CC BY
0
УДК 581.14:633.283
DOI 10.36461^.2023.68.4.008
ВОДНЫЙ РЕЖИМ СОРТООБРАЗЦОВ ПАЙЗЫ В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
Т.В. Родина, кандидат с.-х. наук, ст. науч. сотр.; А.Н. Асташов, кандидат с.-х. наук, гл. науч. сотр.;
К.А. Пронудин, науч. сотр.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы»,
г. Саратов, Россия, e-maiL: rodina008@maiL.ru
Актуальность проводимых исследований обусловлена глобальными изменениями климатических условий, что приводит к частому проявлению неблагоприятных факторов и как следствие снижению продуктивности сельскохозяйственных растений. Для аридных условий Нижнего Поволжья пайза является перспективной кормовой культурой. Анализ оценки параметров водного режима листьев пайзы в фазу цветения растений позволил выделить наиболее устойчивые к засухе образцы. В годы проведения исследований климатические условия были типичными для Саратовской области и характеризовались жаркими условиями летних периодов, что позволило оценить устойчивость сортообразцов пайзы к высоким температурам. Полученные данные свидетельствуют о том, что цветение растений проходило в условиях сильной засухи, о чем свидетельствует низкое значение гидротермического коэффициента. За период проведения исследований дисперсионным многофакторным анализом установлено значимое влияние генотипа пайзы, условий года и продолжительности эксперимента на параметры водного режима листьев. В результате эксперимента выявлены перспективные образцы пайзы, устойчивые к проявлению засухи,: Эврика, Красава и О-1, с оводненностью тканей 72,32-73,03 % и водным дефицитом 11,08-19,6 %. Исследование особенностей водного режима листьев показало высокий уровень засухоустойчивости изучаемой культуры при выращивании в условиях Саратовского правобережья. Работа выполнена в рамках темы государственного задания Министерства сельского хозяйства Российской Федерации № НИОКТР 123011200032-3 «Физиологические особенности адаптации исходного материала в условиях абиотического стресса для использования в селекции на повышение засухоустойчивости».
Ключевые слова: пайза, оводненность тканей, водный режим листьев, засуха, цветение.
Для цитирования: Родина Т.В., Асташов А.Н., Пронудин К.А. Водный режим сортообразцов пайзы в условиях Нижнего Поволжья. Нива Поволжья, 2023, 4 (68), с. 1007. ЭО! 10.36461/ЫР.2023.68.4.008
Введение
Климатические условия Нижнего Поволжья варьируют из года в год и от сезона к сезону, что выражается в неравномерном количестве осадков и колебаниях температуры воздуха [1, 2]. При этом благоприятные годы сменяются засушливыми и острозасушливыми. Засуха, как абиотический фактор, влияет на урожайность всех сельскохозяйственных культур, а потери урожая, вызванные недостатком влаги, ежегодно приводят к глобальным экономическим убыткам во всем мире [2, 3]. В современной селекции сельскохозяйственных культур изучение устойчивости растений к воздействию различных абиотических стрессоров особенно актуально [4-6]. Частая повторяемость засух и суховеев, недостаточное выпадение количества осадков, изменение температуры воздуха и многие другие показатели препятствуют устойчивому развитию растениеводства [7]. В связи с озвученными пробле-
мами нужно расширять ассортимент культур, способных формировать стабильные урожаи в засушливых условиях. В связи с этим роль пайзы, формирующей при правильном использовании высокие урожаи надземной биомассы, имеет большое практическое значение, а разработка сортов, устойчивых к засухе, играет большую роль для развития науки [8].
В селекции на повышение засухоустойчивости важным является подбор исходного материала, обладающего комплексом адаптивных свойств [9-11].
Контролировать атмосферную и почвенную засухи сложно, и требуется некоторое время, чтобы данный тип водного стресса начал явно воздействовать на растения [12, 13]. В дополнение к прямым методам оценки засухоустойчивости существуют многочисленные лабораторно-аналитические методы, с помощью которых можно судить об отдельных механизмах
засухоустойчивости, которые, как правило, применяются на взрослых растениях в различные этапы морфогенеза, которые, хотя и имеют ряд недостатков, все же представляют интерес для предварительной оценки отбора селекционного материала [14-16]. В этой связи изучение особенностей водного режима листьев является актуальным. При этом информация по этому направлению разрозненна и недостаточно хорошо изучена. Использование исходного материала для практической селекции кормовых культур с целью повышения их засухоустойчивости является важной задачей.
Цель исследований - оценка засухоустойчивости образцов пайзы по параметрам водного режима листьев.
Материал и методы
Исследования проводили в период 20212023 гг. в условиях засушливого климата Саратовской области на опытном поле ФГБНУ Рос-НИИСК «Россорго». В качестве объектов исследования служили сорта и сортообразцы пайзы (6 сортов и 1 отбор) - Готика, Красава, Удалая, Пальмира, Эврика, Ода и О-1. Посев опытных делянок осуществляли в третьей декаде мая селекционной кассетной сеялкой СКС-6-10 широкорядным способом посева с шириной междурядий 70 см. Годы выращивания пайзы различались в вегетационный период по погодным условиям, так, гидротермический коэффициент составил: в
Статистическая обработка экспериментальных данных выполнена с помощью программы «AGROS 2.09» методом дисперсионного многофакторного анализа.
Результаты и их обсуждение
При выборе растений для эксперимента учитывали продолжительность вегетационного периода. Образцы листьев отбирали на одном этапе морфогенеза - одной из важной стадии развития сельскохозяйственных культур - в фазу цветения.
В период проведения исследования погодные условия были типичными для Саратовской области и отличались жаркими летними периодами, что позволило нам проверить реакцию образцов пайзы на повышенные температуры.
На рисунке 1 показаны данные погодных условий за 10 дней до цветения пайзы. Полученные данные свидетельствуют о том, что цветение проходило в условиях сильной засухи, о чем
2021 г. - 0,77; 2022 г. - 0,79; 2023 г. - 0,63, что в целом относит регион к засушливым территориям.
Оценку показателей водного режима листьев проводили согласно методическим указаниям ВИР [17]. Листья срезали в фазу цветения ранним утром (в нашем эксперименте у пайзы фаза наступала в первой-второй декаде августа): по пяти листьев каждого образца в двукратной повторности. Образцы помещали в полиэтиленовые пакеты и доставляли в лабораторию.
Оводненность тканей (ОТ) в процентах от сырой массы навески определяли по формуле:
ОТ = (А-Б) *100 /(а),
где А - масса сырой навески, г; Б - масса сухой навески, г.
Водный дефицит (ВД) в листьях (процентное содержание поступившей воды от общего количества воды в состоянии полного насыщения) вычисляли по формуле:
ВД = (М2-М1) *100 /(М2-М3),
где М1 - исходная сырая масса навески, г; М2 - сырая масса после 24-часового насыщения, г; Мз - масса сухой навески, г.
Классификация образцов по относительной засухоустойчивости проведена согласно шкале оценки параметров водного режима листьев, представленной в таблице 1.
можно судить по низкому значению гидротермического коэффициента.
Проведённая классификация образцов пайзы согласно шкале оценки параметров водного режима по показателям оводненности тканей листьев в среднем за 2021-2023 гг. позволила установить, что все сортообразцы относятся к засухоустойчивым (рис. 2). Полученные данные подтверждаются результатами двухфакторного дисперсионного анализа, где в качестве фактора А рассматривается генотип, а фактора В - условия года.
Наиболее высокими показателями оводнен-ности тканей листьев характеризовались сортообразцы пайзы Эврика, Красава и О-1 (73,03; 72,50 и 72,32 %, соответственно). Установлено, что в формирование данного признака наибольший вклад внес фактор В условия года проведения исследований - 71,8 %, а вклад генотипиче-ского фактора составил всего 5,2 %.
Таблица 1
Шкала для оценки параметров водного режима листьев
Оценка засухоустойчивости Оводненность листьев, % Водный дефицит, % Потеря воды листьями после увядания, %
Низкая 59,5 и менее 20,1 и более 50,1 и более
Средняя 60,0-69,9 10,1-20,0 30,1-50,0
Высокая 70,0 и более до 10,0 до 30,0
Рис. 1. Климатические условия в период за «10 дней до цветения» пайзы
Оводненность в среднем по опыту, %
[73,03] С
[72,50] сС
[72,32] ЬсС
Готика Эврика
Ода Пальмира Красава Удалая
О-1
«фактор А(генотип), % ы фактор В (условия года), % м взаимодействие АВ, % и остаточное, %
Оводненность в разные годы, %
[74,50] с
2021 2022 2023
Рсз(А) = 7,54*; НСРсз(А) = 1,02; Рсз(В) = 310,41*; НСРсз(В) = 0,67; Рсз(АВ) = 14,82*; НСРСЗ(АВ) = 1,77
Рис. 2. Оводненность тканей листьев пайзы в зависимости от метеорологических условий вегетации,
среднее за 2021-2023 гг.
Установлено, что условия года однозначно повлияли на оводненность ткани листьев: наибольшая засухоустойчивость растений пайзы по данной методике установлена в 2023 г., что скорее всего объясняется тем, что в течении вегетационного периода растения испытывали наибольший стресс, и погодные условия года отмечены неравномерным распределением осадков и резкими перепадами дневных температур, а в период за десять дней до цветения гидротермический коэффициент оказался самым низким за
годы проведения исследований. Так, наименьшие значения выявлены в 2021 г. и составили 67,09 % по сравнению с 2022-2023 гг. - 73,35 и 74,50 %, соответственно. По показателю водный дефицит листьев в среднем за период исследований сорта пайзы характеризовались средней засухоустойчивостью, а значения признака варьировали от 11,8 до 19,6 % (рис. 3). Образцы пайзы Ода, Удалая и О-1 были наиболее приближенны к получению высокой оценки засухоустойчивости по данной методике.
Водный дефицит в среднем по опыту, %
[19,4] de
[19,3] cde [19,6] e
Готика Эврика Ода
3,6 11,4
Пальмира Красава Удалая О-1
Водный дефицит в разные годы, %
61,1 [25,56] с
фактор А(генотип), % фактор В (условия года),% взаимодействие АВ, % остаточное, %
[11,11] а
[13,02] Ь
2021
2022
2023
Fo5(А) = 11,26*; НСРсз(А) = 2,62; Fo5(В) = 182,01*; НСРсз(В) = 1,72; Fo5(АВ) = 11,87*; НСРсз(АВ) = 4,54
Рис. 3. Водный дефицит листьев пайзы в зависимости от климатических условий вегетации,
среднее за 2021-2023 гг.
При этом вклад генотипического фактора в проявление изучаемого признака составил 11,4%. Установлено, что наименьший водный дефицит листьев наблюдался в условиях 2022 года и составил 11,11 % по сравнению с 2021 и 2023 годами - 25,26 и 13,02 %, соответственно. Вклад фактора условий года проведения исследований в формировании признака составил 61,1 %, а взаимодействие факторов зафиксировано на уровне 23,9 %.
Заключение
Результаты трехлетних полевых испытаний по основным параметрам водного режима
листьев в фазу цветения позволили выявить перспективные образцы пайзы, устойчивые к проявлению засухи - Эврика, Красава и О-1. Статистическая оценка позволила установить, что вклад генотипического фактора по изучаемым показателям варьировал от 5,2 до 11,4 %, при этом наибольшее влияние оказали именно условия года проведения эксперимента и составили от 61,8 до 71,8 %, в зависимости от изучаемого признака. Исследование особенностей водного режима листьев показало достаточно высокий уровень засухоустойчивости пайзы при выращивании в условиях Саратовского правобережья.
Благодарности.
Работа выполнена в рамках темы государственного задания Министерства сельского хозяйства Российской Федерации № НИОКТР
123011200032-3 «Физиологические особенности адаптации исходного материала в условиях абиотического стресса для использования в селекции на повышение засухоустойчивости».
Литература
1. 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.
2. Кибальник О.П., Ларина Т.В., Каменева О.Б. Особенности потери воды листьями ЦМС-линий зернового сорго в засушливых регионах России. Agriculture and Enviromnent, 2021, № 4 (20). DOI: 10.23649/jae.2021.4.20.2
3. Ионова Е.В. Засуха и засухоустойчивость зерновых колосовых. Зерновое хозяйство России, 2011, № 2, с. 37-41.
4. Кибальник О.П., Ларина Т.В., Каменева О.Б., Семин Д.С. Оценка засухоустойчивости ЦМС-ли-ний сорго на основе различных источников стерильности. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 2021, № 182 (4), с. 9-17. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-4-9-17
5. Кочубей А.А., Заремук Р.Ш. Исследование засухоустойчивости гибридного материала сливы домашней в условиях юга России. Аграрная наука, 2020, № 6, с. 94-98. D0I:10.32634/0869-8155-2020-339-6-94-98
6. Maohua D., Yuexin Z., Xuke L., DeLong W. Starch granules of the sugar-pathway were eliminated under the stress of PEG-drought compared with SoiL-drought. Industrial Crops & Products, 2023, 193 (8): 116158. D0I:10.1016/j.indcrop.2022.116158
7. Ожерельева З.Е., Красова Н.Г., Галашева А.М. Изменение водного режима листьев яблони в течение вегетации. Современное садоводство, 2015, № 1 (13), с. 87-92.
8. Асташов А.Н., Родина Т.В., Бочкарева Ю.В., Сафронов А.А., Плаксина В.С. Агробиологическая оценка коллекционных сортообразцов пайзы (Echinochloa Frumentacea) в условиях Нижнего Поволжья. АгроЭкоИнфо: электронный научно-производственный журнал, 2022, № 6. DOI: https://doi.org/10.51419/202126638
9. Кибальник О.П., Ларина Т.В., Каменева О.Б. Селекционная ценность засухоустойчивых стерильных линий сорго. Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2023, № 24 (2), с. 187-193. DOI: 10.30766/20729081.2023.24.2.187-193
10. Лохова А.И., Бескопыльная В.В. Водный режим интродуцированных сортов рода Pyrus L. в условиях степной зоны южного Урала. Научные труды Северо-Кавказского Федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия, 2020, т. 29, с. 154-159. DOI: 10.30679/2587-9847-202029-154-159
11. Гурин А. Г., Резвякова С. В. Оводненность и транспирация листьев саженцев плодовых и декоративных пород в зависимости от условий выращивания. Современное садоводство, 2014, № 1 (9), с. 45-51.
12. Ожерельева З. Е., Гуляева А. А. Изучение параметров водного режима вишни в условиях засухи и теплового шока. Достижения науки и техники АПК, 2017, т. 31, № 8, с. 46-48.
13. Мельник С.В., Жолобова О.О. Оценка влияния осмотического стресса на прорастание семян кустарниковых растений в культуре in vitro. Научно-агрономический журнал, 2023, № 1 (120), с. 10-15. DOI: 10.34736/FNC.2023.120.1.002.10-15
14. Ожерельева З. Е., Богомолова Н. И. Изучение водного режима листьев малины красной в условиях Орловской области. Современное садоводство, 2014, № 2 (10), с. 70-75.
15. Родина Т.В., Асташов А.Н., Сафронов А.А. Оценка засухоустойчивости пайзы по набуханию семян в условиях осмотического стресса. Зернобобовые и крупяные культуры, 2023, № 3 (47), с. 108-113. DOI: 10.24412/2309-348X-2023-3-108-113
16. Emendack Y., Burke J., Sanchez J., Laza H.E., Hayes C. Agro-morphoLogicaL characterization of diverse sorghum Lines for pre- and post-flowering drought tolerance. Australian Journal of Crop Science, 2018, 12 (01), pp. 135-150. DOI:10.21475/ajcs.18.12.01.pne790
17. Удовенко Г.В. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: методическое руководство. Ленинград: ВИР, 1988, 226 с.
UDC 581.14:633.283
DOI 10.36461/N P.2023.68.4.011
THE WATER REGIME OF JAPANESE MILLET VARIETIES IN THE CONDITIONS
OF THE LOWER VOLGA REGION
T.V. Rodina, Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher; A.N. Astashov, Candidate of Agricultural Sciences, Chief Researcher; K.A. Pronudin, Research Associate
Federal State Budgetary Scientific Institution "Russian Scientific Research and Production Engineering Institute of Sorghum and Corn", Saratov, Russia, e-mail: rodina008@mail.ru
The relevance of the research is due to global changes in climatic conditions, which Leads to the frequent adverse factors and, as a result, a decrease in the productivity of agricultural plants. For the arid conditions of the Lower Volga region, Japanese millet is a promising forage crop. The analysis of the assessment of the parameters of the water regime of Japanese millet leaves during the flowering stage of plants allowed us to identify the most drought-resistant samples. During the years of research, the climatic conditions were typical for the Saratov region and were characterized by hot summer conditions, which made it possible to assess the resistance of Japanese millet varieties to high temperatures. The data obtained indicate that the flowering of plants took place under severe drought, as evidenced by the low value of the hydrothermal coefficient. During the research period, a significant influence of the Japanese millet genotype, the conditions of the year and the duration of the experiment on the parameters of the water regime of the leaves was established by multivariate analysis of variance. As a result of the experiment, promising Japanese millet samples resistant to drought were identified: Eureka, Krasava and O-1, with tissue hydration of 72.32-73.03% and water deficiency of 11.08-19.6%. The study of the characteristics of the water regime of the leaves showed a high level of drought resistance of the studied crop when grown in the conditions of the Saratov right bank.
Keywords: Japanese millet, tissue hydration, leaf water regime, drought, flowering.
Reference.
1. Golovina E.V., Zaitsev V.N. The influence of weather conditions on the water regime, pigment complex and soybean productivity. Legumes and cereals, 2016, No. 2 (18), pp. 111-116.
2. Kibalnik O.P., Larina T.V., Kameneva O.B. Features of water loss in leaves of CMS lines of grain sorghum in arid regions of Russia. Agriculture and Enviromnent, 2021, № 4 (20). DOI: 10.23649/jae.2021.4.20.2
3. lonova E.V. Drought and drought resistance of grain crops. Grain Farming of Russia, 2011, No. 2, pp. 37-41.
4. Kibalnik O.P., Larina T.V., Kameneva O.B., Semin D.S. Assessment of drought resistance of CMS sorghum lines based on various sources of sterility. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding, 2021, No. 182 (4), pp. 9-17. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-4-9-17
5. Kochubey A.A., Zaremuk R.S. A study of the drought resistance of the hybrid material of the domestic plum in the conditions of southern Russia. Agrarian Science, 2020, No. 6, pp. 94-98. DOI:10.32634/0869-8155-2020-339-6-94-98
6. Maohua D., Yuexin Z., Xuke L., Delong W. Starch granules of the sugar-pathway were eliminated under the stress of PEG-drought compared with Soil-drought. Industrial Crops & Products, 2023, 193 (8): 116158. DOI:10.1016/j.indcrop.2022.116158
7. Kolereva Z.E., Krasova N.G., Galasheva A.M. Changes in the water regime of apple leaves during the growing season. Modern Gardening, 2015, No. 1 (13), pp. 87-92.
8. Astashov A.N., Rodina T.V., Bochkareva Yu.V., Safronov A.A., Plaksina V.S. Agrobiological assessment of collection varieties of Japanese millet(Echinochloa Frumentacea) in the conditions of the Lower Volga region. AgroEcoInfo: Electronic scientific and Production journal, 2022, No. 6. DOI: https://doi.org/10.51419/202126638
9. Kibalnik O.P., Larina T.V., Kameneva O.B. Breeding value of drought-resistant sterile sorghum lines. Agrarian Science of the Euro-North-East, 2023, No. 24 (2), pp. 187-193. DOI: 10.30766/20729081.2023.24.2.187-193
10. Lokhova A.I., Beskopylnaya V.V. The water regime of introduced varieties of the genus Pyrus L. in the conditions of the steppe zone of the southern Urals. Scientific Papers of the North Caucasus Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture, and Winemaking, 2020, vol. 29, pp. 154-159. DOI: 10.30679/2587-98472020-29-154-159
11. Gurin A. G., Rezvyakova S. V. Hydration and transpiration of leaves of fruit trees seedlings and ornamental species, depending on growing conditions. Modern Gardening, 2014, No. 1 (9), pp. 45-51.
12. OzhereLyeva Z. E., GuLyaeva A. A. Studying the parameters of the cherry tree water regime in conditions of drought and heat shock. Achievements of science and technology of the agro-industriaL complex, 2017, vol. 31, No. 8, pp. 46-48.
13. MeLnik S.V., ZhoLobova O.O. Assessment of the effect of osmotic stress on the germination of shrubby plant seeds in in vitro cuLture. Scientific and Agronomic JournaL, 2023, No. 1 (120), pp. 10-15. DOI: 10.34736/FNC.2023.120.1.002.10-15
14. OzhereLyeva Z. E., BogomoLova N. I. The study of the water regime of red raspberry Leaves in the conditions of the OryoL region. Modern Gardening, 2014, No. 2 (10), pp. 70-75.
15. Rodina T.V., Astashov A.N., Safronov A.A. Assessment of the drought resistance of Japanese miLLet according to seed sweLLing under osmotic stress. Legumes and cereaLs, 2023, No. 3 (47), pp. 108-113. DOI: 10.24412/2309-348X-2023-3-108-113
16. Emendack Y., Burke J., Sanchez J., Laza H.E., Hayes C. Agro-morphoLogicaL characterization of diverse sorghum Lines for pre- and post-fLowering drought toLerance. AustraLian JournaL of Crop Science, 2018, 12 (01), pp. 135-150. DOI:10.21475/ajcs.18.12.01.pne790
17. Udovenko G.V. Diagnostics of pLant resistance to stress: methodoLogicaL guidance. Leningrad: VIR, 1988, 226 p.
