Анализ засухоустойчивости различающихся по стратегии адаптации к засухе растений пшеницы Triticum aestivum L. на начальном этапе онтогенеза

Ранний этап онтогенеза, во время которого растения наиболее чувствительны к дефициту влаги, - одна из самых критичных фаз в их развитии. Мягкая пшеница ( Triticum aestivum L.) относится к наиболее распространенным в мире и в Российской Федерации ценным культурам. В процессе естественного и искусственного отбора на территории России сформировались две существенно различающиеся по стратегии адаптации к засухе экологические группы пшеницы - лесостепной западносибирский и степной волжский экотипы. Для регионов Западной Сибири характерна весенняя засуха, в связи с чем растения пшеницы лесостепного западносибирского экотипа отличаются замедленным ростом на начальном этапе онтогенеза. В юго-восточных районах европейской части России, в частности в Поволжье, засуха наблюдается позднее, и сорта степного волжского экотипа, наоборот, интенсивно растут в начале вегетации, чтобы максимально развить разветвленную сеть корней к наступлению летней засухи. В настоящей работе впервые выявлены индуцированные засухой изменения в гормональном балансе и содержании аминокислоты пролина у лесостепного западносибирского и степного волжского экотипов пшеницы на начальном этапе онтогенеза. Цель работы состояла в оценке физиолого-биохимических показателей растений пшеницы сортов Зауральская Жемчужина (лесостепной западносибирский экотип) и Экада 70 (степной волжский экотип) в начальную фазу их онтогенеза в норме и в условиях засухи. В первой серии экспериментов семена раскладывали по 15 шт. в чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную 5 мл растворов концентрированной сахарозы (4 %, 8 % и 12 %), моделирующих засуху. Чашки Петри помещали в термостат и проращивали семена в темноте при 22 °С в течение 3 сут. В качестве контроля использовали семена, пророщенные на дистиллированной воде. На 3-и сут рассчитывали энергию прорастания семян, которую определяли по соотношению (%) числа проросших семян к общему числу взятых для проращивания. У проросших семян измеряли длину главного корня. Во второй серии провели вегетационные опыты в контролируемых условиях. Семена высевали в емкости объемом 15 л (по 30 растений в каждой, глубина посева 4-5 см, расстояние между рядками 2,5 см, расстояние между растениями в ряду 2,5 см). Часть растений подвергалась ранней почвенной засухе. При ее моделировании полив не проводили до достижения значения 30 % влажности от полной влагоемкости почвы (ПВП). В контроле поддерживали влажность 70 % от ПВП. На 7-е, 8-е и 9-е сут измеряли сырую и сухую массу контрольных и подверженных действию почвенной засухи проростков. Содержание цитокининов (ЦК), индолилуксусной (ИУК) и абсцизовой (АБК) кислот в 10 проростках пшеницы (сырая масса 0,9-1,0 г) на 7-е, 8-е и 9-е сут определяли методом иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием специфичных кроличьих антител и меченных пероксидазой антикроличьих антител. Также осуществляли экстракцию и определяли содержание свободного пролина. Установлено, что имитирующие засуху концентрированные растворы сахарозы снижали энергию прорастания семян и ингибировали длину главного корня у 3-суточных проростков пшеницы обоих экотипов. Необходимо отметить, что ингибирование прорастания семян и торможение роста главного корня было выражено гораздо сильнее у сорта Зауральская Жемчужина. Почвенная засуха также подавляла рост 7-9-суточных проростков, причем опять же этот процесс был более выражен у растений сорта Зауральская Жемчужина. Выявлен дисбаланс фитогормонов у 7-9-суточных проростков обоих сортов, связанный с индуцированным засухой накоплением АБК, падением содержания ЦК и особенно ауксинов. Однако в проростках сорта Экада 70 амплитуда сдвигов в гормональном балансе, вызываемых засухой, оказалась заметно меньше в сравнении с растениями сорта Зауральская Жемчужина. Также обнаружено, что почвенная засуха приводила к повышению содержания аминокислоты пролина - важного осмопротектора, при этом более высокая концентрация пролина была характерна для 7-9-суточных проростков сорта Экада 70 как в норме, так и при стрессе. Совокупность полученных результатов свидетельствует о более высокой засухоустойчивости растений степного волжского экотипа в сравнении с представителями лесостепного западносибирского экотипа на начальном этапе онтогенеза, что может быть обусловлено меньшей амплитудой стресс-индуцированных сдвигов в содержании фитогормонов и повышенным содержанием осмопротектора пролина у растений степного волжского экотипа.