5. Повышение устойчивости к засухе

Наиболее радикальным способом борьбы с засухой - применение орошения, которое позволяет увеличить урожай сельскохозяйственных культур в 2-3 раза.

Кроме того, целесообразно проводить следующие мероприятия:

1. Использовать для посева наиболее засухоустойчивые сорта и высеивать их в наилучшие сроки.

2. Высеивать те или иные культуры по чистому пару, содержащему, как правило, больше воды в почве по сравнению с почвами после предшественников.

3. Вносить в почву органические и минеральные удобрения, которые обеспечивают более экономное расходование воды.

Стойкость к засухе возрастает при достаточном обеспечении калием, который улучшает поглощение и использование воды, снижает транспирацию в результате более эффективной регуляции работы устьичного аппарата, усиления связывания воды. Благодаря калийным обработкам лучше развиваются и глубже проникают в почву корневые системы. Улучшается как работа фотосинтетического аппарата, так и отток ассимилятов в репродуктивные органы, поскольку калий участвует в транспорте сахарозы. Будучи кофактором многих реакций фотосинтеза и дыхания, калий оказывает стимулирующее действие на поддержание основных физиологических процессов.

4. Вести активную борьбу с сорной растительностью, болезнями и вредителями.

5. Проводить предварительное закаливание растений.

Метод закаливания предложен П.А. Генкелем и заключается в замачивании семян в чистой воде (соотношение 1:2) до полного их набухания и наклевывания с последующим подсушиванием при температуре 20-22^о в течение 30 часов до воздушно-сухого состояния. Растения, полученные из закаленных семян, обнаруживают глубокую перестройку обмена веществ: у них повышается вязкость протоплазмы, увеличивается интенсивность фотосинтеза, активируются дыхательные ферменты. Митохондрии у закаленных растений более устойчивы к перегреву и быстрее восстанавливают свою фосфорилирующую активность при поливе после перенесенной засухи. У закаленных растений менее активна рибонуклеаза и в них интенсивнее протекает синтез белка. Закаливание стабилизирует структуру мембран и увеличивает устойчивость растений одновременно к перегреву и обезвоживанию.

6. Проводить обработку семян аденином, серноксилым цинком, кинетином и картолином.

Эти химические вещества способствуют частичному подавлению активности рибонуклеазы и стабилизируют содержание РНК, белка и биосинтеза белка в условиях засухи. Так введение цитокининов задерживает деградацию структурных элементов в стрессовых условиях, а также защищает от разрушения белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Кроме того, цитокинины стимулируют деление клеток и задерживают старение. Все это способствует иповышению устойчивости растений. Однако, внесение цитокининов непосредственно в период засухи усугубляет ее отрицательный эффект. Доказано, что в момент репарации, при введение цитокининов, состояние растения значительно улучшается.

В настоящяе время ведется поиск аналогов цитокининов, обладающих большей способностью повышать устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды. К таким соединениям относится, например, картолин, который по сравнению с цитокининами лучше защищает от повреждения засухой.

Обработка растений ячменя раствором картолина за несколько дней до наступления засухи предохраняла от распада полирибосомы и нормализовала активность РНК - полимеразы в клетках листьев в условиях недостаточного водоснабжения. Кроме того, под влиянием картолина увеличивался урожай обработанных растений по сравнению с необработанными, а также повышалась устойчивость клеток листа к высоким температурам и обезвоживанию. Обработка гормонами важна и в целях повышения деятельности белок-стимулирующих систем. При предпосевной закалке к засухе функциональная активность рибосом стимулируется, что также определяется большой устойчивостью белоксинтезирующей системы. У закаленных растений сохраняется способность к синтезу белка при частичном обезвоживании.

7. Использование ретардантов, в частности хлорхолинхлорид (ССС).

Под влиянием ССС снижается интенсивность роста стеблей злаков, и они становятся менее требовательными к воде и более устойчивыми к завяданию. Обработанные ССС зерновые злаки приобретают ряд свойств, характерных для засухоустойчивых растений: они низкорослы, имеют мощную развитую, глубоко проникающую корневую систему, слабее транспирируют, имеют повышенную оводненность тканей листьев и стебля и пониженную проницаемость протоплазмы для электролитов. Эти свойства проявляются как при опрыскивании растений ретардантом, так и при предпосевной обработке семян. Растения из семян, обработанных ретардантом, не теряли способности к фотосинтезу в жестких метеорологических условиях, когда температура на поверхности почвы достигала +55оС, температура воздуха в посевах пшеницы +35оС. При этом предпосевная обработка семян ССС заметно повышает устойчивость пшеницы как к засухе, так и к зимним холодам (положительная сопряженная устойчивость).

8. Использование трансгенных растений.

В связи с выявлением четкой зависимости устойчивости к засухе от содержания осмотиков в последние годы используется введение в геном растений генов, кодирующих энзимы, которые катализируют образование осмотически активных продуктов. Эти методы генной инженерии позволяют получить устойчивые к засухе трансгенные растения. Так, например, ген p5cs из Vigna aconitifolia, который кодирует бифункциональный энзим, обладающий каталитическими активностями г-глутамилкиназы и глутамил-г- семиальдегид-дегидрогеназы, использовался для трансформирования табака. Этот энзим катализирует превращение глутамата до Д-пирролин-5-карбоксилата, который затем восстанавливается до пролина. Трансгенные растения табака продуцировали в 10-18 раз больше пролина и общей биомассы по сравнению с контрольными объектами. Повышение концентрации осмотика способствовало увеличению осмотического потенциала и облегчению выживания в условиях водного дефицита. В листья табака вводили также ген TPSI, кодирующий трегалозо-6-фосфатсинтазу из дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Трансгенные растения табака приобретали устойчивость к засухе при возрастании уровня нередуцирующего дисахарида трегалозы, также обладающей осмозащитными функциями. Близкие данные получены при стимулировании синтеза фрукгана и ряда других веществ с осмотическими свойствами. Трансгенные растения табака, у которых удалось экспрессировать СОД (супероксиддисмутаза), также оказались более толерантными к дефициту воды.

Таким образом, повышение осмотического потенциала трансгенных растений за счет активирования синтеза защитных осмофильных веществ или ферментов системы детоксикации токсических веществ является новым и перспективным способом повышения устойчивости растений к засухе. (Чиркова, 2002).