Устойчивость сортов и линий пшеницы, ячменя и сорго к региональному типу засухи (04.04.2011)

Автор: Ионова Елена Витальевна

Дончанка st 88,3 I 84,4 I 15,1 261

Аксинит 90,5 I 95,7 I 9,0 277

Курант 96,1 I 87,8 I 7,7 280

Жемчужи-на Дона

Топаз 84,4 I 87,2 I 14,5 256

НСР05 0,9

Определена реакция сортов на стрессовую нагрузку разной напряженности (концентрация раствора осмотика - 14 и 16 атм.; температура нагрева - 300С). Лучшие результаты и практически неизменные значения устойчивости к стрессам (водному и температурному) отмечены в сортах Дар Зернограда, Памяти Калиненко, Ермак, Дон 93 (мягкая пшеница); Дончанка, Гелиос, Курант (твердая пшеница).

6.1.3. Изменение устойчивости пшеницы к водному

и температурному стрессам в зависимости от условий

формирования генеративных органов и интенсивность ростовых процессов в начальные стадии развития

Анализ проведенных исследований показал, что величина засухоустойчивости повышалась, если растения выращивались из семян, полученных в условиях засухи, и снижалась, если их налив проходил в оптимальных по водообеспеченности и температурному фону условиях.

Изучена интенсивность ростовых процессов в начальные стадии развития растений. В качестве диагностики данного признака использованы показатели скорости и дружности прорастания семян в условиях стресса (после прогревания и обезвоживания). Образцы твердой пшеницы в сравнении с мягкой пшеницей имели более энергичный рост на первых этапах своего развития. Только в сорте Аксинит (твердая пшеница) отмечены одинаково высокие значения скорости и дружности прорастания семян и после перегрева, и после обезвоживания.

6.1.4. Закономерности прорастания семян пшеницы

в условиях водного дефицита

Изучена способность семян разных генотипов озимой мягкой и твердой пшеницы прорастать при минимальной и оптимальной обеспеченности влагой. Установлена разнокачественность семян по скорости набухания и наклевывания. Более интенсивная поглощающая способность зафиксирована в семенах твердой пшеницы (рис. 3).

Пшеница твердая

Пшеница мягкая

Рис. 3. Поглощение воды семенами озимой пшеницы

в процессе набухания

После 12 часов эксперимента поглощающая способность семян озимой твердой пшеницы составила 33,3, а мягкой пшеницы – 29,5%. Интенсивность наклевывания семян твердой пшеницы при оптимальном количестве свободной воды (50% от воздушно - сухой массы семян) примерно в 2 раза выше, чем в семенах мягкой пшеницы. При минимуме свободной воды (30-40% от воздушно - сухой массы семян) ни один из образцов озимой твердой пшеницы не пророс.

Таким образом, проведенные исследования показали, что между типами пшеницы существуют четкие различия по способности семян трогаться в рост при минимуме влаги. Критическим порогом доступной влаги для мягкой пшеницы являлось 30%, для твердой пшеницы – 40% воды от массы семени.

6.2. Механизмы адаптации к стрессу вегетирующих растений

озимой пшеницы в разные фазы развития

6.2.1. Изменение показателей водного режима растений пшеницы в условиях водного и температурного стрессов

Изучены физиологические показатели, характеризующие состояние растений в период вегетации и позволяющие определить их реакцию на воздействие стрессовых факторов в различные фазы развития растений.

Определено, что наиболее важным для растения при засухе является устойчивость его водного режима (водоудерживающей и водопоглощающей способности, водного дефицита, общей оводненности). Доказано, что из всех перечисленных параметров водоудерживающие силы в большей степени отражают устойчивость растений к засухе и высоким температурам. Для повышения информативности полученных результатов определение параметров водного режима растений проводили несколько раз в ходе усиления засухи на одном и том же ярусе листьев. Установлен период сохранности зеленой окраски и тургора листьев в конце вегетации растений. Визуальная и лабораторная оценки показали высокие значения этих признаков в сортах Ермак, Дар Зернограда, Зарница, Донской сюрприз, Колос Дона, Памяти Калиненко, Гарант, Дон 93.

Определена роль температуры как фактора, лимитирующего жизнь растений.

Для оценки засухоустойчивости использован метод определения остаточного водного дефицита (ОВД). Ранее было доказано, что определение ОВД (4 ч.) в качестве критерия засухоустойчивости является более надежным показателем, чем определение утреннего (8 ч.) или дневного (14 ч.) водного дефицита. Максимальное обезвоживание тканей зафиксировано в сортах Новинка 4 (твердая пшеница) и Колос Дона (мягкая пшеница). Водный дефицит этих сортов в фазу цветения составил 20 и 30% соответственно. Высокая устойчивость к водному стрессу при нарастающей засухе наблюдалась в сортах Аксинит, Топаз, Курант, Гелиос (твердая пшеница) и Ермак, Станичная, Дон 95, Дон 93, 612/01, 1029/00 (мягкая пшеница). Объясняется это быстрой реакцией их водного баланса на изменение условий внешней среды, т.е. проявление адаптивных свойств при стрессе.

6.2.2. Корневая система озимой пшеницы

Определена связь между развитием корневой системы, засухоустойчивостью и урожайностью озимой пшеницы. Освещены результаты исследований ряда ученых по развитию корневой системы при различных условиях выращивания. Исследована корнеобеспеченность проростков озимой пшеницы для более правильного и быстрого отбора селекционного материала по этому признаку. Выделены образцы, отличающиеся как от среднего значения по опыту, так и от сорта – классификатора (Дон 93).

По результатам проведенных исследований установлено, что величина изученных морфо-физических параметров корня зависит в основном от генотипа и частично от условий выращивания. Относительная стабильность величины изучаемых параметров позволяет использовать их для характеристики первичной корневой системы при оценке селекционного материала. Выделены сорта с высокими значениями параметров первичной корневой системы: Ермак, Донской сюрприз, Дон 93, Вояж, Зерноградка 11 (мягкая пшеница); Аксинит, Жемчужина Дона (твердая пшеница).

6.2.3. Признаки ксероморфности сортов озимой пшеницы

В диссертации отмечена положительная роль дифференцировки тканей растения в условиях водного дефицита, приводящего к развитию ксероморфизма. Результаты исследований показали, что ксероморфная структура озимой пшеницы способствовала ее устойчивости к засухе в течение всей вегетации.

Показано строение устьиц и описана их роль в жизнедеятельности растений. Установлены корреляционные связи величины ксероморфности с основными значениями засухоустойчивости растений (индексом комплексной устойчивости, водоудерживающей способности листьев). Корреляционная связь этих признаков составила для ксероморфности и индекса комплексной устойчивости r = 0,94 (высокая), ксероморфности и водоудерживающей способности листьев r = 0,45 (средняя).

В результате полевых исследований доказано, что повышенное содержание воды в листьях является показателем засухоустойчивости только в том случае, если не происходит снижение их вентиляции. В связи с этим учитывалась величина вентиляции листьев, то есть число открытых устьиц на единицу пощади листа. Засухоустойчивые сорта способны без особого вреда терять часть своей воды и в периоды наибольшей сухости почвы и воздуха, длительное время не закрывать устьица в течение дня (22-27 шт/мм2) и продолжать фотосинтез. В таких сортах зафиксировано большее число устьиц на единицу площади листа, сильнее развита корневая и проводящая система стебля и листьев. Лучшие показатели величины ксероморфности, водного дефицита, а значит и значения засухоустойчивости растений отмечены в сортах Аксинит, Дончанка, Топаз, Амазонка (твердая пшеница); Дон 105, Дон 93, Донской простор (мягкая пшеница).

6.2.4. Развитие проводящей системы колосонесущего междоузлия сортов озимой пшеницы в разные по гидротермическим условиям годы

Изучена и определена роль отдельных органов, и архитектоника всей колосонесущей части стебля озимой пшеницы в формировании урожая зерна. Осуществлена попытка ответить на вопрос, за счет развития каких физиологических систем происходит рост продуктивности новых сортов озимой пшеницы. Изучено строение стебля озимой мягкой и твердой пшеницы. Установлено, что величина водообеспеченности влияет на параметры проводящей системы озимой пшеницы. В острозасушливых условиях (2003, 2005 и 2007 гг.) отмечена слабая корреляционная связь между площадью выполненной части стебля и площадью его проводящей системы (пучки) сортов озимой мягкой пшеницы в фазу молочной (r = 0,08) и восковой спелости зерна (r = 0,11). Более высокая корреляционная связь между этими признаками наблюдалась в сортах озимой твердой пшеницы в фазу молочной спелости зерна r = 0,33 (средняя), а в фазу восковой спелости зерна r = 0,74 (высокая).

Увеличение площади стебля современных сортов озимой твердой пшеницы сопровождалось ростом проводящих элементов междоузлий, что непосредственно сказалось на интенсивности поступления ассимилятов в колос. В сортах мягкой пшеницы в этом случае происходило включение физиологических механизмов адаптации к засухе, так как засухоустойчивые особи формировали более мощную проводящую систему, слабо коррелирующую с площадью выполненной части стебля (молочная спелость r = 0,18; восковая спелость r = 0,11).

В связи с этим, нам представлялось обоснованным выяснить наличие взаимосвязи между площадью проводящих элементов верхнего междоузлия и массой колоса в фазах молочной и восковой спелости зерна.

Установлено, что масса колоса тем выше, чем больше площадь проводящей системы. Данная зависимость наблюдалась в сортах как твердой, так и мягкой пшеницы (рис. 4, 5). Наибольшая масса колоса и, соответственно, площадь проводящих пучков в фазах молочной и восковой спелости зерна отмечалась в сортах мягкой пшеницы Ермак и Донской сюрприз; твердой пшеницы Аксинит.


загрузка...