CC BY
25
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив Серия В. Техника и технологии, том XIII., Съюз на учените, сесия 5 - 6 ноември 2015 Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIII., Union of Scientists, ISSN 1311-9419, Session 5 - 6 November 2015.
IN VITRO ТЕСТ ЗА СОРТОВА ЧУВСТВИТЕЛНОСТ НА
НОВИ ХИБРИДИ ЦАРЕВИЦА КЪМ ПОЧВЕНИЯ ХЕРБИЦИД
ИЗОКСАФЛУТОЛ Светла Янчева1, Первин Халкоглу1, Милена Костова1, Лидия Георгиева1'2, Мая Димитрова1 1 Аграрен университет - Пловдив 2 Университет по хранителни технологии - Пловдив
IN VITRO TEST FOR CULTIVAR SENSITIVITY OF NEW MAIZE HYBRIDS TO THE SOIL HERBICIDE ISOXAFLUTOLE Svetla Yancheva1, Pervin HalkogluS Milena KostovaS Lidia Georgieva^,
Maya Dimitrova1 1 Agricultural University - Plovdiv 2 University of Food Technologies - Plovdiv
Резюме
Разработеният тест дава информация за чувствителността на пет нови хибрида фуражна царевица към почвения хербицид Мерлин Флекс® 480 СК (акт. вещество изоксафлутол 240 g и 240 g ципросулфамид антидот). Проследени са показателите средна дължина на кълна, средна дължина на листата, среден брой листа, средна височина на растенията, средна дължина на корените и среден брой корени на 3, 7, 14 и 21 ден от въвеждането в контролирани in vitro условия в различни експерименти.
Устанавен е ясно изразен инхибиращ ефект на хербицида при хибридите P0023, P0216, P9900, P9915, а хибрид Р9241 демонстрира по-високи стойности на проучваните показатели във варианта на третиране, което го определя като генотип с ниска чувствителност и висока адаптивност към стрес.
Ключови думи: царевица, изоксафлутол, фитотоксичност, in vitro тест
Abstract
Developed test provides information on sensitivity of three new corn hybrids to the soil herbicide Merlin Fleks® SC 480 (active isoxaflutol 240 g and 240 g ciprosulfamidе as antidote). Investigation of the following average indexes of germination and plant development as length of the seedlings, length of the leaf, number of leaves, plant height, root length and number of roots was evaluated on day 3, 7, 14 and 21 of culture under controlled in vitro conditions in different experiments. It was established a clear inhibitory effect of the herbicide in hybrids P0023, P0216, P9900, P9915, while the hybrid P9241 demonstrated higher values of the studied parameters in the variant of treatment, which defines it as a genotype with low sensitivity and high adaptability to stress.
Key words: corn, isoxaflutole, phytotoxicity, in vitro test
Въведение
Царевицата е най-разпространената фуражна култура и е едно от най-продуктивните
културни растения. Основно се използва за фураж на селскостопанските животните, за технически цели и продоволствени нужди, а също и като суровина за различни производства. Голямо е агротехническото й значение, като окопна култура е основен предшественик на пшеницата [3]. Царевицата е силно чувствителна на заплевеляване в началните фази на своето развитие, особено когато поникването на растенията е забавено поради неблагоприятни условия. Установено е, че при силно заплевеляване добивът от зърно намалява до 77-91 % [9, 10]. За борба срешу едногодишни широколистни и ед-ногодишни житни плевели след сеитба преди поникване и до 3-ти лист на културата може да се приложи изоксафлутол (Мерлин Флекс® 480 СК) [4, 5, 6,].
В този аспект проучването цели да се установи сортовата чувствителност на пет нови хибрида фуражна царевица към почвения хербицид изоксафлутол, като се проследи влиянието на хербицида върху покълването на семената и последващото развитие на растенията в in vitro култура.
Материал и методи
Експерименталната работа беше изведена в лабораторията по растителни биотехнологии на Аграрен университет - Пловдив.
За изходен растителен материал бяха използвани търговски семена от пет нови хибрида фуражна царевица на фирма Пионер Р0023, Р0216, Р9900, Р9915 и Р9241, любезно предоставени от Проф. Т.Тонев от катедра „Земеделие и хербология" на АУ Според дължината на вегетационния си период по класификация на ФАО хибридите се отнасят към групите по ФАО 400-499 и 300-399 (само Р9241). За всеки експеримент се отделят по 60 здрави, ненаранени семена от генотип. Изпитани са различни системи за стерилизация [1,2,7]:
Стандартна стерилизация - семената се измиват с вода и детергент на магнитна бъркалка за 15 min. Промиват се интензивно на течаща вода. В ламинар бокс се третират с 0,3% HgCl2 за 5 min и последващо измиване три пъти по 5 min със стерилна дестилирана вода.
Двойна стерилизация - процедурата включва третиране на семената с 80% етанол на магнитна бъркалка за 3 min, последвано от 0,1% разтвор на HgCb за 3 min в ламинар бокс и промиване 6 пъти по 2 min със стерилна дестилирана вода. Повторното третиране с 0,1% HgCL2 е за 2 min с разклащане и промиване 6 пъти по 1 min със стерилна дестилирана вода. След това семената се прехвърлят в стерилни петриеви блюда с филтърна хартия за подсушаване и се въвеждат в култура.
Без стерилизация - семената се залагат без предварително третиране в култивационните съдове.
Хранителна среда
За култивиране на изходните експланти беше използвана модифицирана хранителна среда MS [8], с намалена на У концентрация на макроелементи, обогатена със захароза (30 g/l) и желирана с Merk агар наречена У MSO и pH=5.7.
Хербицидно третиране
Ефектът на хербицида изоксафлутол (Мерлин Флекс® 480 СК) беше проучен в препоръчителната доза 40 ml/da. Количеството му се преизчислява за 1 m2 и съответно за площта на култивационния съд. Хербицидният разтвор се нанася като филм по повърхността на хранителната среда в стерилни условия като за всеки генотип са заложени по 9 повторения с по 5 семена за варианта на третиране с хербицид, а като контроли (без хербицид) - 3 повторения с по 5 семена.
Отчитането на резултатите беше извършено на 7, 14 и 21 ден от залагане на семената по следните показатели: кълняемост, процент заразени експланти, брой корени, дължина на корена, височина на растението, дължина на кълна, дължина на листата, брой листа. За всички експерименти като елементи на фитотоксичност са приемани промени в пигментите като развитие на албино-форми, синтез на антоциани, некрози или абнормално развитие. За показателя средна височина на растението в различните
групп експерименти допълнително е преценена доказаността на разликите между варианта на третиране и контр) олат а за стойностите отчттени на 21 ден, чрез t-критерия на Стюдънт.
Резултати и обсъждане
В предварителни опити беше проверена кьлняемтстта на семенатз, като 3 дни след залаганато е отчетена стойтост 100% и за петте хибрида царевица.
Получените даннн от опита със стандартна стерилизация са представени на Фихура 1. Резултатите за средна дължхна на кълна (<1^1гура11а) показват, че нхйхснлно изразен тнхибиращ еф)ект се установява за варианта на третиране при хибрид Р0216 със стойиост 0,1<т см, в сравнение с контролата 0,24 см. Изключение правят хибриди Р9241 и Р0023, за кэйго е установена по-висока стойиост ит показателя за вариантана третирхт^
Анализьт на хезултатите за т-една дьлжина тх листата (Фигура 1b) показва по-високи стойности не признака при юэнтрзоаит^ в сравнение с варианта на третиране с хербицид. Изключение отаово е хибрид Р9241, при който на21 ден 1сонтролата показва сравнително по-ниска стойност з 2,9 см сп-ямо 6,85 см за варианта на третиране.
По отношение показателя среден брой листа (Фигура 1с), стойностите вьв варианта на третиране не се различават същественн от контролите.
На Фигура (а с а представени резултатите та средна внсочина на растението. Динсмнката на растежа (Таблица 1) показва, че вьв варианта на третиране стойностите са по-ниски от контролите при Р0216 иР9900. За хибридтте Р924( и Р002Х стойността на показателя е два пьти по-висока вьв варианта на третиране и статиститоски разлизата между вариантнте е доказана с високх ттепен на досто вернотт. Това дава основане да допуснем, че в сравнение с другите хибриди Р9241притежава по-добра адаптивност или може да се допусне наличие на етимулнращ ефект на хербицида.
Рехултатите за показателя средна дължсина 1за корените (Фигура 1i) и средна дължина на корените (Фигура 1f) потвърждават ■■■■ хиби рашот^я! ефект на хербицида върху развитието на кореновата система най-силно при Р0023 и Р9900. Важно е да се отбележ-i, че при всички хибриди се отчита задържане в растежа на корените след 14 ден. За останалите генотипи е отчетено стимулиране на растежа на корени, което би могло да се обясни с ауксиноподобен ефект на хербицида.
Фигура 1. Средни стойности на проучваните показатели при провеждането на in vitro тест със стандартна стерилизация, отчетените на 21 ден (см).
а-дьлжина на кьлна, b-дьлжана на листата, c-брой листа, d-височина на растенията, i-дължина на корените, f-брой корени
■ зоат-ота ■ таетхаиах ■ зоат-ота ■ таетхаиах ■ зоат-ота ■таетнаиан
1,85
0 ,24 0,24 0,54 0,48 0,38 .0,37 0 18 0,71 0,43 _0,35 0,9 0, ^,07 30,42|| 1159 1 0,4 0 ,11 0,2 0,4 0,4 0,3 ш 0,2 0,8 0,3 0,4
Т0023 Т0211 Т9241 Т9900 Т9915 а Т0023Т0211Т9241Т9900Т9915 b P0023 P0211 P9241 P9900 P9915 c
■ зоат-ол I24 3,4, 2,22 ■ | 0.240.18 | а 7 ,5 ,5 ■ таетнаиан 5 3.44 1.99 1.02 10.38. ■ зоат-ота ■ таетхаиах 0,31 0,14 211 1 0,91 0,41 0,3 0,3^ 0,58| ^^ 0 31 ■ зоат-ота 3,2 1 1 1 1,53 ■ ,4 ■таетнаиан 4 ■ 1,87 11,73
T0023 T0211 T9241 T9900 T9915 d P0023 P0211 P9241 P9900 P9915 i Т0023 Т0211 Т9241 Т9900 Т9915 f
Таблица 1. Средна височина на растението (см) и доказаност на разлиютге при 21 дан.
Сорт Контрола Третиране с изоксафлутол D SD Дока-
7 14 21 7 и4 21 заност
ден
Р0023 0,24 0,24 0,24 0,56 2,22 2,22 1.98 0.018 +++
± 0,012 ±0,01 3 ±0,010 ±0,022 ±0,0 13 ±=0,015
Р0216 0,18 0,24 0,22410 0,18 0Д8 0,18 -0.06 0.019 - -
±0,015 ±0,01 8 ±0,016 =00,020 ±0,0 13 ±0,013
Р9241 0,22(5 3,28 3,44 0,186 0^6 7,56 0.06 0.023 +++
±0,013 ±0,01 ±0,0117 =00,16 00,1 19 ==0,0 17
Р9900 0,68 3,440 3,44 0,55 1,78 1,199 -1.45 0.019 —
±0,017 ±0,017 ±0,0141 ±1,114 О0,017 ±0,014
Р9915 0,343 0,38 0,158 0,09 1,00 1,122 0.04 0.028 +++
±0,011 ±0,015 ±0,019 ±1,113 00,021 ±0,021
tP5%=2.120 tP 1 %=2.921 tP0.1%= =4.015
Резултатите от проведения тест с; двойна стерилизация с а представени на Фигура 2. Стойнеотите за показателя средна дължина на кьлна (Фигура 2а) във варианта ас третщрсне са по-ниски в с]равнение с тези на кентролата, което потвьждсва инхибирищия ефект на хербицида, устаноеен и в експериментиее сьс стандартна стерилизация. Най-силно подтискане на растежа се наблюдава при Хибрид Р0023.
Фигура 2. Средни стойности на проучваните показатели при провеждането на in vitro
тест с двойна стернлиздцля, отчетените на 21 ден (см)а
а-дьлжана на кьлна, b-дължина на листата, c-брой листа, d-височина на растенията, i- дължина на корените, f-брой корени
контрола ■еаееаасна сонтаолс ■еаееаасаа ■ сонтаолс ■ еаееаасаа
0,48 0,20 1,58 0,98 0,54 rf,48 0,08 _1.49 0,5 0,48 19,78 ■ 3,60 11,04 0,88 3,60 3,3^ 3,60 0,46 3,0 0,4 0,0 1,14 U3 1,0 _ 1 ' 0,6
Р0003 Р0016 Р9041 Р9900 Р9915 a P0003 P0016 P9041 P9900 P9915 b P0 003 P0016 P9041 P9900 P9915 c
контрола ■еаееаасна 22,2 6 сонтаолс ■еаееаасаа сонтаолс ■ еаееаасна
|4080'224,96 £46 2,96 4,08 0,08 | 130 4£8 7,66 0,40 1,90 0,44 0,66 ■0,78 0,01 ^i7 0,64 0,78 11 1 11,0 7,4 1 4 3,14 I.13 1 0,6 ^ 1,4 1,4 1£_
P0003 P0016 P9041 P9900 P9915 d P0003 P0016 P9041 P9900 P9915 P0003 P0016 P9041 P9900 P9915
От данните за показателя средна дължина на листата представени в Фигура 2b се установява, че тенденцията за по-ниски стойности във варианта на третиране в сравнение с контролата се запаова. Сравнително голямата разликата в стойността на показателя при хибрид Р0023 за контролата (19,78 см) в сравнение с варианта на третиране (3,62 см), отчетена на 21 ден ни насочва кьм вероятна чувствителност на този генотип кьм хербицида. Обратно, при
хибрид Р9241 във варианта на третиране е отчетена стойност 11,24 см, а за контролата - 3,35 8 см, което показва наличие на стимулиращ ефект относно растежа на листна маса. Праеи впечатление, че хибрид Б>02116 показва слабо развитие и не формира листна маса в периода на експериме нта и в двата варианаа, както и а експериментите с ъс стандартна атерилизация, което може да се дължи както на генотипни особености, така и на чувствителност към стерилизиращия агадт.
Видно е, че стойностите за показателя средна височина нт растението (Фигура 2И) са същеттвено по-ниски във варианта на третиране с хербицид в сравнение с контролата, като изключение прави само хибрид Р9241, при който атайиостта за вараанта на третиране е и три пъти по-висзка от тази при коатролата. Чу вствителността на Р0023 се потвърждава и по този азказател.
Даннитт за показателите средна дължине на карените (Ф иг-ура 2i) и среден брой коре ни (Фигура 2f) потвърждават установения инхибиращ ефект на хербицида, с изключение само на хибрид Р9241.
Поради липсата та достагьчшто семена в експерименга без стерилвация са включени само трио6 зшДридиге: Р0023, Р9241и Р9900.
Установената фигогоксичност на хербицида се погоьрроюва за хибриди I:>002íе и Р9900, а ба Р9241се отчита отимулиране на растенията от хербицида. Важно е да отбележим, че отчетените стойности на проучваните погсазатели в този експеримент са значително по-ниски от тези със стандартна и двойна стерилизация, което може да се обясни с факта, че значителнр част от кулаурите са контаманирани и не ве развиват нормално при наличие на висое инфекционен фон.
Фигура 3. Средни стойности на проучваните показатели при провеждането на in vitro тест без стерилизация, отчетеаите на 21 ден (см).
а-дължина на кълна, b-дължина аа листата, c-брой листа, d-височина на растенията,
i-дължина на корегите, f-брой корени
ааатрала ■третзрааз 1,8 0,84 ^ а4 0,68 Щ0,76 ■ ааатрала ■ треторааз 4,56 1,46 1,1 1,а 052 0,45 ■■ ■ ааатрала ■треторааз П , П , 0,8 0,67 0,4 0,1 0,40,22 ^
рооаа P9241 P9900 а рооаа P9241 b P9900 P0023 P9241 P9900 С
■ ааатрала ■треторааз ^0,24 ^Л6 2,°6 ааатрала ■третзреаз 1,66 0,67 0,^0£7 0,74 0,19 1|и_ ■ ааатрала ■третзреаз 3,6 ^ ^ 0,47 ^0,47
И0021 И9241 d И9900 И0021 И9241 И9900 P0021 И9241 И9900 f
В този смисъл използването на търговски семена без стерилизация се оказа неудачно и трябва да се избягва независимо от това, че семената като сертифициран материал са повърхностно обеззаразени.
Заключение
Разработеният от нас in vitro тест за селективност осигурява получаването на достоверны резултати за чувствителността нови хибриди царевица към хербицида Мерлин Флекс ® 480 СК, активно вещество изоксафлутол. При комплесната оценка хибридите се установи, че за генотип Р9241стойностите на проучваните показатели във варианта на третиране са 2-3 пъти по-високи от контролата, което го определя като най-адаптивен към абиотичен стрес.
Сравнявайки използваните процедури за стерилизация може да направим заключение, че стерилизацията на семената е критично важен фактор за получаване на достоверни резултати. Това проучване предоставя интересни резултати за влиянието на хербицида в ранните етапи от развитието на растенията, когато те са особено чувствителни към стресови фактори. Това ни дава основание да препоръчаме използването на подобен тип изпитвания за получаване на предварителни сведения относно фитотоксичността и чувствителността на различните селскостопански култури към хербициди, особено за новите продукти на пазара.
Литература
1. Атанасов А. (1988) Биотехнологии в растениевъдството. Земиздат, София
2. Ганушева Н.,ЯнчеваС., МарчеваМ.(2013) Ръководство за упражнения по селекция, семепроизводство и растителни биотехнологии. Академично издателство на АУ - Пловдив.
3. ТерзиевЖ. и колектив(2013)Растениевъдствоучебник.
4. ТоневТ.,Димитрова М. и колектив(2007) Хербологияучебник, Академично издателство на АУ -Пловдив.
5. Тонев Т. и колектив(2000) Ръководство за интегрирана борба с плевелите и културите на земеделието.
6. Справочник на разрешените за употреба ПРЗ в Република България (хербициди), 2014г., 2015г.
7. Haberlandt, G. (1902) CulturversuchemitisoliertenPfanzenzellen. Sitz-Ber. Mat. Nat. Kl. Kais. Akad. Wiss. Wien 111: 69-92
8. Murashige T. and Skoog F. (1962) A revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant 15(3): 473-497
9. MahannaB., Seglar, OwensF., Dennis S. and NewellR.. (2014) Silage Zone Manual. DuPont Pioneer, Johnston, IA (eds.)B.
10. Troyer, A. F. (2009) Develeopment of Hybrid Corn and the Seed Corn Industry. In Maize Handbook -Vol.II: Genetics and Genomics. Bennetzen and Hake (eds), pp: 87-95
