CC BY
82
УДК 633.31/37
Амелин A.B., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кузнецов И.И., аспирант ФГОУ ВПО Орел ГАУ Чекалин Е.И., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ЦКП «Г енетические ресурсы растений и их использование»
ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕЗА B ОНТОГЕНЕЗЕ РАЗЛИЧНЫХ ПО ЭКОЛОГОГЕОГРАФИЧЕСКОМУ ПРОИСХОЖДЕНИЮ СОРТОВ СОИ
В полевых условиях в режиме реального времени проведен учет интенсивности фотосинтеза листьев разных ярусов растений у 8 различные по эколого-географическому происхождению сортов сои. Показаныi сортовые особенности протекания фотосинтеза листьев в течение онтогенеза и светового дня.
Ключевые слова: интенсивность фотосинтеза, онтогенез, соя.
Согласно разработанной А.А. Ничипоровичем (1956) теории фотосинтетической продуктивности, до 95% сухого вещества урожаев создается за счет фотосинтеза, обладающего огромными
неиспользованными резервами. Показано, что современные посевы сельскохоз йственных культур
использую ФАР с КПД всего 0,5_________1,5%. В тоже
время, его величину можно увеличить до 4_5%, что позволит довести урожайность до 10,0_15,0 т/га, то есть приблизить ее к максимально возможному [8,10].
В решении этой проблемы особая роль отводится селекции. Сорта сельскохозяйственных культур с повышенной продуктивностью фотосинтеза способны наиболее эффективно использовать солнечную энергию, элементы питани , воду и формировать высокий урожай при сравнительно небольшой площади листьев.
Отмечаетс , что потенциальные возможности хлоропласта достаточно велики - он может давать устойчивое увеличение фотосинтетической активности на фенотипическом уровне даже при естественной концентрации СО2, а создание сортов с высоким Кхоз неизбежно включает интенсификацию фотосинтеза на генетическом уровне [7]. Это связано с тем, что фотосинтез в системе целого растени вл етс не только поставщиком энергопластических субстратов и регул торных соединений в аттрагирующие центры, но и сам подвержен регул торному вли нию последних через гормонально-ингибиторную систему [2,6,7,11,]. То есть, фотосинтетический процесс растений может ограничиватьс как фотосинтетической активностью листьев, так и активностью аттрагирующих центров. Поэтому считается [6], что увеличение Кхоз у новых сортов должно сопровождатьс и повышением активности фотосинтетического аппарата, если к тому же учитывать, что прирост урожайности за счет размера фотосинтетического потенциала на
современном этапе селекции сельскохоз йственных культур в известной степени ограничен [3,4,5].
Это дает основание считать фотосинтетическую систему растений одной из важнейших сфер
практической де тельности селекционера, в том числе и сои. Однако, научные исследовани по
морфофизиологическому обоснованию параметров фотосинтетической де тельности растений у 2
Photosynthetic rate of different tiers leaves of 8 ecologo-geographical varieties soybean was assessed in field researet. Features of photosynthetic rate inleaves of varieties in ontogenesis and day was appeared.
Key words: photo synthetic rate, ontogenesis, soybean.
перспективных сортов сои северного экотипа фактически не проводились.
В связи с чем, целью настоящей работы было изучение особенностей протекания темновых реакций фотосинтеза у сортов сои различных экологогеографических зон, дл научного основани приоритетных направлений селекции культуры в Центрально- Черноземном регионе РФ.
Материал и методика исследований
Исследования были проведены в 2009-2010 годах в рамках тематического плана ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» и в соответствии с заданием Министерства сельского хоз йства РФ.
Полевые опыты закладывались на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского
института зернобобовых и круп ных культур (ВНИИЗБК). Площадь делянки составляла 10 м2, повторность 4-х кратная, размещение - рендо-мизированное.
Объектами исследований являлись 8 сортов сои, которые были разделены на четыре группы по эколого-географическому происхождению: сорта
Орловской селекции - Ланцетная, Свапа; Рязанской селекции - Магева, Окская; Белгородской и Воронежской селекции - Белгородска 48, Воронежская 31 и сорта Белорусской селекции -Припять, Ясельда.
Измерение показателей фотосинтеза проводили с помощью партотивного газоанализатора LI-6400, который позвол ет в контролируемых услови х на интактных растени х фиксировать количество поглощенной углекислоты, транспирацию, устьичное сопротивление и температуру листа. Для измерений брались листья, закончившие свой рост без видимых признаков старени и повреждени вредител ми или болезнями. Учеты вели как в течение светового дня, так и в наиболее важные дл формировани урожа фазы роста растений: цветение, плоский боб, налив сем , зелена спелость.
Полученные экспериментальные данные были обработаны статистически с использованием современных компьютерных программ и учетом методических указаний Ю.Б. Доспехова (1979).
Результаты и их обсуждение
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что интенсивность фотосинтеза листьев в онтогенезе растений сои имеет выраженную динамику. В погодных условиях вегетационного периода 2009 года, который по увлажнению и температурному режиму в целом был благоприятен для культуры, ее величина с фазы цветени до фазы плоского боба возрастала в среднем на 15%, а затем - к фазе зеленой спелости бобов снижалась в среднем на 46%. При этом сорта сои Рязанской селекции отличались не только наиболее высоким пиком интенсивности поглощения молекул С02 листьями, но и ее спада к фазе зеленой спелости бобов (рис.1).
а
17.00
16.00
15.00
14.00
13.00
12.00 11,00 10,00
9.00
8.00
плоский
боб
налив
семян
зеленая
спелость
• ••#••• сорта Орловской селекции
■ сорта Рязанской селекции
• сорта Белгородской и Воронежской селекции
— а- - сорта Белоруссокой селекции
Рисунок 1 - Динамика интенсивности фотосинтеза в онтогенезе различных групп сортов сои, 2009 год
17.00
16.00
15.00
14.00
13.00
12.00 11,00 10,00
9.00
8.00
_ \
Л >л
У/ \
/ / .*•
/ іґ V
к/ /* • *
Л*" • ♦—'
цветение плоский б
налив сем н зелена спелость
• ••#••• сорта Орловской селекции
■ сорта Рязанской селекции
• сорта Белгородской и Воронежской селекции
— а- - сорта Белоруссокой селекции
Рисунок 2 - Интенсивность фотосинтеза у различных групп сортов сои по фазам, 2010 год
В 2010 году пик активности фотосинтеза у всех групп сортов сои был смещен к фазе налива сем н, что вероятнее всего было обусловлено засушливыми услови ми вегетации растений на прот жении почти всего периода их развития. Но и в данных погодных условиях Рязанские и Белорусские сорта отличались наибольшей активностью фотосинтеза листьев (рис.2).
Дневной ход фотосинтеза у сортов сои был типичным дл сельскохоз йственных культур. Наиболее активно поглощение молекул углекислоты осуществл ли верхние листь растений в утренние и после обеденные часы, а в полдень отмечалс выраженный ее спад, в среднем на 40%. Сорта Рязанской и Белорусской селекции имели в это время достоверное преимущество перед другими сортами (рис.3).
О
0 л
ч
1
время суток (час)
••••••• сорта Орловской селекции
■ сорта Ря занской селекции
-♦ • сорта Белгородской и Воронежской селекции — ж- - сорта Белоруссокой селекции
Рисунок 3 - Интенсивность фотосинтеза у различных групп сортов сои в течение дня, 2009- 2010 год
Однако, по интенсивности фотосинтеза средних и нижних листьев растений изученные сорта различались менее существенно. В каждой группе были генотипы как с высокой, так и низкой активностью фотосинтеза. Среди сортов Орловской селекции наиболее высокими значени ми этого показателя отличался сорт Ланцентная, у Рязанской селекции - Окская, у Белгородской и Воронежской селекции - Воронежская 31, у Белорусской селекции
- сорт Припять, которые могут рассматриваться как песпективный исходный материал дл селекции (табл. 1).
Т аблица 1 - Интенсивность фотосинтеза листьев (ц моль/м2*с) разных ярусов растений сои
Сорта Ярус листьев среднем на одно раст.
верхний средни й ниж- ний
Орловской селекции
Ланцетная (стандарт) 10,39 11,99 5,53 9,30
Свапа 11,03 5,11 3,81 6,65
Среднее по группе 10,71 8,56 4,67 7,98
Рязанской селекции
Магева 13,12 6,65 4,11 7,96
Окская 12,87 13,85 3,00 9,90
Среднее по группе 12,99 10,25 3,55 8,93
Белгородской и Воронежской селекции
Белгородская -48 8,13 2,10 0,36 3,53
Воронежская -31 11,28 6,59 6,37 8,08
Среднее по группе 9,70 4,34 3,36 5,80
Белорусской селекции
Ясельда 9,47 5,06 1,63 5,38
Припять 12,61 12,63 3,22 9,48
Среднее по группе 11,04 8,84 2,42 7,43
НСР05 0,65 1,13 0,79 -
растений: Автореф. дис. _ д-ра биол. наук. Л., 1971.
4. Кумаков В.А. Фотосинтетическая деятельность растений в аспекте селекции //Физиологи фотосинтеза/Под ред. Ничипоровича А.А. М.: Наука, 1982.
5. Кумаков В.А. Физиологическое обоснование моделей сортов пшеницы. М.: Агропромиздат, 1985.
6. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981.
7. Мокроносов А.Т. Доноро - акцепторные отношени в онтогенезе растений //Физиологи фотосинтеза. М.: Наука, 1982.
8. Мокроносов А.Т. Фотосинтез и продукционный процесс// Физиологи растений на службе продовольственной программы СССР. М.: Знание, 1988. №2.
9. Насыров Ю.С. Физиолого-генетические основы повышени урожайности сельскохоз йственных культур// Сельскохозяйственная биология. 1979. T.XIV. №6.
10. Ничипорович А.А. Фотосинтез и теори получени высоких урожаев. Тимир зевское чтение. М.: АН СССР, 1956.
11. Чиков В.И. Фотосинтез и транспорт
ассимилятов. М.: Наука, 1987.
Заключение
Полученные экспериментальные данные в совокупности позвол ют заключить, что характер протекани реакций фотосинтеза у растений сои во многом типичен дл сельскохоз йственных культур.
Наиболее активно поглощение молекул СО2 осуществляется в утренние часы (в 10:00) верхними, а в некоторых случаях (сорта Ланцентная, Окская) и средними листь ми растений в период формировани и налива сем н, когда отмечаетс высокий спрос на фотоассимил ты. Среди изученных сортов наибольшей фотосинтетической активностью листьев обладают сорта Р занской селекции и прежде всего сорт Окска , который может быть использован в селекции как базовый исходный материал дл создани сортов нового поколени - с высокой интенсивностью фотосинтеза.
Список литературы
1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта/ Б.А. Доспехов.- Изд.4-е, доп. и перераб.-М.: Колос, 1979.- 416с.
2. Кефели В.И., Протасова Н.Н. Гормональные аспекты взаимодействи роста и фотосинтеза //Фотосинтез и продукционный процесс/ Под ред. Ничипоровича А.А. М.: Наука, 1988.
3. Кумаков В.А. Эволюци показателей
фотосинтетической де тельности ровой пшеницы в процессе селекции и их св зь с урожайностью и биологическими особенност ми
Вестник ОрелГ Ay
июнь
№3(30)
2011
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»____________________________________________
Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichogau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ 9ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.
Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 14.05.2011 Подписано в печать 28.06.2011 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Объём 14,8 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР9021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
Содержание номера
Научное обеспечение развития селекции Амелин А.В., Кузнецов И.И., Чекалин Е.И. Особенности фотосинтеза в онтогенезе
различных по эколого-географическому происхождению сортов сои.................... 2
Зотиков В.И., Головина Е.В. Взаимосвя зь интенсивности азотфиксации и фотосинтеза
у новых сортов сои северного экотипа............................................. 5
Фесенко А.Н., Бирюкова О.В., Фесенко И.Н., Шипулин О.А., Фесенко М.А.
Особенности динамики цветения растений мутантных морфотипов гречихи.............. 9
Новикова Н.Е., Фенин Д.М. Влияние морфотипа листа у гороха на показатели водного
обмена, определяющие устойчивость растений к засухе.............................. 13
Хатефов Э.Б., Кагермазов А.М., Кушхова Р.С., Мадянова В.Н. Повышение
засухоустойчивости тетраплоидных популяций кукурузы.............................. 17
Резвякова С.В. Экологическое обоснование выбора режимов искусственного
промораживания плодово-я годных культур в условиях ЦЧР........................... 26
Пикунова А.В. Использование молекулярных маркеров для оценки исходного
селекционного материала ягодных культур.......................................... 29
Сазонов Ф.Ф., Подгаецкий М.А. Потенциал продуктивности исходных форм и
гибридов смородины чёрной........................................................ 32
Ожерельева З.Е., Красова Н.Г., Галашева А.М. Потенциал устойчивости сортов я блони в зимний период........................................................ 35
Научное обеспечение развития растениеводства Лобков В.Т., Донская М.В., Васильчиков А.Г. Повышение эффективности
симбиотических систем нута (Cicer arietinum L.).................................. 39
Мельник А.Ф. Предшественник - основа повышения качества зерна озимой пшеницы... 43 Стебаков В.А., Лопачёв Н.А., Басов Ю.В., Наумкин В.Н. Эффективность
возделывания гречихи в условиях Центрально-Черноземного региона.................. 47
Титова Е.М., Внукова М.А. Применение водорастворимых комплексных удобрений на
посевах яровой пшеницы........................................................... 50
Половитсков В.А., Степанова Л.П., Коренькова Е.А. Влияние удобрительных форм и
сортовых особенностей на формирование корневой системы зернобобовых культур...... 51
Гурин А.Г., Кузяева О.С., Кожухов А.Д. Экономическая эффективность использования
фильтрата спиртовой барды в качестве нетрадиционного удобрения................... 56
Лысенко Н.Н., Прудникова Е.Г., Хилкова Н.Л., Чекалин Е.И. Влияние фунгицида
пропиконазол на растения яровых зерновых культур в условиях засухи и патогенеза.. 58
Догадина М.А. Агроэкологические аспекты снижения экотоксикологической нагрузки
поллютантов на окружающую среду.................................................. 64
Селезнев К.А., Плыгун С.А. Прогноз продвижения стронциевой провинции в районе
водозаборов сельскохозяйственных предприятий Орловской области................... 69
Бессонова Е.А. Тенденции состоя ния сельскохозя йственных земель России.......... 72
Методические вопросы развития сельскохозяйственной биотехнологии
Павловская Н.Е., Гагарина А.Ю. Хроматографический анализ факторов апоптоза в
растительных объектах............................................................ 75
Оскотская Э.Р., Басаргин Н.Н., Гаврин С.А. Определение Cd (II) в растительных объектах после предварительного концентрировани сорбентом полистирол-2-амино-
азо-2'-окси-5'-хлор-3'-сульфобензол.............................................. 78
Мищенко Е.В., Мищенко В.я. Моделирование процесса экстракции пектиновых веществ из свекловичного жома с применением вибрационного воздействия.......... 80
Экономические аспекты развития аграрного сектора Савкин В.И. Эколого-экономическое управление аграрным производством - основа
устойчивого развития сельских территорий......................................... 82
Грищенков А.И. Генезис инноваций: основные теоретические аспекты................. 87
Мансуров Р.Е. Об экономической сущности понятия «конкурентоспособность
агропромышленного предприятия»................................................... 91
Гитинова Е.М. Совершенствование методов планирования и прогнозирования на
предприятиях АПК................................................................. 94
Сухочева Н.А., Осипов А.Э. Новационная активность производства нетрадиционных
сельскохозя йственных культур - основа эффективной аграрной экономики............ 101
Каменева К.П. Система управления человеческим капиталом в аграрном секторе
экономики........................................................................ 106
Адук Р.Р. Управление инновационным развитием сельского хозя йства России......... 111
© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2011
