ПЕРВИЧНАЯ ДИАГНОСТИКА ОВСА НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗАСУХЕ И ЗАСОЛЕНИЮ

Исследованиями выявлены сортовые различия овса на устойчивость к засухе и засолению. В качестве источников в селекционные программы по большинству изученных показателей (интенсивности набухания, колеоптильному биотесту, линейным размерам корней и проростков, биомассе) рекомендованы три сорта.

Ключевые  слова:  засуха,  засухоустойчивость,  засоление,  овес,  солеустойчивость,  стресс, устойчивость.

Овес наряду с ячменем является важной зернофуражной культурой в Кемеровской области. В мировой продукции зерновых культур он стоит на четвертом месте [4].

Любой экстремальный фактор оказывает отрицательное влияние на продуктивность растений – как на накопление общей биомассы, так и на образование хозяйственно ценной части урожая. Степень этого влияния находится в прямой зависимости от напряженности и продолжительности действия стрессового фактора. Однако в одних и тех же экстремальных ситуациях, как виды культивируемых растений, так и сорта одной  и  той же культуры, по свидетельству многочисленных  фактов научных экспериментов и растениеводческой практики, снижают свою продуктивность в неодинаковой степени. Это указывает на различную степень устойчивости к стрессам  сортов и  видов, на их биологическую способность противостоять стрессовому воздействию факторам внешней среды, на способность растений осуществлять свои основные жизненные функции в этих неблагоприятных условиях. Обычно, растения характеризуют по высокой, средней, слабой устойчивости к конкретному типу абиотического стресса (засухе, жаре, засолению и другим), отражая количественную сторону таких различий [3, 5].

Сочетание высокой продуктивности с засухоустойчивостью сортов – центральная задача селекции зерновых культур во многих районах России, характеризующихся континентальным климатом [6].

Овес биологически существенно уступает по засухоустойчивости пшенице. Однако, благодаря тому, что он высевается чрезвычайно рано, ему удается «уйти» от наиболее распространенных (летних) засух. Поэтому в районах, где обычно не бывает засухи в конце весны – начале лета, овес дает хорошие урожаи [6].

На территории Сибири выявлено 8,8 млн. га, а в Кемеровской области – 57 тыс. га засоленных почв. Их количество продолжает увеличиваться в результате вторичного засоления и прекращения мелиоративных работ. Неблагоприятные химические, водно-физические свойства засоленных почв отрицательно влияют на сельскохозяйственные культуры, задерживая появления всходов, увеличивая их изреженность, сокращая вегетационный период. У растений изменяется биомасса, число вегетативных и генеративных побегов, выполненных колосков, наблюдается депрессия фотосинтеза, изменяется отношение к условиям среды [1].

В 2016 году в лабораторном эксперименте изучена коллекция овса, включающая сорта: Отрада, Тубинский, Мегион, Талисман, 2Эсэр. В качестве стандарта был выбран сорт Фобос.

Сорт Фобос выведен методом индивидуального отбора из гибридной популяции [Фрассер (Канада)× Пионер (Нидерланды)]. Разновидность – mutica. Он формирует крупное зерно (масса 1000 зерен 37,7-51,3 г) и среднюю пленчатость (25-30%, которая повышается в засушливые годы). Обладает хорошими качественными показателями: белок – 10,5-14,0%; лизин в белке – 3,4-3,6%; масло – 3,28-6,0%. Характеризуется средней устойчивостью к полеганию и комплексным иммунитетом к головневым грибам. Отличается высокой технологичностью благодаря легкому обмолу и хорошей сыпучести семян.

В качестве провакационного фона для определения засухоустойчивости использовали 5% раствор сахарозы. Для определения солеустойчивости -3% раствор NaCl.

Оценку устойчивости проводили несколькими методами: определяли степень набухания семян, всхожесть, рост проростков в рулонах и вымывание электролитов.

Для выявления межсортовых различий по солеустойчивости и засухоустойчивости рассчитывали показатели, характеризующие значение признака в опыте по отношению к контролю.

Определение всхожести семян осуществляли в чашках Петри по 50 штук, в трехкратной повторности. В качестве субстрата в контроле использовали дистиллированную воду.

По разности конечного и начального веса семян в растворах соли и сахарозы определяли степень набухания семян. Относительную засухо- и солеустойчивость определяли по формуле: А=Ас /Ав х100% (Ас-количество семян проросших в опыте; Ав – количество семян проросших в контроле; А – относительная засухо- или солеустойчивость) [2].

По этой методике лучшие образцы на засухоустойчивость Тубинский 1,7%, Мегион 5,3%, 2Эсэр 1,5%. Также они выделены в опыте на относительную засухоустойчивость 2,7%, 2,7% и 2,4% соответственно.

По этой же методике была рассчитана степень интенсивности роста корней и проростков: А=А2/А1×100% (А – сравнительная засухо- или солеустойчивости; А1 – средняя длина проростков в контрольном варианте; А2 – средняя длина проростков в опытном варианте).

Анализ всхожести испытуемых сортов (табл.1) показал, что сорта Мегион, Отрада обладают высокой всхожестью (средняя по группе составила 80,5%). У сортов Тубенский и 2Эсер она достигла 62,5%. Самая низкая всхожесть зарегистрирована у Талисмана и Фобоса-47%. Очевидно, что сорта с высоким процентом всхожести характеризуются более высокой сосущей силой семян и способны прорастать при относительно меньшем количестве воды. Об этом свидетельствуют и результаты определения степени набухания семян в растворах осмотиков (табл.1)

   Таблица 1

Всхожесть и интенсивность набухания семян овса

При оценке процессов роста и накопления биомассы проростками в ходе лабораторного эксперимента, при выращивании их на провакационных фонах соли и сахарозы, выявлены сортовые различия по реакции на осмотики, которые носят в основном количественный характер, отражая степень депрессии ростовых процессов на ранних этапах развития. Высокая относительная всхожесть сортов Отрада и Мегион сочеталась со значительным подавлением роста и накопления биомассы проростками на солевом растворе и усилением разнокачественности роста и массы корневой системы (табл.2).

Подобного рода депрессия ростовых процессов при оценке засухоустойчивости получена в опытах с сахарозой. Сильнее всего недостаток воды вызвал торможение линейного роста корней и проростков у сортов Фобос и Отрада. По этой группе прирост проростка составил 19%, а корня-30,6% от контроля, что не могло, не отразится на приросте биомассы. У этих сортов увеличение биомассы составило 12% от контроля. Торможение ростовых процессов у прорастающих семян, по мнению ряда авторов, связано с понижением доступности влаги и накоплением ионов в тканях зародыша, приводящими к ингибированию деления и растяжения клеток. Для оценки повреждаемости при засухе проницаемости мембран используется тест на вымываемость электролитов из клеток. Относительно контроля меньшие повреждения клеточных мембран отмечены у сортов Тубинский и Талисман (до 30%).

Таблица 2 Интенсивность роста и накопление биомассы проростков на провокационных фонах в процентах к контролю

Таким образом, исследованиями установлено, что растения проявляют особую чувствительность к действию осмотиков на ранних этапах развития. В результате тормозятся ростовые процессы во время прорастания семян, что позволяет проводить первичную диагностику устойчивости к засухе и засолению в начальный период жизни.

Проведенные комплексные исследования выявили сортовые различия овса на устойчивость к засухе и засолению. В качестве источников в селекционные программы по большинству изученных показателей (интенсивности набухания, линейным размерам корней и проростков, биомассе, колеоптильному биотесту) могут использоваться сорта: Мегион, Тубинский, Отрада.

Обладая высокой устойчивость в лабораторных исследованиях одновременно к засолению и засухе, данная группа сортов может, служить основой для создания сортов с комплексной устойчивостью к рассматриваемым неблагоприятным факторам среды.

На основании проведенных исследований установлено, что лучшими образцами по соле- и засухоусточивости признаны образцы Мегион, Отрада, Тубинский.

Список литературы

1.        Ковригина Л. Н., Заушинцена А. В., Петункина Л. О. Сравнительная оценка солеустойчивости сортов ячменя в лабораторных условиях/ Генетические ресурсы ржи, ячменя и овса, Труды по прикладной ботанике, том 162, СПб, 2006.

2.        Петункина Л. О. Диагностика устойчивых растений к засолению и засухе методом проростков/ Флора и растительность антропогенно нарушенных территорий, Вып. 4, Кемерово, 2008, С. 3-7.

3.        Полонский В. И. Оценка зерновых злаков на устойчивость к неблагоприятным экологическим факторам/ Полонский В. И., Сурин Н. А. – РАСХН. Сиб. отд-ние. Краснояр. НИИСХ. Ин-т биофизики СО РАН. – Новосибирск, 2003. – 128 с.

4.        Сартакова С. В. Направления, результаты и перспективы селекции овса / Селекция, семеноводство и технология возделывания сельскохозяйственных культур, Сборник научных трудов, Вып. 1, Кемерово, 2001.,127 с.

5.        Удовенко  Г.  В.  Солеустойчивость  культурных  растений/  Научные  труды  ВАСХНИЛ, Ленинград «Колос», 1977,215 с.

6.        Физиологические основы селекции/ В. А. Драгавцев, Г. В. Удовенко, Н. Ф. Батышин и др.; Под ред. Г. В. Удовенко СПб.: изд-во ВИР, 1995, 624 с.