Сорные растения успешно конкурируют с культурными растениями, за необходимые для развития ресурсы: свет, минеральные вещества и воду. Потребляя эти ресурсы, сорные растения тем самым «отбирают» их у культурных, ослабляя и ухудшая их устойчивость к неблагоприятным факторам (Накаева, Оказова 2017). Также можно заметить, что наличие сорных растений снижает продуктивность культурных, так, произрастание на сельскохозяйственных угодьях сорняков, сокращает урожай зерновых на 15¬50% (Никифоров и др., 2018). В настоящее время одним из самых применяемых методов для борьбы с сорными растениями является обработка гербицидами сельскохозяйственных площадей. Так, гербициды занимают долю до 40-70% от глобального агрохимического рынка (Чкаников и др., 2020).
Трибенурон-метил — это гербицид ингибирующий фермент ацетолактатсинтазу, в результате чего нарушается синтез валина, лейцина и изолейцина, то есть аминокислот с разветвленной цепью, так как этот фермент катализирует первый этап биосинтеза этих аминокислот. Действие этого гербицида приводит к нарушению метаболизма у чувствительных растений, в результате чего, клетки перестают делиться и растение погибает (Qingyan et al., 2007).
Однако, есть вероятность того, что растения погибают не только из за угнетения роста, но и из за влияния гербицидов на их фотосистему, поскольку в ней так же содержатся белки, в частности, в цепи транспорта электрона при фотосинтезе выделяют как минимум 5 белковых комплексов (Гольд и др., 2008). Для выявления эффектов, оказываемых на фотосистему трибенурон- метилом, был так же рассмотрен механизм действия препарата — метрибузин- это препарат с достоверно доказанным эффектом ингибирования фотосинтеза.
Целью данной работы была оценка характера действия гербицида ингибирующего ацетолактатсинтазу на фотосинтетический аппарат растений.
Задачи:
1) Оценить влияние гербицидов трибенурон-метил и метрибузин на фотосинтетические реакции растений;
2) Оценить влияние гербицидов трибенурон-метил и метрибузин на содержание фотосинтетических пигментов растений.
3) Сравнить механизм действия гербицида трибенурон-метил с механизмом действия гербицида метрибузина, для выявления его действия на фотосинтетическую систему высших растений.
Работа выполнена при поддержке Гранта Министерства науки и высшего образования РФ. РФ.074-02-2018-328. №ВУ-6 "Агропрепараты нового поколения: стратегия конструирования и реализация"
Анализируя представленные выше данные, можно сделать следующие выводы:
1) Послевсходовое внесение гербицида трибенурон-метил, ингибирующего ацетолактатсинтазу не оказало достоверного влияния на фотосинтетическую активность двух сорных видов амаранта запрокинутого (Amaranthus retroflexus L.) и лебеды (Atriplex sp.),что подтверждается на основе изучения следующих характеристик: тангенса угла наклона световой кривой, максимальной скорости электронного транспорта, квантового выхода и нефотохимического тушения флуоресценции.
2) Послевсходовая обработка препаратом метрибузин, ингибирующим фотосинтез приводит к снижению тангенса угла наклона световой кривой, максимальной скорости электронного транспорта, квантового выхода и нефотохимического тушения флуоресценции для лебеды (Atriplex sp.)и амаранта запрокинутого (Amaranthus retroflexus L.)
3) Два вида изученных сорных ратсений показали различную устойчивость к препаратам трибенурон-метилу и метрибузину: по показателям нефотохимического и фотохимического транспорта более устойчив вид амарант запрокинутый (Amaranthus retroflexus L.), а по показателям световой кривой электронного транспорта-большую устойчивость имеет лебеда (Atriplex sp.).
4) Послевсходовая обработка гербицидами не оказала достоверного влияния на состав фотосинтетических пигментов.
5) Инфильтрация раствора в межклетники листа салата il.acti'ica sativa)в концентрации, существенно превышающей рекомендованные нормы внесения гербицида, оказывает влияние на световую зависимость нефотохимического тушения флуоресценции.
1) Гольд В.М. Физиология растений: конспект лекций [Электронный ресурс]/ В. М. Гольд, Н. А. Гаевский, Т. И. Голованова, Н. П. Белоног, Т. Б. Горбанева.-Красноярск: ИПК СФУ,2008 .-148с.
2) ГОСТ 26204-84 Почвы. Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО.-Введ.01.07.1993.- Москва: Стандартинформ,2007.-8с.
3) ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.-Введ. 01.01.1997.-Москва: Стандартинформ, 2007.-10 с.
4) Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации по состоянию на 16 июня 2020 г. Часть I. Пестициды. М:Минсельхоз России, 2020.-775 с.
5) Гланц.С. Медико биологическая статистика/С.Гланц, пер. с анг.- М:Практика,1998.-459 с.
6) Груздев, Г.С. Химическая защита растений/Г.С. Груздев, В.А. Зинченко, В.А. Калинин, Р.П Словцов, Л.Г. Груздев. -3-е изд. перераб и доп.- М: Агропромиздат,1987.-415 с.
7) Губанов, И.А. Иллюстрированный определитель растений Средней России в 3т./И.А. Губанов, К.В. Киселева, В.С. Новиков, В.Н. Тихомиров.- М:Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог. иссл., 2003. — Т. 2.-663 с.
8) Жуковский, П.М. Культурные растения // Жизнь растений : в 6 т. / гл. ред. Ал. А. Фёдоров. — М. : Просвещение, 1974. — Т. 1. — 487 с.
9) Захаренко В.А. Гербициды/В. А. Захаренко.-М: Агропромиздат,1990.- 240 с.
10) Кошкин, Е.И. К проблеме конкуренции культурных и сорных растений в агрофитоценозе/Е.И. Кошкин//Известия ТСХА.-2016.-№ 4.- с. 53¬68.
11) Кудрявец, Ю.А. Биологически активные соединения в ряду сульфонилмочевины/Ю.А. Кудрявей,, В.Н. Леонтьев, Т.И. Ахрамович, С.В. Сорока//Труды БГУ.-Минск: БГУ.-2010.-Т.5, ч.1.-с. 236-242.
12) Кудряшов, А.П. Физиология растений : лабораторный практикум для студентов биологического факультета [Электронный ресурс] / А. П. Кудряшов, Т.И. Дитченко, О.В. Молчан,И.И.Смолич, О.Г. Яковец. - Минск : БГУ, 2011.-76 с.
13) Куликова, Н.А. Гербициды и экологические аспекты их применения: учебное пособие/Н.А.Куликова, Г.Ф. Лебедева.-М: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010.-152 с.
14) Леонтьев, В.Н. Естественные пути деградации гербицидов ряда сульфонилмочевины/В.Н Леонтьев, Т.И Ахрамович, О.С. Игнатовец,О.И. Лазовская//Труды БГТУ.Химия, технология органических веществ и биотехнология. -2013. -№4( 160).-с. 197-204
15) Мельников, Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение/Н.Н. Мельников-М.:Изд. Химия, 1987.-712 с.
16) Москова, Ц. Фенология Amaranthus blitoides L. И A. Albus L. в агрометеорологических условиях Болгарии/ Ц. Москова, М. Титянов, Б. Благоев.//Плодоводство и ягодоводство России.-2016.-№46.-с.237-241
17) Мудрых Н.М. Пособие к лабораторным занятиям по агрохимии [Электронный ресурс]/Н.М. Мудрых, В.А. Алёшин.-Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА,2011.-52 с.
18) Накаева А.А.О конкурентоспособности полевых культур/А.А. Накаева, З.П. Оказова//Успехи современной науки.-2017.-Т.2-№12.-с. 191-194
19) Некрасова О.А. Методы анализа органического вещества почв: руководство к лабораторным занятиям [Электронный ресурс]/О.А. Некрасова.-Екатеринбург: УрГУ им. Горького, 2008.-107с.
20) Никифоров, В.М. Применение современных гербицидов при возделывании яровой пшеницы/В.М. Никифоров, А.Л. Силаев, Г.В Чекин, Е.В. Смольский, М.И Никифоров, М.М. Нечаев//Вестник Брянской Государственной Сельскохозяйственной академии.-2018.-№1(65).-с.23-27
21) Попов, С.Я. Основы химической защиты растений/С.Я. Попов, Л. А. Дорожкина, В.А. Калинин/под ред. С. Я. Попова.-М: Арт-Лион,2003.-208 с.
22) Санникова Е.Г. Определение пигментов в сырье ивы трехтычинковой (salix triandra L.) методами тонкослойной хроматографии и спектрофотометрии/Е.Г. Санникова, Е.В Компанцева, О.И. Попова, А.Ю. Айрапетова//Химия растительного сырья. -2019.-№2.-с. 119-127
23) Сибикеева, Ю.Е. Сорняки-союзники грибов-
фитопатогенов/Ю.Е.Сибикеева,С.Ю.Борисов//Защита и карантин растений. - 2013.-№3.-с.54-56
24) Слонов Л.Х. Фотосинтетический аппарат и продуктивность амаранта-С4 группы растений [Электронный ресурс]/Л.Х.Слонов, Л.Х. Шугушева, Т.Л. Слонов//Современные проблемы науки и образования.-2016.- №2. -режим доступа: http://www. science-education.ru/ru/article/view?id=24191
25) Смоликова, Г.Н. Динамика фотохимической активности фотосистемы II при формировании семян Brassica Nigra L./ Г.Н Смоликова, В.Н. Лебедев, В.Е. Лопатов, В.А, Тимощук, С.С. Медведев//Вестник Санкт- Петербургского университета. -2015. -№3. -с. 53-65
26) Филиппов А.С. Технологии применения гербицидов на зерновых культурах в условиях минимализации обработки почвы/А.С. Филиппов, В.В. Немченко.-Куртамыш:ООО «Куртамышская типография», 2016.-100 с.
27) Чкаников Н.Д. Пути снижения фитотоксичности остатков сульфонилмочевин в почве с помощью антидотов/Н.Д Чкаников, Ю.Я. Спиридонов, С.С. Халиков, А.М.Музафаров //Агрохимия.-2020.-№5.-с.86-96
28) Шишкин, К.Б. Флора СССР:в 30-и т./К.Б. Шишкин, А,Г Борисова, В.Н. Васильев,И.Т Васильченко, М.Э. Кирпичников, Т.Г. Леонова, С.Ю. Липшиц, Н.Н. Цвелей, С.К. Черепанов/ред. Е.Г. Бобров, Н.Н. Цвелев.-М.-Л.: «Наука», 1964.-т.29.-797с.
29) Якушкина, Н.И. Физиология растений/Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко.-М:ВЛАДОС, 2004.-463с.
30) Agostinetto D.Changes in photosynthesis and oxidative stress in wheat plants submmited to herbicides application/D. Agostinetto, L.T. Perboni,A.C. Langaro,J.Gomes, D.S. Fraga, J.J. Franco//Planta Daninha.-2016.-V.34.-№ 1.-p. 1¬9
31) Boyandin A.N. Constructing Slow-Release Formulations of Metribuzin Based on Degradable Poly(3-hydroxybutyrate)/ A. N. Boyandin, N. O. Zhila, E. G. Kiselev, T. G. Volova//Journal of agricultural and food chemistry.-2016.-№64.- p.5625-5632
32) Cavender-Bares J. Remote sensing of plant biodiversity[Электронный pecypc]/J. Cavender-Bares, J.A. Gamon, P.A. Townsend.-Springer Open.-Режим доступа: https://doi.org/10.1007/978-3-030-33157-3.-2020.-581 p.
33) Ghassemi-Golezani K. Chlorophyll a fluorescence of safflower affected by salt stress and hormonal treatments[Электронный ресурс]/ K. Ghassemi-Golezani, A. Hosseinzadeh-Mahootchi, S. Farhangi-Abriz// SN Applied Sciences.-2020.-№2:1306.-режим доступа: https://doi.org/10.1007/s42452-020- 3133-1
34) Herrmann H. A. From empirical to theoretical models of light response curves - linking photosynthetic and metabolic acclimation/ H. A. Herrmann, J.M. Schwartz, G. N. Johnson// Photosynthesis Research.-2020.-№145.-p.5-14
35) Kim G.B. Comparative chloroplast genome analysis of Artemisia (Asteraceae) in East Asia: insights into evolutionary divergence and phylogenomic implications[Электронный ресурс]/ G.B. Kim, C. E. Lim, J.S. Kim, K. Kim, J. H.Lee, H.J. Yu, J.-H. Mun// BMC Genomics.-2020.-№21:(415).-pe:®nM доступа: https://doi.org/10.1186/s12864-020-06812-7
36) Koskela M.M. Comparative analysis of thylakoid protein complexes in state transition mutants nsi and stn7: focus on PSI and LHCII/ M. M. Koskela, A. Brbnje, A. Ivanauskaite, L. S. Lopez, D. Schneider, R. A. De Tar, H.H. Kunz, I. Finkemeier, P. Mulo// Photosynthesis Research.-2020.-№145.-p.15-30
37) Lian J. How exposure to ALS-inhibiting gametocide tribenuron-methyl induces male sterility in rapeseed[] Электронный ресурс/ Jing-long Lian, Li-Suo Ren, Cong Zhang, Cheng-Yu Yu, Zhen Huang, Ai-Xia Xu, Jun-Gang Dong//BMC Plant Biology.-2019.-№19(1):124.-pe:®HM доступа: 10.1186 / s12870-019-1722- 1.-22 p.
38) Lun Zhao, Tribenuron-Methyl Induces Male Sterility through Anther¬Specific Inhibition of Acetolactate Synthase Leading to Autophagic Cell Death/Xue Jing, Li Chen, Yingjun Liu, YananSu, Tingting Liu, Changbin Gao, Bin Yi, Jing Wen, Chaozhi Ma, Jinxing Tu, Jitao Zou, Tingdong Fu, Jinxiong Shen//Molecular Plant. -2015.-Volume 8, issue 12.-p.1710-1724
39) Mehdizadeh M. Impacts of different organic amendments on soil degradation and phytotoxicity of metribuzin/Mohammad Mehdizadeh, Ebrahim Izadi-Darbandi, Mohammad Taghi Naseri Pour Yazdi, Mehdi Rastgoo, Bizhan Malaekeh-Nikouei, Hooriyeh Nassirl//International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture.-2019.-№8.-p. 113-121
40) Nagy G. Neutron scattering in photosynthesis research: recent advances and perspectives for testing crop plants[Электронный ресурс]/ G. Nagy, G. Garab// Photosynthesis Research-2(.)2(.).-pcvi
41) Qingyan Zhou. Action mechanisms of acetolactate synthase-inhibiting herbicides/ Zhou Qingyan, Liu Weiping, Zhang Yongsong, Liu K.Kevin//Pesticide biochemistry and Physiology.-2007.-№89(2).-p.89-96
42) Ranjan P. N. Breeding for herbicide tolerance in crops: a review/ Prakash Nitish Ranjan, Chaudhary Jeet Ram, Tripathi Anurag ,Joshi Nilesh, Padhan Birendra Kumar, Yadav Suresh, Kumar Santosh, Kumar Rahul// Research journal of biotechnology.-2020.-V. 15(4). -p. 154-162
43) Saja D. Metabolic response of cornflower (Centaurea cyanus L.) exposed to tribenuron-methyl: one of the active substances of sulfonylurea herbicides/ Diana Saja, Magdalena Rys, Iwona Stawoska, Andrzej Skoczowski//Acta physiologiae Plantarum.-2016.-№38(168).-13 p.
43)Schwenger-Erger C. Decreased Rate of Degradation of the D1 Protein in Metribuzin-resistant Photoautotrophic Chenopodium rubrum Cell Cultures/ C. Schwenger-Erger, W. Barz// Journal of plant physiology.-2000.-V.156.-p.458-462
45) Walz H. Junior-PAM. Chlorophyll fluorometer. Operator’s guide.-2009.- 58 p.
46) Xu Y. Effects of LED photoperiods and light qualities on in vitro growth and chlorophyll fluorescence of Cunninghamia lanceolate[электронный ресурс]/ Y.Xu, M. Yang, F. Cheng, S. Liu, Y. Liang// BMC Plant Biology.-2020.-№20:269.- режим доступа: https://doi.org/10.1186/s12870-020-02480-7
47) Zhao X. Disruption of carotene biosynthesis leads to abnormal plastids and variegated leaves in Brassica napus/ Xiaobin Zhao, Kaining Hu, Mengjiao Yan, Bin Yi, Jing Wen, Chaozhi Ma, Jinxiong Shen, Tingdong Fu, Jinxing Tu// Molecular Genetics and Genomics.-2020.-№295.-p. 981-99