy // Plant Prot. Sci. 2002. V. 38, Spec. Issue 1. P.200-204. 3. Способ для защиты овощных культур. Авт. свид. SU 18117668 А1, 30.04.93, бюл. N6. Воцелко С.К., Гвоздяк Р.И., Данилова Л.К. и др. 4. Способ предпосевной обработки семян злаковых культур. Патент США №4886541 A01N43/16, 12.02.1989. 5. Регулятор росту рослин. Патент України №48682 A01N43/16, 15.08.2002, бюл. №8. Фінько С.В. 6. Регулятор росту рослин. Патент України №48761 A01N43/16, C08L5/08, 15.08.2002, бюл. №8. Фінько С.В. 7. Кульнев А.И., Соколова Е.А. Многоцелевые стимуляторы защитных реакций, роста и развития растений. Пущино: Гинкго, 1997. - 100с. 8. Peumans WJ., Van Damme E.J.M. Lectins as a plant defense proteins // Plant Physiol. 1995. V. 109. P. 347-352. 9. Сотченков Д.В., Голденкова И.В. Антимикробные белки и пептиды, участвующие в защите растений от грибных и бактериальных патогенов // Успехи соврем, биол. 2003. Т123, №4. С.323 - 335. 9 41723 10. Khurtsidze M., Lomtatidze Z., Shiukoshvili Т., Alexidze G., Alexidze N. The impact of plant seed protein fraction with lectin activity on multiplication of bacteria and actinomyces // Bull. Georg. Acad. Sci. 2000. V.162, N3. P.552 11.Rudiger, H., Gabius H.-J. Plant lectins: Occurrence, biochemistry, functions and applications // Glycoconjugate J., 2001. V.18. P.589-613. Комп’ютерна верстка О. Рябко 10 12.Komath S. S., Kavitha M., Swamy M. J. Beyond carbohydrate binding: new directions in plant lectin research // Org. Biomol. Chem., 2006. V.4. P.973-988. ІЗ.Гольїшин Н.М. Фунгициды в сельском хозяйстве. M.: Колос, 1974. 184с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601