Физиологические эффекты действия на растения фунгицидов триазольной природы

Интегрированная защита растений от болезней, вредителей и сорняков – важнейший элемент технологии их возделывания. Современное растениеводство предполагает широкое использование фунгицидов, что важно не только для повышения продуктивности растений, но и для получения высококачественного урожая. Такие заболевания, как фузариоз колоса пшеницы, пыльная головня пшеницы и ржи, спорынья ржи и другие при значительном распространении не только снижают продуктивность посевов, но и не позволяют использовать урожай зерна в пищевых или кормовых целях. Кроме защиты растений большое значение в технологии возделывания приобретают мероприятия, направленные на управление посевами. Это обеспечивается различными технологическими приемами, включая применение разнообразных химических веществ – стимуляторов и регуляторов роста и развития растений. Известно, что многие пестициды помимо своего основного целевого воздействия оказывают на растения дополнительные эффекты. Это выражается не только в различной степени фитотоксических проявлениях, но и в стимулирующих и рострегулирующих воздействиях. Знание о направленности этих воздействий позволит более грамотно применять химические средства защиты растений, получать положительный эффект и избегать их отрицательного действия. Многие современные крупные компании, работающие в области защиты растений, информируют аграриев о возможных дополнительных действиях препарата. Кроме практического применения изучение влияния физиологических эффектов препаратов способствует пониманию механизмов формирования стрессоустойчивости растений. В обзоре рассмотрены физиологические и биохимические эффекты действия на растения фунгицидных препаратов триазольной природы. Показано их ретардантное действие, способность увеличивать содержание фотосинтетических пигментов и сахаров, влияние на дыхание, изменение состава жирных кислот, повышение устойчивости растений к температурным стрессам, водному дефициту, хлоридному засолению и окислительному стрессу. В обзоре также приведены результаты собственных исследований авторов о действии тебуконазола и тебуконазол-содержащего протравителя на механизмы холодо- и морозоустойчивости злаков.

фунгициды, триазолы, сельскохозяйственные растения, физиологический эффект, стрессоустойчивость

1. Hof H. Critical annotations to the use of azole antifungals for plant protection // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2001. Vol. 45. No. 11. P. 2987–2990. DOI: 10.1128/AAC.45.11.2987-2990.2001

2. Попов С.Я., Дорожкина Л.А., Калинин В.А. Основы химической защиты растений. М.: АртЛион, 2003. 208 с.

3. Зинченко В.К. Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность. М.: КолосС, 2005. 232 с.

4. Немченко В.В., Заргарян Н.Ю., Фомина Н.Ю. Целесообразность применения фунгицидов на яровой пшенице // Защита и карантин растений. 2012. N 10.С. 47–49.

5. Немченко В.В., Кекало А.Ю., Заргарян Н.Ю., Цыпышева М.Ю. Протравливание семян – первая ступень получения защищенного и продуктивного агроценоза // Защита и карантин растений. 2014. N 3. С. 22–24.

6. Гришечкина Л.Д., Долженко В.И., Силаев А.И., Здрожевская С.Д., оренюк Е.Ф., Милютенкова Т.И. Препараты на основе флудиоксонила для защиты пшеницы яровой от семенной и почвенной инфекции // Вестник защиты растений. 2015. Т. 1. N 83. С. 31–35.

7. Tietjen K. Contribution of plant responses to efficacy of fungicides – A respective // Modern Fungicides and Antifungal Compounds (Deising H.B., Fraaije B., Mehl A., Oerke E.C., Sierotzki H., Stammler G. eds). Deutsche PhytomedizinischeGesellschaft, Braunschweig, 2017. Vol. VIII. P. 33–50.

8. Tietjen K. Contribution of plant responses to efficacy of fungicides – A respective. In: Modern Fungicides and Antifungal Compounds. Ed. by H.B. Deising, B. Fraaije, A. Mehl, E.C. Oerke, H. Sierotzki, G. Stammler. Deutsche Phytomedizinische Gesellschaft, Braunschweig, 2017, vol. VIII, pp. 33–50.

9. Byamukama E., Ali S., Kleinjan J., Yabwalo D. N., Graham Ch., Caffe-Treml M., Mueller N. D., Ricrertsen J., Berzonsky W.A. Winter wheat grain yield response to fungicide application is influenced by cultivar and rainfall // Plant Pathology Journal. 2019. Vol. 35. No. 1. P. 63–70. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.04.2018.0056

10. Haughan P.A., Lenton J.R., Goad L.J. Sterol requirements and paclobutrazol inhibition of a celery cell culture // Phytochemistry. 1988. Vol. 27. No. 8. P. 2491–2500.

11. Kende H., Zeevaart J. The five “classical” plant hormones // The Plant Cell. 1997. Vol. 9. No. 7. P. 1197–1210. DOI: 10.1105/tpc.1197

12. Yang D., Wang N., Yan X., Shi J., Zhang M., Wang Sh., Yuan H. Microencapsulation of seedcoating tebuconazole and its effects on physiology and biochemistry of maize seedlings // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2014. Vol. 114. P. 241–246. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2013.10.014

13. Yang L., Yang D., Yan X., Cui L., Wang Z., Yuan H. The role of gibberellins in improving the resistance of tebuconazole-coated maize seeds to chilling stress by microencapsulation // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 35447. DOI: 10.1038/srep3544

14. Özmen A.D., Özdemіr F., Türkan I. Effect of paclobutrazol on response of two barley cultivars to salt stress // Biologia Plantarum. 2003. Vol. 46. No. 2. P. 263–268.

15. Gopi R., Sridharan R., Somasundaram R., Alagulakshmanan G.M. Growth and photosynthetic characteristics as affected by triazoles in Amorphophallus campanulatus Blume // Gen. Appl. Plant Physiology. 2005. Vol. 31. No. 3-4. P. 171–180.

16. Bora K.K., Ganesh R., Mathur S.R. Paclobutrazol delayed dark-induced senescence of mung bean leaves // Biologia, Bratislava. 2007. Vol. 62. No. 2. P. 185–188, Section Botany. DOI: 10.2478/s11756-007-0027-2

17. Курьята В.Г., Ходаницкая Е.А. Влияние хлормекватхлорида на формирование фотосинтетического аппарата и продуктивность льна масличного в условиях Правобережной лесостепи Украины // Зернобобовые и крупяные культуры. 2013. N 4 (8). С. 88–93.

18. Rogach V.V., Poprotska I.V., Kuryata V.G. Effect of gibberellin and retardants on morphogenesis, photosynthetic apparatus and productivity of the potato // Visnyk of Dnipropetrovsk University. Ser. Biology, ecology. 2016. Vol. 24. No. 2. P. 416–420. DOI: 10.15421/011656

19. Wang C.Y. Modification of chilling susceptibility in seedlings of cucumber and zucchini squash by the bioregulator paclobutrazol (PP333) // Scientia Horticulturae. 1985. Vol. 26. No. 4. P. 293–298.

20. Fletcher R.A., Hofstra G. Improvement of uniconazole-induced protection in wheat seedlings // Journal of Plant Growth Regulation. 1990. Vol. 9. P. 207–212.

21. Kraus T.E., Fletcher R.A. Paclobutrazol protects wheat seedlings from heat and paraquat injury. Is detoxification of active oxygen involved? // Plant and Cell Physiology.1994. Vol. 35. No. 1. P. 45–52.

22. Kraus T.E., Pauls K.P., Fletcher R.A. Paclobutrazol- and hardening-induced thermotolerance of wheat: are heat shock proteins involved? // Plant and Cell Physiology. 1995. Vol. 36. No. 1. P. 59–67.

23. Kraus T.E., FletcherR.A., Evans R.C., Pauls K.P. Paclobutrazol enhances tolerance to increased levels of UV-B radiation in soybean (Glycine max) seedlings // Canadian Journal of Botany. 1995. Vol. 73. No. 6. P. 797–806. https://doi.org/10.1139/b95-088

24. Webb J.A., Fletcher R.A. Paclobutrazol protects wheat seedlings from injury due to waterlogging // Plant Growth Regulation. 1996. Vol. 18. P. 201–206.

25. Gilley A., Fletcher R.A. Relative efficacy of paclobutrazol, propiconazole and tetraconazole as stress protectants in wheat seedlings // Journal of Plant Growth Regulation. 1997. Vol. 21. No. 3. P. 169–175.

26. Прусакова Л.Д., Чижова С.И. Применение производных триазола в растениеводстве // Агрохимия. 1998. N 10.С. 37–44.

27. Sopher C.R., Król M., Huner N.P.A., Moore A.E., Fletcher R.A. Chloroplastic changes associated with paclobutrazol-induced stress protection in maize seedlings // Canadian Journal of Botany. 1999.Vol. 77. No. 2. P. 279–290. https://doi.org/10.1139/b98-236

28. Lin K.-H., Pai F.-H., Hwang S.-Y., Lo H.-F. Pre-treating paclobutrazol enhanced chilling tolerance of sweet potato // Plant Growth Regulation. 2006. Vol. 49. P. 249–262.

29. Soumya P.R., Kumar P., Pal M. Paclobutrazol: a novel plant growth regulator and multi-stress ameliorant // Indian Journal of Plant Physiology. 2017. Vol. 22. No.3. P. 267–278. DOI 10.1007/s40502-017-0316-x

30. Sankhla N., Upadhyaya A., Davis T.D., Sankla D.D. Hydrogen peroxide-scavenging enzymes and antioxidants in Echinochloa frumentacea as affected by triazole growth regulators // Plant Growth Regulation. 1992. Vol. 11. P. 441–3443.

31. Сафина-Осташевская Г.Ф., Гордон Л.Х. Действие фунгицидов на дыхательный газообмен корней пшеницы // Физиология растений. 1984. Т. 31. N 5. С. 896–901.

32. Korsukova A.V., Borovik O.A., Grabelnych O.I., Voinikov V.K. The tebuconazole-based protectant of seeds “Bunker” induces the synthesis of dehydrins during cold hardening and increases the frost resistance of wheat seedlings // Journal Stress Physiology and Biochemistry. 2015. Vol. 11. No. 4. P. 118–127.

33. Корсукова А.В., Боровик О.А., Грабельных О.И., Дорофеев Н.В., Побежимова Т.П., Войников В.К. Повышение холодостойкости проростков яровой пшеницы при обработке семян тебуконазолом // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. N 4 (15). С. 30–36.

34. Корсукова А.В., Грабельных О.И., Боровик О.А., Дорофеев Н.В., Побежимова Т.П., Войников В.К. Влияние обработки семян тебуконазолом на содержание сахаров и морозоустойчивость проростков озимых пшеницы и ржи // Агрохимия. 2016. N 7. С. 52–58.

35. Korsukova A.V., Gornostai T.G., Grabelnych O.I., Dorofeev N.V., Pobezhimova T.P., Sokolova N.A., Dudareva L.V., Voinikov V.K. Tebuconazole regulates fatty acid composition of etiolated winter wheat seedlings // Journal Stress Physiology and Biochemistry. 2016. Vol. 12. No. 2. P. 72–79.

36. Корсукова А.В., Горностай Т.Г., Грабельных О.И., Дорофеев Н.В., Побежимова Т.П., Дударева Л.В., Войников В.К. Жирнокислотный состав проростков озимых и яровых злаков после обработки семян тебуконазол-содержащим препаратом бункер // Агрохимия. 2018. N 11. С. 70–76. DOI: 10.1134/S0002188118110078

37. Навашин П.С. Антифунгальная химиотерапия. Успехи и проблемы // Антибиотики и химиотерапия. 1998. Т. 43. N 8. С. 3–6.

38. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений. М.: Химия, 1995. 575 с.

39. Байбакова Е.В., Нефедьева E.Э., Белопухов С.Л. Исследование влияния современных протравителей на всхожесть и рост проростков зерновых культур // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. Т. 6. N 3. С. 57–64. DOI: 10.21285/2227-2925-2016-6-3-57–64

40. Bernardes P.M., Andrade-Vieira L.F., Aragão F.B., Ferreira A., da Silva Ferreira M.F. Toxicity of difenoconazole and tebuconazole in Allium cepa // Water Air and Soil Pollution. 2015. Vol. 226. P. 207. DOI: 10.1007/s11270-015-2462-y

41. Moreyra L.D., Garanzini D.S., Medici S., Menone M.L. Evaluation of growth, photosynthetic pigments and genotoxicity in the wetland macrophyte Bidens laevis exposed to tebuconazole // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2019. Vol. 102. No. 3. P. 353–357. DOI: 10.1007/s00128-019-02539-8

42. Wang S.Y., Sun T., Faust M. Translocation of paclobutrazol, a gibberellin biosynthesis inhibitor, in apple seedlings // Plant Physiology. 1986. Vol. 82. No. 1. P. 11–14.

43. Matadha N.Y., Mohapatra S., Siddamallaiah L., Udupi V.R., Gadigeppa S., Raja D.P. Uptake and distribution of fluopyram and tebuconazole residues in tomato and bell pepper plant tissues // Environmental Science and Pollution Research International. 2019. Vol. 26. No. 6. P. 6077–6086. DOI: 10.1007/s11356-018-04071-4.

44. Davis T.D., Steffens G.L., Sankhla N., Janick J. Triazole plant growth regulators // Horticultural Reviews. 1988. Vol. 10. P. 63–105. https://doi.org/10.1002/9781118060834.ch3

45. Ji H., Zhang W., Zhou Y., Zhang M., Zhu J., Song Y., Lu J. A three-dimensional model of lanosterol 14 alpha-demethylase of Candida albicans and its interaction with azole antifungals // Journal of Medicinal Chemistry. 2000. Vol. 43. P. 2493–2505.

46. Benton J.M., Cobb A.H. The modification of phytosterol profiles and in vitro photosynthetic electron transport of Galium aparine L. (cleavers) treated with the fungicide, epoxiconazole // Journal of Plant Growth Regulation. 1997. Vol. 22. No. 2. P. 93–100.

47. Лукаткин А.С., Семенова А.С., Лукаткин А.А. Влияние регуляторов роста на проявления токсического действия гербицидов на растения // Агрохимия. 2016. N 1. С. 73–95.

48. Petricca S., Flati V., Celenza G., Di Gregorio J., Lizzi A.R., Luzi C., Cristiano L., Cinque B., Rossi G., Festuccia C., Iorio R. Tebuconazole and econazole act synergistically in mediating mitochondrial stress, energy imbalance, and sequential activation of autophagy and apoptosis in mouse Sertoli TM4 cells: possible role of AMPK/ULK1 axis // Toxicological Sciences. 2019. Vol. 169. No. 1. P. 209–223. DOI: 10.1093/toxsci/kfz031.

49. Cao F., Souders C.L. 2nd, Li P., Pang S., Qiu L., Martyniuk C.J. Developmental toxicity of the triazole fungicide cyproconazole in embryo-larval stages of zebrafish (Danio rerio) // Environmental Science and Pollution Research International. 2019. Vol. 26. No. 5. P. 4913–4923. DOI: 10.1007/s11356-018-3957-z.

50. Дитченко Т.И., Юрин В.М., Голубович В.П., Кудряшов А.П. Молекулярные механизмы мембранотропного действия производных 1,2,4-триазола // Ученые записки. 2002. N 1 (4). С. 11–18.

51. Юрин В.М., Дитченко Т.И. Механизмы модификации ион-транспортных свойств плазматической мембраны растительной клетки под действием фунгицида пропиконазола // Агрохимия. 2009. N 9. С. 43–53.

52. Fletcher R.A., Hofstra G. Triadimefon – a plant multiprotectant // Plant Cell Physiology. 1985. Vol. 26. No. 4. P. 775–780.

53. FletcherR.A., Gilley A., Sankhla N., Davis T.D. Triazoles as plant growth regulators and stress protectants // Horticultural Reviews. 2000. Vol. 24. P. 55–138.

54. Ergin S., Ozgur M. Effect of uniconazole and gibberellic acid on height control of pansy // 2012 4th International Conference on Agriculture and Animal Science IPCBEE. 2012. Vol. 47. Issue 8. P. 36–40. DOI: 10.7763/IPCBEE. 2012.V47.8

55. Прусакова Л.Д., Чижова С.И. Синтетические регуляторы онтогенеза растений // Итоги науки и техники. Сер.: Физиология растений. Т. 7 / Природные и синтетические регуляторы онтогенеза растений. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1990. С. 84–124.

56. Павлова В.В., Чижова С.И., Прусакова Л.Д. Действие триазолиевых соединений на содержание абсцизовой кислоты у растений ячменя // Регуляторы роста и развития растений: материалы III Междунар. науч. конф. М., 1995. С. 72.

57. Steinbach H.S., Benech-Arnold R.L., Sanchez R.A. Hormonal regulation of dormancy in developing sorghum seeds // Plant Physiology. 1997. Vol. 113. No. 1. P. 149–154.

58. Yim K.-O., Kwon Y.W., Bayer D.E. Growth responses and allocation of assimilates of rice seedlings by paclobutrazol and gibberellin treatment // Journal of Plant Growth Regulation. 1997. Vol. 16. No. 1. P. 35–41.

59. Hradilík J., Fišerová H. Interakce mezi giberelinem (GA3) a paclobutrazolem (PP 333) u salátu, hrachu a lnu // Acta Universitatis Agriculturae. (Brno). Facultas agronomica. 1986. Vol. 35. No. 4. P. 5–11.

60. Lucangeli C.D., Bottini R. Effects of Azospirillum spp. on endogenous gibberellin content and growth of maize (Zea mays L.) treated with uniconazole // Symbiosis. 1997. Vol. 23. No. 1. P. 63–72.

61. Matysiak K., Kaczmarek S. Effect of chlorocholine chloride and triazoles – tebuconazole and flusilazole on winter oilseed rape (Brassica napus var. oleifera L.) in response to the application term and sowing density // Journal of plant protection research. 2013. Vol. 53. No. 1. P. 79–88. DOI: https://doi.org/ 10.2478/jppr-2013-0012

62. Kobli V., Honfi P., Felszner Z., Tilly-mandy A. The influence of fungicides as growth retardant on the growth and flowering of Ismelia carinata Schousb // Bulletin UASVM Horticulture. 2010. Vol. 67. No. 1. P. 359–363. https://www.researchgate.net/publication/260287781

63. Чижова С.И., Павлова В.В., Прусакова Л.Д. Содержание абсцизовой кислоты и рост растений ярового ячменя под действием триазолов // Физиология растений. 2005. Т. 52. N 1. С. 108–114.

64. Kitahata N., Saito S., Miyazawa Y., Umezawa T., Shimada Y., Min Y.-K., Mizutani M., Hirai N., Shinozaki K., Yoshida S., and Asami T. Chemical regulation of abscisic acid catabolism in plants by cytochrome P450 inhibitors // Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2005. Vol. 13. P. 4491–4498.

65. Saito S., Okamoto M., Shinoda S., Kushiro T., Koshiba T., Kamiya Y., Hirai N., Todoroki Y., Sakata K., Nambara E., Mizutani M. A plant growth retardant, uniconazole, is a potent inhibitor of ABA catabolism in Arabidopsis // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2006. Vol. 70. No. 7. P. 1731–1739.

66. Vettakkorumakankav N.N., Falk D., Saxena P., Fletcher R.A. A crucial role for gibberellins in stress protection of plants // Plant Cell Physiology. 1999. Vol. 40. No. 5. P. 542–548.

67. Кефели В.И. Природные ингибиторы роста // Физиология растений. 1997. Т. 44. N 3. С. 471–480.

68. Титов А.Ф., Таланова В.В. Устойчивость растений и фитогормоны / отв. ред. Н.Н. Немова. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. 206 с.

69. Корсукова А.В., Грабельных О.И., Боровик О.А., Дорофеев Н.В., Побежимова Т.П., Войников В.К. Влияние тебуконазол-содержащего препарата Бункер на морозоустойчивость яровой и озимой пшеницы // Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий: материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием (Петрозаводск, 21–26 сентября 2015 г.). Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2015. С. 277.

70. Поморцев А.В., Грабельных О.И., Дорофеев Н.В., Пешкова А.А., Войников В.К. Связь морозостойкости озимых зерновых с интенсивностью дыхания и содержанием водорастворимых углеводов в течение осенне-весеннего периода // Журнал стресс-физиологии и биохимии. 2013. Т. 9. N 4. С. 115–121.

71. Грабельных О.И., Боровик О.А., Таусон Е.Л., Побежимова Т.П., Катышев А.И., Павловская Н.С., Королева Н.А., Любушкина И.В., Башмаков В.Ю., Попов В.Н., Боровский Г.Б., Войников В.К. Митохондриальные энергорассеивающие системы (альтернативная оксидаза, разобщающие белки и «внешняя» NADH-дегидрогеназа) вовлечены в развитие морозоустойчивости проростков озимой пшеницы // Биохимия. 2014. Т. 79. Вып. 6. С. 647– 662. DOI: 10.1134/S0006297914060030

72. Корсукова А.В., Боровик О.А., Побежимова Т.П., Забанова Н.С., Дорофеев Н.В., Грабельных О.И. Различия в механизмах действия тебуконазола и тебуконазол-содержащего протравителя на активность митохондрий озимой пшеницы // Механизмы регуляции функций органелл эукариотической клетки: материалы докл. II Всерос. науч. конф. с междунар. участием (Иркутск, 22–24 мая 2018 г.). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. 2018. С. 58–60. DOI: 10.31255/978-5-94797-318-1-58-60

73. Верещагин А.Г. Липиды в жизни растений. М.: Наука, 2007. 76 с.

74. Шакирова Ф.М., Аллагулова Ч.Р., Безрукова М.В., Авальбаев А.М., Гималов Ф.Р. Роль эндогенной АБК в индуцируемой холодом экспрессии TADHN гена дегидрина в проростках пшеницы // Физиология растений. 2009. Т. 56. N 5. С. 796–800. DOI: 10.1134/S1021443709050203

75. Kerepesi I., Bányai-Stefanovits E., Galiba G. Cold acclimation and abscisic acid induced alterations in carbohydrate content in calli of wheat genotypes differing in frost tolerance // Plant Physiology. 2004. Vol. 161. No. 1. P. 131–133.

76. Liu L., Cang J., Yu J., Wang X., Huang R., Wang J. and Lu B. Effects of exogenous abscisic acid on carbohydrate metabolism and the expression levels of correlative key enzymes in winter wheat under low temperature // Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 2013. Vol. 77. No. 3. P. 516–525. DOI: 10.1271/bbb.120752

77. Bakht J., Bano A., Dominy P. The role of abscisic acid and low temperature in chickpea (Cicer arietinum) cold tolerance. II. Effects on plasma membrane structure and function // Journal of Experimental Botany. 2006. Vol. 57. No. 14. P. 3707–3715.