Местные и селекционные сорта - факторы адаптации. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Современная селекция сельскохозяйственных культур, направленная главным образом на достижение максимальной продуктивности, существенно ослабляет защитные системы растений и, как следствие, снижает их устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Поэтому в последнее время особое внимание начинает уделяться созданию сортов на основе эволюционных принципов. В этой связи у сортообразцов гречихи ( Fagopyrum esculentum Moench) разных периодов селекции мы изучили норму реакции на изменение условий произрастания, отражающую способность растений адаптировать процессы фотосинтеза и формирования урожая к изменению условий произрастания для последующего использования этих данных в селекции культуры на повышение урожайности. В работе были использованы 13 сортообразцов гречихи, условно разделенных на три группы в зависимости от характера и срока селекции: местные (к-406, к-1709, коллекция ВИР, г. Санкт-Петербург), полученные селекционерами в 1930-1970-х годах (Калининская, Богатырь и Шатиловская 5) и современные сорта (Чатыр-Тау, Батыр, Девятка, Дизайн, Деметра, Дождик, Дикуль и Башкирская красностебельная). Впервые показано, что в результате селекции культуры не удалось добиться существенного повышения у растений устойчивости продукционного и фотосинтетического процессов, а также гомеостаза плодообразования. Современные сорта этой культуры проявляют высокую активность фотосинтеза и формируют высокую продуктивность лишь в благоприятных погодных условиях, но в стрессовых не имеют существенного преимущества перед своими предшественниками. В засушливом 2010 году они по семенной продуктивности достоверно не отличались от местных и старых сортов, тогда как в сравнительно благоприятные по температурному и водному режиму 2011-2013 годы превышение по анализируемому показателю составило в среднем 67,5 %, что в значительной степени было обусловлено реакцией фотосинтетического аппарата растений на условия произрастания. В засуху в фазу налива семян интенсивность фотосинтеза в листьях была снижена в среднем на 32,1 %, сухая масса надземных органов - на 46,7 %, а масса семян - на 67,5 %, по сравнению с показателями в благоприятные по температурному режиму и увлажнению 2011-2013 годы. С усилением дефицита влаги ситуация еще более ухудшается. При влажности почвы 30 % от полной влагоемкости у растений гречихи интенсивность фотосинтеза листьев снижалась в среднем в 4,4 раза, а продуктивность - на 41,8 %, по сравнению с показателями в варианте с оптимальным увлажнением. При этом более значимое уменьшение обоих показателей отмечали прежде всего у современных сортов: если у местного сортообразца к-1709 интенсивность фотосинтеза уменьшилась на 66,1 %, то у сортов Дикуль и Дождик - в среднем на 78,8 %. Таким образом, полученных данные указывают на низкий адаптивной потенциал современных сортов гречихи. В этой связи предлагается изменить принципы селекции культуры, направив ее на повышение гомеостаза плодообразования посредством отбора автогамных форм и создания самоопыляющихся сортов гречихи. Гибридизация с F. homotropicum позволяет существенно повысить инбредную жизнеспособность самоопыляющихся линий культурной гречихи, которые могут быть успешно использованы в селекционных программах по созданию автогамных сортов. Также больше внимания следует уделить повышению адаптивных возможностей самого продукционного процесса у растений, который недостаточно устойчив, чтобы обеспечить формирование высокого и стабильного урожая культуры. Перспективным представляется повышение активности и эффективности фотосинтеза, усиление начального роста, где скрыты огромные и пока что не реализованные резервы. Показан широкий диапазон наследственной изменчивости растений гречихи по интенсивность фотосинтеза в листьях (от 4,65 до 17,8 мкмоль СО2×м-2×с-1), позволяющий проводить по этому показателю целенаправленный отбор форм как методом гибридизации, так и массовым отбором в пределах отдельной популяции.
Бесплатно
Статья научная
Поиск способов повышения адаптации пшеницы к засухе в настоящее время считается важнейшей задачей в селекции новых сортов этой культуры. В представляемой работе проведена сравнительная оценка генотипических различий для основных характеристик корневой системы пшеницы, способных влиять на адаптацию растений к неблагоприятным условиям окружающей среды, в том числе к засухе. Использовали три генотипа пшеницы, воспроизводящие основные этапы эволюции гексаплоидной мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.): синтетическую пшеницу, полученную скрещиванием сорта LEUCURUM 84693 твердой пшеницы ( Triticum durum Desf., геном АВ, Украина) и дикого злака эгилопса Тауша ( Aegilops tauschii Coss., геном D, Турция); традиционный местный турецкий сорт мягкой пшеницы Albostan (геном ABD, Турция, провинция Невшехир); сорт современной селекции Karahan (геном ABD, Турция). Между сортами выявлены различия по диаметру корней растения, биомассе стеблей и соотношению биомассы побега и корня. Удаление побега вызывало увеличение длины корней, объема и ветвления корневой системы и соотношения биомассы побег:корень у синтетической пшеницы и в меньшей степени у сорта Albostan, но снижало величину этих показателей у сорта Karahan. Средние значения десяти измеренных ростовых параметров у растений пшеницы с удаленным побегом относительно контрольных составили +28 % для синтетической пшеницы, 0 % для сорта Albostan и -37 % для сорта Karahan. Эти результаты свидетельствуют о более высокой способности к ревегетации у синтетической пшеницы по сравнению с сортом Karahan. Впервые проведен сравнительный анализ корневой экссудации аминокислот, сахаров и органических кислот у генотипов пшеницы различных уровней эволюции. Показано, что сорт Karahan наиболее активно выделяет в ризосферу триптофан (0,05 мг/г сухих корней в сутки), гистидин (0,12 мг/г сухих корней в сутки), фенилаланин (0,45 мг/г сухих корней в сутки). Общее количество выделяемых корнями сахаров (в основном фруктозы, глюкозы и мальтозы) у сорта Karahan составило 55 мг/г сухих корней в сутки и было соответственно в 5 и 3 раза выше, чем у синтетического генотипа и сорта Albastan. Количество органических кислот в экссудатах всех изучаемых генотипов оказалось примерно одинаковым и составляло около 1,8 мг/г сухих корней в сутки. Эти данные отражают низкую способность сорта Karahan контролировать выделение фотосинтатов в окружающую среду через транспортные системы корней. Возможно, что высокая активность корневой экссудации аминокислот, особенно триптофана (предшественника в биосинтезе ауксинов), и сахаров может приводить к дефициту указанных веществ и замедлять регенерацию побегов у сорта Karahan. Полученные результаты указывают на различия в функционировании корневой системы у изученных генотипов пшеницы, связанные с ревегетацией побега и корневой экссудацией. Выяснение природы обнаруженных различий требует дальнейших исследований.
Бесплатно
