Влияние температуры на прорастание семян заразихи (Orobanche cumana Wallr.), паразитирующей на подсолнечнике

Введение. Заразиха ( Orobanche cuma-na Wallr . ) – облигатный паразит из высших цветковых растений, принадлежит семейству Orobanchaceae, порядку Scrophulariales [1]. Растения заразихи не имеют собственных корней и листьев, полностью лишены хлорофилла. Заразиха паразитирует на корнях растений подсолнечника, что приводит к существенному снижению урожайности, ухудшению качества семенной и товарной продукции, а иногда даже к гибели посевов [2; 3].

В середине прошлого столетия семена O. cumana, особенно незрелые, были способны прорастать в воде, на питательном растворе Кноппа и в слабом растворе лимонной кислоты [4; 5; 6]. К 70-м годам они утратили способность к прорастанию в присутствии этих агентов и стали прорастать лишь в присутствии корневых выделений подсолнечника [7].

Это свидетельствует о глубокой эволюционной адаптации к донор-зависимому прорастанию наряду с высокой семенной продуктивностью и длительно сохраняющейся жизнеспособностью семян [8]. В настоящее время лучшие результаты при искусственном проращивании семян заразиховых получают под воздействием корневых выделений растения-хозяина, на котором они паразитируют [1; 9].

Оптимальный температурный режим для прорастания семян O. cumana имеет немаловажное значение при испытании устойчивости к ней селекционного материала подсолнечника. Он напрямую связан с периодом выращивания растений подсолнечника в тепличных условиях в почвенно-песчаной смеси, заражённой семенами заразихи. Быстрое прорастание и рост паразита после проникновения его проростка в корень обеспечивают уменьшение срока выращивания растений подсолнечника до их выкапывания и визуального подсчёта клубеньков заразихи. В конечном итоге это ведёт к экономии энергоресурсов и тем самым – удешевлению выполняемой работы.

По данным И.Г. Бейлина, семена заразихи прорастают при снижении влажности, которое сопровождается повышени- ем концентрации корневых выделений в почвенном растворе, при оптимальной температуре 22–25 оС значительно повышается всхожесть и ускоряется их прорастание [10; 11]. Повышенная температура почвы способствует массовому прорастанию семян заразихи, и этим объясняется особенно высокая вредоносность её в засушливое лето. При температуре почвы ниже 20 оС семена не прорастают [12].

Из результатов исследований А.Я. Панченко известно, что оптимальной для прорастания семян O. cumana является температура около 26 ^оС [13].

В некоторых работах было показано, что оптимальная температура для прорастания семян O. cumana 6–25 ^оС, а при температуре менее 10 и более 35 ^оС они не прорастают [14; 15]. Таким образом, в литературе наблюдается некоторый разброс в цифрах, характеризующих температурный оптимум прорастания семян O. cumana.

В последнее десятилетие происходит быстрое распространение новых высоковирулентных биотипов заразихи в регионах возделывания подсолнечника после длительного периода отсутствия проблемы. Необходимо знать биологические особенности этих новых биотипов для более результативной оценки устойчивости селекционного материала подсолнечника.

Цель исследования – изучение скорости прорастания семян заразихи из новых высоковирулентных популяций в присутствии корневых выделений подсолнечника при разных температурных режимах, а также разных лет и мест сбора.

Материал и методы. Объектом исследований служили семена трёх популяций O. cumana из коллекции, хранящейся в замороженном состоянии (табл. 1).

Семена проращивали под воздействием раствора корневых выделений подсолнечника сорта ВНИИМК 8883 по методу, предложенному Т.С. Антоновой и Н.М. Араслановой [16] (рисунок).

Таблица 1

Происхождение семян O. cumana

Рисунок – Последовательность определения всхожести семян O. cumana согласно предложенной методики: а – семена подсолнечника на увлажненной фильтровальной бумаге; б – проращивание семян в рулонах; в, г – проростки подсолнечника; д – проростки в перфорированном диске, помещенные корнями в сосуд с водой; е – чашка Петри с корневыми выделениями и семенами заразихи на кусочках поролона; ё – поле зрения микроскопа с проросшими семенами заразихи

Таблица 2

Прорастание семян O. cumana при различных температурных режимах

При температуре 13 ^о С прорастание семян наблюдали лишь спустя 17 суток после замачивания. Количество проросших семян у популяции № 1 составило 5,7 %, а популяция № 2 отличалась наименьшим процентом проросших семян – 2,0 %, больше всего проросло семян у популяции № 3 – 10,0 %. Это свидетельствует о том, что семена заразихи способны прорастать при пониженных температурах (13 ^о С), но период прорастания при этом очень растянут (17 суток и более).

При выдерживании при температуре 20 ^о С уже на 5-е сутки у всех популяций наблюдали проросшие семена в разном процентном соотношении. Так, у популяций № 1 и № 2 всхожесть составила 30,1 и 32,0 % соответственно. У третьей популяции было всего 10,3 % проросших семян. Процент проросших семян на 7-е сутки увеличился на 14,9; 40,3 и 30,9 % соответственно. Всхожесть на 10-е сутки при этой температуре составила 56,7; 76,4 и 44,5 %.

При температуре 25 ^о С на 5-е сутки самый высокий процент прорастания был у популяции заразихи № 2 – 49,5 %, тогда как у популяций № 1 и № 3 он составлял 41,3 и 40,4 % соответственно. На 10-е сутки эксперимента все три популяции заразихи достигли максимального процента прорастания семян – 61,2, 81,2 и 58,6 %, что оказалось выше показателей всхожести при температуре 20 ^о С на 4,5; 4,8 и 14,1 % соответственно.

При температурах 30 и 35 ^о С прорастание семян исследуемых популяций не наблюдалось.

Результаты проращивания семян заразихи из современных популяций при разных температурных режимах подтверждают экспериментальные данные, полученные А.Я. Панченко в 1975 г. [13]. Это свидетельствует о том, что в технологическом процессе тепличной оценки селекционного материала подсолнечника на устойчивость к заразихе оптимум темпе- ратуры выращи-вания необходимо сохранять на прежнем уровне, не ниже 25 оС. Кроме того, в экспериментах показана различная всхожесть семян из разных популяций, что необходимо учитывать при подготовке доз инфекционной нагрузки. Слабая всхожесть может искажать результаты оценки устойчивости селекционного материала.

Выводы. Таким образом, оптимальным для прорастания семян O. cumana из высоковирулентных популяций является температурный режим не менее 25 ^о С, когда через 5 суток у одной из представленных популяций количество проросших семян достигало 49,5 %, а у других было в пределах 40,0 %. Семена разных популяций заразихи различаются по всхожести. Полученные показатели оптимальной всхожести семян заразихи необходимо учитывать при дозировании инфекционной нагрузки в ходе тестирования устойчивости к ней подсолнечника.

Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Краснодарского края, грант № 13-04-96521.