Оценка засухоустойчивости перспективных линий и сортов сои способом проращивания в растворе осмотически активных веществ

Введение. Процесс глобального потепления в настоящее время приводит к изменению погодных условий, в результате чего увеличиваются частота и продолжительность засух различного происхождения [1]. Засуха влечет за собой значительные изменения в организме растений, неблагоприятно отражающиеся на процессе их роста. На этом фоне отмечается неустойчивость сельскохозяйственных растений к стрессовым факторам и неспособность сорта в полном объеме реализовать свои потенциальные возможности.

Водный режим почвы существенно влияет на быстрое и дружное прорастание семян, рост и развитие культурных растений в течение вегетационного периода и формирование зерна.

Способность использовать влагу на фоне водного дефицита, особенно на ранних стадиях онтогенеза – одна из ценных хозяйственно-биологических характеристик сельскохозяйственных культур. Под засухоустойчивостью растений подразумевается их способность переносить временное обезвоживание с наименьшим снижением ростовых процессов и урожайности.

Соя относится к среднетребовательной по отношению к влаге. Она без особых повреждений переносит засуху в период всходы-ветвления, благодаря хорошо развитой корневой системе, однако в период посевы-всходы почва должна быть достаточно влажной. В связи с потеплением климата и усилением аридности изучение засухоустойчивости сои является актуальным [2, 7].

На сегодняшний день имеется большое многообразие различных методов оценки засухоустойчивости сельскохозяйственных культур. Преимущественно распространены методы, основывающийся на определении всхожести проростков семян в растворах осмотически активных веществ, моделирующих дефицит влаги (например, маннит, сахароза, полиэтиленгликоль, сорбит, декстран с хлоридом натрия).

Прорастание семян в растворе сахарозы характеризует генетически обусловленные способность развиваться при недостаточном количестве воды и сосущую силу [3]. Сорта, семена которых способны прорастать и образовывать мощную корневую систему на фоне осмотического стресса, наиболее устойчивы к засухе в полевых условиях. Данная методика диагностики засухоустойчивости полевых культур позволяет выделить перспективные сорта, устойчивые к ранней засухе на первичных стадиях онтогенеза.

Условия, материалы и методы. Исследования проводились в лабораторных условиях на линии СГ 3 (Слава) и трех сортах сои: Орлея (включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в 2022 г.), Мезенка (в 2016 г.), Зуша (в 2015 г.).

Для лабораторной оценки прорастания семян использовали методику Н.Н. Кожушко [4]. Лабораторная оценка засухоустойчивости сортов проводилась по показателям энергии прорастания и всхожести семян, воздушносухой массе проростков в отсутствие и при наличии стрессового эндогенного фактора на 3-е и 7-е сутки соответственно.

В контрольных образцах использовалась дистиллированная вода, для диагностики ранней засухоустойчивости был взят водный раствор сахарозы (С 12 Н 22 О 11 ), имеющий концентрацию 95,2 г/л (что соответствует осмотическому давлению 7 атмосфер, имитирующий условия ранней почвенной засухи [4, 5].

Опыт был заложен в трехкратной повторности. Объем выборки – 25 семян каждого сорта. Проращивание семян проводили в чашках Петри на фильтровальной бумаге при комнатной температуре.

Результаты и обсуждения. Посевные качества семян определяет комплекс критериев и признаков, от которых существенно зависит посевная годность семян, основными из них являются энергия прорастания и всхожесть. Энергия прорастания характеризуется одновременностью и скоростью прорастания семян в течение определенного установленного срока. Семена, показатель энергии прорастаний которых выше, бывают наиболее устойчивы к стрессовым условиям, их проростки всходят дружнее, в меньшей степени поражаются болезнями, что способствует повышению урожая.

В результате лабораторных исследований засухоустойчивости линии СГ 3 (Слава) и сортов сои Орлея, Мезенка и Зуша установлено, что осмотически активный раствор (сахароза) приводил к существенному снижению энергии прорастания семян, которая варьировала от 24,0 % до 32,0 % (рис. 1). Наиболее интенсивная энергия прорастания в условиях осмотического стресса была зафиксирована у сорта Мезенка (32,0%) и была выше других сортов в среднем на 20,0%.

Контроль Сахароза

НСР 05 АВ – 3,06

Рисунок 1 – Энергия прорастания семян сои, 3-е сутки

Всхожесть семян является одним из ключевых показателей посевных качеств, отражающих потенциал семян к прорастанию и дальнейшему формированию устойчивого ценоза растений. Только высоковсхожие семена сои способны формировать высокие урожаи.

Процент всхожести семян сортов сои в условиях водного дефицита варьировал от 84,0 % до 89,2 % (рис. 2).

%

98,4

97,2

Контроль Сахароза

СГ 3 (Слава)

Орлея

Зуша

Мезенка

Рисунок 2 – Всхожесть семян сои, 7-е сутки

НСР 05 АВ – 2,48

Максимальная всхожесть наблюдалась у линии сои СГ 3, составив в контрольном варианте 98,4 % и 89,2 % в условиях осмотического стресса. Сорт Орлея так же показал в варианте с сахарозой 89,2 %, однако всхожесть в контроле оказалась ниже на 1,2 %, чем у СГ 3. Мезенка в контроле и сахарозе показала 94,0 % и 86,0 % соответственно. Наименьшие показатели по всем вариантам были зафиксированы у сорта Зуша.

В таблице 1 представлены показатели сухой массы проростков сои, значения которых в растворе сахарозы в среднем по сортам ниже контроля на 26,5 %.

Таблица 1 – Сухая масса проростков сои из семян

Сорт	Сухая масса проростков, мг/1 растение
	Контроль	Сахароза
СГ 3 (Слава)	10,9	7,2
Орлея	9,5	7,6
Мезенка	10,3	8,3
Зуша	13,0	8,7
НСР 05 АВ	2,19

Наибольшая масса проростков в растворе осмотически активных веществ отмечалась у сортов Зуша и Мезенка, которые сформировали из семян 8,7 мг и 8,3 мг сухого вещества. Показатель сухой массы всех сортов в условиях осмотического стресса варьировал в пределах от 7,2 мг до 8,7 мг.

Заключение. Проведенные исследования продемонстрировали, что изучаемые линии и сорта сои способны прорастать в условиях моделируемого дефицита влаги, что свидетельствует о достаточно высокой сосущей силе и способности семян поглощать необходимое количество влаги для запуска ростовых процессов.

Линия СГ 3 и сорт Орлея превосходили остальные сорта по всхожести в условиях осмотического стресса, превысив их в среднем на 4,7 %. Однако Зуша и Мезенка смогли сформировать наибольшую воздушно-сухую массу.

Согласно классификации ВИР [6], все исследуемые сорта по степени засухоустойчивости были отнесены к группе засухоустойчивых (81-100 %).