CC BY
58
№4 (16), 2015
ВЕСТНИК СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
15
УСТОЙЧИВОСТЬ СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ
К СОЛЕВОМУ СТРЕССУ
Куркиев К.У., д. б. н. Филиал ФГБНУ «ФИЦ ВИГРР (Дагестанская опытная станция им. Н.И. Вавилова). Алиева З.М., к.б.н., доцент, магистранты Даибова Д.М., Гаджиалиева Э.А., Кагирова Н.К. ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет »,
Аннотация. В данной статье представлены результаты лабораторных исследований по выявлению наиболее устойчивых к солевому стрессу сортов мягкой пшеницы. По результатам опыта установлено, что наиболее адаптивным является сорт Фортуна.
Ключевые слова: выживаемость, засоление, солеустойчивость, сорт, пшеница.
RESISTANT VARIETIES OF WINTER WHEAT TO SALT STRESS
Alieva Z.M.,candidat of biological sciences, assistant professor, Daibova DM, undergraduate "VPO "Dagestan State University", Kurkiev Kisht ili Ullubievich, doctor of biological sciences. FGBNU "FIZ VIGRR them. N.I. Vavilov. "
Abstract. This article present the results of laboratory research to indentify the most sustainable wheat accessions. As a result of the experience found that the most stable is the grade Fortuna.
Keywords: survival, salinity, salttolerance, grade, wheat.
Введение
Современные идеи устойчивости агропромышленного комплекса базируются на концепции адаптивности сортов и интенсификации сельского хозяйства. В связи с этим возрастает актуальность изучения механизмов адаптации живых организмов на различных уровнях организации.
В основе механизмов приспособления организмов к варьирующим условиям внешней среды лежит их модификационная и генотипическая изменчивость, взаимосвязанное функционирование которых обеспечивает компромисс между требованиями максимальной онтогенетической приспособленности и сохранением филогенетической гибкости популяций [2]. Поэтому чрезвычайно важна характеристика приспособленности популяций и сортов к разнообразным условиям существования.
Потенциальная продуктивность, экологическая устойчивость и средообра-зующий потенциал агрофитоценза являются функцией взаимодействия всех его биотических и абиотических компонентов. Иначе, совокупность этих компонентов представляет собой динамическую систему функционально взаимосвязанных элементов, что, в свою очередь, определяет явления неспецифичности физиологи-
1 6
ВЕСТНИК СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
№4 (16), 2015
и и и 1 с» гр и
ческих реакции растении на воздействие факторов различной природы. Так действие одного фактора вызывает повышение устойчивости к другим факторам.
Один из экстремальных факторов, распространённый на очень больших территориях как в нашей стране, так и во всём мире засоление почв - весьма серьезные сельскохозяйственные проблемы вызывающие у растений комплекс физио-лого-биохимических изменений. Особенно остро проблема засоления стоит в нашей Республике, где к первичному засолению, то есть естественному накоплению солей в почве, добавляется вторичное засоление, вызванное искусственным орошением. Для большинства культур избыток соли - это стресс-фактор, на который они реагируют снижением урожайности. Даже при слабом засолении потери урожайности достигают 20%, на сильно засоленных землях они составляют 70 -80%.. Отрицательное влияние засоления проявляется в ухудшении многих свойств и функций растений, что в итоге приводит к снижению их продуктивности [7].
Важным направлением в решении проблемы солеустойчивости растений является поиск и создание устойчивых сортов. Это в свою очередь требует исследование адаптивного потенциала культурных растений, поиск эффективных источников и доноров солеустойчивости. В этом направлении нами уже ведутся полевые и лабораторные исследования адаптивности зерновых культур к различным агро-экологическим условиям нашей республики [3,4,5].
Одной из основных культур занимающих, значительные площади в нашей республике, является пшеница. Имеющийся сортимент современных сортов новейшей селекции, рекомендуемых к выращиванию в нашем регионе, к сожалению, не имеет устойчивости к действию солевого стресса. Это в первую очередь связано с тем, что создание этих сортов ведется за пределами республики (Краснодар, Ростов), где отсутствует естественный фон засоления.
Цель работы: провести изучение устойчивости к солевому стрессу сортов пшеницы при различных уровнях хлоридного засоления с целью выявления у них ценных, устойчивых к данному фактору генотипов.
Материал и методика
Исследованы три сорта озимой мягкой пшеницы: Васса, Фортуна (новой селекции) и Безостая 1 (старой селекции).
Фортуна озимая мягкая пшеница
Общая характеристика. Высота соломины 80-85 см, высокоустойчив к полеганию. Среднеспелый. Зерновка красная, яйцевидная, средней крупности.
Урожайность. Имеет высокий потенциал зерновой продуктивности. Максимальная урожайность составила 112,5 ц с 1 га.
Мукомольные и хлебопекарные качества. Относится к филлерам.
Устойчивость к болезням и климатическим условиям. На инфекционном
1 и и и /—ч и
фоне высокоустойчив к пыльной головне и желтой ржавчине. Отличается устойчивостью к бурой ржавчине, полевой устойчивостью к стеблевой ржавчине. Сред-неустойчив к септориозу. К мучнистой росе и твердой головне сорт характеризу-
№4 (16), 2015
ВЕСТНИК СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
17
ется как средневосприимчивый. К фузариозу колоса восприимчив. Сорт зимостойкий, засухоустойчивый.
Сроки сева. Оптимальные для зоны.
Норма высева. 5 млн. всхожих семян на 1 га.
Васса озимая мягкая пшеница
Общая характеристика. Сорт среднеранний. Высота растений в зависимости от агрофона от 90 до 105 см, соломина толстая прочная. Сорт крупноколосый и крупнозерный. Масса 1000 зерен 48 г, достигает 58 г.
Урожайность. Является одним из самых продуктивных испытывающихся сортов. Максимальная урожайность за годы испытания составила 105,1 ц с 1 га.
Мукомольные и хлебопекарные качества. По качеству зерна сорт относится к группе филлеров.
Устойчивость к болезням и климатическим условиям. Высокоустойчив к стеблевой и бурой ржавчине, мучнистой росе. К септориозу листьев показывает умеренную восприимчивость. Как и все крупноколосые формы восприимчив к фузариозу колоса и твердой головне. Морозостойкость сорта средняя.
Сроки посева. Оптимальные для зоны, допускается посев в поздние сроки.
Нормы высева. 4-4,5 млн. всхожих семян на 1 га.
Безостая 1
Общая характеристика. Среднерослый, устойчивый к осыпанию. К полеганию устойчив в средней степени. Разновидность lutescens. Среднеспелый.
Урожайность. Имеет стабильную урожайность по всем предшественникам, но уступает новым сортам от 7 до 30 ц с 1 га в зависимости от уровня минерального питания.
Мукомольные и хлебопекарные качества. Хлебопекарные качества отличные, сильная пшеница-улучшитель. Содержание белка в зерне в благоприятных условиях достигает 13,1-15,7 %, клейковины 28-35 %.
Устойчивость к болезням и климатическим условиям. Устойчив к пыльной головне. Имеет полевую устойчивость к бурой и желтой ржавчинам. Средне устойчив к септориозу. Средне восприимчив к фузариозу колоса. Восприимчив к стеблевой ржавчине, мучнистой росе, твердой головне. Засухоустойчивость выше средней, морозостойкость средняя.
Зона возделывани. В настоящее время допущен к использованию в производстве в Северо-Кавказском и Нижне-Волжском регионах.
Сроки сева. От оптимальных до поздних.
Норма высева. 4-5 млн. всхожих семян на 1 га.
Для лабораторного моделирования условий засоления согласно методическим рекомендациям [6] семена пшеницы проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, смоченной растворами хлорида натрия (№0) с концентрацией 86мМ (0,5%) и 164мМ (0,98%) и дистиллированной воде (контроль).
Объем выборки составлял 20 семян в 2-кратной повторности для каждого варианта. Чашки Петри помещали на семь суток в климатическую камеру (MLR-352^ для моделирования условий: температура 23- 240С, освещение - 3000 люкс и влажность 80 %. Определяли всхожесть, число, длину и массу корней, длину и массу надземной части.
1 8
ВЕСТНИК СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
№4 (16), 2015
По программе М8Бхее1 вычисляли: средние значения, стандартное отклонение, среднюю арифметическую ошибку, ^критерий Стьюдента [1].
Результаты исследования.
Изучение всхожести семян сортов в условиях стрессового фактора показало, что наиболее устойчивым является сорт Васса, далее идет Безостая 1 и Фортуна (табл. 1). Низкая всхожесть семян, как в контроле, так и при засолении у сорта Фортуны связана, скорее всего, с общей потерей всхожести, полученной в процессе хранения семян. Хорошая всхожесть сорта Васса может быть связана с большой крупнозерностью, которая является отличительным свойством данного сорта.
Длина корня у сорта Фортуна при засолении в 0,5% снижается по сравнению с контролем на 30 %, а у Безостой 1 и Вассы на 50%, при концентрации 0,98 % у Фортуны уменьшается на 65%, у остальных до 80%. Таким образом, наименее подвержен действию соли на длину корня сорт Фортуна. Несмотря на меньшие абсолютные показатели данного признака у Фортуны по сравнению с Безостая 1 и Васса, в относительном отношении он превосходит эти сорта (табл. 2).
Таблица 1
Прорастание семян пшеницы (%) в условиях засоления
Сорта КОНТРОЛЬ ШС1, 0.5% ШС1, 1%
Сутки Сутки Сутки
3 5 7 3 5 7 3 5 7
Фортуна 1 40 65 65 60 60 60 40 40 40
2 40 65 65 40 60 60 40 40 40
Безостая 1 75 95 95 75 75 75 85 85 85
2 75 95 95 80 80 80 90 90 90
Васса 1 75 95 95 80 95 95 60 80 80
2 75 95 95 80 95 95 70 90 90
По количеству корней изменений практически не наблюдалось, у всех изученных сортов в разных вариантах опыта этот показатель варьировал в пределах от 4 до 5. Это вероятно связано с тем, что данный стрессовый фактор влияет в основном на размеры корней, не затрагивая их потенциальное количество (табл. 2).
Длина проростков у сорта Фортуна уменьшается в меньшей степени, по сравнению с Вассой и Безостой 1: при концентрации №С1 0,5% на 10%, при 0,98% - наполовину. У сорта Безостая 1 длина надземной части при засолении в 0,5% оказывается меньше на треть, а при концентрации в 0,98% - более чем наполовину. У сорта Васса при 0,5% размеры надземной части уменьшаются почти наполовину, при 1% концентрации - почти на 2/3 (табл. 2).
При анализе длины проростков наблюдается практически такая же картина, как и при длины корня: сорт Фортуна при общем более низком проявлении данного признака показывает лучшую относительную устойчивость. Здесь хочется отметить сорт Васса, который имея самую большую длину проростков в нормальных условиях при действии соли практически сравнивается с другими сортами.
Таблица 2
Влияние различной концентрации засоления на длину корней и побегов у сортов пшеницы
Название сорта Вариант опыта Длина корня, мм. Х±Sx Кол-во корней, шт.Х±Sx Длина проростков, мм Х±Sx
Фортуна Контроль (Н2О) 24,1±1,82 4,5±0,22 42,2±2,94
ша 0,5% *17,35±1,71 4,4±0,20 38,25±2,61
в % к контролю 72,0 97,8 90,6
ша 0,98% *8,75±0,55 4,6±0,15 *20,2±1,35
в % к контролю 36,3 102,2 47,9
Безостая 1 Контроль (Н2О) 56,3±4,31 4,5±0,21 57,4±2,91
ша 0,5% *30,25±1,44 4,3±0,25 *39±2,55
в % к контролю 53,7 95,6 67,9
ша 0,98% *11,35±0,83 4,5±0,21 *22,3±1,75
в % к контролю 20,2 100,0 38,8
Васса Контроль (Н2О) 57,6±3,50 4,4±0,20 70,9±2,30
ша 0,5% *21,95±1,65 4,25±0,15 *40,7±1,75
в % к контролю 38,1 96,6 57,4
ша 0,98% *12,8±0,95 4,75±0,15 *26,15±1,63
в % к контролю 22,2 108,0 36,9
* различия достоверны
По сырой массе корней и надземной части показатели сорта Фортуна при концентрации 0.5% практически не уменьшаются по сравнению с контролем. Такая же картина наблюдается в отношении сухой массы проростков. При засолении в 0,98% сырая масса корней уменьшается на 1/3, надземной части - на 50%, сухая биомасса корней и надземной части снижается примерно на 60% (табл. 3).
Показатели сорта Безостая 1 по сырой и сухой массе корня и сырой надземной части при 0.5% уменьшаются примерно наполовину, сухая масса надземной части снижается на треть. При концентрации 0,98% сырая и сухая масса корня и вес сухой надземной части уменьшается наполовину, а надземной части на 2/3.
Сырая масса корня и надземной части у сорта Васса при концентрации 0.5% уменьшаются на 50%. Показатели сухой массы корня и надземной части вес снижаются на 60%. При засолении 0,98% сырая биомасса корня уменьшается наполовину, надземной части на 60%. При этой же концентрации сухая биомасса корня снижается на 40%, а надземной части наполовину (табл. 3).
Таким образом, результаты наших исследований показали, что наименее подвержен действию солевого стресса сорт Фортуна. Самую низкую адаптивную способность показал сорт Васса, однако следует отметить его хорошую всхожесть и превосходство по признаку длина проростка в нормальных условиях. Возможно, что в полевых условиях этот внутренний потенциал позволит сохранить хорошую продуктивность.
Необходимо отметить, что подобные работы, выявляющие в лабораторных условиях адаптивный потенциал растений к действию различного рода стрессо-
20
ВЕСТНИК СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
№4 (16), 2015
вых факторов позволяет представить примерную картину поведения новых ин-тродукционных сортов к определенным условиям среды.
Таблица 3.
Влияние различной концентрации засоления на биомассу корней и надземной части сортов пшеницы
Название сорта Вариант опыта сырая масса, , мг сухая масса, , мг
корень Надземная часть корень Надземная часть
Х±Sx Х±Sx Х Х
фортуна контроль 9,5±1,42 35,1±2,90 2,1 5,1
ШС1 0,5% 9,05±1,55 29,65±3,15 1,85 4,3
в % к контролю 95,3 84,5 88,1 84,3
ШС1 0,98% 6,55±0,25 19,65±1,35 1,2 3,2
в % к контролю 68,9 56,0 57,1 62,7
безостая1 контроль 21,6±2,11 66,5±4,81 4,7 8,1
ШС1 0,5% 12,05±0,95 41,5±2,8 2,85 6,8
в % к контролю 55,8 62,4 60,6 84,0
ШС1 0,98% 9,7±0,25 22,75±1,9 2,35 4,05
в % к контролю 44,9 34,2 50,0 50,0
васса контроль 23,5±2,24 55,6±2,61 5,1 8,9
ШС1 0,5% 12,0±1,36 31,4±1,85 1,95 3,9
в % к контролю 51,1 56,5 38,2 43,8
ШС1 0,98% 11,9±1,0 23,2±1,85 2,05 4,45
в % к контролю 50,6 41,7 40,2 50,0
* различия достоверны
Выводы:
1. Сравнительный анализ сортов по разным морфологическим показателем дает информацию о возможности оценки эффекта действия стрессовых факторов.
2. Засоление в меньшей степени влияет на признак число корней у всех изученных сортов, но приводит к уменьшению их линейных размеров.
3. По морфометрическим и весовым показателям проростков и корней сорт Фортуна показывает лучшую относительную устойчивость к засолению.
7. Проведенный нами сравнительный комплексный анализ солеустойчиво-сти сортов мягкой пшеницы дает информацию о возможности оценки эффекта действия стрессовых факторов и перспективен в отношении других сортов. Проведенный анализ оправдан для оценки реакции растений на засоление, а в теоретическом отношении позволяет разграничить вклад генетического и онтогенетического факторов в формирование устойчивости к стрессам.
Литература:
1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований).-М.: Агропромиздат,1985.-351 с.
2. Жученко А.А. Эколого-генетические основы адаптивной системы селекции растений. Сельскохозяйственная биология. 2000. №3. С. 3-29.
3. Куркиев К.У., Магомедов А.М., Куркиева М.А., Гаджимагомедова М.Х., Магомедова А.А. Агро - экологическое изучение сортообразцов пшеницы и тритикале в республике Дагестан//Проблемы развития АПК региона. 2013.№2(14). С. 18 - 22.
4. Куркиев К.У, Куркиев У.К., Дибиров М.Д., Анатов Д.М., Куркиева М.А. Влияние действия засоления на продуктивность сортов гексаплоидного тритикале // Известия ДГПУ. №4. 2010. С. 54-59.
5. Куркиев. КУ, Алиева З.М., Хабиева Н.А., Арнаутова Г.И., Омарова А.Г. Возможность использования изменчивости параметров проростков для оценки со-леустойчивости сортов тритикале // Проблемы развития АПК региона 2014, №3
(19).
6. Удовенко Г.В. Диагностика чувствительности растений к стрессовым факторам (методическое руководство) / С.Н. Дроздов, Г.В. Еремин, Э.Л. Климашев-ский. - М., 1988. - 228 с.
7. Удовенко Г.В. Физиологические основы селекции растений. - СПб: ВИР, 1995. - Т.2. - Ч.2. - 295 с.
Literature:
1. Armor BA Methods of field experience (with the fundamentals of statistical processing of the results of research) .- M .: Agropromizdat, 1985.-351 with.
2. Zhuchenko AA Ecological and genetic basis of adaptive system of plant breeding. Agricultural Biology. 2000. №3. S. 3-29.
3. Kurkiev KU, Magomedov AM, Kurkieva MA Gadzhimagomedova MH, AA Magomedov Agro - ecological study of accessions of wheat and triticale in the republic of Dagestan // Problems of development of agribusiness in the region. 2013.№2 (14). S. 18 - 22.
4. Kurkiev KW, Kurkiev UK, Dibirov MD, Anat DM, MA Kurkieva Effect of salinity on the productivity of action hexaploid triticale varieties // News DSPU. №4. 2010. pp 54-59.
5. trigger. KU, Aliev ZM, Khabiev NA Arnautova GI Omarov AG The ability to use variation of parameters to evaluate the seedling salt tolerance varieties of triticale // Problems of development of agribusiness in the region in 2014, №3 (19).
6. G. Udovenko Diagnostic sensitivity of plants to stress factors (methodical guidance) / SN Drozdov, GV Eremin, EL Klimashevsky. - M., 1988. - 228 p.
7. G. Udovenko Physiological basis of plant breeding. - St. Petersburg: WRI, 1995. - V.2. - Part 2. - 295.
