Накопление и распределение биомассы побегов пшеницы в связи с продуктивностью сорта (стр. 1 )

На правах рукописи

НАКОПЛЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БИОМАССЫ ПОБЕГОВ ПШЕНИЦЫ

В СВЯЗИ С ПРОДУКТИВНОСТЬЮ СОРТА

03.00.05 - ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Саратов — 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном

учреждении высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет им. »

на кафедре ботаники и физиологии растений

Научный руководитель:	доктор биологических наук, профессор
Официальные оппоненты:	доктор биологических наук, профессор
кандидат биологических наук
Ведущая организация:	ГОУ ВПО «Пензенский государственный педагогический университет им. »

Защита состоится 6 июня 2008 г. в 12.00 часов на заседании  диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский  государственный  университет им. »   , e-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. ».

Автореферат разослан «5»  мая  2008 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета                                                        

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Из более чем двадцати видов пшеницы наибольшее распространение и хозяйственное значение имеют два – Triticum aestivum и Triticum durum. Яровая мягкая пшеница по-прежнему остается основной зерновой культурой нашей зоны. Несмотря на длительное изучение ботанических и физиологических особенностей этой культуры интерес к ней по-прежнему привлекает внимание исследователей (Морозова,1986; Кумаков и др., 2001; Van Delden et al., 2000).

Одним из важнейших аспектов изучения растительного организма является анализ взаимоотношений между производящими и потребляющими ассимиляты органами и частями растения. Наибольший интерес с позиции селекционеров представляют отношения между наливающимся колосом и ассимиляционным аппаратом. Их изучение позволяет определить в каждом конкретном случае, что ограничивает урожай растения – производительность ассимиляционного аппарата или атрагирующая мощность колоса (Кумаков и др., 2001).

По-прежнему, остается актуальным изучение значимости ростовых функций органов, или распределения сухой массы по органам, для продук-тивности  и засухоустойчивости генотипов яровой пшеницы (Евдокимова, Кумаков, 2000; McMaster et al., 2003).

Важнейшее место среди требований к идеалу сорта пшеницы всегда занимала экологическая пластичность и устойчивость к неблагоприятным факторам среды (Шехурдин, 1929; Жученко, 1980; Васильчук и др., 2000). На первых этапах селекции удавалось наращивать потенциальную продуктивность сортов, но все труднее стало поддерживать их устойчивость (Ильина, 2000). Одним из главнейших направлений эволюции яровой пшеницы на Юго–Востоке саратовские селекционеры видели в повышении ее засухоустойчивости в комплексе с высокой продуктивностью, т. е. в получении высоких и устойчивых урожаев этой культуры в условиях зоны. И в настоящее время достижение оптимального сочетания высокой засухоустойчивости и высокой потенциальной продуктивности остается одной из основных задач селекции яровой пшеницы на Юго–Востоке (Васильчук и др., 2000; Ильина, 2000).

Продуктивность и засухоустойчивость того или иного генотипа, проявляясь в специфических биохимических реакциях, активности ферментов и уровне содержания гормонов, скорости тех или иных физиологических процессов, в конечном итоге выражается в накоплении сухой массы растением: всей вегетативной массы и зерна.

Селекция, в результате которой ведется отбор на продуктивность колоса, внесла существенные коррективы в распределении ассимилятов между органами пшеничного растения. Этой проблеме посвящено много исследований. Однако вопрос о накоплении и распределении сухого вещества по органам в фазе цветения, предопределяющее интеграцию частей растения в последующий период формирования и налива зерна, привлекает внимание и в настоящее время.

Цель и задачи исследования. Целью исследования являлось выявление особенностей накопления и распределения биомассы побегов пшеницы в связи с продуктивностью и засухоустойчивостью сорта. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Определить сортовые особенности накопления и распределения сухого вещества побегов пшеницы в период от всходов до цветения. 

2. Выявить изменение сухой массы органов главного побега в период от цветения до созревания пшеницы в связи с засухоустойчивостью сорта.

3. Установить особенности зерновой продуктивности главного побега сортов пшеницы разных лет селекции.

4. Выявить участие побегов кущения в накоплении биомассы растений и продуктивности сортов разных лет селекции.

Научная новизна работы. В работе показано, что сортовые различия в относительной массе органов побега пшеницы генетически детерминированы и сохраняются независимо от варьирования абсолютных значений приростов сухой массы под влиянием внешних факторов. Распределение и перераспределение накапливаемой растениями биомассы определяется закономерностями морфогенеза. Однако внешние факторы накладывают свой отпечаток на ростовые функции и соответственно на распределение ассимилятов. В первой половине вегетации наблюдается вполне определенная закономерность: в засушливые годы существенно возрастает доля колоса и снижается доля соломины в сухой массе побега в фазе цветения, доля же листьев наиболее стабильна по годам.

Выявлено, что увеличение доли колоса в общей биомассе главного побега у сортов саратовской селекции при неизменном значении доли листьев связано с увеличением абсолютной массы всех органов

Показано, что общий абсолютный прирост массы побега разных сортов тем больше, чем больше масса колоса на момент цветения пшеницы. Коэффициент реализации колоса, показывающий насколько реализуются потенциальные возможности колоса в складывающихся погодных условиях, позволяет ранжировать сорта по засухоустойчивости в любой засушливый год, а также их устойчивость к другим факторам вегетации.

Выявлено, что сорта селекции НИИСХ Юго-Востока (г. Саратов) отличаются от инорайонных сортов большим как абсолютным, так и относительным вкладом побегов кущения в общую биомассу растений.

Теоретическое и практическое значение. Полученные в процессе исследования сведения вносят вклад в изучение морфологии и физиологии важнейшей сельскохозяйственной культуры — пшеницы, и могут быть использованы для теоретического исследования морфогенеза, продуктивности растений, а также в селекционных работах для оценки перспективности сорта. Проведенный в работе анализ накопления и распределения биомассы главного и боковых побегов в разные фазы развития растения дополняет существующие представления об условиях целенаправленной регуляции роста и развития пшеницы, обеспечивает решение вопросов, связанных с механизмами засухоустойчивости, коррелятивных взаимоотношений между органами.

Результаты исследований включены в курсы лекций по анатомии, морфологии и физио­логии растений. Они используются при проведении лабораторных практикумов, выполнении курсовых и дипломных работ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Масса колоса в фазе цветения генетически детерминирована, что позволяет ранжировать сорта на потенциальную продуктивность по этому показателю в различные по погодным и агротехническим условиям годы.

2. Относительный прирост массы колоса в период от цветения до созревания по отношению к его массе в фазу цветения (коэффициент реализации колоса), служит надежным показателем устойчивости сортов к засухе и другим неблагоприятным факторам вегетации.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на 4 съезде общества физиологов растений России, международной конференции «Физиология растений – наука 3 тысячелетия» (Москва, 1999), научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов  и научных сотрудников СГАУ им. в 2000 году, на международной конференции «Актуальные вопросы экологической физиологии растений в 21 веке» (Сыктывкар, 2001), на 5 съезде общества физиологов растений России, международной конференции «Физиология растений – основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003 г.), на международной научно-практической конференции, посвященной 120-летию «Вавиловские чтения – 2007» (Саратов,  2007 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, 2 из них в печатных изданиях перечня ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Автор лично провел полевые и лабораторные эксперименты, осуществил сбор объектов, провел морфометрические и весовые исследования. Обработка полученных данных, их интерпретация, оформление проведены автором самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 50–80%. 

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 156 страницах, состоит из введения, 6 глав и выводов. Список цитированной литературы включает 223 источника, из которых 41 иностранных авторов. Работа содержит 34 таблицы и 30 рисунков.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность исследования, его практическая и теоретическая значимость; сформулирована основная цели, задачи и пути их реализации.

Глава 1. УСПЕХИ СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ  НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ

(обзор литературы)

В данной главе на основании анализа отечественной и зарубежной литературы рассматриваются основные итоги селекции яровой пшеницы 60-70 годов  20 столетия, биологические основы повышения продуктивности в процессе селекции, вопросы донорно-акцепторных отношений между колосом и ассимиляционным аппаратом, а также роли различных органов в наливе зерна. Рассматриваются аспекты влияния засухи на рост и накопление биомассы надземных органов яровой пшеницы.