Абіотичні стресові чинники — посуха, екстремальні температури, надмірна вологість і солона зрошувальна вода суттєво знижують продуктивність і врожайність сільськогосподарських культур. Часто такі стреси виникають одночасно, що ще більше погіршує якість і врожайність. Тому зростає зацікавленість у розробленні нових рослинних біостимуляторів (РБ), які зменшують вплив абіотичних стресів, покращують ріст і розвиток рослин. Серед таких речовин особливу увагу приділено гліцинбетаїну (ГБ) і гідролізату протеїнів (ГП) через їхню ефективність у зменшенні впливу абіотичних стресів. Попередні випробування виявили виражену синергію між цими двома речовинами. Цей результат отримав патентний захист у кількох країнах, а комерційний продукт під торговою назвою Betino® доступний для виробників, зокрема адаптований до потреб органічного землеробства.
Пом’якшувачі абіотичного стресу
Гліцинбетаїн (ГБ) є добре відомим осмопротектором, який накопичується в рослинах в умовах стресу, стабілізуючи клітинні структури й підтримуючи осмотичний баланс. Його захисну дію широко задокументовано у відповідь на посуху, засоленість і екстремальні температури. ГБ посилює ферментативну активність, захищає фотосинтетичний апарат і покращує здатність рослин утримувати воду. Екзогенне застосування ГБ продемонструвало обнадійливі результати на різних культурах, підвищуючи стійкість до стресу та покращуючи врожайність в несприятливих умовах довкілля. Незважаючи на ці переваги, мінливість реакції рослин підкреслює необхідність подальшої оптимізації, додаючи його комбінацію до інших біостимуляторів.
Гідролізат протеїнів (ГП), що отримують як із тваринних, так і з рослинних джерел, багатий на біоактивні пептиди, амінокислоти й сигнальні молекули, які покращують метаболізм рослин і стійкість до стресу. Ці біоактивні сполуки покращують засвоєння елементів живлення, модулюють активність антиоксидантних ферментів і регулюють гормональний баланс в умовах стресу. Зокрема, повідомляється, що гідролізати рослинного походження підвищують регуляцію генів, пов’язаних із реакціями на стрес, що призводить до підвищення стійкості до посухи та засоленості. Водночас гідролізати тваринного походження є багатим джерелом пептидів із властивостями стимулювання росту, впливаючи на архітектуру коренів і засвоєння елементів живлення. Ефективність гідролізату протеїнів варіюється залежно від його складу, походження та способу застосування, що свідчить про потенційні переваги в разі поєднання з іншими біостимуляторами. Ефективність ГП як біостимуляторів може змінюватися залежно від їхнього джерела, — рослинного чи тваринного походження, — а також від конкретної культури й умов навколишнього середовища.
Гліцинбетаїн і гідролізат протеїнів впливають на різні, але взаємодоповнювальні шляхи реакції на стрес, що робить їх комбінацію перспективним підходом для підвищення стійкості рослин. У той час як гліцинбетаїн насамперед діє як осмопротектор, стабілізуючи клітинні структури й підтримуючи водний потенціал, гідролізат протеїнів забезпечує біоактивні сполуки, що модулюють метаболічні й фізіологічні процеси в умовах стресу.
Мета дослідження
Щоб оцінити агрономічні ефекти нової біостимуляційної формуляції, що поєднує гліцинбетаїн і ферментативний гідролізат протеїнів рослинного походження, на пом’якшення абіотичного стресу на кукурудзі та суниці садовій, було проведено дослідження в камерах із контрольованим кліматом. РБ було протестовано на молодих рослинах кукурудзи в умовах посухи, а також на суниці садовій в умовах морозу, який є глобально впливовим абіотичним стресом для плодоовочевих культур. Серія попередніх випробувань, проведених як у контрольованих умовах, так і у відкритому ґрунті, мала на меті визначення найефективнішої комбінації гліцинбетаїну та рослинного гідролізату протеїнів .
Однією з головних переваг досліджуваної формуляції є її висока стабільність і відтворюваність складу, який є стабільним із мінімальними відхиленнями, як порівняти зі звичайними формуляціями — рослинними екстрактами або чистими продуктами з водоростей. Як наслідок, ефектив ність продукту менше залежить від самої формуляції, а більше — від умов застосування.
Проводили дослідження впливу формуляції РБ на основі гліцинбетаїну (ГБ) і рослинного гідролізату протеїнів (РГП) на ранній ріст рослин кукурудзи після обробки у фазу BBCH 13-14 за чотири дні до та через два дні після індукованого посухового стресу.
Модельований дослід зі стресом від посухи проводили в кліматичній камері за контрольованих умов в Інституті Fresenius з метою оцінювання ефективності біостимулятора ГБ-PГП за позакореневого застосування для пом’якшення впливу стресу. У досліді з повною рандомізацією блоків використовували кукурудзу, вирощену з насіння та пересаджену окремо в горщики у вологий піщаний ґрунт. Уміст вологи в ґрунті було відрегульовано до 70% максимальної вологоємності ґрунту у всіх варіантах, яку підтримували весь період випробування у всіх варіантах до фази BBCH 15. Після цієї фази вологість було відрегульовано до 50% у варіантах для індукування посухового стресу.
Було закладено чотири повторності для кожного з таких варіантів: (1) Контроль без обробки та без посухи; (2) Контроль без обробки з індукованим посуховим стресом; (3) Біостимулятор ГБ-РГП з індукованим посуховим стресом.
Біостимулятор застосовували позакоренево в стандартній нормі 1 л/га (із розрахунку 200 л води/га) на рослини в умовах посухового стресу за чотири дні до початку посухового стресу і повторно через два дні після початку посухового стресу.
Для оцінювання дослідження вимірювали вміст хлорофілу за допомогою хлорофіломіра SPAD-502 безпосередньо перед другим застосуванням (0 днів після внесення — 0 DAB), а також через 14 і 21 день після застосування для визначення середнього вмісту хлорофілу, середньої сухої та сирої маси рослин (г). Отримані дані аналізували методом дисперсійного аналізу (ANOVA) як для первинних, так і для оброблених даних.
Окрім того, провели дослідження впливу формуляції біостимулятора на основі гліцинбетаїну (ГБ) та гідролізату протеїнів рослинного походження (PГП) — ГБ-PГП на морозостійкість суниці садової на початку цвітіння після позакореневого обприскування у фазу BBCH 62/63 (початок цвітіння), за 24 год до моделювання стресу від приморозків. Модельований дослід зі стресом від приморозків проводили в кліматичній камері за контрольованих умов в Інституті Fresenius, використавши рослини , які садили окремо в горщики з вологим піщаним ґрунтом. Умови досліду було поділено на чотири фази:
• фаза сприятливих умов для нормального росту і розвитку рослин;
• адаптаційна фаза (для всіх рослин);
• фаза стресу від заморозків (тільки для варіантів 2–3);
• фаза відновлення — сприятливі умови для подальшого росту й розвитку.
Усі рослини утримували протягом 48 год за +10 °C вдень і +5 °C вночі, фотоперіод 14 год. Рослини варіантів 2–3 піддавали впливу температури –3 °C протягом 3 год, після чого утримували за +10 °C вдень і +5 °C вночі, фотоперіод 14 год. Під час фази відновлення від стресу всі варіанти утримували в однакових умовах: температура день / ніч: 21 / 12 °C, відносна вологість: 40–60%, фотоперіод: 16 год. Полив: приблизно 40 мл води на одну рослину / горщик щодня. Біостимулятор наносили позакоренево в стандартній нормі 2 л/га (400 л води/га) за 24 год до моделювання стресу від заморозків. Стрес викликали, підтримуючи температуру –3 °C протягом 3 год. Надалі оцінювали загальну життєздатність рослин і масу товарних ягід суниці .
Результати досліджень (рис. 1–8), здобуті в чітко контрольованих умовах, свідчать, що новостворений біостимулятор на основі гідролізату білка рослинного походження та гліцинбетаїну покращує стійкість сільськогосподарських культур до абіотичних стресів, зокрема до посухи та приморозків. Це є найкращою передумовою для подальшого впровадження PБ у польових умовах з адаптацією норми витрати та частоти застосування залежно від інтенсивності й тривалості дії стресових чинників навколишнього середовища.
Досліджуваний PБ можна вважати біостимулятором нового покоління, який реалізує синергетичну біостимуляційну дію двох різних органічних немікробних компонентів: спеціально сформульованого природного гідролізату рослинних протеїнів і гліцинбетаїну в ретельно підібраному співвідношенні.
Елвін Александер
Зьорен Фон Нолтінг
Відділ досліджень і розвитку Uniferx International GmbH, Остзебад-Нінгаген, Німеччина
(Uniferx International GmbH; Research & Development Dept., Ostseebad Nienhagen, Germany)
The Ukrainian Farmer
