Растительные пептиды как стимуляторы роста корневой системы в органическом и интегрированном сельском хозяйстве

Точка зрения

По мнению Владимира Грошева, кандидата с/х наук, директора компании «Италполлина» в России и СНГ, стимуляторы корневой активности в последнее время завоевывают все большую популярность для обработки плодовых, ягодных, овощных и декоративных культур.

С помощью препаратов этой группы можно значительно увеличить процент приживаемости саженцев, а также помочь быстрее сформировать такую корневую систему, которая позволит раскрыть селекционный потенциал растения, получить высокий и качественный урожай.

На рынке представлено множество стимулирующих препаратов различного принципа действия, но лишь некоторые соответствуют требованиям не только органического сельского хозяйства с его особенностями, но и более широко представленного интегрированного земледелия нашей страны. Этот материал задумывался как экскурс в направление разработки препаратов, ориентированных на раскрытие научных достижений последних лет и нацеленных на использование максимально эффективных, но при этом экологически безопасных действующих веществ.

Итак, стимуляторами корнеобразования являются различные вещества и соединения естественного или искусственного происхождения, способствующие ускоренному образованию и формированию корневой системы растения. Стимуляторы искусственного происхождения обычно содержат в себе синтетические аналоги природных фитогормонов, например индолил-3-уксусную и α-нафтилуксусную кислоты. Другая группа продуктов, способных активно стимулировать корневую систему, относится к различного рода растительным биостимуляторам на основе гуминовых кислот, экстрактов водорослей или других растений, а также производных белковых гидролизатов.

В последние два десятилетия белковые гидролизаты стали все чаще применяться в качестве биостимуляторов растений в сельском хозяйстве в условиях открытого грунта и в теплицах. Белковые гидролизаты представляют собой важную группу растительных биостимуляторов, определяемых как смеси полипептидов, олигопептидов и аминокислот, которые производятся из источников белка с использованием частичного гидролиза. Обычно белковые гидролизаты получают путем химического или ферментативного гидролиза белков животного или растительного происхождения (например, побочных продуктов кожевенной промышленности или переработки рыбы, биомассы бобовых культур). При этом производители достигают различной степени разрушения белка на аминокислоты и пептиды, для формирования препаратов, нацеленных на улучшение усвоения питательных веществ, роста, урожайности и качества плодов, а также для влияния на устойчивость растений к абиотическим стрессам.

Гидролиз белковой матрицы высвобождает не только аминокислоты, но и растворимые пептиды в количествах, которые меняются в зависимости от величины гидролиза. Так, ферментативный гидролиз производит больше пептидов, чем химический гидролиз, который оказывает более сильное влияние на белки, которые расщепляются в основном на простые аминокислоты.

При этом многие исследователи отмечают, что не отдельные аминокислоты, а именно пептиды играют фундаментальную роль в физиологии растений, так как эти базовые компоненты клеток выполняют важные биологические функции: регулируют защитные механизмы в ответ на стресс, рост и развитие растения. Пептиды представляют собой химические соединения, которые состоят из коротких аминокислотных цепей, связанных через пептидные связи. Молекулы пептидов действуют на мембранном уровне клетки, активируя специфические метаболические пути, примерно как система замка и ключа, где каждый пептид является «ключом», приспособленным к специфическому приемному устройству функционального белка «замку» на мембране клетки, который стимулирует физиологическую или биохимическую функцию клетки и влияет на рост и развитие растения.

Учеными уже выявлены сотни пептидных гормонов в геноме растений, соответствующие многочисленным физиологическим функциям, которые они «открывают», в том числе и функции, регулирующие деление клеток корневой системы.

Присутствие биологически активных пептидов в белковых гидролизатах растений было продемонстрировано в исследовании гидролизата белка сои (Matsumiya and Kubo, 2011). В частности, был выделен пептид LRPP, который отвечает за ризогенез (стимулирование деления клеток корневой системы) со следующей аминокислотной последовательностью: Gly-Gly-Ile-Arg-Ala-Ala-Pro-Thy-Gly-Asn-Glu-Arg. Несколько экспериментов на ряде культур показали, что применение раствора пептида LRPP стимулирует ризогенез с мощным формированием корневых волосков. Эти эксперименты выдвинули на первый план важность использования определенных протеолитических ферментов во время гидролиза, чтобы максимизировать содержание пептидов RHPP.

В исследованиях группы ученых (University of Tuscia (Viterbo, Italy) и Kim et al., 2019) отмечается, что биостимулятор КВИК-ЛИНК (производитель «Италполлина») на основе гидролизата белка сои, содержащий высокую концентрацию сигнальных пептидов LRPP, индуцирует ответные реакции растений на появление вторичной корневой системы — приводит к 1,5–2-кратному увеличению корней (общей длины корня, общей поверхности корня и среднего диаметра корня). Как следствие, стимуляция роста тонких корневых волосков второго порядка позволяет растению принимать больше питательных веществ, иметь лучшую способность поглощать воду из почвы и подготавливает растение лучше справляться со стрессом как в ранних фазах вегетации, так и быстро восстанавливаться при регенерации после травмирования корневой системы при пересадке или после абиотических стрессов.

В работах (Cerdán et al., 2009) приводится положительное влияние белковых гидролизатов на питание растений, что связывается с увеличением биодоступности питательных веществ из-за способности пептидов и аминокислот образовывать комплексные минеральные питательные вещества и предотвращать их нерастворимость. Этот эффект очень полезен, особенно для повышения биодоступности микроэлементов, таких как железо, марганец и цинк, в щелочных почвах. Например, применение корневых подкормок из белкового гидролизата растительного происхождения стимулировало активность железо-хелат-редуктазы в корнях томатов за счет увеличения поглощения железа в условиях щелочного стресса (Cerdán et al., 2009), при этом отмечается, что эффект воздействия на активность был менее выраженным при использовании гидролизатов животного происхождения.

Помимо усвоения, перемещения и накопления питательных веществ, белковые гидролизаты также могут повысить устойчивость растений к абиотическим стрессам, таким как температурный стресс, соленость, засуха и условия слабого освещения.

Lucini et al. (2014) изучали влияние гидролизатов растительного происхождения на рост, морфологию корней, индекс SPAD (количество хлорофилла на единицу листа), флуоресценцию хлорофилла, минеральный состав листьев и метаболическое профилирование растений в теплицах под влиянием солевых стрессовых условий. В данном исследовании применение биостимулятора на основе пептидов приводило к более низкой скорости потери процентного снижения урожайности к снижению общей биомассы по сравнению с контролем, а также способности поддерживать «лучший питательный статус (более высокое содержание азота и фосфора) в надземных тканях, что приводило к более высокой урожайности».
В другом исследовании, проведенном Botta et al. (2009), использование продукта на основе натурального биостимулятора, содержащего пептиды, позволило преодолеть стресс при пересадке и повысить урожайность и качество плодов клубники. Вышеуказанные результаты связаны с прямым использованием аминокислот в метаболизме растений, улучшением доступности питательных веществ за счет образования минеральных питательных веществ — аминокислотных хелатов (комплексонов) и с активностью сигнальных пептидов в регуляции физиологических процессов, таких как укоренение (Matsumiya and Kubo, 2011; Colla et al., 2014).

Однако следует помнить, что любые стимуляторы роста имеют выраженное действие и свои ограничения, поэтому дозировки необходимо подбирать в соответствии с рекомендациями производителя, в зависимости от фазы развития и потребностей сельскохозяйственных культур, а также планируемого результата. Не стоит злоупотреблять этими средствами, они не являются панацеей и тем более не могут восстановить почти полностью погибшее растение. Кроме того, следует иметь в виду, что превышение рекомендованных дозировок приводит к отвлечению энергии растения на излишнее образование вторичной корневой системы и задержке в плодоношении.

Соблюдение правил применения, грамотный подбор эффективных удобрений и стимуляторов позволяет сэкономить время, уменьшить физические затраты садоводов, виноградарей, овощеводов, производителей ягод, а значит, получить дополнительную прибыль и заложить мощный фундамент для будущих урожаев многолетних культур, а также быстро включить на 100% потенциал сортов и гибридов.

Источник: журнал «Ягоды России» и пресс-служба компании «Италполлина»


Календарь новостей

Авторы

  • Команда FruitNews

    FruitNews.RU

    Команда FruitNews

  • Ирина Козий

    Ирина Козий

    Генеральный директор FruitNews

  • Sample avatar

    Михаил Фатеев

    Заведующий секцией продовольствия и сельского хозяйства Делового Совета Россия-ЮАР