Діагностика посухостійкості тетраплоїдних видів Triticum за посівними показниками насіння

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уманський національний університет садівництва

Діагностика посухостійкості тетраплоїдних видів Triticum за посівними показниками насіння

А.І. Любченко, кандидат сільськогосподарських наук

І.О. Любченко, кандидат сільськогосподарських наук

Ж.М. Новак, кандидат сільськогосподарських наук

У статті наведено результати оцінки шести тетраплоїдних видів пшениці (Triticum aethiopicum, Triticum dicoccum, Triticum durum, Triticum ispahanicum, Triticum persicum, Triticum polonicum) на посухостійкість методом пророщування насіння у розчинах осмотичноактивних речовин. Як селективний чинник використовували маніт у концентраціях 4, 6, 8, 10, 12 %. Граничною концентрацією маніту, за якої відмічено проростання насіння досліджуваних видів пшениці, була 10 %. Найвищу схожість нсіння зафіксовано у Triticum ispahanicum та Triticum aethiopicum.

Ключові слова: Triticum, маніт, осмотичний стрес, схожість, посухостійкість

Annotation

Lyubchenko A.I., Lyubchenko I.O., Novak Zh.M.

Diagnosis of drought resistance of tetraploid triticum species by seed sowing parameters

Global climate changes are one of the main problems of modern agricultural production. They cause long droughts and soil salinization. Under such conditions, it becomes necessary to create and introduce into production drought-, salt- and heatresistant varieties and hybrids of agricultural crops.

Methods of early diagnosis based on seed quality are one of the most effective ways to determine the tolerance of the source material to stress factors.

It is possible to improve the genotype of durum wheat by adding genes from related species, namely: Triticum Persicum, Triticum Dicoccum, Triticum Ispahanicum, Triticum Polonicum and Triticum Aethiopicum. However, it is necessary to determine the level of manifestation of drought resistance of these species in order to involve them in the gene pool of durum wheat.

The aim of the work was to analyze the effect of osmotic stress on seeding performance of tetraploid wheat species and to identify drought-resistant forms.

As a selective factor, mannitol was used in concentrations of 4, 6, 8, 10, 12 %. The limit concentration of mannitol, at which seed germination of the studied wheat species was noted, was 10 %.

The highest germination similarity was recorded in Triticum ispahanicum and Triticum aethiopicum. In addition to a decrease in laboratory germination, suppression of the intensity of growth indicators in seedlings was noted. In the control variant ofthe experiment, seedlings weighing 20-27 mg, height 117-218 mm, with 5.3 7.8 roots 48-88 mm long were formed. At the maximum allowable concentration of the selective factor, the height of the seedlings was inhibited by 67.4 %, the weight by 94.2 %, and the development of the root system by 55.8 %. The smallest decrease in growth indicators was recorded in Triticum polonicum.

Therefore, mannitol, exerting osmotic stress, significantly reduces the laboratory germination of seeds and the strength of seedlings of Triticum species. To assess the drought resistance of genotypes, it is advisable to germinate seeds on solutions of mannitol at a concentration of 8-10 %. Triticum aethiopicum and Triticum polonicum were characterized by the highest resistance to osmotic stress based on the set of indicators of seed quality. Selected genotypes can be used as starting material in the selection of tetraploid wheat for drought resistance.

The highest similarity of seeding was recorded in Triticum ispahanicum and Triticum aethiopicum (respectively, 21.8-18.2 % compared to the control).

Key words: Triticum, mannitol, osmotic stress, germination, drought resistance

Вступ

Глобальні кліматичні зміни є одними з основних проблем сучасного аграрного виробництва. Останнім часом ці зміни носять екстремальний характер. Поряд з підвищенням температур спостерігається висока амплітуда їхніх коливань, мінливість режиму опадів, виникнення ґрунтових та повітряних посух, повеней, штормів, ураганів, зміни у характері сезонності. Аномальні кліматичні чинники призводять до засолення ґрунтів та опустелювання територій [1-3].

Для сталого виробництва рослинницької продукції у несприятливих регіонах слід застосовувати комплекс організаційних, агротехнічних і меліоративних заходів. Важливим напрямком є збільшення в структурі посівних площ питомої ваги посухо-, соле- і жаростійких сільськогосподарських культур та їхніх сортів і гібридів, що мають відповідний потенціал та генетично обумовлені властивості пристосування до конкретних природнокліматичних умов [4].

Ведення адаптивної селекції вимагає розробки нових та удосконалення існуючих методів діагностики вихідного матеріалу до стресових чинників. Одними з найефективніших є методи ранньої діагностики за посівними якостями насіння, оскільки вони відносно прості і дешеві, дають змогу проводити оцінку незалежно від погодних умов та пори року, аналізувати велику кількість селекційного матеріалу [5, 6].

Для скринінгу генотипів на посухостійкість використовують різноманітні осмотичноактивні речовини, які здійснюють специфічний стресовий вплив на біооб'єкт. Тому методика виконання досліджень потребує конкретизації залежно від видових особливостей селекційного матеріалу та типу стресового агента.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Впровадження у виробництво сортів пшениці вимагає високої продуктивності та якості продукції, а також стійкості проти несприятливих факторів середовища. Тому для їх створення використовується гібридизація з віддаленими формами - донорами корисних ознак. Наразі актуальні завдання сучасної селекції потребують ширшого генофонду, ніж можуть забезпечити існуючі сорти. Такі обставини змушують дослідників залучати в рекомбінаційні процеси генетичний пул малопоширених культурних і диких видів триби Triticeae Dum. Деякі види мають споріднені геноми і спроможні передавати ознаки звичайним шляхом [7].

Понад 100 років науковці селекційних установ різних країн світу більш або менш успішно застосовують генетичний пул споріднених видів і родів злаків та вдосконалюють існуючі методи інтрогресії спадкового матеріалу в геном пшениці м'якої та твердої з метою збагачення її генофонду [8-10].

Покращити генотип пшениці твердої можна за рахунок залучення до нього генів з близьких видів, а саме: Tr. Persicum, Tr. Dicoccum, Tr. Ispahanicum, Tr. Polonicum та Tr. Aethiopicum. Адже саме ці види мають однаковий з Triticum durum геномом A^uB та рівень плоїдності (2n = 4x = 28). Також вони характеризуються ярим спосіб життя, що робить легкою їх гібридизацію з такими ж сортами пшениці твердої. Наведемо коротку характеристику цих видів.

До голозерних пшениць належать види Triticum Persicum, Triticum Aethiopicum і Triticum Polonicum. Triticum Persicum Vav. Ex Zhuk. або Triticum carthlicum Nevski (пшениця персикум або дика кармалінська) є найбільш давнім видом, зустрічається у високогірних районах Грузії як домішка пшениці м'якої, за зовнішнім виглядом на яку схожі колоски. Цінність: стійкість до низьких температур на початку росту, проростання зерна у колосі, вилягання, висока стійкість до борошнистої роси та іржі, скоростиглість, вміст білка в зерні деяких зразків складає до 23 %. Негативні якості - слабка посухостійкість, дрібнозерність, низькі хлібопекарські якості [11].

Triticum Aethiopicum Jakubz. (пшениця ефіопська) є цінним вихідним матеріалом для селекції завдяки скоростиглості, низькорослості при порівняно низькій вимогливості до тепла. Деякі форми достатньо стійкі до вилягання, мають стабільну стійкість проти стеблової та частково бурої іржі, проти кореневої гнилі. Вміст білка в зерні до 25,6 % [12]. До негативів належить низька продуктивність колоса та посухостійкість, слабке кущення, відкрите цвітіння, сприйнятливість до твердої сажки і пошкодження шкідниками [11].

Triticum Polonicum L. (пшениця полонікум) зустрічається як домішка у посівах твердої пшениці у степових районах Передньої Азії. Має довгу скловидну зернівку, масою 1000 штук до 80 г, високий вміст білка (до 27 %), добрі хлібопекарські якості, хороші фізичні властивості клейковини, стійка до осипання та скоростигла. Рослини високорослі, має низьку врожайність та сприйнятливість до борошнистої роси, стеблової іржі і летючої сажки [11].

До плівчастих пшениць належать Triticum Dicoccum та Triticum Ispahanicum. Triticum Dicoccum Schuebl. (полба звичайна, емер) вирощується у гірських районах Закавказзя, Дагестані, Башкирії, на Балканах, в Іспанії, Передній Азії, Індії. Серед позитивних ознак, які зумовлюють широке залучення даного виду у схрещування з твердою і навіть м'якою пшеницею: невибагливість до кліматичних умов, ґрунту, скоростиглість та ультраскоростиглість, стійкість до комплексу хвороб, зокрема, іржі, борошнистої роси та летючої сажки.

Triticum Ispahanicum Нез1оЬ(полба ісфаханська) знайдена у 1957 р. в Ірані (Ісфаган) [13]. Рослини середньорослі, мають тонку соломину. Як позитивні ознаки слід відмітити: стійкість до бурої і стеблової іржі, летючої сажки, високий вміст білка - до 25 %. Проте має ламкий стрижень, важко вимолочується, зерно може проростати на корені.

Отже, зазначені тетраплоїдні види пшениці характеризуються великою кількістю ознак, бажаних для селекціонера, за вдалого поєднання яких можна підвищити як врожайність і якість зерна, так і збільшити пристосованість до широкого спектру змін навколишнього середовища. Проте необхідно визначити рівень прояву бажаних ознак даних видів -донорів для залучення їх у генофонд пшениці твердої. З цією метою ми визначали посухостійкість рослин на ранніх стадіях їх розвитку шляхом впливу осмотичного стресу на проростання насіння.

Методика досліджень

Оцінку посухостійкості видів пшениці проводили шляхом пророщування насіння у розчинах маніту. Метод базується на здатності насіння різних генотипів неоднаково проростати в умовах високого осмотичного тиску. Зразки, насіння яких відзначалось всисною силою більшою, ніж всисна сила розчину осмотичноактивної речовини характеризували як стійкі до селективного фактора.

Насіння видів пшениці вирощували на дослідних ділянках кафедри генетики, селекції рослин та біотехнології Уманського НУС.

Відібрані партії насіння (по 100 шт.) замочували у воді (контрольний варіант) та розчинах маніту різних концентрацій (4, 6, 8, 10, 12 %). Після набухання, насіння розкладали на однаковій відстані на смужки фільтрувального паперу розміром 100x10 см. Зверху насінини прикривали таким же папером і скручували в рулон. Рулони помішували в посудини з дистильованою водою або розчинами маніту. Пророщування насіння проводили в термостатах при температурі 25⁰С. Повторність - триразова.

Схожість насіння визначали на восьму добу пророщування. Окрім того аналізували силу росту проростків - маса та висота, розвиток кореневої системи. Отримані результати порівнювали з показниками посівних якостей у контрольному варіанті.

Результати досліджень

Досліджувані види пшениці характеризувались індивідуальними показниками реакції на осмотичний стрес. За пророщування насіння в дистильованій воді лабораторна схожість залежно від генотипу варіювала від 88,4 до 95,6 % (табл.1).

Табл. 1. Вплив осмотичного стресу на лабораторну схожість насіння тетраплоїДних видів Triticum