Лекция 13
Тема 5: Пути повышения иммунитета растений в онтогенезе.
Вопросы:
1. Влияние агротехнических мероприятий на устойчивость растений.
2.Воздействие химических и физических агентов
Взаимоотношения между фитофагами и кормовыми растениями контролируются не только генетическими системами этих организмов, но и условиями внешней среды, в которой реализуются потенциальные возможности, как вредителя, так и поврежденного растения. Это обстоятельство обусловливает широкие возможности для усиления многих иммуногенетических барьеров растений за счет направленного изменения условий среды на посевах различных сельскохозяйственных культур.
Среди условий, наиболее сильно сказывающихся на росте, развитии растений и на сдвигах в состоянии их иммуногенетических барьеров, следует назвать температуру, солнечную радиацию, обеспеченность растений водой и элементами питания. Каждый этап онтогенеза растений характеризуется своеобразием требований к отдельным факторам среды и их сочетаниям. Недостаток в одном из них нарушает их сбалансированность и существенно сказывается на общем ходе ростовых и формообразовательных процессов растений, Эти изменения могут существенным образом влиять на условия жизни фитофагов и устойчивость к ним растений. Поскольку в процессе совместной эволюции фитофагов и кормовых растений сложилась определенная синхронность их жизненных циклов, то оптимальные условия среды, ускоряя процессы развития и роста растений, укорачивают критические периоды заселения и повреждения их фитофагами. Задержка же развития и роста органов растений приводит к их усиленному повреждению.
Многие иммуногенетические барьеры растений могут быть усилены за счет ускорения процессов дифференциации различных органов и тканей, что может быть достигнуто с помощью некоторых агротехнических мероприятий, в том числе использования минеральных удобрений и регуляторов роста растений. За счет изменения микроклимата в посевах можно снизить привлекательность растений для вредителей, а также формирование такого мощного иммуногенетического барьера, как выполненность соломины у злаков и др.
Влияние агротехнических мероприятий на устойчивость растений
Все агротехнические мероприятия, способствующие появлению дружных всходов и ускоряющие рост и развитие растений, повышают их устойчивость к вредным организмам.
Сроки посева или посадки сильно сказываются на степени повреждаемости растений вредителями и заражаемости возбудителями заболеваний. Это обусловливается многими причинами: 1) степенью совпадения наиболее доступной (для вредителей) фазы развития растений с периодом наибольшей численности и активности вредителя или периодом заражения возбудителями заболеваний; 2) возрастом повреждаемого или заражаемого растения и в связи с этим изменением характера повреждений; 3) образованием у растений к моменту повреждения (поражения) тканей, препятствующих проникновению вредителя или возбудителя заболеваний в растение и отдельные его органы.
Ранние сроки посева яровых культур обычно способствуют повышению устойчивости растений к вредителям. Оптимально поздние сроки посева дают аналогичный эффект на озимых посевах колосовых культур.
При наличии в общем массиве поздних посевов пшеницы они сильнее повреждаются хлебными жуками. Это, как считает В.Н. Щеголев, происходит вследствие того, что по мере созревания пшеницы ранних сортов жуки концентрируются на более поздних посевах, мягкие зерна которых сильнее привлекают их для питания.
Сроки посева льна оказывают большое влияние наповреждаемость его наиболее опасными вредителями — льняной блошкой и совкой гаммой, а также напоражение ржавчиной и фузариозом. Лен более поздних сроков посева дает всходы в период массового появления блошки и наиболее усиленного ее питания, в результате чего многие растениягибнут и после сильноизреживается. Рано посеянный лен к моменту массового появления льняной блошки успевает настолько сильно развиться, что переходит в фазу «елочки», иногда ему блошка не страшна. Аналогичная закономерность отмечается при ранних сроках посева турнепса.
Нормы высева семян определяют густоту стояния растений, что значительно влияет на микроклимат растительного покрова и мощность развития растений. В связи с этим существенно меняется степень повреждения посева. Так, в целях регулирования микроклимата на всходах кукурузы в неблагоприятную для шведской мухи сторону в условиях Нечерноземной зоны рекомендуется совмещать посев этой культуры с горохом и горчицей, которые на начальных фазах роста кукурузы затеняют ее. Это резко снижает привлекательность таких посевов для шведской мухи, предпочитающей хорошо освещенные и прогреваемые солнцем растения.
На разреженных посевах стебли конопли более сильно повреждаются стеблевым мотыльком. На загущенных посевах вследствие более высокой влажности в травостое создаются благоприятные условия для заражения посевов возбудителями заболеваний и их усиленного развития.
Под влиянием разных сроков и способов обработки почвы резко меняются многие физические ее свойства, которые влияют на обитающих в почве фитофагов и возбудителей заболеваний. Правильная обработка почвы призвана ухудшать условия жизни вредных организмов и создавать благоприятные условия для быстрого и дружного появления всходов и хорошего развития растений. Большое значение в улучшении фитосанитарного состояния полей имеют пары, своевременная зяблевая вспашка, предпосевная и междурядные обработки почвы.
Органические, минеральные и другие виды удобрений повышают выносливость растений к вредным организмам. Удобрения прежде всего обеспечивают появление более дружных всходов, быстрый рост растений, что создает разрыв между критическими фазами развития растений и периодом интенсивного питания вредителей и откладкой яиц или периодом их заражения возбудителями заболеваний,
Удобрения могут в значительной мере изменять 'биохимический состав различных тканей растений и тем самым влиять на развитие и численность вредителей, поедающих эти ткани. Аналогичное происходит и у возбудителей заболеваний. Элементы минерального питания растений оказывают на них специфическое воздействие. Так, азотистые удобрения способствуют более сильному обводнению растительных тканей и утончению клеточных оболочек, что сказывается на удлинении вегетационного периода и более медленном созревании растений. Наоборот, фосфорные и калийные удобрения способствуют формированию более прочных клеточных оболочек, снижению обводнения клеток, ускоренной дифференциации растительных тканей (формированию механически-прочных включений) и сокращению сроков вегетации растений. Поэтому избыточное применение азотных удобрений, не сбалансированных по фосфору и калию, обычно снижает степень устойчивости растений к вредным организмам и повышает потери урожая.
В настоящее время стало известно, что растения, выращиваемые с применением азотных удобрений, являются более привлекательными для сосущих и грызущих насекомых по сравнению с растениями, выращиваемыми на других удобрительных фонах. Так, одностороннее использование азотистых удобрений, не сбалансированных по фосфору и калию, способствует усиленному размножению капустной тли и злаковых тлей на пшенице. Характерно, что односторонние подкормки пшеницы азотом приводят не только к возрастанию численности тлей, но и вызывают сильное поражение растений мучнистой росой. Вспециальных опытах эта закономерность была также подтверждена в отношении пшеничного трипса, вредной черепашки и других сосущих вредителей, а также насекомых с грызущим ротовым аппаратом — пьявицы красногрудой и зерновой совки.
Было установлено, что уменьшение в капусте количества азота и сахаров, а также накопление фосфора и калия приводят к повышению смертности гусениц капустной белянки и капустной совки, питающихся на таких растениях. В. Ф. Самерсов показал, что изменения в растениях капусты, выращиваемой нафоне фосфорных и калийных удобрений, приводят к существенным морфофункциональным сдвигам в состоянии кишечного эпителия средней кишки гусениц капустной белянки, питающихся этими растениями. В частности, происходит увеличение объема клеток и ядер, утолщается перитрофнческая мембрана.
На устойчивость растений к вредителям и болезням могут оказывать влияние некоторые химические препараты, применяемые для защиты растений. Так, А.В. Воеводин установил, что гербициды изменяют обмен веществ у обработанных ими культурных и сорных растений в сторону повышения содержания свободных аминокислот, легкоусвояемых углеводов, витаминов и пигментов, что, как правило, снижает устойчивость растений к сосущим вредителям и некоторым возбудителям заболеваний. Производные мочевины (монолинурон, коротан и др.), а также производные триазина (симазин, метопротрин и др.) усиливают поражение яровой и озимой пшеницы мучнистой росой. Вместе с тем известно и противоположное действие гербицидов. Например, опрыскивание пшеницы препаратом 2,4-Д незадолго до откладки хлебным пилильщиком яиц или вскоре после нее усиливает гибель личинок вредителя; внесение в почву трефлана снижает поражение капусты килой; далапон, монурон и 2,4-Д снижают поражение ячменя гельминтоспориозом.
Семеноводство имеет важное значение в сохранении и улучшении урожайных, сортовых и посевных качеств сортовых семян. Одной из важнейших задач семеноводства является сохранение, а в ряде случаев и повышение устойчивости сортов к вредным организмам.
Наибольшие возможности в сохранении и повышении устойчивости сортов к вредным организмам в процессе семеноводства создаются у гибридных сортов, сортов-популяций и перекрестноопыляющихся растений. В этих случаях в процессе отбора и размножения лучших семейств и браковки растений.с отрицательными признаками достигается высокий эффект в улучшении породных свойств сорта.
Существуют различные системы семеноводства. Для примера рассмотрим принципы и схему улучшающего семеноводства подсолнечника, разработанную академиком В.С. Пустовойтом при разработке
Семеноводческая элита.-
инфицированный питомник | Питомник оценки потомстб, | |||||||||||
HKf | m | VNK | h | KMK | Ht | UN | т | (И | ||||
В семенном питомнике_ вывракодыдаютсяiceнежелательные формы
Производственные посевы 2-я репМтиия
2-я
Репр одукция Элеватор Маслозавод
Рис. 1. Схема улучшающего семеноводства подсолнечника (по В. С. Пустовойту)
этой системы, позволяющей поддерживать у семяннужный уровень панцирности (признак, обеспечивающий высокую устойчивость к подсолнечниковой огневке и возбудителям заболеваний), В.С. Пустовойти сходил из того, что любой сорт подсолнечника является гибридной популяцией, выравненной по длине вегетационного периода, высоте стебля и окраске семян. Он состоит из множества биотипов, наследственно различающихся в той или иной мере между собой по таким важным признакам, как масличность, урожайность, устойчивость к болезням и вредителям и т.д.
В основе работы по улучшению сортов подсолнечника в процессе семеноводства лежит использование внутрисортового переопыления между лучшими биотипами сорта, изученными в питомнике оценки потомств, путем выбраковки из состава сорта-популяции минус- вариантов на всех этапах семеноводства.
Выбраковка в процессе семеноводства нежелательных минус-вариантов позволяет улучшать сорт практически в любом направлении. Это обеспечивается: 1) отбором типичных для сорта растений; 2) высевом отобранных семян в питомнике оценки потомств; 3) посевом в семенном питомнике суперэлиты; 4) посевом элиты.
Отбор типичных для сорта растений желательно проводить в нескольких географически отдаленных пунктах, обязательно на участках семенного питомника (суперэлита), засеянных квадратно-гнездовым способом (70X70 см), с оставлением после прореживания одного растения в гнезде. При отборе лучших растений их оценивают по большому ряду биологических и хозяйственно ценных признаков. Лучшие из отобранных растений на следующий год высевают для оценки породных качеств потомства.
В целях сохранения экологической пластичности сорта в питомнике оценки потомств желательно высевать 100—150 семей сорта-популяции. Из этого количества выделяют 25—30 % лучших семей, превосходящих контроль по комплексу признаков. Сортом-конт-ролем служат семена суперэлиты этого же сорта урожая последнего года. Семена лучших корзинок высевают на однорядных делянках. Параллельно высевают семена всех номеров, имеющихся в питомнике оценки потомства, на инфицированном участке для оценки их на устойчивость к заразихе. Растения номеров (около 30 %).которые по комплексу признаков превышают контроль, объединяют, и они составляют суперэлиту. Остальные растения выбраковывают.
Семенной питомник служит для выращивания семян суперэлиты. В семенном питомнике особое значение имеет своевременное и качественное проведение прочисток, цель которых — не допустить к участию в переопылении нежелательные для селекционера растения. При этом удаляются все растения, пораженные возбудителями заболеваний и поврежденные вредителями. Семена, полученные в семенном питомнике, используют как суперэлиту сорта для посева на элиту.