Российские исследователи нашли способ защитить посевы и существенно увеличить сбор зерна с помощью безопасных природных соединений. Объединив хитозан, получаемый из наружных покровов ракообразных и насекомых, с органическим антисептиком, ученые создали новый состав для обработки семян. Эта технология активирует внутренние ресурсы растений и является альтернативной агрохимическим протравителям.
В последние годы мировой агросектор стремительно разворачивается в сторону экологизации. Перед учеными стоит вызов: как избавить сократить использование агрохимических пестицидов, но при этом не потерять в объемах урожая? Ответ кроется в создании умных биологических стимуляторов и натуральных защитных составов, которые помогают самому растению бороться с угрозами. В поисках такого решения ученые регулярно тестируют новые безопасные компоненты, способные минимизировать потери и гарантировать чистоту сельхозпродукции.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного аграрного университета совместно с коллегами из ведущих научных центров предложили свое решение. Они детально изучили, как на яровую пшеницу влияет дуэт из природного полимера хитозана и органического соединения глиоксаля. Результаты опубликованы в журнале «Прикладная биохимия и микробиология».
Природный щит и органический антисептик
Сам хитозан — это уникальный и абсолютно безопасный для природы биополимер, который производят из хитина, содержащегося в панцирях ракообразных, грибах или кутикуле насекомых. В растениеводстве он ценится как сильный естественный барьер, способный сдерживать натиск вредных микроскопических грибов, бактерий и вирусов. Более того, когда семена «капсулируют» в такую оболочку, они дают быстрые и дружные входы, демонстрируя высокие посевные качества с первых дней жизни.
В качестве второго компонента исследователи взяли глиоксаль — органическое вещество, известное своими мощными антибактериальными свойствами. В сельском хозяйстве оно эффективно подавляет фитопатогены и защищает всходы от опасных болезней.
В ходе опытов ученые протестировали два разных метода предпосевной обработки семян пшеницы раствором, где глиоксаль работал в синергии с хитозаном.
Чтобы выяснить, как именно органический дуэт влияет на злаки, исследователи провели серию экспериментов на семенах мягкой пшеницы. Выбор этой культуры не случаен: ученые стремились сделать ее более выносливой и устойчивой к капризному и прохладному климату Северо-Запада России.
В ходе опытов биологи проверили два метода предпосевной подготовки. При первом подходе зерна обрабатывали растворами хитозана и глиоксаля поочередно, аккуратно высушивая опытный материал при температуре 35 градусов между погружениями.
Второй метод стал более быстрым: семена сразу опускали в смешанный раствор на 10 минут, после чего отправляли на аналогичную бережную сушку.
Для оценки эффективности авторы работы использовали комплексный подход. Они отслеживали фитометрические параметры — то, как растение развивается физически, и фитопатологические показатели — насколько успешно оно сопротивляется болезням.
Измерив продуктивную кустистость и взвесив зерна в сформировавшемся колосе, ученые рассчитали чистую продуктивность каждого отдельного куста. Именно эти вычисления и легли в основу прогнозов потенциальной урожайности защищенной пшеницы.
Эксперимент показал, что самым эффективным оказался метод последовательной подготовки. Семена, которые сначала выдерживали в растворе хитозана, бережно высушивали, а затем дополнительно обрабатывали водным раствором глиоксаля, показали наилучшую жизнеспособность. Эта технология позволила поднять урожайность пшеницы более чем в полтора раза, одновременно перекрыв каналы распространения опасных растительных инфекций.
Любопытно, что совместное использование компонентов стимулировало физический рост всходов, в то время как чистый хитозан лучше проявлял себя именно в качестве классического противовирусного и антигрибного щита.
«Проведена оценка влияния предпосевной обработки семян мягкой пшеницы сортов Дарья, к-64432 и Ленинградская 6, к-64902 биологически активным хитозаном с использованием сшивающего агента глиоксаля и без него. Показано, что, независимо от способа обработки семян (одновременной или последовательной), продуктивность пшеницы существенно увеличивалась (на 188 %), при этом оптимальная концентрация хитозана в растворе при обработке для сорта Дарья — 5 %, для сорта Ленинградская 6 — 6–7 %. Наиболее эффективным способом оказалась последовательная обработка семян хитозаном и глиоксалем, так как при такой обработке семян особенно сильно снижалась пораженность сорта Ленинградская 6 мучнистой росой (БЭ=95,7 %)», указали авторы работы.
Испытания нового состава проходили в реальных полевых условиях — на научно-производственной базе «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР». Чтобы реализовать этот масштабный проект, свои усилия объединили ведущие умы Петербурга: эксперты из СПбГУ, Аграрного и Политехнического университетов, Университета ИТМО, а также Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Вавилова.
Источник: СПбГУ.