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

 

ВЫПУСКИ ЖУРНАЛА

№2 2011

№1 2011

 

АРХИВ

№1-6 2010

№1-6 2009

 

 

 

Теоретический и научно-практический журнал ISSN 2079-8733

УДК 633.18:631.52:632.42

Э. Р. Авакян, д-р биол. наук;
Т. Б. Кумейко, канд. с.-х. наук;
К. К. Ольховая;
Н. В. Остапенко, канд. с.-х. наук,
Всероссийский научно-исследовательский институт риса,
arrri_kub@mail.ru

ОЦЕНКА СОРТОВ И СОРТООБРАЗЦОВ РИСА
НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПИРИКУЛЯРИОЗУ
НА РАННИХ ЭТАПАХ СЕЛЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА


Показана возможность оценки селекционного материала риса на устойчивость к пирикуляриозу по изучению анатомо-морфологи-ческих характеристик поперечных срезов главных побегов, цветковых чешуй и перикарпия различных сортов и сортообразцов риса на ранних этапах селекционного процесса.
It is shown a possibility of rice selective material evaluation on blast resistance through learning of anatomic-morphologic characteristics of cross-cuts of main sprouts, flower scales and pericarp of different rice varieties and variety samples on early stages of selection process.
Ключевые слова: рис, патоген, анатомическая оценка, окраска цветковых чешуй, перикарпий зерновки, анатомо-морфологический срез.
Key words: rice, pathogen, anatomic evaluation, coloring of flower scales, grain pericarp, anatomic-morphologic cut.

Введение. Основные ориентиры селекции риса сегодняшнего дня – создание генотипов с высокой потенциальной продуктивностью, обусловленной устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам. К таковым традиционно относят полегание, засоление почв, повышенные или пониженные температуры, патогены и т. д.
Наиболее важной из перечисленных является устойчивость к пирикуляриозу. Возбудитель заболевания (Piricularia) очень опасен. Потери урожая риса от пирикуляриоза могут составлять 30 и более процентов. Ситуация осложняется ещё и тем, что в случае выращивания интенсивных сортов вносятся высокие дозы азотных удобрений, что при определённых погодных и технологических условиях может спровоцировать поражение грибом. Последнее объясняется способностью патогена переключать метаболиты растения на себя. Обладая мощным ферментативным аппаратом, гриб воздействует на клетку, что приводит к нарушению целостности растительного организма. Сопровождается оно не только механическими повреждениями, но и расстройством физиолого-биохимического метаболизма, конечным результатом которого может быть гибель растения-хозяина.
Растение риса, в свою очередь, обладает мощными защитными свойствами от поражения грибом. Оно способно накапливать в клеточных стенках значительные количества Ca, K, Si, препятствующих действию патогена.
Функционально кремний играет важную роль в метаболизме растительного организма. Присутствие его в тканях риса обеспечивает их механическую прочность, повышая устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды. Утолщение кремне-целлюлозного слоя эпидермальных тканей повышает устойчивость растений риса к болезням и вредителям. Сложный комплекс, который кремний образует с другими компонентами клеточной стенки, устойчив к атакам энзимов микроорганизмов, что препятствует проникновению гиф гриба внутрь клетки.
Определение содержания кремния в различных органах и тканях риса необходимо для того, чтобы отбирать и использовать затем в селекционной практике материал с заведомо ценными признаками – устойчивостью к полеганию, патогену и другим неблагоприятным внешним воздействиям.
Живой растительный организм, и рис, в частности, это саморегулирующаяся система. В большинстве случаев, она способна самостоятельно справляться с воздействиями стресса, если они не носят запредельный характер. Успех селекционных работ по устойчивости к пирикуляриозу обеспечивается диагностикой этого признака на ранних этапах селекционного процесса.
Существуют различные методы и способы проведения таких оценок: на уровне четырнадцатидневных проростков (аквакультура) по активности гидролитических ферментов (амилаз и фосфатаз); по оптическим свойствам ДНК (гиперхромный эффект); по содержанию кремния [1, 2, 3].
Анатомо-морфологические исследования поперечных срезов вегетирующих растений риса позволяют достаточно быстро на ранних этапах селекционного процессапровести диагностику большого количества сортов и сортообразцов по сравнению с вышеназванными методами.
Использован метод исследования анатомо-морфологических характеристик поперечных срезов вторых междоузлий главных побегов растений риса, основанный на различии интенсивности окраски эпидермиса, обусловленной концентрацией синтезированных фенолов.
Окраска (от бледно-жёлтой до коричневой) позволяет дифференцировать сорта и сортообразцы по устойчивости к патогену. Результаты аналитической оценки сравнимы с полевой оценкой, проводимой во ВНИИ риса на провокационном фоне. Анатомо-морфологическая оценка не требует больших временных затрат и позволяет расширить объёмы анализируемого селекционного материала. Эти результаты оценки учитываются при проведении полевых браковок перед уборкой, которые позволяют сохранить образцы с хозяйственно-ценными признаками.
Примененная в нашем опыте оценка устойчивости позволяет определить активность синтеза фенольных соединений, обусловливающих степень защиты от патогенна, по окраске эпидермиса поперечного среза и по окраске цветковых чешуй и перикарпия шелушённых свежеубранных зерновок риса [4].
Цель работы: провести оценку селекционного материала риса на ранних этапах селекционного процесса на устойчивость к пирикуляриозу по анатомо-морфологическим характеристикам поперечных срезов вегетирующих растений и морфологическим характеристикам зерновок и цветковых чешуй.
Материалы и методы исследований. В качестве материала для исследования использовали сорта и сортообразцы риса из контрольного питомника и конкурсного испытания.
Конкурсное сортоиспытание было проведено в делянках площадью 20 м2 в четырёхкратной повторности с нормой высева 7 млн всхожих зёрен на 1 га. Опыты проводили на рисовой оросительной системе ОПО ГНУ ВНИИ риса на карте 9. Технология возделывания – с укороченным затоплением. Сроки посева в 2009 году – 1–2 мая, залив – 5–6 мая.
Контрольный питомник закладывали делянками 6,4 м2 в двукратной повторности с нормой высева 6–7 млн всхожих зёрен на 1 га.
Посев питомников проводили сеялкой СКС–6–10 аппаратом центрального высева.
Растения отбирали в фазу вымётывания-цветения и в лабораторных условиях проводили анализ на наличие фенольных соединений [4, 5, 6].
Покровные чешуи (цветковые) и плодовые оболочки (перикарпий) свежеубранных зерновок анализировали тем же методом [7].
Свежие поперечные срезы второго междоузлия главных побегов растений риса обрабатывали реактивами в следующей последовательности: в 10 %-ном растворе NaNO3 в течение 5 минут, далее срезы помещали в 20 %-ный раствор мочевины на 5 минут, после этого срезы обрабатывали в 10 %-ном растворе уксусной кислоты 5 минут, затем ополаскивали их дистиллированной водой. Последняя процедура предусматривает обработку срезов двунормальным раствором NaOH. Через 5 минут действия щёлочи срезы рассматривали под микроскопом (световой микроскоп Wild, увеличение х 12). Наличие окраски от бледно-жёлтой до коричневой указывает на концентрацию фенольных соединений из группы катехинов.
При анализе покровных чешуй и плодовых оболочек окраска варьировала от бледно-антоциановой до темно-антоциановой.
Результаты. Были проанализированы поперечные срезы вегетирующих растений сортов и сортообразцов риса в фазу вымётывания-цветения, и цветковые чешуи и перикарпий с созревших зерновок (см. табл.).
По результатам исследований, приведенных в таблице видно, что сорта и сортообразцы, по устойчивости к пирикуляриозу разделились на группы – от неустойчивых к устойчивым в соответствии с окраской срезов эпидермиса главного побега, окраской цветковых чешуй и перикарпия зерновки. Наблюдали идентичность окраски срезов эпидермиса главного побега с окраской цветковых чешуй и перикарпия зерновки. Бледно-антоциановая окраска цветковых чешуй и перикарпия зерновки образцов Айсберг, ВНИИР 10202,


Результаты анализов сортов и образцов риса на устойчивость к пирикуляриозу

№ п/п

Сорт, образец

Окраска цветковых чешуй и перикарпия зерновки

Индекс устойчивости

Окраска срезов эпидермиса главного побега

Индекс устойчивости

1

Айсберг

бледно-антоциановый

НУ*

бледно-желтый

НУ

2

Сонет

антоциановый

СУ**

ярко-желтый

СУ

3

ВНИИР 10173

антоциановый

СУ

ярко-желтый

СУ

4

ВНИИР 10202

бледно-антоциановый

НУ

желтый

НУ

5

ВНИИР 10204

бледно-антоциановый

НУ

желтый

НУ

6

ВНИИР 10212

антоциановый

СУ

светло-коричневый

ВУ

7

ВНИИР 10213

бледно-антоциановый

НУ

бледно-желтый

НУ

8

КПСУ–09–144

антоциановый

СУ

ярко-желтый

СУ

9

КПСУ–09–158

темно-антоциановый

У

оранжевый

У

10

КПСУ–09–168

темно-антоциановый

У

оранжевый

У

11

КПСУ–09–172

антоциановый

СУ

ярко-желтый

СУ

12

КПСУ–09–179

бледно-антоциановый

НУ

желтый

НУ

13

КПСУ–09–182

антоциановый

СУ

оранжевый

У

14

КПСУ–09–198

антоциановый

СУ

ярко-желтый

СУ

15

КПСУ–09–201

бледно-антоциановый

НУ

желтый

НУ

16

КПСУ–09–202

антоциановый

СУ

ярко-желтый

СУ

*НУ – неустойчивый***У – устойчивый
** СУ – среднеустойчивый**** ВУ – высокоустойчивый


ВНИИР 10204 определяет неустойчивую форму к пирикуляриозу, что соответствует бледно-желтой окраске эпидермиса главного побега. Антоциановая окраска цветковых чешуй и перикарпия зерновки образцов Сонет, ВНИИР 10173, КПСУ–09–144 определяет среднеустойчивую форму, что соответствует ярко-желтой окраске эпидермиса главного побега. Темно-антоциановая окраска цветковых чешуй и перикарпия зерновки образцов КПСУ–09–158, КПСУ–09–168 определяет устойчивую форму к пирикуляриозу, что соответствует оранжевой окраске эпидермиса главного побега. Следовательно, устойчивость к патогену можно определить по окраске эпидермиса главного побега второго междоузлия вегетирующего растения риса, обусловленной интенсивностью синтеза фенолов, играющих защитную роль. Результаты аналитической оценки сравнимы с полевой оценкой, проводимой на провокационном фоне. Использование метода не требует больших временных затрат и позволяет расширить объёмы анализируемого селекционного материала риса.
Выводы

  • Оценка селекционного материала по концентрации фенольных соединений позволяет экспериментально разделить его по устойчивости к пирикуляриозу.
  • Экспериментально установлено различие окраски эпидермиса поперечных срезов главных побегов сортов и сортообразцов риса, цветковых чешуй и перикарпия свежеубранных зерновок риса, отличающихся устойчивостью к пирикуляриозу.
  • Наблюдаются совпадение результатов анализов эпидермиса поперечных срезов главных побегов сортов и сортообразцов риса, цветковых чешуй и перикарпия свежеубранных зерновок риса, отличающихся устойчивостью к пирикуляриозу.
  • Использование оценки изучаемого материала на ранних этапах селекционного процесса методом анатомо-морфологических срезов позволяет довольно быстро проанализировать значительное количество образцов и отобрать устойчивые к пирикуляриозу.

Литература

1. Авакян Э.Р., Кумейко Т.Б., Ольховая К.К. Параметры модели восприимчивости сортов риса к пирикуляриозу // Селекция сортов риса, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессорам для стран умеренного климата и центральной Азии. Материалы международной научно-практической конференции. 27–29 августа, 2008. – Краснодар, 2008. – С. 64–67.
2. Авакян Э.Р. Роль кремния в растении риса // Рисоводство. – 2004. – № 4. – С. 59–63.
3. Biochemical aspects of resistance, p. 32. Research Highlights, 1986. Directorate of Rice research, Hyderabad, India.
4. АлёшинН.Е., АвакянЭ.Р., ДякунчакС.А., БарышокВ.П., ВоронковМ.Г. Роль кремния в устойчивости риса к пирикуляриозу // ДАН СССР. – 1986. – Т. 291. – № 2. – С. 499–502.
5. Авакян Э.Р., Ольховая К.К., Кумейко Т.Б. Роль фенольных соединений в метаболизме растений риса // Экологическая генетика сельскохозяйственных растений. Материалы конференции, 2009. Краснодарский край, Дивноморск.
6. Фурст Г.Г. Методы анатомо-гистохимического исследования растительных тканей. – М.: Наука, 1979. – С. 32.
7. Хьюстон Д.Ф.
Рис и его качество. – М.: Колос. – 1976. – 400 с.


 

 

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