CC BY
19
УДК 633.11:581.142
УСТОЙЧИВОСТЬ ОЗИМОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ К ДЕФИЦИТУ ВЛАГИ
ПРИ ПРОРАСТАНИИ СЕМЯН
© 2011 г. А.С. Казакова, М.А. Лысогоренко
Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, Azov-and-Black Sea Agroingeneering Academy,
ул. Ленина, 21, г. Зерноград, Ростовская область, 347740 Lenin St., 21, Zernograd, Rostov Region, 34 7740
Всхожесть семян сортов и линий озимой твердой пшеницы (ОТП) конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК имени И.Г. Калиненко в условиях водного стресса варьирует в широких пределах в зависимости от генотипа и гидротермических условий весенне-летнего периода года репродукции семян. Выделены группы образцов ОТП по устойчивости к водному дефициту в период прорастания семян.
Ключевые слова: озимая твердая пшеница, семена, водный дефицит, прорастание семян, раствор осмотика, всхожесть, группа устойчивости.
Durum winter wheat varieties and samples from VNIIZK named after I.G. Kalinenko varieties trail nursery have different seed germination under water stress condition, depending on genotype and hydro-temperature regime of seed propagation summer. Drought resistance groups of varieties were fixed.
Keywords: durum winter wheat, seed, drought stress, seed germination, osmotic solution, germination, resistance group.
Озимая твердая пшеница (ОТП) - ценная продовольственная культура, возделываемая на обширных площадях Северного Кавказа и юга России. Засушливые условия степной зоны, в том числе часто повторяющиеся осенние засухи, не позволяют получать высокий урожай этой культуры, потенциально заложенный в каждом сорте [1]. Попадая в сухую почву, семена долго не прорастают, частично гибнут, в результате чего снижается всхожесть и густота стояния растений в посеве [2]. Селекционерами Всероссийского научно-исследовательского института зерновых культур имени И.Г. Калиненко (далее просто ВНИИЗК) и других селекционных учреждений России создано много ценных сортов ОТП с высоким качеством зерна, однако изучение их устойчивости к водному дефициту в период прорастания семян не проводилось.
Нами показано, что в условиях водного дефицита у семян 3 сортов ОТП происходит переопределение программы морфогенеза в сторону усиления ростовых процессов корневой системы проростка [3]. При этом всхожесть семян ОТП в условиях водного стресса имеет высокую положительную корреляцию с числом корешков и длиной самого длинного корешка [4]. Всхожесть семян в условиях возрастающего водного стресса у сортообразцов ОТП из коллекции конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК существенно варьирует в зависимости от гидротермических условий весенне-летнего периода года их репродукции [5]. На основании сравнительной оценки устойчивости сортов к дефициту влаги при прорастании семян были предложены поправочные коэффициенты при расчете норм высева ОТП и показана экономическая эффективность такого подхода [6]. Однако для формирования представлений о сегодняшнем уровне устойчивости семян лучших сортов ОТП к осенней почвенной засухе, зависимости этой устойчивости от условий весенне-летнего периода вегетации растений и выявления дисперсии этого признака необходимо провес-
ти анализ на большом наборе сортов и линий из конкурсного сортоиспытания.
Цель данной работы - оценка устойчивости полного набора сортов и линий ОТП из коллекций конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК разных лет к дефициту влаги в период прорастания семян в зависимости от условий весенне-летнего периода года их формирования и выявление групп устойчивости.
Материалы и методы
Объектом исследования служили семена 35 сортов и линий ОТП из коллекций конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК за 2005, 2007 и 2008 гг. В конкурсном испытании присутствовали сорта и линии селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко (Леукурум 21, Алена), Ставропольского НИИСХ (Прикумская 124, Прикумчанка), Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова (Янтарь Поволжья), ВСГИ, г. Одесса (Алый парус). Годы репродукции семян отличались по гидротермическому режиму весенне-летнего периода: 2005 г. - оптимальный, 2007 г. -острозасушливый, 2008 г. - засушливый. В коллекцию за каждый год исследования входило от 20 до 28 образцов ОТП, всего изучено 77 сортообразцов. Семена проращивали в рулонах фильтровальной бумаги по 100 шт. в трехкратной повторности при температуре +20 °С на дистиллированной воде (контроль) и на 8-е сут определяли всхожесть семян согласно ГОСТу 12038-84 [7]. Засуху (опыт) моделировали с помощью 0,2 М раствора сахарозы, осмотическое давление 5,37-105 Па, так как именно при этой концентрации наблюдается наибольшая дифференциация образцов ОТП по всхожести и параметрам проростков [4, 6]. Всхожесть семян в опыте выражали в процентах от контроля. Группы устойчивости сортов и линий ОТП выделяли по всхожести семян в засухе: находили размах варьирования всхожести, выделяли 3 группы устойчивости, распределяли образцы по этим группам.
Результаты и их обсуждение
В условиях оптимального увлажнения все сорта и линии в среднем по коллекции за каждый год исследования имели высокую всхожесть семян, и величина коэффициента вариации по этому показателю была низкой (табл. 1). В условиях модельной засухи всхожесть семян всех изученных сортов и линий ОТП снижалась, причем в разной степени в зависимости от генотипа и года репродукции семян, о чем свидетельствует возросшая в 3^5 раз величина коэффициента вариации. В целом по коллекции всхожесть семян образцов ОТП за годы исследований в условиях водного дефицита варьировала довольно сильно (от 36 до 100 %).
Снижение всхожести семян в условиях водного стресса существенно зависит от года их репродукции. В условиях засушливого весенне-летнего периода семена ОТП проходят частичное закаливание еще на материнском растении, и их устойчивость к угнетающему действию модельной засухи выше, чем у семян, полученных в оптимальном по увлажнению году. Так, самая низкая всхожесть была отмечена у семян, полученных в оптимальном по увлажнению 2005 г. Всхожесть семян, полученных в острозасушливом 2007 г. и засушливом 2008 г., в условиях водного стресса повышается по сравнению с оптимальным годом на 25 и 26 %.
Таблица 1
Всхожесть семян сортов и линий ОТП конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК в условиях оптимального увлажнения и модельной засухи (0,2 М раствор сахарозы, осмотическое давление 5,37-10®) в зависимости от года репродукции
(среднее по 20^28 сортам за каждый год)
Показатель 2005 г., оптимальный 2007 г., острозасушливый 2008 г., засушливый
Контроль Засуха Контроль Засуха Контроль Засуха
Всхожесть в среднем по коллекции, % 94 58 95 83 96 84
Пределы варьирования, % 79.. .100 36.80 83.100 55.100 89.100 43.100
Коэффициент вариации,% 5,2 19,3 4,4 14,5 3,1 16,0
Лучшие сорта и линии ОТП из коллекций конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК отличаются по устойчивости к дефициту влаги при прорастании семян как между собой, так и внутри одного сорта в зависимости от гидротермических условий весенне-летнего периода года формирования семян (табл. 2). Прочерки в таблице означают отсутствие образцов в составе конкурсного сортоиспытания за данный год исследования, так как селекционеры каждый год проводят выбраковку слабых образцов и включают в изучение новые. В среднем по коллекции всхожесть семян сортов и линий была низкой лишь в 2005 г.
(58 %), в 2007 и 2008 гг. - 83 и 84 %. В оптимальном по увлажнению 2005 г. в сортоиспытании находилось 6 образцов ОТП, которые имели меньше половины всхожих семян в условиях водного стресса (Донской янтарь, Амазонка, Гордеиформе 6, линии 1381/02,1816/02, 915/03). Всхожесть в засухе возрастала у семян, полученных в острозасушливом 2007 г. и засушливом 2008 г. Так, в 2007 г. только 3 сорта ОТП имели около половины всхожих семян в условиях водного дефицита (Алена, Крупинка, Алый парус), а в 2008 г. таких сортов было всего 2 (Аргонавт и Крупинка).
Таблица 2
Всхожесть семян сортов и линий ОТП конкурсного сортоиспытания ВНИИЗК в условиях модельной засухи (0,2 М раствор сахарозы, осмотическое давление 5,37-105) за 3 года репродукции
Сорт, Всхожесть в засухе, % от контроля Сорт, Всхожесть в засухе, % от контроля
линия 2005 г. 2007 г. 2008 г. линия 2005 г. 2007 г. 2008 г.
Жемчужина Дона(Б1;) 80 84 99 Аксинит 62 79 78
Дончанка (Б1;) 76 96 86 Терра 73 90 71
Донской янтарь (Б1;) 49 90 82 Прикум-чанка - 95 93
Курант 67 83 70 Алена - 60 91
Амазонка 53 77 74 572/04 - 93 89
80/01 56 - - Алый парус - 58 90
Гелиос 54 100 71 Крупинка - 55 43
1381/02 48 - - 825/04 - 91 93
1816/02 36 74 99 Прикумская 124 - 85 92
Гордеиформе 6 51 79 83 Леукурум 21 - 80 86
915/03 40 - - Янтарь Поволжья - 88 100
1850/02 61 - - 1054/04 - 90 79
995/03 55 66 88 1018/04 - 79 88
1883/02 70 - - Кремона - 100 96
380/03 56 75 89 882/04 - 88 96
1890/02 62 - - 996/04 - 91 89
346/03 57 - - Аргонавт - 75 54
2108/02 57 90 96 Среднее 58 83 84
В коллекцию конкурсного сортоиспытания входила группа сортов ОТП селекции ВНИИЗК, включенных в Государственный реестр селекционных достижений РФ и допущенных к использованию в условиях юга России: Гелиос, Жемчужина Дона, Дончанка, Донской янтарь, Терра, Аксинит, Курант. Это лучшие сорта, созданные для зоны неустойчивого увлажнения, однако даже они довольно сильно разнятся по устойчивости к водному дефициту как между собой, так и в зависимости от гидротермических условий весенне-летнего периода года формирования семян. Так, в среднем по группе этих 7 сортов всхожесть семян в условиях водного стресса 2005 г. - 66 %, 2007 - 89, 2008 - 80 %. Размах варьирования всхожести семян этих сотов по годам репродукции составил: 2005 г. - 49^80 %, 2007 - 79^100, 2008 -70^99 % (табл. 2). Таким образом, в условиях острозасушливого лета формируются самые устойчивые к засухе семена. Наиболее устойчивым к дефициту влаги в период прорастания семян является независимо от года репродукции семян сорт Жемчужина Дона.
Все изученные сорта и линии ОТП за 3 года репродукции мы рассмотрели как единую выборку и определили частоты их распределения по всхожести в засухе (рисунок).
На кривой распределения сортообразцов ОТП по всхожести в условиях засухи отчетливо прослеживаются 3 максимума. Наибольшее число образцов попало в группу устойчивых.
Распределение сортов и линий по 3 группам устойчивости в зависимости от года репродукции семян представлено в табл. 3.
По результатам оценки сортов и линий ОТП можно рекомендовать в качестве исходного материала для селекции на засухоустойчивость сорта Дончанка, Жемчужина Дона, Прикумская 124, Прикумчанка, Леуку-рум 21, Янтарь Поволжья, Кремона и линии 825/04, 572/04, 882/04, 996/04, 1054/04, 1018/04.
Всхожесть в засухе, %
Частоты распределения 77 сортообразцов ОТП за 2005, 2007 и 2008 гг. по всхожести семян в засухе
Так, в коллекции конкурсного сортоиспытания есть сорта и линии, которые независимо от условий среды в год формирования семян имеют высокую устойчивость к засухе (сорта Жемчужина Дона, При-кумская 124, Прикумчанка, Леукурум 21, Янтарь Поволжья, Кремона и линии 825/04, 882/04, 996/04, 572/04, 1054/04, 1018/04). У других сортов устойчивость снижается с ужесточением условий влагообес-печенности (Амазонка, Гелиос, Аргонавт, Курант, Терра). У 3-й группы сортов и линий, наоборот, устойчивость возрастает (сорта Дончанка, Донской янтарь, Гордеиформе 6, Алый парус, Алена и линии 2108/02, 915/03, 380/03, 995/03, 1816/02).
Таблица 3
Таким образом, лучшие сорта и линии ОТП имеют генотипическую разницу по устойчивости к водному дефициту в период прорастания семян, а степень их устойчивости существенно зависит от гидротермических условий весенне-летнего периода года репродукции семян. В условиях водного дефицита средней силы
Распределение образцов ОТП по группам устойчивости в зависимости от гидротермических условий весенне-летнего периода года репродукции семян*
Сорт, линия Группа устойчивости сорта/линии Сорт, линия Группа устойчивости сорта/линии
2005 г. 2007 г. 2008 г. 2005 г. 2007 г. 2008 г.
Жемчужина Дона - Б! I I I Дончанка-Б! II I I
825/04 - I I 2108/02 II I I
Прикумская 124 - I I 1018/04 - I I
Леукурум 21 - I I Алый парус - II I
Янтарь Поволжья - I I Алена - II I
Кремона - I I Аргонавт - II III
882/04 - I I 1381/02 III -
996/04 - I I 915/03 III II -
Прикумчанка - I I Крупинка - III III
572/04 - I I 80/01 III -
1054/04 - I I 380/03 III II I
346/03 II - - 995/03 III II I
1850/02 II - - 1816/02 III II I
1890/02 II - - Гордеи-форме 6 III I I
1883/02 II - - Амазонка III I II
Аксинит II I II Гелиос III I II
Курант II I II Донской янтарь-Б! III I I
Терра II I II - - - -
* - I группа - устойчивые; II - среднеустойчивые; III - устойчивые образцы.
(5,37-105 Па) сорта и линии конкурсного сортоиспытания отчетливо делятся на 3 группы устойчивости по всхожести в засухе. Рекомендованы образцы ОТП для включения в селекционный процесс в качестве источников и доноров устойчивости при селекции новых сортов, устойчивых к дефициту влаги при прорастании семян. Среди изученных образцов высокую устойчивость к недостатку влаги в период прорастания семян показали сорта донской, саратовской и ставропольской селекции. Полученные сведения об устойчивости сортов и отдельных партий семян ОТП к водному дефициту при прорастании семян можно использовать для того, чтобы рационально размещать посевы ОТП по регионам возделывания в зависимости от их гидротермических условий осени в период сева семян.
Литература
1. Казакова А.С., Лысогоренко М.А. Оценка и отбор устой-
чивых к дефициту влаги сортов озимой твердой пшеницы как новый элемент в ресурсосберегающей технологии производства зерна // Ресурсосбережение в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. Ростов н/Д, 2009. С. 187-192.
2. Лысогоренко М.А., Казакова А.С. Оценка устойчивости
сортов озимой твердой пшеницы селекции ВНИИЗК
Поступила в редакцию_
им. И.Г. Калиненко, включенных в реестр селекционных достижений, к дефициту влаги при прорастании семян // Инновационные технологии и технические средства для АПК: материалы межрегион. науч.-практ. конф. молодых ученых. Воронеж, 12-13 мая 2009 г. Воронеж, 2009. Ч. II. С. 86-90.
3. Ковтун В.И. Селекция высокоадаптивных сортов ози-
мой мягкой пшеницы и нетрадиционные элементы технологии их возделывания в засушливых условиях юга России. Ростов н/Д, 2002. 479 с.
4. Казакова А.С., Лысогоренко М.А., Самофалова Н.Е.
Влияние возрастающего водного стресса на всхожесть семян и мощность проростков озимой твердой пшеницы селекции ВНИИЗК им. И. Г. Калиненко // Вестн. аграрной науки Дона: сб. науч. тр. Зерноград, 2008. № 3. С. 79-84.
5. Казакова А.С., Лысогоренко М.А. Влияние водного
стресса на вариабельность всхожести семян сортов озимой твердой пшеницы конкурсного сортоиспытания селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко разных лет репродукции // Научное творчество XXI в.: сб. тр. ежегод. Всерос. науч. конф. учащихся, студентов и молодых ученых. Красноярск, 2009. С. 187-189.
6. Семена сельскохозяйственных культур. Методы опреде-
ления всхожести: ГОСТ 12038-84; введен 01.07.86. М., 1985. С. 32-58.
7. Калиненко И.Г. Селекция озимой пшеницы. М., 1995. 220 с.
5 июля 2010 г.
