В последние годы бразильские производители кукурузы все чаще сталкиваются с тревожной аномалией: так называемым «застрявшим початком» или «задержкой початка». Это состояние приводит к неполному вытягиванию початка, плохому завязыванию зерна и значительным потерям урожая. В ответ на это появилась гипотеза, связывающая проблему с применением некоторых фунгицидов, смешанных с адъювантами, содержащими неионогенные поверхностно-активные вещества. Согласно предположению, эти поверхностно-активные вещества предположительно разлагаются внутри растения, выделяя этилен — растительный гормон, избыток которого может вызвать задержку початка.
Почему недоказанная гипотеза не должна определять решения по управлению урожаем кукурузы, объясняет в статье химик-исследователь Марсело Иларио из бразильской компании Sell Agro, которая специализируется на сфере агробизнеса. Компания известна как крупный производитель высокотехнологичных адъювантов (специальных добавок и масел для повышения эффективности опрыскивания и защиты растений).
«Поскольку в агрономии крайне важен подход, основанный на доказательствах, в данной статье критически рассматривается упомянутая гипотеза. После обзора имеющейся литературы и основных химических процессов делается вывод об отсутствии научно обоснованных доказательств в поддержку этого утверждения. Опора на недоказанные предположения может отвлечь внимание от реальных, сложных причин задержки развития початков и привести к ошибочным управленческим решениям. То, что кажется оперативным упрощением, может подвергнуть применение ряда физико-химических рисков, которые могут снизить эффективность, увеличить вероятность повреждения урожая и подорвать согласованность программ защиты растений», подчеркивает автор.
Предлагаемая гипотеза: краткий обзор
Гипотеза, представленная в некоторых агрономических кругах и на онлайн-форумах, предполагает, что неионогенные поверхностно-активные вещества (распространенные компоненты вспомогательных веществ для опрыскивания) могут распадаться внутри тканей кукурузы, выделяя этилен. Поскольку известно, что этилен влияет на развитие растений, его преждевременное выделение может помешать удлинению початка и появлению рыльцев, что приведет к фенотипу «застрявшего початка».
«На первый взгляд, это кажется правдоподобным. Однако при более внимательном рассмотрении выясняется, что гипотеза основана на слабом понимании химических и физиологических данных», поясняет автор.
Химическая реальность: поверхностно-активные вещества нелегко разлагаются на этилен
Неионогенные поверхностно-активные вещества представляют собой крупные молекулы, обычно получаемые в результате реакции этиленоксида с липофильным спиртом или фенолом при высокой температуре (выше 180°C) и щелочных условиях. Образование цепи этиленоксида – известное как этоксилирование – создает чрезвычайно стабильные эфирные связи. Разрыв этих связей внутри живого растения потребовал бы такого количества энергии и специфических каталитических условий, которые просто отсутствуют в тканях кукурузы.
«Если быть точным: энергия связи C–O–C эфирной связи в полиэтоксилированном поверхностно-активном веществе высока. Термическая деградация, если бы она произошла, потребовала бы температур около 150 °C — намного превышающих любую биологическую толерантность. Даже в таких экстремальных условиях продуктами распада были бы небольшие фрагменты, такие как этиленоксид, альдегиды или спирты, а не свободный этилен (C₂H₄). Этилен — это небольшой летучий углеводород; его образование из поверхностно-активного вещества потребовало бы полного процесса деполимеризации и дегидрирования, который никогда не был задокументирован в растениях. На практике, если бы неионогенные поверхностно-активные вещества выделяли значительное количество этилена внутри растений, спонтанное и широко распространенное выделение этилена наблюдалось бы во многих культурах и препаратах, чего не происходит. Химическая связь просто слишком стабильна», пишет Марсело Иларио.
Физиологическое противоречие: фунгициды и синтез этилена
Еще одно критическое несоответствие возникает из-за того, что многие фунгициды, используемые в производстве кукурузы, как известно, ингибируют биосинтез этилена. Наиболее распространенные активные ингредиенты (например, стробилурины и триазолы) могут влиять на активность 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты синтазы или оксидазы — ключевых ферментов в пути образования этилена.
«Следовательно, если фунгицид подавляет образование этилена, а сопутствующее поверхностно-активное вещество предположительно его высвобождает, то суммарный эффект будет непредсказуемым или самокомпенсирующим. Предложенная теория не объясняет, почему комбинация ингибитора этилена и предполагаемого высвобождающего этилен вещества постоянно вызывает симптом задержки початка. В науке такие противоречия требуют тщательного тестирования, а не принятия на веру», отмечает автор.
Что нам говорит рецензируемая литература?
На сегодняшний день ни одно опубликованное рецензируемое исследование не продемонстрировало, что неионогенные поверхностно-активные вещества разлагаются до этилена внутри растений кукурузы и вызывают задержку развития початков. Тщательный поиск в научной литературе показывает, что эта гипотеза остается лишь предположением.
В ряде работ, включая работу Шмитца и др. (2011), сообщалось о связи между некоторыми адъювантами на основе поверхностно-активных веществ и задержкой развития початка. Однако корреляция не означает причинно-следственную связь. Более поздние и всеобъемлющие обзоры (например, Ортез и др., 2022) подчеркивают, что аномальное развитие початка кукурузы, как правило, является многофакторной реакцией на стресс. К известным факторам, способствующим этому, относятся:
Засуха и тепловой стресс в критические периоды перед появлением метелки и цветения.Ограниченное солнечное излучение и облачность, которые снижают доступность углеводов.Генетическая предрасположенность – некоторые гибриды более склонны к аномалиям початка.Использование регуляторов роста растений или определенных комбинаций пестицидов в условиях стресса.«Конкретные причины многих пороков развития початка остаются неизвестными именно потому, что взаимодействие между генетикой, окружающей средой и методами лечения чрезвычайно сложное. Обвинение одного класса молекул без доказательств упрощает гораздо более сложную реальность. Принятие недоказанной гипотезы в качестве основы для управления может дорого обойтись. Если производители, основываясь на предположениях, избегают всех неионогенных поверхностно-активных веществ или определенных смесей фунгицидов, они могут потерять эффективные средства борьбы с болезнями и улучшения опрыскивания. В то же время, реальные первопричины – такие как дефицит почвенной влаги, проблемы с датами посадки или выбор гибридов – могут остаться без внимания», подчеркивает автор и добавляет, что задержка развития початка кукурузы — это реальное и опасное явление.
Необходимы не преждевременные обвинения, а систематические исследования:
Исследования в контролируемой среде с измерением выделения этилена из растений, обработанных поверхностно-активными веществами.Полевые испытания, сравнивающие несколько гибридов при различных режимах полива и температурных условиях.Методы аналитической химии, которые используются для отслеживания возможных продуктов разложения поверхностно-активных веществ в растительных тканях.«Пока такие доказательства не будут представлены, гипотеза остаётся именно такой – недоказанной гипотезой. Агрономы обязаны основывать свои рекомендации на достоверных научных данных. Идея о том, что неионогенные поверхностно-активные вещества распадаются внутри растений кукурузы и выделяют этилен, не подтверждается химическими принципами, физиологическими знаниями или опубликованными данными. Аномалия задержки развития початка — сложная проблема, которая, вероятно, возникает в результате взаимодействия генетического фона и стрессовых факторов окружающей среды. Вместо того чтобы заменять одну загадку другим необоснованным утверждением, научное сообщество должно сосредоточиться на тщательных исследованиях и сохранять открытый, но критический взгляд. Здоровье и урожайность кукурузы заслуживают не меньшего», заключает автор.
Источник: Sell Agro. Автор: Марсело Иларио.