CC BY
65
pea, chickpea and lentil // Food Research International. 2010. Vol. 43 (2). Pp. 432-442.
7. Dissecting the proteome of pea mature seeds reveals the phenotypic plasticity of seed protein composition / M. Bourgeois,
F. Jacquin, V. Savois, etc. // Proteomics. 2009. Vol. 9. Pp. 254-271.
8. Влияние регуляторов роста и поздней некорневой подкормки удобрениями на урожайность и белковую продуктивность / Н. Е. Новикова, А. О. Косиков, С. В. Бобков и др. // Агрохимия. 2017. № 1. С. 32-40.
9. Weeden N. F. Genetic changes accompanying the domestication of Pisum sativum: is there a common genetic basis to the 'Domestication syndrome' for legumes? // Annals of Botany. 2007. Vol. 100. Pp. 1017-1025.
10. Макашева Р. Х. Зерновые бобовые культуры // Культурная флора СССР. Л.: Колос, Ленинградское отделение, 1979. С. 44-50.
11. Бобков С. В., Уварова О. В. Растительный белок зернобобовых культур и перспектива получения белковых изолятов // Вестник РАСХН. 2010. № 6. С. 83-88.
12. Бобков С. В., Уварова О. В. Перспектива использования гороха для производства изолятов запасных белков // Земледелие. 2012. № 8. С. 47-48.
13. Бобков С. В., Лазарева Т. Н. Компонентный состав электрофоретических спектров запасных белков межвидовых гибридов гороха // Генетика. 2012. Т. 48. № 1. С. 56-61.
14. Кретович В. Л. Биохимия растений: учебник для биол. факультетов ун-тов. М.: Высшая школа, 1980. 445 с.
15. Андрианова Ю. Е., Тарчевский И. А. Хлорофилл и продуктивность растений. М.: Наука, 2000. 135 с.
16. Ладыгин В. Г., Кособрюхов А. А., Вайшля О. Б. Пигменты и особенности газообмена в листьях хлорофилльных мутантов Pisum sativum // Физиология растений. 2004. Т. 51. № 5. С. 666-673.
17. Зеленов А. А., Зеленов А. Н., Новикова Н. Е. Физиологический и адаптивный потенциал рассечённолисточкового мор-фотипа гороха в чистых и смешанных посевах // Зернобобовые и крупяные культуры. 2015. № 4. С. 3-12.
18. Новикова Н. Е., Зотиков В. И., Фе-нин Д. М. Механизмы антиоксидантной защиты при адаптации генотипов гороха (Pisum sativum L.) к неблагоприятным абиотическим факторам среды // Вестник ОрелГАУ. 2011. № 2 (29). С. 5-8.
19. Sairam R. K., Deshmukh P. S., Saxena D. C. Role of antioxidant systems in wheat genotypes tolerance to water stress // Biol. Plant. 1998. Vol. 41. Pp. 387-394.
20. Proteolytic activity and cysteine protease expression in wheat leaves under severe soil drought and recovery / L. Simova-Stoilova I. Vaseva, B. Grigorova, etc. // Plant Physiol. Biochem. 2010. Vol. 48. Pp. 200-206.
21. Overexpression of ascorbate peroxidase in tobacco chloroplasts enhances the tolerance to salt stress and water deficit /
G. H. Badawi, N. Kawano,Y Yamauchi, etc. // Physiol. Plant. 2004. Vol. 121. Pp. 231-238.
22. Aghaei K., Ehsanpour A. A., Komatsu S. Potato responds to salt stress by increased activity of antioxidant enzymes // J. Integr. Plant Biol. 2009. Vol. 51. Pp. 1095-1103.
Contents of Photosynthetic Pigments and Activity of Oxidative Stress Enzymes in Wild Pea
S. V. Bobkov, I. A. Bychkov
All-Russian Research Institute of Legumes and Groat Crops ul. Molodezhnaya, 10, k. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n., Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation
Abstract. The authors studied the content of chlorophylls and carotenoids, the activity of peroxidase and catalase in the samples of wild pea subspecies K-5322 (asiaticum), K-3370 (elatius), K-4014 (elatius) and pea 'Temp' (with leaves) and 'Stabil' (leafless). The contents of chlorophylls a and b, as well as of carotenoids were determined in leaves (tendrils) and stipules, isolated from the first and the second productive nodes at the bud formation, the beginning and the end of seed filling. The activity of peroxidase and catalase was determined in leaves, stipules, seed coats, cotyledons, isolated from plants at the beginning and the end of seed filling. The content of chlorophyll a in pea reached maximum at the period of bud formation, and it significantly decreased to the beginning of seed filling. In the wild samples K-5322 and K-3370, the level of chlorophyll a remained high for a longer time and, unlike the cultivated pea, significantly decreased only to the end of the seed-filling period. The change in the content of carotenoids in the studied samples and varieties of pea during the vegetative period coincided with the dynamics of the level of chlorophyll a. Wild samples and varieties of pea did not differ in catalase activity. The activity of per-oxidase in leaves and stipules of plants of wild pea samples was an order of magnitude higher than in seed coats and cotyledons, the photosynthetic and storing organs did not differ in the value of this indicator. In wild pea samples, an increase in the activity of peroxidase in leaflets and stipules was observed at the end of the period of seed filling; in contrast, in varieties it reduced. Wild samples of pea K-3370 and K-5322 were characterized by a high protein content, a high level of chlorophylls and carotenoids, high peroxidase activity both in the budding phase, and at later stages of seed filling. The sample of the wild subspecies K-3370 was characterized by the highest content of carotenoids (1.5 mg/g dry matter).
Keywords: pea; protein; wild samples; P. sativum; sativum; elatius; asiaticum; chlorophyll; carotenoids; oxidative stress; catalase; peroxidase.
Author Details: S. V. Bobkov, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: svbobkov@ gmail.com); I. A. Bychkov, junior research fellow.
For citation: BobkovS.V., Bychkov I.A. Contents of Photosynthetic Pigments and Activity of Oxidative Stress Enzymes in Wild Pea. Zem-ledelije. 2018. № 4. Pp. 29-33 (in Russ.). DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10409.
DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10410 УДК 635.655.581.1
Сравнительное исследование засухоустойчивости новых сортов сои различными методами
Е. В. ГОЛОВИНА, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: kat782010@mail.ru)
Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодёжная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация
С учетом потепления климата России вопросы засухоустойчивости отдельных видов и сортов приобретают первостепенное значение. В условиях лабораторного и полевого опытов изучали показатели засухоустойчивости новых сортов сои, выведенных селекционерами Всероссийско -го научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур, Зуша, Красивая Меча, Ланцетная, Мезенка, Осмонь, Свапа, Шатиловская 17, Л-216, Л-85. Полевые опыты закладывали в 20152017 гг. в селекционном севообороте института в Орловской области. Оценку устойчивости сортов сои к дефициту влаги осуществляли в растворе сахарозы с осмотическим давлением 7 атм. Водоу-держивающую и водопоглощающую способность оценивали методом завядания срезанных листьев. Цель исследований заключалась в оценке показателей засухоустойчивости проростков и взрослых растений новых сортов сои. Сухая масса 1 проростка в контроле составила 7,6 мг (Красивая Меча) - 18,1 мг (Л-85), на сахарозе - 3,9 мг (Мезенка, Осмонь) - 7,5 мг (Зуша). Установлена отрицательная корреляция между уровнем устойчивости и отношением массы проростка в растворе сахарозы к массе в контроле r= -0,572. Сорта сои разделились на две группы: Красивая Меча, Ланцетная, Свапа и Зуша с уровнем устойчивости 29-61 %, у водоудерживающей способностью 31- е 34 % и водопоглощающей способностью л 23-28 %; Мезенка, Осмонь, Шатиловская е 17, Л-216, Л-85, у которых величины этих е показателей были равны соответственно и 80-90 %, 39-43 %, 30-33 %. У сортов пер- е вой группы уровень устойчивости ниже, чем у сортов 2 группы, в среднем на 39 %, 4 водоудерживающая способность - на 9 %, м водопоглощающая способность - на 6 %. 2 По результатам лабораторных и полевых
исследований сорта и селекционные линии сои Мезенка, Осмонь, Шатиловская 17, Л-103 и Л-85 по засухоустойчивости превосходят Красивую Мечу, Ланцетную, Свапу и Зушу.
Ключевые слова: новые сорта сои, уровень устойчивости к осмотическому стрессу, водоудерживающая и водопо-глощающая способность, сухая масса проростка.
Для цитирования: Головина Е. В. Сравнительное исследование засухоустойчивости новых сортов сои различными мето -дами// Земледелие. 2018. № 4. С. 33-35. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10410.
В связи с изменением биоклиматического потенциала Российской Федерации и, в частности, ЦентральноЧерноземного региона необходима разработка системы адаптации сельскохозяйственных культур, оптимизация видовой и сортовой структуры посевов с учетом анализа реакции растений на меняющиеся погодные условия [1, 2].
Физиологические процессы, формирование биологической и семенной продуктивности обусловлены устойчивостью организма, его способностью поддерживать в процессе экологического приспособления нарушенное в результате стресса равновесие между внутренней организацией и средой. Важнейшую регуляторную роль в жизнедеятельности растений играет их водный режим, оценка которого позволяет определить его вклад в ростовые, продукционные и адаптационные процессы при взаимодействиях генотип - среда [3].
На сегодняшний день используются как методы оценки относительной засухоустойчивости, основанные на определении всхожести семян и роста проростков в растворах осмоти-ков, имитирующих недостаток влаги, так и методики оценки показателей водного режима взрослых растений [4, 5]. Наиболее значима из этих показателей водоудерживающая способность [6].
В связи с изложенным, цель наших исследований заключалась в оценке показателей засухоустойчивости проростков и взрослых растений новых сортов сои.
Полевые опыты закладывали в 2015-2017 гг в селекционном севообороте ФГБНУ ВНИИЗБК в Орловской 5? области. Почва опытного участка о темно-серая лесная средней окуль-ст туренности. Мощность гумусового го-^ ризонта 30-35 см. Содержание гумуса о в пахотном горизонте (по Тюрину) 4,3-| 5,6 %, легкогидролизуемого азота (по Кононовой и Тюрину) - 6,4-10,1 мг/100 ® г почвы, обменного калия (по Масло-5 вой) - 7-15 мг/100 г почвы, подвижно-$ го фосфора (по Кирсанову) - 6,8-16,5
мг/100 г почвы. Осенью проводили зяблевую вспашку на глубину 20-25 см. Площадь делянки 7,5 м2, повторность 4-кратная. Исследовали 7 сортов и 2 линии селекции ФГБНУ ВНИИЗБК. Годы исследований различались по метеоусловиям. В 2015 г. количество осадков находилось в пределах нормы (ГТК = 1,4). В 2016 г. погода была теплой, избыточно влажной с суммой осадков 450,5 мм, превышающей количество осадков в мае - сентябре за 11 -летний период (2005-2015 гг.), ГТК = 2,3. В 2017 г температура в мае -июне была ниже среднемноголетней на 1 °С, а увлажнение в июле - августе повышенным (количество осадков превышало среднемноголетние на 60 %), ГТК = 1,9.
Оценку устойчивости сортов сои к дефициту влаги осуществляли в растворе сахарозы с осмотическим давлением 7 атм. (контроль - вода), в 4-х кратной повторности (по 25 семян в повторности) по методике ВИР им. Н.И. Вавилова. Водоудерживающую и водопоглощающую способность оценивали методом завядания срезанных листьев [7]. Показатели водного ба-
ланса в полевых условияхопределяли в период бутонизация - цветение.
Прорастание семян в растворе сахарозы характеризует генетически обусловленные способность развиваться при недостаточном количестве воды и сосущую силу. Последняя обеспечивает не только прорастание при недостатке влаги, но и формирование первичной корневой системы.
В наших исследованиях в лабораторных условиях уровень устойчивости сортов сои колебался от 29 до 89 % (см. табл.). Изученные сорта разделились на две группы: Красивая Меча, Ланцетная, Свапа и Зуша - 29-61 % и Мезенка, Осмонь, Шатиловская 17, Л-216, Л-85 с уровнем устойчивости 80-90 %. Сухая
масса 1 проростка в контроле составила 7,6 мг (Красивая Меча) - 18,1 мг (Л-85), на сахарозе - 3,9 мг (Мезенка, Осмонь) - 7,5 мг (Зуша).
Наиболее высокое отношение массы проростка в растворе сахарозы к величине этого показателя в контроле отмечено у Красивой Мечи, Зуши и Ланцетной - 64-82 %; у остальных сортов оно находилось на уровне
Рис. 1. Водоудерживающая способность листьев сои, %.
Показатели устойчивости проростков семян сои к осмотическому стрессу
Сорт Уровень устойчивости, %* Сухая масса проростка, мг т /т сах' к х 100, %**
контроль сахароза
Красивая Меча 29,2±5,3 7,6 6,2 81,6
Ланцетная 49,2±5,8 10,0 6,4 64,0
Свапа 60,6±2,0 8,5 4,1 48,2
Зуша 43,2±5,6 9,7 7,5 77,3
Мезенка 87,0±3,9 9,9 3,9 39,4
Осмонь 89,5±3,5 9,2 3,9 42,4
Шатиловская 17 80,1±5,6 13,1 6,1 46,6
Л-216 80,0±4,6 7,8 3,6 46,2
Л-85 88,5±5,8 18,1 6,2 34,3
*всхожесть семян в растворе сахарозы к контролю, %. **масса проростка в растворе сахарозы к контролю, %.
соя, чечевица, нут, чина, бобы, люпин). Л.: ВИР, 1978. 11 с.
Comparative Study of Drought Resistance of New Soybean Varieties by Different Methods
E.V. Golovina
All-Russian Research Institute of Legumes and Groat Crops, ul. Molodezhnaya, 10, k. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n., Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation
Рис. 2. Водопоглощающая способность листьев сои, %.
34-48 %. По-видимому, у сортов с низким уровнем засухоустойчивости в неблагоприятных условиях прорастают семена с повышенной жизнеспособностью, образующие хорошо развитый первичный корешок. Между уровнем устойчивости и отношением массы проростка в растворе сахарозы к массе в контроле установлена отрицательная корреляция r= -0,572.
По водоудерживающей способности можно судить о возможности растений противостоять засухе. При недостатке влаги содержание связанной воды и водоудерживающая способность увеличиваются.
В среднем за 3 года она изменялась в пределах от 31 % у Ланцетной и Красивой Мечи до 43 % у Л-103 и Л-85 (рис. 1). У сортов первой группы (Красивая Меча, Ланцетная, Свапа, Зуша) она была ниже, чем у остальных сортов, в среднем на 9 %.
Водопоглощающая способность характеризуетустойчивость растений к обезвоживанию и определяется путем предварительного глубокого завядания и последующего насыщения листьев. У сортов первой группы величина этого показателя составляла в среднем 26 %, что ниже, чем у Мезенки, Осмони, Шатиловской 17, Л-103 и Л-85, на 5 % (рис. 2).
Таким образом, изученные сорта сои разделились на две группы: Красивая Меча, Ланцетная, Свапа и Зуша, уровень устойчивости которых составил 29-61 %, водоудерживающая способность - 31-34 %, водопоглощающая способность - 23-28 %; Мезенка, Осмонь, Шатиловская 17, Л-216, Л-85 с величинами этих показателей - 80-90 %, 39-43 %, 30-33 %.У сортов первой группы уровень устойчивости был ниже в среднем на 39 %,
водоудерживающая способность - на 9 %, водопоглощающая способность -на 6 %, чем у сортов 2 группы. Между уровнем устойчивости и отношением массы проростка в растворе сахарозы к массе в контроле существует отрицательная корреляция r= -0,572.
Литература.
1. Биоклиматический потенциал России : меры адаптации в условиях изменяющегося климата / под ред. А.В. Гордеева. М., 2008. 207 с.
2. Головина Е. В. Научно-теоретическое обоснование возделывания сортов сои северного экотипа в условиях ЦентральноЧерноземного региона РФ: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Пенза, 2016. 41 с.
3. Гончарова Э. А. Изучение устойчивости и адаптации культурных растений к абиотическим стрессам на базе мировой коллекции генетических ресурсов: Научное наследие профессора Г. В. Удовенко / под ред. А. А. Жу-ченко. СПб.: ГНУ ВИР, 2011. 336 с.
4. Головина Е. В., Зайцев В. Н. Влияние погодных условий на водный режим, пигментный комплекс и продуктивность сои // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 2 (18). С. 111-116.
5. Соболева Г. В., Зеленов А. А. Скрининг линий гороха с измененной архитектоникой листового аппарата по морфологическим показателям засухоустойчивости // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 2 (18). С. 105-111.
6. Кожушко Н. Н. Оценка засухоустойчивости полевых культур // Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям (методическое руководство) / под ред. Г. В. Удовенко. Л.: ВИР. 1988. С. 10-25.
7. Кожушко Н. Н. Методические указания по определению относительной засухоустойчивости образцов зернобобовых культур способом проращивания семян в растворах сахарозы с высоким осмотическим давлением (горох, вика, фасоль,
Abstract. Taking into account the warming of the Russian climate, the issues of drought resistance of certain species and varieties become of primary importance. Under the conditions of laboratory and field experiments, it was studied the drought resistance of new soybean varieties developed by breeders of the All-Russia Research Institute of Legumes and Groat Crops: Zusha, Krasivaya Mecha, Lancetnaya, Mezenka, Osmon', Svapa, Sha-tilovskaya 17, L-216, L-85. Field experiments were laid in a breeding crop rotation of the Institute in Orel region in 2015-2017. An assessment of the resistance of soybean varieties to a moisture deficit was carried out in a sucrose solution with an osmotic pressure of 7 atm. The water-retaining and water-absorbing abilities were evaluated by the method of the withering of cut leaves. The aim of the research was to assess the drought resistance of seedlings and adult plants of new soybean varieties. The dry weight of one seedling in the control was from 7.6 mg (Krasivaya Mecha) to 18.1 mg (L-85), in sucrose - from 3.9 mg (Mezenka, Osmon') to 7.5 mg (Zusha). A negative correlation was established between the level of resistance and the ratio of the weight of the sprout in the sucrose solution to the weight in the control, r= -0.572. Soybean varieties were divided into two groups: Krasivaya Mecha, Lancetnaya, Svapa and Zusha with a level of stability of 29-61%, water-retaining ability of 31-34%, water-absorbing capacity of 23-28% and Mezenka, Osmon', Shatilovskaya 17, L-216, L-85, the values of these indicators were equal to 80-90%, 39-43%, 30-33%, respectively. In the varieties of the first group, the resistance level is lower than in the varieties of group 2, on average by 39%, water retention capacity - by 9%, water absorbing capacity - by 6%. According to the results of laboratory and field studies, the varieties and selection lines of soybean Mezenka, Osmon', Shatilovskaya 17, L-103 and L-85 are more drought-resistant than Krasivaya Mecha, Lancetnaya, Svapa and Zusha.
Keywords: new soybean varieties; level of resistance to osmotic stress; water-retaining and water-absorbing capacity; dry weight ^ of sprout. S
Author Details: E. V. Golovina, D. Sc. ^ (Agr.), leading research fellow (e-mail: Ja kat782010@mail.ru). §
For citation: Golovina E.V. Comparative ^ Study of Drought Resistance of New Soybean z Varieties by Different Methods. Zemlede- 4 lie. 2018. No 4. Pp. 33-35 (in Russ.). DOI: 2
10.24411/0044-3913-2018-10410. O
■ 8
