Біостимулятори на основі амінокислот: принцип дії та роль у метаболізмі рослин

Шановні читачі, впевнений, що кожен із вас у своїй практиці хоча б раз стикався з необхідністю застосовувати біостимулятори росту рослин за тих чи інших умов. Проте поняття «біостимулятори росту» видається досить широким і може включати цілу низку абсолютно різних за призначенням, походженням та специфікою використання препаратів. Дуже часто до стимуляторів росту відносять препарати, що не мають жодного стосунку до даного типу продуктів.

Наслідком неправильного застосування біостимуляторів росту або некоректного вибору препарату для вирішення конкретного завдання є відсутність бажаного результату та розчарування від такого типу продуктів. Також однією із причин, що стримує розвиток біостимуляторів, є досить велика кількість препаратів з відверто низькою якістю та ефективністю й водночас обіцянками майже чудодійного ефекту.

Мета даної статті класифікувати біостимулятори росту за призначенням і походженням та розібратися в тонкощах їх використання для досягнення бажаного результату.

Що таке біостимулятори?

Біостимулятори росту — це речовини чи мікроорганізми, що застосовуються для підвищення стійкості рослин до абіотичного стресу, покращення ефективності їх живлення та якості отримуваної продукції. Чи не найважливішим напрямом використання біостимуляторів є зменшення втрат урожаю внаслідок дії абіотичного стресу — дефіциту вологи, несприятливого температурного режиму, сонячної радіації, засолення.

Продукти даного типу стають дедалі популярнішими і в майбутньому можуть стати важливим інструментом для зменшення наслідків абіотичного стресу рослин, що вже є звичним явищем та причиною значних втрат урожаю. Так, наприклад, щорічні втрати від повернення заморозків оцінюються в 27 млрд дол., втрати від високих температур — в 47 млрд дол., а дефіцит вологи щороку завдає збитків на суму 68 млрд дол.

При цьому, за різними оцінками, культурою, яка найбільше страждає від абіотичного стресу, вважається кукурудза. За результатами багатьох досліджень, біостимулятори-антистресанти можуть зменшити втрати врожаю за умов помірного стресу на рівні 5–10 % порівняно з контролем, звісно, у разі вчасного їх застосування й правильно підібраного ефективного продукту.

Не варто плутати біостимулятори зі звичайними стимуляторами росту, наприклад рослинними гормонами, основним напрямом дії яких є стимуляція поділу клітин та їх розтягування. Так само недоречними під час стресу можуть бути і мікродобрива.

Найбільшу роль у зменшенні впливу абіотичного стресу відіграють біостимулятори росту на основі амінокислот, що беруть активну участь в процесах метаболізму рослин. Проте не всі амінокислоти є біостимуляторами. Більше того, не всі амінокислоти засвоюються рослинами. Як бачимо, завжди є нюанси щодо використання тих чи інших препаратів, тому потрібно розумітися на принципах їх дії та особливостях застосування.

Саме тому пропонуємо розглянути й спробувати класифікувати біостимулятори за походженням та принципом дії.

1. Гумінові та фульво кислоти є представниками органічних кислот, що містяться в ґрунті та утворюються в результаті розкладу рослинних і тваринних решток. Гумінові та фульво кислоти сприяють підвищенню родючості ґрунту та засвоєнню поживних речовин. Гуматами називають численну групу препаратів, виготовлених із легкорозчинних солей гумінових кислот. Найбільш поширеним методом отримання «природних» гуматів є виділення гумінових речовин з викопної сировини, наприклад торфу. В процесі такого типу виробництва отримують безбаластні та баластні (містять домішки) гумати. На сьогодні питання ефективності даного типу продуктів викликає багато суперечок, причиною чого є присутність на ринку значної кількості низькоякісних продуктів.
2. Екстракти морських водоростей (Ascophyllum nodosum) є джерелом полісахаридів, полінасичених жирних кислот, ферментів та пептидів. Використання екстрактів морських водоростей під час вегетації може стимулювати ріст, а також допомагати рослинам легше переносити періоди з дефіцитом вологи, засолення ґрунту. При цьому препарати на основі Ascophyllum nodosum (як найбільш вивчені) можуть значно відрізнятися за складом, біоактивністю та, відповідно, ефективністю залежно від методу екстракції, що використовувався в ході їх виготовлення.
3. Симбіотичні бактерії, зазвичай ендофіти (колонізують тканини рослин), що беруть участь в процесі фіксації атмосферного азоту й опосередковано можуть мати стимулюючу дію. Даний напрям лише починає розвиватися і в майбутньому може мати неабиякі перспективи.
4. Мікоризні гриби, які сприяють кращому засвоєнню поживних речовин із ґрунту, опосередковано можуть підвищувати стійкість рослин до стресових факторів.
5. Препарати на основі хітозану, що мають імуномодулюючу дію та активують гени, які відповідають за захисні реакції.
6. Продукти на основі амінокислот, що отримують завдяки гідролізу або ферментації сировини рослинного чи тваринного походження.

В перспективі продукти на основі амінокислот відіграватимуть значну роль у зменшенні впливу абіотичного стресу на кінцеву врожайність багатьох сільськогосподарських культур. Тому потрібно розумітися на особливостях їх використання вже зараз, щоб бути на крок попереду в майбутньому. Розуміння принципу їх дії та особливостей застосування також дозволить заздалегідь відсіяти недієві препарати.

Чим корисні амінокислоти, який принцип їх дії та які між ними відмінності?

Під час вивчення даних речовин було виявлено, що амінокислоти підвищують здатність рослин засвоювати елементи живлення, покращують фертильність пилку та мають позитивний вплив на імунну систему рослин. Та найголовніше, було доведено, що амінокислоти здатні активізувати власні захисні механізми рослин, а це дозволяє підвищити опір до дії несприятливих абіотичних факторів — несприятливого температурного режиму, дефіциту вологи, сонячної радіації та ін. Звичайно, амінокислоти не є панацеєю, але вчасне застосування правильно підібраного препарату дозволяє зменшити втрати врожаю за умови помірного стресу рослин.

Амінокислоти беруть активну участь в процесах метаболізму рослин та по своїй суті є будівельним матеріалом для їхніх клітин. Утворення амінокислот у рослині — це досить складний, поетапний процес, на який вона затрачує значну кількість енергії.

Амінокислоти беруть участь в багатьох біохімічних процесах, у тому числі осморегуляції.

В періоди, коли рослини знаходяться в стані стресу та відбувається порушення нормальних фізіологічних процесів, насамперед порушується синтез білка, в такому разі надходження потрібних амінокислот із зовні в легкодоступній формі дає змогу швидше відновити нормальну життєдіяльність рослини без зайвих затрат її енергії.

В природі існують два оптичні ізомери амінокислот — L-форма та D-форма (D-форма не засвоюється рослинами). Деякі амінокислоти мають хелатуючі властивості (аспарагінова кислота, глутамінова кислота, гліцин) та здатні утворювати з іонами двовалентних металів комплексонати, що покращує їх засвоєння рослинами.

До найбільш важливих амінокислот можна віднести такі:

Пролін — відіграє основну роль у підвищенні стійкості рослин до абіотичного стресу та подолання його наслідків. Окрім того, бере участь в синтезі хлорофілу та оптимізує водний обмін.

Глутамінова кислота — бере участь в синтезі хлорофілу, активізує обмінні процеси та відновлює водний баланс, зміцнює клітинні стінки, відіграє роль осморегулятора, є учасницею процесу відкриття продихів, має хелатуючі властивості, покращує стійкість рослин та є джерелом дальшого синтезу інших амінокислот.

Аспарагінова кислота — бере активну участь в азотному обміні та синтезі білка, є будівельним матеріалом для синтезу інших амінокислот.

Аланін — підвищує стійкість рослин в умовах дефіциту вологи та низьких температур, бере участь у синтезі хлорофілу.

Гліцин — регулює відкриття продихів, має хелатуючі властивості, підвищує стійкість рослин в умовах стресу, бере участь в процесах запилення та формування плодів.

Лейцин — відіграє роль осмопротектора, підвищує стійкість рослин в умовах посухи, допомагає рослинам подолати стрес, спричинений засоленням ґрунту.

Як бачимо, більшість амінокислот задіяні в процесі синтезу хлорофілу, підвищують стійкість рослин до тих чи інших стресових умов, регулюють відкриття продихів та є осмопротектантами.

Осмотичне регулювання — один із найважливіших механізмів рослин у протидії стресу, що допомагає рослинам краще адаптуватися до стресових умов та зберегти свою продуктивність.

Причиною осмотичного стресу найчастіше є дефіцит вологи, високі температури чи висока концентрація солей у ґрунті. Результатом дії вказаних чинників є втрата тургору в клітинах рослин та закриття продихів.

Підтримка тургору — це важливий механізм адаптації клітин до умов стресу. Деякі з наведених амінокислот мають важливе значення в осмотичному регулюванні. Принцип їх дії полягає в зниженні осмотичного потенціалу клітин завдяки підвищенню концентрації розчинених органічних та неорганічних речовин (цукри та бетаїн).

Зниження осмотичного потенціалу допомагає підтримувати тургор у клітинах, а отже, сприяти нормальному протіканню фізіологічних процесів у клітинах рослин та краще протистояти стресу. Серед неорганічних речовин важливу роль в осморегуляції відіграє калій.

Коли застосовувати біостимулятори?

З метою запобігання стресу, викликаного абіотичними чинниками, та зменшення його наслідків біостимулятори найкраще використовувати перед настанням стресових умов. Таким чином, ми готуємо рослину до стресу, стимулюючи власні захисні механізми. За вказаних умов працює принцип попередження та профілактики можливого стресу, що завжди дає більший ефект, аніж лікування рослин, які вже перебувають в стані стресу.

Проте теорія тим і відрізняється від практики, що не завжди вдається спрогнозувати стресові умови в конкретній ситуації. Якщо завдяки метеорологічному прогнозу ми можемо передбачити стрес внаслідок несприятливого температурного режиму, то фітотоксичність засобів захисту рослин може стати для нас неприємною несподіванкою.

Тому досить поширеною практикою є застосування біостимуляторів уже за явних ознак стресу — чи то пошкодження градом чи фітотоксичність, спричинена застосуванням засобів захисту рослин через 3–5 днів після настання стресового фактора. За такого використання рослини швидше відновлюють нормальні фізіологічні процеси та ріст.

Які напрацювання в даному напрямі має компанія «Сингента»?

«Сингента» активно розвиває напрям біологічних засобів захисту рослин, у тому числі сегмент біостимуляторів. Яскравим прикладом є препарат Ізабіон® — потужний антистресант із високим вмістом вільних амінокислот. Ізабіон® вирізняється не тільки кількісним, а й якісним складом найважливіших амінокислот, як от гліцин, пролін, аланін, аспарагінова кислота, глутамінова кислота та ін.

Завдяки якісному та кількісному вмісту амінокислот забезпечується стимулювання фізіологічних процесів у рослині, підвищується її стресостійкість. Після застосування Ізабіон® рослини швидше долають наслідки стресу, покращується ефективність живлення, що позначається на кінцевому результаті, а саме кількісних та якісних показниках урожаю. Ще однією важливою перевагою Ізабіон® є висока засвоюваність амінокислот, які входять до складу препарату, завдяки особливостям процесу його виробництва та концентрованій сировині.

Також ми очікуємо на реєстрацію нового препарату, головною особливістю якого є унікальна рецептура, що дозволяє краще адаптувати рослини до теплового стресу та дефіциту вологи, з вираженими антиоксидантними й осмопротекторними властивостями.

Сподіваємось, дана стаття допомогла вам розібратися в особливостях біостимуляторів та тонкощах їх застосування, і бажаємо вам отримувати тільки позитивний «стрес» від гарного врожаю!

Амінокислоти для рослин

Як відомо, значні площі земель в Україні мають недостатній вміст елементів живлення. З кожним врожаєм з грунту виноситься певну кількість мікроелементів, яка нічим не компенсується, бо різко зменшилось внесення органічних добрив, які були основним джерелом поповнення доступних форм мікроелементів у грунті. Адже саме при наявності та доступності мікроелементів рослини можуть ефективно використовувати енергію, воду і поживні речовини з добрив і грунту.

Компанія “Agrosfera LTD” знаходиться в постійному пошуку інноваційних рішень для підвищення якості своєї продукції. Питанням стимулювання росту й розвитку рослин “Agrosfera LTD” займається вже не перший рік. Одним з результатів цієї роботи стала поява препаратів серії Фреш Аміно.

Препарати Фреш Аміно містять від 11 до 20% азоту і не менш 18 видів вільних амінокислот, більша частина яких відноситься до незамінних. Амінокислоти мають величезне значення як фактори росту і являють собою готовий запас речовин, необхідних для протікання біологічних процесів. Регулярне використання препаратів групи аміно гарантує збалансований і більш інтенсивний розвиток рослин. Відомо, що для утворення амінокислот рослина витрачає велику кількість енергії. При застосуванні препаратів на основі амінокислот рослина отримує їх у вже готовому вигляді, і, тим самим, йому не потрібно витрачати енергію на їх створення.

Дія амінокислот на рослину:

• Покращують транспірацію і регулюють осмотичні процеси;

• Беруть участь в більшості обмінних процесів;

• Незамінні для якісного процесу запилення і утворення зав’язі плодів;

• Азотний метаболізм протікає з мінімальними витратами енергії;

• Регулюють водний баланс рослини, відкриття продихів і фотосинтезу;

• Підсилюють рівень ендогенної захисту рослин;

• Підвищують опірність несприятливих факторів навколишнього середовища.

Амінокислоти являють собою готовий запас елементів живлення, необхідних для протікання біологічних процесів. Саме амінокислоти визначають стійкість рослин до стресів.

При застосуванні спільно з мікроелементами, сприяють їх засвоєнню завдяки здатності амінокислот, переважаючих в їх складі, хелатувати мікроелементи, а також збільшувати проникність клітинних мембран.

Активізують азотний обмін в с / г культур, забезпечуючи їх необхідними поживними елементами, одночасно запобігаючи дефіцит, покращуючи якісний і кількісний показники врожаю.

Синергічна дія. У суміші з гербіцидами, гарантують кращі і більш швидкі результати від обробок і забезпечують проникнення розчину гербіциду через рослинну кутикулу. Активізують процеси метаболізму, особливо в апікальній зоні, де і розвивається фітотоксичний ефект гербіциду.

Закріплюють ефект від фунгіцидної обробки в різних кліматичних умовах, тому прискорює проникнення розчину в рослину, запобігаючи його вимивання дощем.

Позитивно впливають на якісні показники робочого розчину, так в 0,5% концентрації водневий показник (рН) з початкових 7,34, в чистої води, зменшується до 4,72. Саме кисла реакція робочого розчину необхідна для більшості засобів захисту рослин.

Крім того, це дозволяє знизити поверхневий натяг краплі робочого розчину, забезпечує хороше змочування оброблюваних рослин і ефективність компонентів бакової суміші.

Тепер від теорії перейдемо до практичних прикладів застосування. У виробничих умовах Фреш Аміно, крім традиційних обробок, застосовували в Харківській області для лікування сої, пошкодженої гербіцидом, з діючою речовиною тіфенсульфурон – метил, і в Кіровоградській області кукурудзи, пошкодженої препаратом з діючою речовиною групи 2,4 Д.

На посівах сої спостерігалися типові ознаки ураження сульфонілсечовини: побіління точки зростання і молодих листя і зупинка зростання. Після обробки частини поля Фреш Аміно в нормі 0,5 кг / га рослини за кілька днів відновили здоровий вигляд і швидко відновили вегетацію, не оброблені рослини практично до збирання мали хлоротичний вигляд і значно відставали в рості і розвитку, що істотно позначилося на врожайності.

У випадку з кукурудзою, спостерігалося сильне гербіцидне пошкодження, виражене в скручуванні листових пластин, так званий ефект «цибулевого листка», який спостерігається на полях, де були порушені рекомендації щодо застосування гербіцидів з групи синтетичних ауксинів. Після застосування Фреш Аміно, в нормі 1,0 кг / га фітотоксичність була знята, і рослини відновили нормальну вегетацію.

І, на завершення, ще один приклад нестандартного застосування цього препарату. Деякі сільгоспвиробники, бажаючи заощадити, купують дешевий гліфосат у вигляді порошку. Ця економія потім виходить боком через низьку їх ефективність, в результаті чутливості до якісних показників води і ряду інших чинників. Так, одне з господарств Дніпропетровської області придбало велику партію такого препарату і отримало незадовільні результати після його застосування. З проханням підвищити ефективність господарство звернулося до представника компанії «Агросфера», за його рекомендацією в баківсуміш суміш додали 0,2 кг / га Фреш Аміно. Дана бакова суміш проявила значно більшу гербіцидну активність ніж гліфосат в чистому вигляді. Незначна добавка Фреш Аміно підкислила робочий розчин і забезпечила гарне проникнення гербіциду в рослини бур’янів, у свою чергу такої норми регулятора росту було недостатньо, щоб він проявив свої лікувальні властивості.

На даний момент компанія “Agrosfera LTD” не зупиняється на досягнутому і продовжує вести активну дослідницьку та наукову роботу по створенню нових екологічних продуктів, які дозволять гарантовано отримувати високі показники врожайності незалежно від кліматичних і погодних умов.

Науковий співробітник з агрономії омпанія “Agrosfera LTD” Підпальний Г.П.