УДК 581
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ И ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ ЯЧМЕНЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Михальчук О. Э.
Кафедра ботаники, КемГУ
*****@***ru
Солеустойчивость - тот предел засоления, при котором растения ещё способны завершить полностью онтогенетический цикл развития и сформировать всхожие семена.
При повышенном содержании солей в почве у растений нарушается водный и ионный гомеостаз как на клеточном уровне, так и на уровне целого растения. В целом почвенное засоление затормаживает рост и может вызвать гибель растений (Удовенко, 1977).
Высокие концентрации соли и водный дефицит могут ингибировать рост, влияя на процессы деления и дифференцировки клеток. Из засоленного субстрата ионы быстро проникают через корневую систему во все органы растения и накапливаются в его клетках в значительных количествах. Предельная концентрация ионов в клетках при этом зависит от ряда биологических свойств цитоплазмы растений и уровня засоления среды. Этот процесс повышения концентрации ионов в цитоплазме и является, в сущности, проявлением воздействия экстремального фактора (засоления среды) на растительный организм (Удовенко, 1977).
Более высокая степень устойчивости сорта к внешнему фактору обусловливается, с одной стороны, способностью растений сохранять нормальный уровень метаболизма (норму реакции) при более широком интервале значений напряженности этого фактора, т. е. обеспечивается повышенной биологической буферностью организма и с другой, – большей скоростью выработки у них защитных изменений метаболизма тогда, когда напряженность экстремального фактора выходит за пределы допустимой нормы (Удовенко, 1977).
Диагностику солеустойчивости и засухоустойчивости сортов ячменя осуществляли нескольками методами: по скорости набухания семян, по всхожести семян, по ростовой реакции отрезков колеоптилей.
Суть метода определение устойчивости по скорости набухания семян состоит в том, что пробы семян взвешивали, помещали в марлевые мешочки и погружали в 8% раствор сахарозы. Выдерживали семена в таком растворе 72 часа. После этого их обсушивали фильтровальной бумагой и снова взвешивали. По разности конечной и начальной массы семян определяли скорость набухания их в растворе соли.
Известно, что семена более устойчивых растений обычно набухают быстрее.
Определение устойчивости по всхожести семян проводили в чашках Петри и рулонах. Для чашек Петри были отобраны партии семян пророщенных в воде.
Чашки Петри прокаливали в сушильном шкафу при 150 °С в течение одного часа, затем охлаждали и на дно каждой укладывали фильтр. На нем равномерно пинцетом распределяли по 50 семян.
В каждую чашку наливали по 10 мл дистиллированной воды. Сверху семена накрывали влажным фильтром и верхней чашкой. Проращивание осуществляли при постоянной температуре 26 °С. Учет проросших семян проводили на третьи сутки при развитии корешка длиной не менее 2 мм.
Размещение сортов в разные группы устойчивости проводили по степени их прорастания: низкая устойчивость от 0 до 30%, от 31 до 60% – средняя и свыше 61 % - высокая.
В связи с низкой всхожестью семян из чашек Петри отбирали проросшие семена для испытания в растворе осмотика рулонным методом.
На полосу фильтровальной бумаги, смоченную водой до полного увлажнения, раскладывали проросшие семена (по 10 штук) на одинаковом расстоянии друг от друга, так, чтобы зародыш находился на стартовой линии, которую проводили на расстоянии 2-3 см от края полосы. Сверху их покрывали полоской такой же бумаги, смоченной до полного увлажнения водой.
Фильтровальную бумагу с семенами скатывали в рулон, скрепляли ниткой и помещали в стакан с водой (контороль) и раствором NaCl (3%) (опыт). Стаканы помещали в термостат с температурой 26 °С.
На седьмой день после замачивания семян на проращивание, когда основная масса проростков достигала длины 2,5-3 см, их срезали и из верхней (подверхушечной) части колеоптилей нарезали отрезки одинаковой длины (4 мм). Из каждого проростка делали только один биотест. Колеоптильные отрезки по 10 штук раскладывали по вариантам на фильтры в чашки Петри, пропитанные водой (контроль) и раствором соли (опыт), выдерживали снова в термостате при постоянной температуре.
Зная исходную длину отрезков (4 мм), вычислили прирост в воде и в опыте. Показателем солеустойчивости служил прирост биотестов опытного варианта в процентах к приросту в контроле.
Результаты исследований и обсуждение
В связи с низкой всхожестью, семена сначало прорастили на воде, а затем выбрав проросшие семена использовали для диагностики солеустойчивости рулонный метод и колеоптильный тест роста корней и проростков. В качестве показателя использовали колеоптильный тест и индекс. Результаты занесены в таблицы 1, 2, 3.
Исследовали 4 сорта ячменя репродукции 2009 г, выращиваемых в трёх районах Кемеровской области: Никита, Золотник, Одесский 100, Одесский 22. Характеристика сортов представлена в табл.1.
Таблица 1
Общая характеристика сортов
Сорт | Характеристика происхождения | Вес 1000 зерен, г | Максимальная урожайность, ц/га | Всхожесть, % | Степень устойчивости |
Никита | Выведен Кемеровским НИИ с/х и Сибирским НИИ с/х (г. Омск) | 42,7 | 59,2 | 13,3 | Средневосприимчив к болезням |
Золотник | Выведен Адтайским НИИ земледелия вместе с Сибирским НИИ растеневодства | 45,0 | 61,2 | 17,3 | Не устойчив к болезням, устойчив к полеганию, засухоустойчив |
Одесский 100 | Выведен в Селекционно-генетическом институте г. Одесса | 52,6 | 44,9 | 36,6 | Засухоустойчив |
Одесский 22(115) | Выведен в ВСГИ | 57,5 | 54,8 | 35,3 | Устойчив к полеганию |
Овод | Выведен частным селекционером Кемеровской области | 42,2 | 44,3 | 36,6 | Устойчив к полеганию, к пыльной головне, корневым гнилям |
Из таблицы 1 видно, что у сорта Одесский 22 самая большая масса тысячи зёрен. Максимальная урожайность наблюдается у сорта Золотник. Лучшую всхожесть продемонстрировали три сорта: Одесский 22, Одесский 100, Овод.
Таблица 2
Определение засухоустойчивости методом набухания
Сорт | Контроль (вода) | Опыт (сахароза) | Содержание воды в набуших семенах, г | о/к*100% | Степень устойчи - вости | |||
масса 100 семян, г | масса набухших 100 семян, г | масса 100 семян, г | масса набуших 100 семян, г | контроль | опыт | |||
Гурьевский район | ||||||||
Никита | 4,4 | 7,6 | 4,2 | 5,9 | 3,2 | 1,7 | 53 | 47 |
Золотник | 5,0 | 7,1 | 4,7 | 6,0 | 2,1 | 1,3 | 62 | 38 |
Одесский 22 | 6,0 | 8,7 | 6,3 | 8,4 | 2,7 | 2,1 | 77 | 23 |
Одесский 100 (Рядовой) | 5,3 | 9,3 | 5,2 | 8,0 | 4,0 | 2,8 | 70 | 30 |
Яшкинский район | ||||||||
Никита | 3,8 | 6,8 | 3,8 | 5,8 | 3,0 | 2,0 | 66 | 32 |
Одесский 100 | 4,8 | 6,8 | 4,5 | 6,1 | 2,0 | 1,6 | 80 | 20 |
Из таблицы 2 видно, что у сорта Одесского 22 масса сухих семян самая большая, а набухших семян масса максимальна у сорта Одесский 100. Соответственно у сорта Одесский 100 самое большое содержание воды в набухших семенах. В растворе сахарозы набухание семян было замедленно и содержание воды на 47 % было меньше, чем при набухании в воде. Лучшие показатели по оценке засухоустойчивости выявлены у сорта Одесский 22, Одесский 100 – засухоустойчивые и сорта Золотник и Никита – средне засухоустойчивые.
Таблица 3
Характеристика солеустойчивости сортов ячменя на растворе NaCl (3%)
Вариант | Длина (среднее) | Индекс п/к*100% | Степень солеустойчивости | |
проростков (см) | корней (см) | |||
Гурьевский район | ||||
Одесский 100 (Рядовой) | 4,1 | 4,5 | 91,1 | 8,9 |
Никита | 4,0 | 4,2 | 95,2 | 4,8 |
Золотник | 3,6 | 4,5 | 80,0 | 20,0 |
Одесский 22 | 3,0 | 3,0 | 100,0 | 0,0 |
Яшкинский район | ||||
Никита | 3,3 | 4,0 | 82,5 | 17,5 |
Одесский 100 | 2,8 | 3,5 | 80,0 | 20,0 |
Характер реакций на повышенное содержание соли выявленных в процессе исследования, соответствует литературным данным (Удовенко, 1977). В опытном варианте отметили подавление роста корней и колеоптилей. Значительно сильнее у всех сортов была выращена депрессия их линейного роста. На солевом растворе более высокая устойчивость к хлоридному засолению выявлена у Одесского 22, Никиты и Одесского 100, причём у сортов репродукции Гурьевского района эти показатели выше (табл. 3). Выявленные в ходе лабораторного эксперимента сортовые различия ячменя по реакции на засоление субстрата носит количественный характер, отражая степень депрессии ростовых процессов на ранних этапах развития.
Сорта Одесский 22 и Никита могут рассматриваться в качестве источников солеустойчивости и засухоустойчивости.
Литература
1. Большой практикум по устойчивости растений: Методическое пособие для студентов ОЗО/Кемеровский госуниверситет; Сост.: – Кемерово, 2003. – 32 с.
2. Бюллетень Госсударственной комиссии по сортоиспытанию, 2007 г. – 560 с.
3. Удовенко культурных растений, Ленинград, Колос, 1977. – 212 с.
Научный руководитель – к. б.н., доцент
