CC BY
98
Shell and Spatial Structures 28 September - 2 October 2009, Universidad Politecnica de Valencia, Spain.
5. Ingber DE. Cellular tensegrity: defining new rules of biological design that govern the cytoskeleton. J Cell Sci. 1993;104 ( Pt 3):613-27.
6. .Ingber DETensegrity: the architectural basis of cellular mechanotransduction. An-nu Rev Physiol. 1997;59:575-99.
7. Ingber DE. Mechanical control of tissue morphogenesis during embryological development Int. J. Dev. Biol. 2006; 50: 255-266.
В. С. Смирнова Биологический потенциал сорго и его холодостойкость
Большое разнообразие погодно-климатических и почвенных условий России, включающее зачастую неблагоприятные экстремальные условия для вегетации растений, способствует значительным потерям урожая многих сельскохозяйственных культур. Поэтому проблема устойчивости растений к неблагоприятным (стрессовым) условиям имеет большое научное теоретическое и практическое значение. Максимальное использование потенциальных возможностей сельскохозяйственных культур для увеличения зерна, кормов, овощей, плодов и другой продукции предусматривает соответствующий подбор культур и сортов для конкретных агроклиматических условий. Проблема устойчивости растений к низкотемпературному стрессу особенно обострилась в связи с создавшейся в России политической ситуацией и необходимостью перераспределения регионов выращивания различных культур.
Сорго является одной из перспективных культур по урожайности, засухоустойчивости и пластичности, а также отличается чрезвычайно большим разнообразием видов, подвидов и разновидностей. Род Sorghum Moench. относится к семейству мятликовых (Poaceae Bernh.) и включает 60-70 видов возделываемого сорго и группу полудиких и диких растений. В настоящее время используется систематизация сорго, предложенная Е.С. Якушевским [6], где все многообразие форм сорго-вых культур подразделено по принципу хозяйственного использования на 4 группы: зерновое, сахарное, травянистое, веничное и на 8 видов: сорго зерновое гвинейское (Sorghum guineense Stapf., Jakuschev.); сорго зерновое кафрское (S. caffrorum Beauv., Jakuschev.); сорго зерновое негритянское (S. bantuorum Jakuschev.); сорго зерновое хлебное (S. durra Forsk., Jakuschev.) с подвидами сорго эфиопское, сорго нубийское, сорго арабское; сорго зерновое китайское (S.chinense Jakuschev.) с двумя подгруппами гаолян обыкновенный, гаолян воско-видный; сорго сахарное (Sorghum saccuratum Jakuschev.) с двумя подвидами контрактум (сорта имели сжатые метёлки) и эффузум (сорта с развесистыми метёлками); сорго травянистое, или суданская трава
266
(Sorghum sudanense Jakuschev.) с разновидностями суданская трава и сорго щедрое; сорго техническое, или веничное (Sorghum technikus sonvar, occidentocuresicum Jakuschev.) с двумя подгруппами восточно-евразийская и западноевразийская. Сорго было введено в культуру в Африке за 2500-3000 лет до н. э., на Европейском континенте несколько позже, за 2000 лет до н. э., в России в XVII в. [5].
Сорго - высокопродуктивная, ценная пищевая и кормовая культура. В одной метелке зернового сорго может развиваться до 1600-3500 штук зерен. Сорго зерновое китайское (гаолян) используют в селекционных программах как донор холодостойкости, скороспелости и устойчивости к некоторым видам болезней и вредителей. У сорго сахарного в соке стеблей содержится до 10-20 % сахаров. В будущем оно может быть резервной культурой для производства сахара, патоки, меда, сахара и спирта. В природе не существует другого растения, которое могло бы так быстро синтезировать сахарозу. Сено и зеленая масса суданской травы отличаются высоким содержанием протеина, сахаров и золы, растения хорошо отрастают после скашивания.
Сорго - теплолюбивая культура, поэтому посев его в недостаточно прогретую почву или при похолодании в послепосевной период обусловливают снижение полевой всхожести, удлинение периода посев -всходы, что влечет повышение засоренности посевов. Сорго довольно неприхотливая культура к почвам. Характерной особенностью сорго является низкая интенсивность роста в начальный период, а также способность приостанавливать свой рост в период неблагоприятных условий для роста и развития и оставаться в анабиотическом состоянии до тех пор, пока не наступят благоприятные условия.
Одной из причин ограничения распространения сорго является отсутствие методики оценки на холодостойкость и выявление стойких сортов, приспособленных к снижению температуры воздуха и почвы в весенний период и к ранним осенним заморозкам. При решении этих задач велика роль сорта. Выявление устойчивых сортов, источников и доноров с хозяйственно ценными признаками из имеющегося генофонда сорго является актуальным. Использование перспективных генотипов в селекционном процессе может внести существенный вклад в положительное решение проблемы устойчивости.
В связи с этим задача разработка теоретических аспектов и практических методов диагностики устойчивости растений на холодостойкость является актуальной. Для диагностики холодостойкости сорго были разработаны режимы оценки [1; 4] в период прорастания семян в условиях пониженных температур (+6°, +8°С), по депрессии роста проростков при температуре +10°, +12°С, а также по выживаемости проростков после воздействия температурами -1°, -3° и -5°С; разработан метод отбора сорго на холодостойкость [2].
Полученные результаты свидетельствуют о том, что несмотря на то что сорго теплолюбивая культура, его растения способны к закаливанию. Как нами было установлено, при определенных температурных колебаниях холодостойкость проростков повышается, и они способны выживать даже при отрицательных температурах. По выживаемости проростков после воздействия отрицательных температур группы сорго можно расположить в следующем порядке по степени снижения устойчивости: техническое, или веничное > травянистое или суданская трава > сорго сахарное > сорго зерновое; а по прорастанию семян в условиях пониженных температур: травянистое или, суданская трава > техническое или веничное > сорго сахарное > сорго зерновое.
Полученные результаты показали, что среди всех групп сорго были выявлены наиболее холодостойкие сорта, которые могут быть донорами и источниками с хозяйственно ценными признаками [3; 4].
Среди изученного генофонда сорго сахарного (520 сортов и образцов) холодостойкими оказались 20 %. Источниками комплексной устойчивости к экстремальным факторам на ранних этапах развития оказались: ВИР-1 - раннеспелый, среднерослый, среднеурожайный с тонким стеблем и повышенным содержанием в соке стебля и пониженным клетчатки; ВИР-2 - среднераннеспелый, среднерослый, средне-урожайный, со средним содержание сахаров в соке стебля, с низким поражением пыльной головней; ВИР-3 - среднераннеспелый, высокорослый, среднеурожайный, устойчив к поражению бактериозом; ВИР-4, ВИР-5, ВИР-6, ВИР-7 имели высокую устойчивость к засухе и засолению, а к холоду - только по прорастанию семян. Эти представители сахарного сорго могут быть использованы в селекционных проработках, как источники комплексной устойчивости.
Среди изученного генофонда сорго технического, или венично-го (34 сортов и образцов) холодостойкими в период прорастания семян оказались 12 %, а по выживаемости всходов до 15 %. Источники холодостойкости - сорта Веничное 623 и Донское 35.
Среди изученного генофонда сорго зернового (776 сортов и образцов) холодостойкими в период прорастания семян оказались 13 %, а по выживаемости всходов - до 7 %. Источниками холодостойкости среди отечественных сортов оказались Волжское 2, Камышинское 75, ВИР-31, Зерноградское 53. Среди зарубежных сортов высокую холодостойкость имели и некоторые сорта из США, Мексики, Бразилии, Венгрии, Эфиопии, Турции и др. Для получения гетерозисных семян используют стерильные линии и фертильные аналоги. Стерильные линии имели более низкую холодостойкость, чем фертильные аналоги. Среди стерильных линий холодостойкими оказались: А-10 ВИР, А-386, А-458, А-3028, среди фертильных аналогов: Низкорослое 5ф, МСЛ В (В), Искра, Новая ф, В-125 ВИР, ГОС-11ф, а также американские и индийские аналоги.
Среди изученного генофонда сорго травянистого, или суданской
травы (86 сортов и образцов) холодостойкими в период прорастания семян оказались 22 %, а по выживаемости всходов после промораживания при -1°С оказались до 50 °%, а при -3°С - 26 °%. Источники холодостойкости сорта Кубанская 184, Крупносемянная 3, Широколистная 2, Сорокалетка, Изумрудная, Тугай.
Таким образом, изучение генофонда сорго ВНИИР имени Н.И. Вавилова позволило выявить сорта с комплексной устойчивостью и холодостойкие. Они могут быть использованы в селекции.
Список литературы
1. Малиновский Б. Н., Смирнова В. С., Виноградов З. С. Диагностика холодостойкости сорго: метод. указания. - Л.: ВИР, 1990.
2. Малиновский Б. Н., Смирнова В. С., Виноградов З. С. Способ отбора сорго-вых культур на холодостойкость: описание изобретения к авторскому свидетельству БЫ № 1725438. - 1992.
3. Смирнова В. С., Виноградов З. С. Холодостойкость сортов сахарного сорго // Всесоюз. совещание «Проблемы и задачи по селекции, семеноводству и технологии производства и переработки сорго в СССР», сентябрь, 1990. - Зерноград, 1990.
4. Смирнова В. С., Виноградов З. С. Разработка методов диагностики на холодостойкость и результаты оценки генофонда сахарного сорго // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. - Л.: ВИР, 1992. - Т. 136.
5. Шепель Н.А. Селекция и семеноводство гибридного сорго. - Ростов н/Д.: Изд. Ростов. ун-та, 1985.
6. Якушевский Е. С. Видовой состав сорго и его селекционное использование // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. - Л.: ВИР, 1969. - Т. 41. - Вып. 2.
