Оводненность тканей у растений-семенников свеклы столовой (Beta vulgaris L.) при моделировании водного дефицита и его компенсации

Биологическая особенность растений семейства маревых, в частности свеклы, — их засухоустойчивость, обеспечиваемая формированием мощного главного корня длиной более 1 м (1). В условиях умеренного климата для выращивания семян этой двухлетней культуры корнеплоды закладывают на зимнее хранение, удаляя действующую часть корня. На 2-м году жизни отрастающая придаточная короткая корневая система, которая располагается в верхнем пересыхающем слое почвы, не полностью компенсирует удаление главного корня. Как следствие, лимитирующим фактором выращивания семян свеклы столовой служит водный режим растений 2-го года жизни, уже не засухоустойчивых. В условиях весенне-летних засух, довольно частых в Восточной Сибири, роль этого фактора возрастает.

У свеклы адаптация высаженных растений 2-го года к водному дефициту, возникающему вследствие нарушения развития их подземной части, осуществляется благодаря синтезу стрессового фитогормона — абсцизовой кислоты (2). Однако при этом водный дефицит компенсируется не всегда, что обусловливает завядание корнеплодов и неустойчивость семеноводства свеклы даже в европейской части России (3) — как правило, более влагообеспеченной, чем восточносибирский регион.

Мы изучали влияние подсушивания на развитие растений-семенников в связи с показателями оводненности.

Методика. Опыты проводили на растениях свеклы Beta vulgaris L. сорта Бордо 237 2-го года жизни (семенники). Завядание моделировали, выдерживая отмытые цветущие растения на воздухе на свету при комнатной температуре в течение 48 ч. Для восстановления оводненности растения помещали в сосуды с водой на 1-5 сут. Стрессированные растения (опыт) сравнивали с не испытывавшими водный дефицит (контроль).

Анализируемые образцы взвешивали до и после эксперимента. Осмотический потенциал сока определяли на осмометре ОМКА 1Ц-01 (Россия), содержание воды, водный потенциал и водоудерживающую способность тканей (ВУС) — по Р. Слейчер (4), величину относительного содержания воды — по S.T.C. Wright (5).

Для статистической обработки полученных данных использовали методику Б.А. Доспехова (6).

Результаты. Завядание цветущих растений на свету при комнатной температуре приводило к потере 20 % сырой массы и снижению водоудерживающей способности тканей черешков листьев на 489±126 %, ос- тальных органов — на 20-30 % (табл.). Уже на 1-е сут репарации наблюдали нормализацию водоудерживающей способности тканей всех органов, однако это не приводило к восстановлению их функций. В частности, после стресса происходило отмирание листьев.

Динамика показателей оводненности у растений свеклы столовой ( Beta vulgaris L.) сорта Бордо 237 2-го года жизни при завядании и репарации

Завядание сопровождалось повышением осмотического и водного потенциала в тканях черешков, листовых пластинок и цветоносов (см. табл.). Интересно, что у растений пшеницы при засухе на фоне уменьшения оводненности листьев в конусе нарастания этот показатель возрастает (6). В нашем эксперименте в корнеплодах при повышении осмотического потенциала водный падал (см. табл.), что можно рассматривать как следствие использования воды, содержащейся в корнеплоде, для увеличения степени оводненности надземных органов.

При репарации в 1-е сут осмотический потенциал тканей снижался только в цветоносах, в остальных частях растения — не изменялся даже при полном восстановлении оводненности. Водный потенциал в тканях листьев уменьшался, черешков — не изменялся, корнеплодов и цветоносов — увеличивался, что можно рассматривать как первичный эффект репарации на уровне целого растения.

Репарация стрессированных растений не предотвращала отмирания листьев, черешков и несформированных цветоносов. После отмирания листьев компенсаторно развивался один центральный цветонос. Отметим, что у свеклы столовой (как и у пшеницы) (7) в условиях засухи повышались оводненность и водный потенциал тканей, ответственных за продолжение онтогенеза и формирование органов размножения.

Таким образом, после окончания периода покоя у высаженных семенников свеклы значительно снижена водоудерживающая способность: в 1-й мес в тканях корнеплодов содержание воды снижается, водный дефицит возрастает (см. табл.), в результате чего они теряют 15 % сырой массы. Сформированные листья и несформированные цветоносы после 48 ч завядания растения в условиях, моделирующих засуху, погибают. То есть у растений 2-го года жизни физиологические процессы направлены на выживание и формирование семян в условиях возможной засухи: водоудерживающая способность снижается в первую очередь у нерепродуктивных органов — корнеплода и листьев. Следовательно, для успешного выращивания семян свеклы столовой, особенно в условиях Восточной Сибири, требуется нормализация водного режима растений 2-го года жизни. Технология их выращивания может включать стимуляцию роста корневой системы, обеспечение снижения расходов воды на транспирацию без ущерба для процессов фотосинтеза или искусственное орошение маточных насаждений.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    Ж у к о в с к и й П.М. Культурные растения и их сородичи. Л., 1964.

• 2.    Ю ш к е в и ч Т.И., К о р з и н н и к о в Ю.С. К вопросу о физиологической регуляции генеративного развития свеклы обыкновенной. С.-х. биол., 2004, 5: 82-89.

• 3.  Л у д и л о в В.А. Семеноводство овощных и бахчевых культур. М., 2000.

• 4.  С л е й ч е р Р. Водный режим растений. М., 1970.

• 5.   W r i g h t S.T.C. The relationship between leaf water potential (leaf) and the levels of abscisic

  acid and ethylene in excised wheat leaves. Planta, 1997, 134(2): 183-190.

• 6.  Д о с п е х о в Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985.

• 7.  Ю ш к е в и ч Т.И., К о р з и н н и к о в Ю.С. Некоторые физиологические механиз

  мы процессов регуляции онтогенеза двухлетнего растения ( Beta vulgaris L.). Изв. ТСХА, 2002, 2: 123-134.

ФГБОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия,