Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. АЛЬ-ФАРАБИ
,
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
Использование и идентификация сортов озимой пшеницы, устойчивых к тяжелым металлам (свинцу, меди, цинку и кадмию).
Алматы - 2011 г
УДК 631.527:633.11:504.5-03]:[581.1+591.1
Составители: .,
Рекомендации производству «Использование и идентификация сортов озимой пшеницы, устойчивых к тяжелым металлам (свинцу, меди, цинку и кадмию)» - Алматы:КазНУ им. аль-Фараби; 2011. -8 с.
Данные Рекомендации производству предназначены для ознакомления с металлаустойчивыми сортами озимой пшеницы, накапливающими минимальное количество приоритетных для Восточного Казахстана тяжелых металлов (цинк, медь, кадмий, свинец), перспективными для возделывания в условиях Восточно-Казахстанского региона, где возможно загрязнение почв тяжелыми металлами и принципами отбора металлоустойчивых генотипов.
Казахский национальный университет им. Аль-Фараби. 2011-11-23
Ответственный
Содержание
Введение Исследования накопления свинца, цинка, кадмия и меди в органах различных генотипов озимой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы тяжелыми металлами (цинк, медь, кадмий, свинец) Исследования вегетативных показателей и урожайности различных генотипов озимой пшеницы условиях естественного загрязнения почвы тяжелыми металлами (цинк, медь, кадмий, свинец) Заключение Рекомендации производству1 Введение
Богатый ресурсно-сырьевой потенциал Казахстана явился основой для развития мощной индустрии. Однако именно промышленные центры являются районами наибольшего загрязнения различных сред тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами загрязнены многие регионы Казахстана, поэтому проблема использования экологически чистых технологий на загрязненных площадях очень актуальна. Одним из способов регулирования качества окружающей среды может явиться создание и использование сортов растений, характеризующихся минимальным накоплением загрязнителей. Растения, выращиваемые на загрязненных почвах, проявляют значительные межвидовые различия в ответных реакциях на загрязнение. Изучение особенностей накопления тяжелых металлов у пшеницы и выявление гермоплазмы, характеризующейся устойчивостью к действию тяжелых металлов представляется важным шагом на пути создания и использования в производстве техногенно устойчивых сортов. Для этого необходимо изучение генофонда культурных растений и их диких сородичей и выделение доноров накапливающих минимальное количество загрязнителей и форм, перспективных для возделывания на загрязненных тяжелыми металлами территориях.
Изучение сортовой и видовой специфичности пшеницы по устойчивости к действию тяжелых металлов было начато с исследования воздействия свинца и цинка в 2009 г. и продолжено в 2010 г. исследованием воздействия кадмия меди, наиболее приоритетных загрязнителей Восточно-Казахстанского региона. Были проведены исследования закономерностей накопления и распределения цинка, свинца, кадмия и меди по органам пшеницы в зависимости от генотипических и сортовых различий образцов в лабораторных условиях выявлены устойчивые и неустойчивые генотипы озимой пшеницы по параметрам содержания исследуемых металлов. Были проведены исследования устойчивости генотипов пшеницы на клеточном уровне. Исследования проницаемости мембран для электролитов в условиях загрязнения среды цинком и свинцом позволили сделать вывод о том, что устойчивость растений в целом может быть обусловлена устойчивостью их клеточных мембран к действию стрессора. На основе результатов проведенных исследований разработаны тест-системы по выявлению генотипов с проростковой устойчивостью к действию тяжелых металлов.
Были проведены исследования накопления свинца, цинка, кадмия и меди в органах различных генотипов озимой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами, на основании полученных результатов выявлена степень накопления изучаемых металлов в репродуктивных органах пшеницы. Для каждого из изучаемых тяжелых металлов были выявлены свои особенности накопления по органам, а также генотипические различия растений пшеницы.
Практическая значимость работы заключается в выявлении образцов зерновых культур устойчивых к тяжелым металлам. Комплексная оценка исходного материала по генетико-селекционным и экологическим параметрам в условиях природного загрязнения почв в Усть-Каменогорском регионе позволила сформировать коллекцию металлоустойчивых образцов. Выявлены генотипы пшеницы, накапливающие минимальное количество изучаемых тяжелых металлов в зерне в условиях естественного загрязнения почвы. Это позволило рекомендовать доноры устойчивости к изучаемым тяжелым металлам, которые можно использовать в селекционно-генетических исследованиях. Предложен набор генотипов пшеницы, которые могут быть рекомендованы в производство для выращивания в техногенно неблагополучных регионах.
Разработаны рекомендации по подбору наиболее устойчивых к экотоксикантам сортов пшеницы, обеспечивающих получение экологически безопасной продукции.
2 Исследования накопления свинца, цинка, кадмия и меди в органах различных генотипов озимой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами.
Накопление растениями избыточных количеств элементов токсикантов – это показатель содержания тяжелых металлов (ТМ) в почвах. Немаловажным фактором в этом процессе являются и генотипические различия культур в аккумуляции элементов токсикантов. Процесс проникновения ТМ из почвы в растение сводится к преодолению внутренних барьеров растительного организма, его физиологических и биохимических механизмов самозащиты.
Наши исследования накопления изучаемых тяжелых металлов в органах различных генотипов озимой пшеницы мировой коллекции в условиях естественного загрязнения среды показали, что содержание тяжелых металлов в прикорневой зоне генотипов озимой пшеницы неодинаковое. По отношению к ПДК не наблюдается превышение концентрации свинца, но наблюдается превышение концентрации цинка, меди и кадмия). По отношению к региональному кларковому содержанию этих элементов в почвах Восточного Казахстана не наблюдается превышение по меди и свинцу, но наблюдается превышение по цинку и кадмию.
Исследование накопления исследуемых тяжелых металлов по органам озимой пшеницы показало, что цинк накапливается во всех органах, медь - преимущественно в корнях и листьях, кадмий премущественно в семенах, свинец – преимущественно в листьях. Выявлены большие генотипические различия в накоплении цинка, меди, кадмия и свинца по органам растений, при исследовании накопления исследуемых тяжелых металлов различными генотипами озимой пшеницы.
Исследование содержания цинка, меди, кадмия и свинца в семенах различных генотипов озимой пшеницы представляется наиболее важным, так как зерно пшеницы используется в пищевой промышленности. Наши исследования накопления цинка в семенах генотипов мировой коллекции показали, что этот металл накапливается в значительном количестве и его содержание превышает ПДК для зерна во всех генотипах и только в семенах сорта тритикале Таза такого превышения не наблюдается (рисунок 1).
Рисунок 1. Содержание цинка, меди, кадмия и свинца в семенах различных генотипов озимой пшеницы мировой коллекции
Наибольшее количество цинка накапливают семена растений сорта Купава, среднее количество – генотипов: pactum, Красноводопадская-25, МК-3745, Мироновская-25, наименьшее количество – сорта тритикале Таза. Содержание меди в семенах различных генотипов мировой коллекции не превышает ПДК ни в одном варианте опыта. Наибольшее количество меди накапливают семена растений сорта Мироновская-808, меньшее количество накапливают генотипы: МК-3745, Купава, Красноводопадская-25, pactum, наименьшее количество - Таза. Содержание кадмия превышает ПДК для зерна почти во всех вариантах опыта, только такие генотипы, как Красноводопадская-25 и Мироновская -808 содержат кадмий на уровне ПДК. Наибольшее количество кадмия, значительно превышающее ПДК, имеют семена тритикале Таза, меньшее, но также значительно превышающее ПДК – Купава, pactum и МК-3745. Наибольшее количество свинца накапливают семена растений сорта Купава, содержание свинца превышает ПДК для этого металла в зерне пшеницы. Другие генотипы накапливают свинец в незначительных количествах не превышающих ПДК, наименьшее количество свинца содержится в семенах вида pactum.
Таким образом, по накоплению изучаемых тяжелых металлов наиболее устойчивыми являются сорта озимой пшеницы Мироновская-808 и Красноводопадская-25. Содержание кадмия в семенах этих сортов на уровне ПДК, меди и свинца не превышает ПДК, цинка незначительно превышает ПДК.
Наши исследования накопления изучаемых тяжелых металлов в органах различных генотипов озимой пшеницы коллекции ВК НИИСХ в условиях естественного загрязнения среды показали, что содержание тяжелых металлов в прикорневой зоне генотипов озимой пшеницы неодинаковое. По отношению к ПДК не наблюдается превышение концентрации свинца, но наблюдается превышение концентрации цинка, меди и кадмия. По отношению к региональному кларковому содержанию этих элементов в почвах Восточного Казахстана не наблюдается превышение по меди и свинцу, но наблюдается превышение по цинку и кадмию.
Исследование накопления исследуемых тяжелых металлов по органам озимой пшеницы показало, что цинк накапливается во всех органах, медь - преимущественно в корнях и листьях, кадмий премущественно в корнях и листях, присутствует также в стеблях и семенах, свинец – преимущественно в листьях. Выявлены большие генотипические различия в накоплении цинка, меди, кадмия и свинца по органам растений, при исследовании накопления исследуемых тяжелых металлов различными генотипами озимой пшеницы.
Рисунок 2. Содержание цинка, меди, кадмия и свинца в семенах различных генотипов озимой пшеницы коллекции ВКНИИСХ
Наши исследования накопления цинка в семенах генотипов мировой коллекции показали, что этот металл накапливается в значительном количестве и его содержание превышает ПДК для зерна во всех генотипах (рисунок 2). Наибольшее количество цинка накапливают семена растений сорта Комсомольская-56, среднее количество – генотипов: Минг-2, 116/271, наименьшее количество – сорта Сибинка и Булава. Содержание меди в семенах различных генотипов мировой коллекции не превышает ПДК ни в одном варианте опыта. Наибольшее количество меди накапливают семена растений сорта Сибинка, среднее - Комсомольская-56, меньшее количество накапливают генотипы: Булава, Минг-2, 116/271. Содержание кадмия превышает ПДК для зерна почти во всех вариантах опыта, только такой генотип, как Минг-2 содержит кадмия меньше уровня ПДК, а такие генотипы как Комсомольская-56 на уровне ПДК. Наибольшее количество кадмия, значительно превышающее ПДК, накапливают семена генотипа 116/271, меньшее, но также значительно превышающее ПДК – Булава и Сибинка. Содержание свинца в семенах генотипов коллекции ВКНИИСХ не превышает ПДК для этого металла в зерне пшеницы. Наибольшее количество свинца накапливают семена растений сорта Сибинка. Незначительное количество свинца накапливают семена растений сорта Булава. Другие генотипы накапливают свинец в очень незначительных количествах.
Таким образом, наиболее устойчивыми к накоплению изучаемых тяжелых металлов являются сорта озимой пшеницы Минг-2 и Комсомольская-56. Содержание кадмия в семенах этих сортов на уровне ПДК, меди и свинца не превышает ПДК, цинка на среднем уровне.
Сорта озимой пшеницы Минг-2, Мироновская-808, Красноводопадская-25, Комсомольская-56 можно рекомендовать для их дальнейшего использования в селекции на металлоустойчивость. Содержание кадмия в семенах этих сортов на уровне ПДК, меди и свинца не превышает ПДК, цинка незначительно превышает ПДК. Так как цинк не является токсичным элементом, а такие токсичные металлы как кадмий и свинец незначительно накапливаются в семенах этих сортов, то можно рекомендовать их для дальнейшего использования в селекции на металлоустойчивость.
Исследования вегетативных показателей и урожайности различных генотипов озимой пшеницы условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами
Исследования вегетативных показателей и урожайности генотипов озимой пшеницы мировой коллекции показали, что лучшей всхожестью отличаются генотипы Мироновская 808 и pactum. Исследование количества растений сохранившихся перед зимовкой показали, наибольшее количество растений у генотипов Мироновская 808 и сорта тритикале Таза, наименьшее количество растений у вида озимой пшеницы T. monococcum.
Исследование вегетативных фаз различных генотипов озимой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами показали большие генотипические различия в их прохождении. Генотипы Мироновская 808 и Таза быстрее входят в фазу кущения. Остальные генотипы входят в фазу кущения на 1-2 дня позже.
Очень важный показатель продуктивная кустистость, который показывает способность растений образовывать продуктивные боковые побеги, вносящие немалый вклад в общую урожайность сорта. По этому показателю наибольшей продуктивной кустистостью обладают растения генотипов МК 3745 и Таза, средней среди изучаемых генотипов - вид T. dicoccum, более низкой остальные генотипы.
По числу зерен в колосе генотипы Мироновская 808, Красноводопадская 25 и pactum превосходят другие сорта и виды озимой пшеницы. Наименьший показатель количества зерен в колосе у генотипа T. dicoccum среди изучаемых форм. По массе зерна колоса все остальные генотипы превосходит T. dicoccum, средние показатели среди изучаемых форм пшеницы у генотипов: Мироновская 808, Красноводопадская 25, Таза, pactum, наименьшие у генотипов Купава и МК 3745. Масса зерна боковых стеблей наибольшая у генотипов Таза и T. dicoccum, средняя у – Купава и МК 3745, наименьшая у – Мироновская 808, Красноводопадская 25, pactum. Масса зерна растения в целом выше у T. dicoccum и Таза, средняя у – Мироновской 808 и Красноводопадская 25, меньшая у - pactum, Купава и МК 3745.
Урожай с делянки наибольший у сорта озимой пшеницы Мироновская 808, это связано, видимо с большим количеством переживших перезимовку и неблагоприятные условия летней вегетации растений, большим количеством зерен в колосе и достаточно высокой массой зерна в колосе. Кроме того, сорт Мироновская 808 быстрее других сортов проходит фазы развития. Генотипы тритикале Таза и T. dicoccum характеризуются достаточно высокой урожайностью по сравнению с другими изучаемыми формами пшеницы. Это связано, видимо с высокой продуктивной кустистостью и высокой массой зерна боковых стеблей (рисунок 3).
Рисунок 3 . Урожай с делянки различных генотипов озимой пшеницы мировой коллекции при их выращивании в естественных условиях загрязнения среды.
Исследование фенологических показателей и урожайности генотипов из коллекции ВК НИИСХ в условиях естественного загрязнения среды тяжелыми металлами показали, лучше других генотипов перезимовали сорта Сибинка и Минг 2. Наиболее устойчивым к неблагоприятным условиям среды во время летней вегетации оказались сорта Минг 2 и 116/271, процент сохранившихся растений наибольший у этих сортов.
Исследование вегетативных фаз различных генотипов озимой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами показали, большие генотипические различия в их прохождении. Выявлены различия между исследумыми генотипами во время вхождения в фазу кущения. Такой генотип как Булава на 2 дня, а генотипы Комсомольская 56 и 116/271 на 1 день позже входят в фазу кущения, чем остальные генотипы. Вход в фазу кущения и полное прохождение ее очень важны для последующей перезимовки, так как в в этот период происходит накопление углеводов, белков и других веществ – протекторов, помогающих предотвратить вымерзание растений. Это подтверждается и нашими опытами. Генотипы Минг 2 и 116/271 имеют больший процент выживших растений после перезимовки.
Исследование урожайности растений с делянки показало, что среди изучаемых генотипов наибольшую урожайность показывает сорт озимой пшеницы 116/271, несколько меньшую сорта – Булава и Минг 2, меньшую сорт - Комсомольская 56, наименьшую сорт – Сибинка (рисунок 4).
Рисунок 4 . Урожай с делянки различных генотипов озимой пшеницы коллекции ВКНИИСХ, при их выращивании в естественных условиях загрязнения среды.
Наибольшую урожайность сорта 116/271 можно связать с лучшей сохранностью растений во время летней вегетации. Хорошую урожайность сортов Булава и Минг 2 с хорошей перезимовкой растений. Кроме того, сорта Минг 2 и 116/271 быстрее других сортов входят в фазу кущения. Можно сделать вывод, что урожайность растений связана их способностью быстрее входить в фазу кущения, успешно перезимовывать, сохраняться во время летней вегетации
.
4 Заключение
Проведены исследования физиологических параметров и урожайности различных генотипов озимой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами. Исследования показали, что сорта озимой пшеницы, районированные в регионе Восточного Казахстана, лучше приспособлены к местным условиям, быстрее проходят фазы развития, быстрее входят в фазу кущения и поэтому лучше проходят 1 и 2 фазу закаливания, лучше перезимовывают. Урожайность этих генотипов также выше, это связано с их большей продуктивной кустистостью. Этот показатель также связан с успешностью прохождения фазы кущения и образованием дополнительных побегов. Среди генотипов мировой коллекции высокой урожайностью, более быстрым развитием, лучшим прохождением фазы кущения, лучшей перезимовкой отличается сорт тритикале Таза.
На основании полученных в 2009-2011 гг. результатов были сделаны следующие выводы:
5 Рекомендации производству
[1996] выделяет селекционно важные показатели техногенно устойчивых сортов: пластичность, продолжительность вегетационного периода, урожайность, размер и избирательность корневых систем, детоксикация и локализация экотоксикантов в определенных частях растения.
Сорта озимой пшеницы Минг-2 и Мироновская-808 можно рекомендовать для выращивания в условиях Восточно-Казахстанского региона, так как они мало накапливают тяжелые металлы, имеют хорошие показатели развития, перезимовки, урожайности.
Металлоустойчивые растения характеризуются более ранним вхождением в фазу кущения, лучшей способностью переживать зимовку и неблагоприятные условия летней вегетации. Показатели сроков вхождения в фазу кущения, процента перезимовки, сохранности перед уборкой, накопления тяжелых металлов в зерне можно использовать для оценки металлоустйчивости при отборе сортов пшеницы для выращивания в загрязненных тяжелыми металлами агроценозах.
