CC BY
31УДК 633.11. "324":581,1.032.3:581.1.036.5
ОСОБЛИВОСТ1 МАСОВО1 ОЦ1НКИ СЕЛЕКЦ1ЙНОГО МАТЕР1АЛУ ПШЕНИЦ1 ОЗИМО1 НА ЗИМОСТ1ЙК1СТЬ I ПОСУХОСТ1ЙК1СТЬ
Г.В. Маз'льнЫов, кандидат б'юлое'чних наук
О.П. Хамула, науковий сп1вроб1тник
В.А.Фоманюк, науковий сп1вроб1тник
Мирон1вський ¡нститут пшениц ¡м. В.М. Ремесла
Постановка проблеми. Ремесло В.М. ще в 1980 р. поставив перед ствроб^никами лабораторп бюжмп завдання вивчити функцiонально-бiохiмiчну основу отримання високо зимостмких форм озимоТ пшениц з яроТ та визначити основы ланки обмЫу речовин, як вщповщають у рослинах за перебудову адаптацмних механiзмiв. Багаторiчнi дослiдження адаптивностi пшениц на пщфунт теоретичного уявлення досягнень сучасноТ фiзiологiТ рослин дали нам можпивють розробити як теоретичну основу, так i експрес- способи масовоТ оцiнки селекцiйного матерiалу на зимостмкють та посухостiйкiсть.
Аналiз останнiх дослщжень i публiкацiй. Бiльше половини територiТ аграрноТ УкраТни припадае на стьськогосподарсью угiддя. Основнi посiвнi площi займають декiлька культур, частка кожноТ залежить вщ грунтово-клiматичних i економiчних умов. Так, загальна частка пшениц у структурi посiвних площ основних стьськогосподарських культур сягае 21,2% [1]. Виробництву зерна в нашiй краТнi придтяють велику увагу. Розроблено "Нацiональну програму розвитку агропромислового виробництва i соцального вiдродження села до 2010 року". До ВерховноТ Ради подано законопроекти "Про основы засади аграрноТ пол^ики" та "Про державну фЫансову та бюджетну пiдтримку агропромисловоТ галузi УкраТни".
Працвники аграрного бiзнесу краТни вважають, що озима пшениця е надто ризиковою культурою, i без пiдтримки держави аграрп можуть вiдмовитися вiд ТТ вирощування. Зокрема, у 2001 р. виробництво зерна в УкраТнi зросло на 70%, а 2002 i 2003 рр. були неврожайними [2].
ЗмЫа клiматичних умов на ™ глобального потеплiння iстотно змiнила режим зволоження Грунту на територiТ УкраТни [3]. Зменшився збiр зерна озимоТ пшеницi i погiршилась його якють [4]. Поява нових критичних для врожайност гiдротермiчних факторiв при вщсутност методiв оцiнки Тхнього впливу на адаптивш та врожайнi
властивост озимо' пшеницi, спонукали до проведення дослщжень, спрямованих на розробку способiв масово' оцiнки селекцiйного матерiалу для метеоумов, що змЫилися. Отримання вагомих урожа'в озимо' пшеницi можливе лише за пщвищення зимостiйкостi та посухостмкост впроваджуваних сортiв з урахуванням грунтово-клiматичних умов.
Мета. Розробити й удосконалити за сучасних погодних умов способи масово' оцЫки селекцмного матерiалу для характеристики зимостiйкостi та посухостмкостк
Методи дослiдження. Для експрес-оцiнки сор^в озимо' пшеницi на зимостiйкiсть визначали 'хню стiйкiсть до вимокання на провокацмних фонах, ступiнь проходження озимою пшеницею друго''' фази загартування - за реак^ею дихання клiтин вузлiв кущiння на iнфiльтрацiю салiцилгiдроксамату (СГК) [5]. Для характеристики посухостмкост використовували побiчний метод оцiнки стiйкостi тгмент-бткового комплексу через вимiрювання свiтлопроникностi прапорцевого листка на фотоколориметрi К?-77 [6].
Результати дослщжень. Сучасш методи для визначення характеристики зимостмкост та посухостмкост е недосконалими (через однобiчнiсть 'х висвiтлення). Використовуючи теоретичнi досягнення фiзюлопT клiтин, ми вдосконалили методи оцЫки селекцiйного матерiалу озимо' пшеницi за функцюнальною значущiстю цих властивостей, для чого вобрали найоб'ективнiшi i прост у виконаннi методи характеристики ланок обмЫу речовин, якi е критичними для властивостей зимостмкост та посухостмкостк
ЗимостйкСть. З метою отримання якомога ширшо' iнформацiT про мехаызми, переважаючi у крiозахистi рослин озимо' пшениц конкретного сорту або лн', необхiдно збирати iнформацiю про основы i провiднi механiзми, на яких будуеться стiйкiсть до дм метеонегативiв зимового перiоду. Так, на стмкють клiтин вузлiв кущiння пiд час зниження температури значною мiрою впливае наповненють 'хньо' цитоплазми легкорозчинними цукрами. 1ншою iстотною складовою стiйкостi кл^ин е стан зовнiшньоT мембрани. Для виживання кл^ин необхiдно запобiгти проникненню кристалiв льоду в середину кл^ини, що забезпечуеться наявнiстю у мембран iнтегральних бiлкiв та насиченiстю жирнокислотними залишками лiпiдiв. Для виштовхування Ытегральних мембранних бiлкiв принципове значення мае ктькють гiдрофобних груп, якi визначають температуру елiмiнацiT. Перекисне окислення жирних кислот сприяе виникненню гiдрофiльних пор у мембранах, через як можуть проникати кристали льоду. Рiвень перекюного окислення лiпiдiв контролюеться антиоксидантами, наявнють яких сприяе
виживанню ^тин за умов стресу. З огляду на це ми видтили показники стану захисних систем: вмют легкорозчинних цу^в, наявнiсть у мембран iнтегральних бiлкiв та рiвень насиченост жирнокислотних залишкiв лiпiдiв.
Для оцнки зимостiйкостi сортiв озимо' пшеницi пропонуеться системна характеристика це''' властивостi. З цею метою ми проводили випробування набору регуляторiв критичних систем зимостмкост на сортах рiзноT морозо- i зимостiйкостi для подальшого використання у селекцйному процесi, застосовуючи обробку наання озимо' пшеницi речовинами, якi регулюють основнi ланки обмiну, з наступним проморожуванням рослин для виокремлення критичних компонент формування зимостмкост конкретного сорту. Така оцнка може докорЫно змЫити систему пiдбору сортiв при селекцп на зимостiйкiсть.
Розроблений нами газомiр для визначення рiвня альтернативного дихання тканин вузлiв кущiння рослин озимо' пшениц дае змогу ранжувати сорти за швидкютю проходження ними II фази загартування. У наших дослщах ч^ко i стабiльно рееструвалася рiзноякiснiсть дихання рiзних за морозо-зимостiйкiстю сортв пiсля проходження ними цiеT фази. Дослщження показали, що додавання салщилгщроксамату у концентрацп 103М викликае перерозподт транспорту електронiв при зменшеннi ступеня забезпеченост киснем. Так, вузли кущЫня сорту озимо' пшеницi Миронiвська 808 за умови Ыфтьтрацп салiцилгiдроксамату порiвняно з вузлами кущiння сорту Мирошвська 33 поглинали кисню менше як пюля першо', так i пюля друго' фази загартування [5]. Саме наявнють альтернативного типу дихання пщ час проходження рослинами друго' фази загартування ми взяли для розробки методу оцнки.
Одним iз експрес-методiв оцiнки зимостiйкостi озимо' пшеницi може бути стмкють сортiв до вимокання на провокацйних фонах. За л^ературними даними мiж стiйкiстю сортiв до вимокання i 'хньою зимостiйкiстю встановлений тюний зв'язок (/=+0,83±0,12 - для сортв, г=+0,63±0,15 - для гiбридiв) [4]. Дослiдження стiйкостi до вимокання, як проводяться в нашому вщд^ на селекцiйних номерах озимо' пшениц, показали перспективнють використання цього методу оцнки зимостiйкостi.
Для характеристики властивост зимостiйкостi нами пропонуеться:
- визначати стмкють сортiв до вимокання на провокацйних
фонах;
- ранжувати сорти за швидкютю проходження ними II фази
загартування;
- застосовувати обробку наання озимо' пшениц речовинами,
89
як регулюють основнi ланки обмiну речовин, з наступним проморожуванням рослин, видтяючи критичн компоненти при формуваннi зимостмкост конкретного сорту.
П0СУХ0СТ1ЙК1СТЬ . Вiдомi методи оцiнки посухостiйкостi за об'ективнютю та швидкiстю визначення не вщповщають потребам селекцiТ. Крiм того, вони передбачають використання рослинного матерiалу, коли отримання наання з нього стае неможливим. Використання "посушникiв" для оцнки посухостiйкостi не вiдповiдае фiзiологiчним процесам, якi вiдбуваються пiд час посухи в природних умовах н за Ытенсивнютю, нi за часом. Удосконалення методiв оцiнки селекцiйного матерiалу озимоТ пшеницi на посухостiйкiсть, визначенням здатност рослин зберiгати можливiсть забезпечення акцепторiв асимiлятами у рамках системи донорсько-акцепторних вщносин та здатностi до самоперебу- дування в кл^инах у ходi наростання водного дефiциту, дае можпивють об'ективно характеризувати рiвень посухостiйкостi нових лЫм та сортiв i прогнозувати Тхнью поведiнку у вiдповiдних еколопчних умовах.
Згiдно основних положень фiзiологiТ рослин наслiдком дiТ посухи е обезводнення тканин рослини, що спричиняе збтьшення концентрацп клiтинного соку. Вважаеться, що найбтьше потерпае вiд посухи процес фотосинтезу: зменшуеться синтез аденозинтри-фосфату (АТФ) i збiльшуеться синтез вщновлювача - никотинами-даденин-динуклеотидфосфат вщновлений (НАДФ-Н2), що спричиняе перевiдновленiсть електронно-вимiрювального ланцюга фотосинтезу i розпад тгмент-бткового комплексу хпоропластiв [6-8]. Знання функцюнальних порушень на клiтинному рiвнi дае змогу виявити ознаки, як можна використовувати для ранньоТ дiагностики посухостмкостк
Вiдомо, що у процесi формування кл^ин хлоропласти рiзняться за стввщношенням умiсту фотосистеми I (ФС I) i фотосистеми II (ФС II) вщповщно 1/2 i 1/3. Надмiрний вмiст ФС II пiдвищуе фотохiмiчну активнiсть (ФХА) хпоропластiв та Тх деструкцiю, особливо за умови посухи. Функцюнальш порушення у рослинах, як виникають унаслiдок деструкцiТ хлоропластiв, зменшують урожайнiсть. Проте, синтез аденозинтрифосфату (АТФ) зменшуеться при збережены достатньо високого рiвня вiдновлювача - никотинамидаденин-динуклеотидфосфат вщновлений (НАДФ-Н2), що спричиняе "алашнний ефект" i зменшення продуктивностi фотосинтезу, а вщтак i врожайностi, внаслщок розпаду пiгмент-бiлкового комплексу [9].
Сорти озимоТ пшениц, св^лопроникнють прапорцевих листюв яких при штучному пiдвищеннi ФХА хлороплас^в е незначною, мають
бтьшу врожайнють. I навпаки, сорти, для яких характерним е високий рiвень св^лопроникност прапорцевого листка, як правило, низьковрожайш. На нашу думку, у хлоропластах клiтин цих сортiв великий вмют ФС II сприяе швидкому вигоранню хпорофту i порушенню фксацп СО2 . Для селекцп можливо матиме значення i третiй тип рослин, коли за високо' св^лопроникност листкiв формуеться достатньо високий урожай. Пояснити це можна тим, що, маючи високу атрагуючу активнють зерывок (що притаманне остистим формам) рослини довше збер^ають здатнють протистояти стресам.
Екстенсивш сорти мають високе значення св^лопроникност прапорцевих листкiв i низьку врожайнють. Найбтьш господарсько-цiнними виявились сорти з порiвняно високою свiтлопроникнiстю листюв пiсля обробки активатором ФХА хлоропластв i пiдвищеною врожайнiстю, бо така реакця рослин на обробку в посушливих умовах передбачае налив зершвки переважно за рахунок реутилiзацiT, що сприяе висоюй якостi зерна [10].
Експрес-споаб комплексно' фiзiолого-бiохiмiчноT оцiнки посухостмкост рослин озимо' пшеницi вiдрiзняеться тим, що в умовах сформованого фотосинтетичного апарату оцнка проводиться шляхом аналiзу концентрацп клiтинного соку i св^лопроникност прапорцевого листка пiсля 'х обробки активатором фотохiмiчно! активностi хпоропластiв у природних польових умовах без порушення цтюносл рослини.
Висновки.
1. Пропонуеться системна характеристика властивост зимостiйкостi сортв:
- визначення стiйкостi до вимокання на провокацмних фонах;
- ранжування за швидкютю проходження ними II фази загартування;
- застосування обробки наання речовинами, як регулюють основы ланки обмЫу речовин, з наступним проморожуванням рослин, для видтення критичних компонент формування зимостiйкостi.
2. Показана можливють проведення експрес-оцiнки селекцiйного матерiалу озимо' пшеницi шляхом аналiзу концентрацп кл^инного соку i свiтлопроникностi прапорцевого листка пюля обробки рослин активатором фотохiмiчно! активностi хпоропластiв у природних польових умовах без порушення цтюносл рослини.
Використана лiтература:
1. Структура поавних площ сiльськогосподарських культур
91
// Arpo6i3Hec сьогоднк - 2006. - № 6.- С.13-14.
2. Кульбида Н. Оценка колебаний валового сбора озимой пшеницы в Украине по разным сценариям изменения климата //Зерновая индустрия. - К.: ИА "АПК-Информ", 2004.- С. 25-29.
3. Просунко В. Чого слщ чекати вщ глобального потеплЫня? // Пропозиця. - 2001. - № 12.- С. 40-41.
4. Синицына С.М. Вегетационный метод оценки устойчивости растений к вымоканию // Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. - М.: Колос, 1976. - С. 301-304.
5. Мазтьыков Г.В., ХамулаО.П., ФоманюкВ.А., Мельковська М.1., Мельковська В.1. Особливост дихання вузлiв кущЫня рiзних за зимостмкютю сор^в озимо!' пшеницi пiд час перезимiвлi / Наук.-техн. бюл. Миронiв. Ы-ту пшеницi/УААН. - 2004. - Вип. 3. - С. 86-93.
6. Шматько И.Г., Лукина Л.Ф. Изменения в водном режиме и пигментной системе сортов озимой пшеницы при дефиците влаги // Рост и устойчивость растений. - К.: Наук, думка, 1965. - С. 259-262.
7. Проценко Д.Ф., Мусиенко Н.Н., Славный П.С. Приспособление растений пшеницы к засухе и высокой температуре // Устойчивость к неблагоприятным температурным условиям среды. - К.: Наук, думка, 1976. - С. 149-163.
8. Шматько И.Г., Шевчук Н.В., Шаповал А.И., Веркиенко Р.С. Сравнительная оценка устойчивости сортов яровой пшеницы к засухе по физологическим признакам//там же. - .С. 164-170.
9. Тарчевский И.А. Основы фотосинтеза. - М.: Высшая школа, 1977. - С. 216-220.
10. Павлов А.Н. Накопление белка в зерне пшеницы и кукурузы. - М.: Наука, 1967. - 339 с.
УДК 633.11 "324":581. 1.032.3:581. 1.036.5
Мазтьтков Г.В., Хамула О.П., Фоманюк В.А. Особливост масово' оцнки селекцйного матерiалу пшениц озимо' на зимостмкють i посухостмкють // Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. - К., 2006. - № 4. - С. 87-93.
За сучасних погодних умов запропоновано комплексний метод оцнки зимостмкост селекцйного матерiалу озимо' пшениц i прискорений - посухостмкостк
Ключовi слова: озима пшениця, зимостмкють, посухостмкють, методи оцнки.
УДК 633.11 "324":581. 1.032.3:581. 1.036.5
Мазильников Г.В., Хамула О.П., Фоманюк В.А. Особенности массовой оценки селекционного материала пшеницы озимой на зимостойкость и засухоустойчивость // Сортовивчення та охорона
прав на сорти рослин. - К., 2006. - № 4. - С. 87-93.
В современных погодных условиях предложены комплексный метод оценки зимостойкости селекционного материала озимой пшеницы и ускоренный - засухоустойчивости.
УДК 633.11 "324":581.1.032.3:581.1.036.5
Mazilnikov G., Hamula О., Fomaniuk V. Peculiarities of the mass evaluation of wheat winter selective material on hardiness and drought-resistance // Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. - К., 2006. - № 4. - С. 87-93.
Under contemporary weather conditions complex method for winter wheat selective material hardiness evaluation and accelerated of evaluation of drought- resistance, were offered.
