Физиологическая оценка засухоустойчивости селекционного материала пшеницы и ячменя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физиологическая оценка засухоустойчивости селекционного материала пшеницы и ячменя

Урожайность сельскохозяйственных культур значительно снижается под влиянием периодически повторяющихся засух. Чтобы гарантировать сельское хозяйство от потерь в засушливые годы, необходимо иметь устойчивые к дефициту влаги сорта пшеницы, ячменя и других культур.Прямая оценка засухоустойчиво-сти в поле при всей ее объективности требует многолетних наблюдений. Засуха бывает не каждый год, изменяется и ее характер. Для ускорения селекционного процесса в последнее время все чаще прибегают к косвенной оценке засухоустойчивости с помощью лабораторных физиологических методов. Особый интерес представляют методы ранней диагностики на семенах и проростках, поскольку они позволяют проводить оценку круглый год и анализировать большое количество селекционного материала [1].

В то же время опыт работы физиологов позволяет прийти к выводу, что ни один из ныне существующих лабораторных методов в отдельности не может служить достаточно надежным критерием оценки засухоустойчивости из-за сложности и полигенности этого свойства растений. Тем более что при этом не учитывается такая важная характеристика генотипа как потенциальная продуктивность.

В связи с этим необходимо использовать комплекс методов, с помощью которых можно было бы оценивать не только различные стороны засухоустойчивости сортов пшеницы и ячменя на ранних этапах развития растений, но и прогнозировать их потенциальную урожайность. Это важно еще и потому, что засухоустойчивые формы, как правило, являются низкоурожайными вследствие противоречия этих двух свойств растений. Поэтому необходимо отбирать формы, сочетающие их на определенном уровне в одном генотипе.

Целью исследований было разработать систему показателей физиологической оценки зерновых культур на засухоустойчивость и потенциальную продуктивность.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследований служили образцы мировой коллекции пшеницы и ячменя ВИР, исходный и селекционный материал Красноярского НИИСХ. Стандартами являлись сорта: шестирядный ячмень - Агул, двурядный ячмень - Красноярский 80, у пшеницы - Красноярская 83 и Скала. По сравнению с ними оценивались показатели всех остальных образцов.

Диагностика устойчивости растений к дефициту влаги проводилась по способности семян прорастать в осмотически крепких растворах сахарозы [2] и по числу зародышевых корней [3].

Потенциальную продуктивность определяли по интенсивности роста корней в растворе Кнопа до фазы развертывания первого листа [3].

Учитывалась также урожайность пшеницы и ячменя в мелкоделяночном посеве (площадь делянок 1 м²). Норма высева 500 всхожих семян на 1 м², повторность 4-х кратная.

Статистическую обработку данных проводили по Доспехову [4]. Комплексную оценку образцов по сумме факторов рассчитывали методом эталонов [5].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Засухоустойчивость образцов пшеницы и ячменя оценивалась двумя методами. По способности прорастать на растворах сахарозы все образцы были разбиты на "высокоустойчивые" (I группа), "среднеустойчивые" (II группа) и "неустойчивые" (III группа). В первую группу у ячменя вошли стандарты Агул, Местный (Омская область), Местный (Красноярский край) и другие (табл. 1). У пшеницы к этой группе относились Красноярская 83, Красноярская 90, Красноярская 1103, Тулунская 12, Зарница, Сирена (табл. 2). Их всхожесть была выше 50-55%. Наиболее низкой способностью прорастать на растворе сахарозы отличались у ячменя Струмок, Харьковский и т.д., а у пшеницы - Бурятская 79, Селенга, Иртышанка 10, Тюменская ранняя (всхожесть менее 30%). Остальные попали в группу "среднеустойчивых".

В Красноярской лесостепи преобладает засуха весенне-летнего типа. Главным неблагоприятным фактором является обезвоживание почвы. В условиях такой засухи велико значение зародышевых корней. Их развитие определяет закладку и рост узловых корней, а также и растения в целом. В сухие годы урожай пшеницы имеет сильную положительную корреляцию с числом зародышевых корней, во влажные годы эта связь слабее [6].

Поэтому как характеристику засухоустойчивости растений использовали число зародышевых корней, так как способность сортов формировать мощную первичную корневую систему играет важную роль в неблагоприятных условиях. Максимальное число зародышевых корней у ячменя имели Абава (Латвийская СССР), Безостый 1 (Казахстан), Benedicte (Швеция), Micmaс (Канада), Целинный 213 (Казахстан), а среди пшеницы - Таежная, Мана и Иртышанка 10 (табл. 1, 2).

Таблица 1 Дифференциация образцов ячменя по засухоустойчивости и урожайности

В связи с этим для оценки потенциальной продуктивности мы использовали такой показатель как интенсивность роста зародышевых корней до фазы развертывания первого листа. У пшеницы наибольшие значения по этому показателю имели Сирена, Скала и Ангара 86 (табл. 2).

У ячменя для оценки продуктивности использовался показатель урожайности в мелкоделяночном посеве. Здесь выделились сорта Micmac из Канады, Kara из Швеции, Струмок (Украина) и Кедр (Красноярский край) (табл. 1).

Когда используется для оценки несколько методов, то существует сложность установить, какие же из образцов являются лучшими. Так как по одному параметру образец превышает другие сорта, а по другому имеет худшие характеристики. Для того чтобы выявить, какой же из образцов имеет наилучший суммарный результат необходимо найти комплексный критерий. В связи с этим, для суммарной оценки по комплексу признаков мы предлагаем систему показателей, основанную на использовании нескольких физиологических параметров в сочетании с методом упорядочивания образцов по совокупности признаков [5].

В качестве комплексного критерия предлагается использовать четыре метода: два - по диагностике засухоустойчивости (проращивание семян на растворах сахарозы и число зародышевых корешков) и два - по оценке потенциальной продуктивности (урожайность образцов в мелкоделяночных посевах и интенсивность роста корней растений на растворе Кнопа до фазы развертывания 1-го листа). Для того чтобы рассчитать суммарный критерий оценки по методу эталонов, предложенный В. Плюта [5] разработана программа для персонального компьютера. Рабочая программа написана на языке Turbo Pascal П.В. Пасиковым (Красноярский НИИСХ).

Программа работает следующим образом. Каждому из признаков придается определенный весовой коэффициент, который определяет его значимость для системы (он не должен быть больше 1). Определяется эталон развития, представляющий собой гипотетический образец и сочетающий в себе максимальные полученные значения по всем вышеназванным показателям.

Мерой близости к эталону служили рассчитанные для каждого сорта коэффициенты. На основании коэффициентов сорта ранжировали. Первый ранг соответствовал образцу, наилучшим образом сочетающим в себе засухоустойчивость и урожайность и т.д. Результаты обработки предложенным методом приведены в таблицах 1 и 2.

При суммарной оценке самые высокие ранги имели образцы пшеницы: Мана, Красноярская, Красноярская 83, Сирена, Таежная, Скала (все Красноярский край), у ячменя: Одесский 115 (Одесская область), Dvoran (Чехословакия), Roland (Швеция), Micmac (Канада), Агул (Красноярский край, Одесский 100 (Одесская область) и др.

В итоге была проведена оценка различными методами более 250 образцов селекционного материала пшеницы и ячменя Красноярского НИИСХ и Мировой коллекции ВИР. Выделены сорта и линии наиболее оптимально сочетающие засухоустойчивость и продуктивность. Помимо вышеперечисленных сюда вошли Плотноколосый, Т-11-9462, Ф-97-2361, Ф-431672, Ф-962343, Т-179537, С-422667 у ячменя и КС-500, Тулунская 10, Зарница, Тулунская 12, Омская 12 - у пшеницы.

Сделан вывод о возможности использования комплекса методов для лабораторной диагностики устойчивости и продуктивности.

На основе лабораторной оценки выделен и использован в гибридизации исходный материал пшеницы и ячменя и проводится отбор селекционного материала по изучаемым характеристикам.

Литература

зерновой пшеница ячмень засухоустойчивость

1. Удовенко Г.В. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям. Методическое руководство. ВИР. Ленинград, 1988. 226 с.

2. Олейникова Т.В., Осипов Ю.Ф. Определение засухоустойчивости сортов пшеницы и ячменя, линий и гибридов кукурузы по прорастанию семян на растворах сахарозы с высоким осмотическим давлением.// Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды./ Л.: Колос, 1976. С. 23-32.

3. Шевелуха В.С., Прыгун М.А., Гриб С.И. Способы отбора высокопродуктивных растений ячменя на первом этапе органогенеза./ Методические указания. М., 1985. 32 с.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта./ М.: Агропромиздат, 1985. 352 с.

5. Плюта В. Сравнительный многомерный анализ в экономических исследованиях.- М.: Статистика, 1980. 186 с.

6. Ведров Н.Г. Селекция и семеноводство яровой пшеницы в экстремальных условиях. Красноярск, 1984. 239 с.

Размещено на Allbest.ru