Вплив синтетичних ауксинів на формування генеративних органів зернових культур

У сучасних технологіях вирощування сільськогосподарських культур основною метою є отримання прибутку. Задля економії знижують регламентовані дози пестицидів, також із року в рік використовують тотожні за механізмом дії препарати.

Неминучим результатом, який ми спостерігаємо на теренах України, є поява численних резистентних до гербіцидів біотипів бур’янів, від крос-резистентних (з 2017 року) до мультирезистентних (ідентифіковані у 2023 році). В Україні вже присутні на полях у виробництві ацетолактатсинтаза-резистентні біотипи курячого проса (Echinochloa crus-galli var. crus-galli), щириці звичайної (Amaranthus retroflexus), лободи білої (Chenopodium album), мультирезистентний до гербіцидів інгібіторів ацетолактатсинтази і протопорфіриногеноксидази біотип амброзії полинолистої (Ambrosia artemisiifolia) [Heap, I. The International Herbicide-Resistant Weed Database, 2024]. Ці біотипи були виявлені у посівах рису, соняшнику, кукурудзи, сої та пшениці. Схожа тенденція спостерігається у всьому світі, де у період з 1970 року по теперішній час кількість виявлення випадків резистентності видів перевищила 500, (рис. 1), а кількість ідентифікації подій мультирезистентності у біотипів перевищила 100 випадків (рис. 2).

Сьогодні для контролю резистентності розглядають насамперед композиції гербіцидів з різним механізмом дії, які вже є на ринку. Гербіцид 2,4-Д для контролю дводольних видів бур’янів був відкритий більше 70 років тому, проте продовжує залишатися у портфоліо сучасних зерновиробничників. Кількість досліджень, проведених вченими за цей час, справді вражає і є основою для більшості наших знань щодо механізму дії регуляторів росту рослин, у тому числі й гербіцидів. Дослідження, проведені ще в 1940-х і 1950-х роках, унікальні щодо їхнього внеску у розвиток гербології, особливо з огляду на тогочасні методичні можливості [Peterson et al., 2016]. Піз­ніші дослідження механізмів дії 2,4-Д сформували сучасні уявлення про функції рослинних ауксинів. Інновації навколо цієї молекули розширюють сферу її застосування і допомагають вирішувати проб­леми, пов’язані з її використанням, подовжуючи термін її корисної дії сьогодні та в майбутньому. Проте суттєвим лімітуючим фактором є обмежений інтервал застосування синтетичних ауксинів. Виробничники часто спостерігають негативну дію синтетичних ауксинів на врожай зернових культур, оскільки регламентований період їхнього використання на зернових часто співпадає з процесом закладки та формування елементів колоса пшениці, який розпочинається наприкінці фази кущіння (ВВСН 27–29). У цей період відбувається витягування і сегментація конуса наростання – триває закладка стрижня колоса та колосків у ньому. З початком виходу в трубку (фаза ВВСН 30–32) відбувається закладка квіток у колосках та активне збільшення колоса в розмірі.

Початок генеративного розвитку є одним із найкритичніших періодів росту для зернових колосових культур. Вплив ксенобіотиків, особливо у багатокомпонентних композиціях, за внесення інгібіторів монооксигеназ та/чи синтетичних ауксинів може інгібувати закладку колосків та розвиток колоса й суттєво обмежувати продуктивність посівів. Часті приклади подібної дії спостерігаються у практиці виробництва щорічно (рис. 3, 4).

Тому синтетичні ауксини за пізнього внесення або несприятливих умов для застосування можуть інгібувати розвиток колоса пшениці озимої. Чи існують можливості для уникнення такого негативного впливу? Чи може використання антидоту знівелювати негативний вплив синтетичних ауксинів на врожайність та розширити «вікно» їхнього застосування? Щоб отримати відповіді на ці запитання у 2019–2023 роках було проведено низку досліджень. На двох сортах пшениці озимої використовували звичайну 2,4-Д амінну сіль, гербіцид Мушкет® Універсал та гербіцид на основі флорасуламу, амінопіраліду і 2,4-Д 2-етилгексилового ефіру. На контролі гербіциди не вносили. Обробки гербіцидами проводились у дві фази: ВВСН 33–34, або ще піз­ніше — ВВСН 37–39. На короткостебловому сорті пшениці озимої Новосмуглянка та на середньорослому сорті Подолянка візуальних симптомів фітотоксичності за внесення гербіцидів у дослідах не спостерігалось. Цікавим виявився той факт, що у рослин сорту Новосмуглянка Мушкет® Універсал не викликав редукування колосків у закладці колоса, на відміну від фітотоксичної дії на формування колоса 2,4-Д амінної солі (рис. 5).

На сорті Подолянка Мушкет® Універсал не викликав редукування колосів у закладці колоса, навіть за максимальної норми. На варіанті 4А були відсутні редуковані колоски, що було краще, ніж на контролі. Також на цьому сорті не спостерігали фітотоксичної дії 2,4-Д амінної солі на закладку колоса (рис. 6).

Терміни застосування і норми внесення гербіцидів впливали на рівні маси колоса та продуктивності пшениці озимої. Найменший вплив на масу колоса виявився у гербіциду Мушкет® Універсал, який навіть за використання у подвійних нормах був «найм’якшим» для рослин і не впливав негативно на показники продуктивності (рис. 7, 8).

Зазначимо, що гербіцид 2,4-Д з антидотом не знижував показники якості зерна пшениці озимої обох сортів (уміст білка та клейковини), на відміну від тенденції до зниження результатів якості за пізнього застосування 2,4-Д амінної солі. Відповідна тенденція спостерігалась і з показниками врожайності (рис. 9), де Мушкет® Універсал продемонстрував найкращі показники щодо контролю та інших гербіцидів, які використовували у дослідженнях.

Результати 2023 року, а також аналіз досліджень попередніх років вказують на те, що виживання та кількість колосків у закладці в період формування генеративного органу є критичною фазою, пов’язаною з редукцією колоса й чисельністю зерен і, відповідно, врожайністю зерна з колоса.

Таким чином, використання гербіцидів — синтетичних ауксинів на початку генеративного періоду розвитку зернових колосових культур може бути від’ємним фактором щодо впливу на формування закладки колоса. Можна очікувати суттєвого посилення фітотоксичної дії синтетичних ауксинів на закладку колоса за одночасного внесення з інгібіторами монооксигеназ (фосфорорганічні інсектициди), солями амонію, калію та низкою фунгіцидів. Фітотоксичної дії на закладку колоса у Мушкет® Універсал встановлено не було навіть за внесення у більш пізню фазу ВВСН37–39. Відсутність такого впливу може бути результатом дії антидоту мефенпір-діетилу, який за механізмом дії є селективним індуктором монооксигеназ та допомагає рослинам краще переносити стрес від гербіцидної обробки й зберігати генетичний потенціал продуктивності культури. Застосування Мушкет® Універсал може бути ключом до ефективного контролю АЛС-резистентності, у тому числі й кросрезистентних та мультирезистентних біотипів бур’янів, сходи яких з’являються у першій та другій хвилях (теплолюбні види).