Развитие отечественного АПК является одним из приоритетных направлений для нашей страны. Поэтому надеемся, что материалы публикуемые в журнале внесут достойный вклад в успешное развитие научного поиска, повышение значимости научных разработок, подъем сельскохозяйственного производства
 д. с.-х. н., профессор А.В.Алабушев

 

№3 2010

№2 2010

№1 2010

№6 2009

№5 2009

№4 2009

№3 2009

№2 2009

№1 2009

 

 

Теоретический и научно-практический журнал ISSN 2079-8733

УДК 633.16:581.543

Прямая оценка засухоустойчивости сортов ярового ячменя

Ионова Е.В., Филиппов Е.Г., Полякова Н.Н.

Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко

В статье проанализирован прямой метод диагностики уровня засухоустойчивости сортов ярового ячменя с использованием модельной засухи вегетационного опыта («засушника»).

Введение. Успех селекции при создании засухоустойчивых сортов во многом зависит от правильной оценки степени устойчивости исходных форм и создаваемых сортов и гибридов.
Объективную оценку устойчивости растений к засухе дают прямые методы, в которых показателем устойчивости является урожай в условиях водного дефицита [1]. Наиболее четко различия в уровне устойчивости проявляются при воздействии экстремального фактора, снижающего продуктивность среднеустойчивых сортов примерно вдвое. Степень напряженности экстремального фактора, при котором проводится определение, может в значительной степени изменить уровень устойчивости сортов.   
Определение параметров водообмена в онтогенезе растений способствует выяснению их реакции на неблагоприятные факторы внешней среды. В процессе роста растения часто подвергаются изменяющимся стрессовым ситуациям, в результате чего расширяются адаптационные возможности организма. Формирование приспособительных свойств связано чаще с количественной стороной метаболических процессов, чем с качественной. Эти изменения носят вначале фенотипический характер, но впоследствии могут стать причиной  генетического закрепления полученных организмом новых свойств. Поэтому поиск новых приспособительных свойств организма и является одной из первоочередных задач наших исследований.
Методика. Полевые и вегетационные опыты проводились в лабораториях физиологии и  селекции ярового ячменя ВНИИЗК в 2006-2008 гг. Провокационный фон создавали в условиях модельной засухи вегетационного опыта («засушник»). Развитие растений ячменя до 4 фазы (начало формирования колосовых бугорков) проходило в условиях оптимального увлажнения (70% ПВ). Начиная с 4 фазы растения в «засушнике» выращивались в условиях нарастающей засухи.
Результаты. Важным показателем, который необходимо учитывать при оценке уровня засухоустойчивости сортов, это водный баланс растений в утренние часы. Водный дефицит листьев ярового ячменя ранним утром (4 часа), когда происходит наиболее полное восполнение дневных потерь воды, составил в условиях «засушника» в среднем 12,3-44,1% (рис. 1). Высокое значение остаточного водного дефицита отмечено у сортов Ратник (42,3%) и Тонус (44,1%). Причинами увеличения водного дефицита листьев могут являться необратимые нарушения метаболизма в условиях стресса. Высокий уровень адаптивности к водному стрессу отмечен у сортов Мастер (12,3%), Зерноградский 244 (24,8%) и Зерноградский 1265 (27,8%), у этих сортов прирост водного дефицита в условиях опыта по отношению к контролю составил 3,8, 18,5 и 16,5%  соответственно.

В целом сортовые различия реакции на водный стресс наблюдались при выращивании растений, как в оптимальных, так и в засушливых условиях. Корреляционная связь показателей остаточного водного дефицита растений ярового ячменя с величиной урожайности составила в условиях засухи r = 0,46, а в условиях оптимальной водообеспеченности r = 0,37.

1. Ратник

7. Приазовский 9

2. Сокол

8. Зерноградский 1227

3. Ясный

9. Зерноградский 1229

4. Тонус

10. Зерноградский 1210

5. Заветный

11. Зерноградский 244

6. Зерноградский 1265

12. Мастер

Устьицам, занимающим не более 1% от общей площади листа, принадлежит большая роль в происходящих в листе физиологических процессах. Поэтому весьма актуальными являются проводимые исследования по изучению влияния экстремальных условий на устьичный аппарат ярового ячменя в разные периоды онтогенеза.
Изучение влияния слабых и сильных стрессов на устьичный аппарат особенно актуально для определения специфичности реакции различных сортов сельскохозяйственных растений на действие недостатка влаги в почве.
О ксероморфности растений чаще всего судят по числу и длине устьиц или только по числу устьиц [2]. Мы не вполне согласны с такой постановкой вопроса, так как считаем, что необходимо учитывать и ширину открытия устьичной щели. Ширина открытия устьиц варьирует у образцов в пределах от 0,1 до 0,5 мкм. Следует отметить, что и площадь открытия устьичной щели в условиях минимальной стрессовой нагрузки (4 часа утра) изменялась у образцов в пределах от 1,5 до 3,9 мкм2 (рис. 2). Низкие значения открытия устьиц отмечены у сортов Ратник (1,5 мкм2) и Зерноградский 1229 (1,6 мкм2).

1. Ратник

7. Приазвский 9

2. Сокол

8. Зерноградский 1227

3. Ясный

9. Зерноградский 1229

4. Тонус

11. Зерноградский 244

5. Заветный

12. Мастер

6. Зерноградский 1265

 

Максимальное открытие устьиц отмечено у сортов Зерноградский 244 (3,9 мкм2), Тонус (3,2 мкм2) и Зерноградский 1265 (3,3 мкм2). Определение величины открытия устьичной щели необходимо производить потому, что простой подсчет количества устьиц на единицу площади листа не отражает, на наш взгляд, в полном объеме уровень ксероморфности сортов (рис. 3).

1. Ратник

7. Приазовский 9

2. Сокол

8. Зерноградский 1227

3. Ясный

9. Зерноградский 1229

4. Тонус

10. Зерноградский 244

5. Заветный

11. Мастер

6. Зерноградский 1265

 

При определении количества устьиц на единицу площади листа выделились сорта Тонус (21,0 шт./мм2) и Зерноградский 244 (24,3 шт./мм2). Минимальное число устьиц среди изучаемых генотипов отмечено у сортов  Сокол (9,9 шт./мм2), Зерноградский 1229 (10,4 шт./мм2) и Зерноградский 1265 (11,3 шт./мм2). Установлено, что высокозасухоустойчивый сорт Зерноградский 1265, имея небольшое число устьиц на единицу листовой поверхности,  в то же время имел максимальную степень их открытия. Этот факт несомненно оказал положительное влияние на увеличение скорости ассимиляции СО2 и усиления процессов фотосинтеза, так как одной из составляющих этих процессов является усиление проводимости устьиц.
Корреляционная зависимость величины ксероморфности (число устьиц на единицу площади листа) с урожайностью зерна составила r = 0,34, а степень открытия устьица (площадь устьичной щели) с урожайностью зерна r = 0,66.
Величина сохранности растений ячменя в «засушнике» по отношению к контролю у большинства сортов отмечена в пределах 77-91%. Исключением является сорт Мастер, у которого сохранность растений к контролю составила 65%.
Наиболее важным показателем, определяющим реакцию сортов ярового ячменя на недостаток влаги, является величина его продуктивности. Снижение урожайности в условиях засухи складывается из снижения элементов ее структуры (массы зерна с главного колоса, числа зерен с главного колоса, массы 1000 зерен).
Действие засухи в период колошения и налива зерна значительно снизило     продуктивность всех изучаемых сортов (см. таблицу).
Анализ урожайности и элементов структуры урожая ярового ячменя, выращенного в условиях «засушника», показал, что режимы засухи провокационного фона позволяют более полно характеризовать устойчивость сорта, как в отдельные периоды вегетации, так и за вегетацию в целом.
Результаты, полученные в условиях модельной засухи, подтверждаются данными полевых исследований 2007 и 2008 годов (рис. 4). Сорта, сформировавшие высокий урожай зерна в полевых и в более жестких условиях «засушника» (высокая температура воздуха и почвенная засуха), оказались и более продуктивными. Сорта Зерноградский 1265 и Заветный сформировали на провокационном фоне 1,55 и 1,35 т/га, а в полевом опыте -  3,34 и 3,22 т/га соответственно, превысив в условиях «засушника» урожай остальных сортов на 0,40-0,59 (Зерноградский 1265) и 0,20-0,39 т/га (Заветный).

1. Приазовский 9

5. Зерноградский 1229

2. Зерноградский 244

6. Зерноградский 1265

3. Зерноградский 1210

7. Заветный

4. Зерноградский 1227

 

Для южных регионов страны, где засуха - частое явление, большое преимущество имеют сорта отечественной селекции, у которых сочетается устойчивость против неблагоприятных факторов среды (функциональная устойчивость) с интенсивным ходом физиологических процессов (основой высокой продуктивности). Ярким примером этого утверждения являются сорта селекции ВНИИЗК Заветный и Зерноградский 1265.

Изменение величины элементов структуры  и урожайности зерна при различных условиях выращивания (2006-2008 гг.).


СОРТ

Густота продуктивного стеблестоя, шт/м2

Количество зерен с главного колоса, шт.

Масса зерна с главного колоса, г

Масса 1000 зерен, г

Урожай зерна, г/м2

Опыт*

Контроль**

Опыт*

Контроль**

Опыт*

Контроль**

Опыт*

Контроль**

Опыт*

Контроль**

Ратник

291

355

13,9

14,8

0,37

0,66

26,2

44,8

74,0

199,6

Сокол

295

310

12,4

14,4

0,46

0,75

35

51,5

104,6

177,9

Ясный

358

372

15,8

17,9

0,41

0,81

25,5

44,3

108,4

224,5

Тонус

297

381

14,7

19,3

0,31

0,85

20,9

43,4

84,4

219,2

Заветный

325

429

17,2

18,9

0,43

0,81

24,5

42,3

107,7

278,8

Зерноградский 1265

353

364

14,3

19,3

0,36

0,84

25,6

42,9

121,1

246,2

Приазовский 9

320

465

14,2

15,7

0,37

0,72

25,9

45,6

102,9

263,8

Зерноградский 1227

356

369

15,5

18,8

0,35

0,78

21,7

40,4

108,7

237,5

Зерноградский 1229

367

397

16,6

19,7

0,34

0,78

20,4

40,4

107,5

265,3

Зерноградский 1210

320

360

16,0

18,2

0,39

0,69

24

38,1

95,7

248,4

Зерноградский  244

338

365

13,4

15,4

0,40

0,70

28,3

44,5

110,3

173,7

Мастер

281

338

16,3

28,3

0,39

1,12

22,9

38,7

99,5

207,6

НСР0,05

48

35

4,4

3,0

0,11

0,16

 

 

32,0

99,3

*- опыт- засушливые условия
**- контроль – оптимальные условия

Литература

  1. Жученко А.А. Ресурсный потенциал производства зерна в России /А.А.Жученко/. – М.: ООО «Изд.-во Агрорус», 2004. - 1109 с.
  2. Маймистов В.В. Физиологические основы селекции озимой пшеницы на засухоустойчивость /В.В. Маймистов /.  – Краснодар, 2000. – 50с.

 

© 2009 ГНУ ВНИИЗК
им. И.Г.Калиненко
Главная | Поиск | Авторам | Контакты | Архив