СПОСОБ ПРОРАЩИВАНИЯ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ ОЦЕНКИ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ К ЭТИЛЕНОВОМУ СТРЕССУ
METHOD FOR GERMINATION OF GRAIN CROP SEEDS FOR ASSESSMENT OF THEIR RESISTANCE TO ETHYLENE STRESS

Изобретение относится к области сельского хозяйства, растениеводству и селекции растений.
Известно, что стресс как неспецифическая адаптационная реакция организма на действие любых неблагоприятных факторов сопровождается у растений истощением ресурсов надежности и снижением функциональной активности. При стрессе в клетках растений происходит увеличение синтеза этилена и АБК, торможение деления, роста и поглотительной активности клеток, а также других физиологических и метаболических процессов, осуществляющихся в обычных условиях. Устойчивость растений к стрессовому воздействию зависит от фазы онтогенеза. Наиболее чувствительны растения в молодом возрасте в период появления всходов так как в условиях стресса прежде всего повреждаются те звенья метаболизма, которые связаны с активным ростом (Полевой, В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. - М: Высшая школа, 1989 С. 414-416.).
Известно, что в ответах растений на различные повреждающие воздействия - механические, химические, биологические участвует этилен. Биосинтез этилена в растениях индуцируют не только повреждающие воздействия различной природы, а также сам этилен. (Кулаева, О.Н. Этилен в жизни растений. // Соросовский образовательный журнал. 1998. - №11. - С.79-80.).
Известны многообразные физиологические функции этилена - он тормозит деление клеток, удлинение проростков, способствует старению тканей, ускоряет созревание плодов, при локальном повреждении растений образует так называемый «стрессовый этилен», который способствует отмиранию и отторжению тканей и органов растений. Этилен интенсивно образуется в растениях на воздействие засухи, жары, повреждений насекомыми, инфекцией, механических травм и др. (Третьяков, Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Под редакции Н.Н. Третьякова. - М.: Колосс, 1998. - С. 381-382.).
Известен способ измерения стрессоустойчивости растений, который заключается в определении пролина в листьях или зерне растений до и после проведения агроприема, с последующим вычислением антистрессового коэффициента. (Способ оценки эффективности агроприемов путем измерения стрессоустойчивости растений. Патент RU №2616820 от 25.11.2015, опубликован 18.04.2017 Бюл. №11).
Недостатком способа является проведение трудоемких, высокоточных полевых опытов с включением вариантов различных агроприемов, использование для анализа листьев и зерна, которые значительно менее чувствительны к воздействию стресс-факторов, по сравнению с интенсивно растущими молодыми растениями, в период появления всходов. А также трудностью оперативного проведения массовых анализов из-за их сложной биохимической технологии данного метода, наличия дорогостоящего оборудования, что ограничивает его широкое использование в практике.
Известен способ определения засухоустойчивости растений, по мнению авторов соответствует заявленному материалу как прототип основанный на учете массы зародышевых корней 7-и суточных проростков, при проращивании семян в рулонах из фильтровальной бумаги в термостате. (Способ определения засухоустойчивости растений. Патент RU №2649015 от 28.12.2015, опубликован 29.03.2018 Бюл. №10).
Недостаток данного способа заключается в том, что засухоустойчивость оценивается только по массе корней проростков, исходя из того, что чем будет большая масса корней, тем растение лучше использует влагу. Однако засухоустойчивость обуславливает не только и не столько масса корней. Не в меньшей степени засухоустойчивость зависит от содержания в клетках корней осмотически активных веществ их сосущей силы, линейных размеров корней, водоудерживающей способности надземных органов. Кроме того, определение массы корней проростков без предварительного их обезвоживания до воздушно-сухого состояния не позволяет с высокой степенью точности оценить их потенциальную засухоустойчивость.
Задача, на решение которой направлено изобретение связана с быстрой и точной оценкой в лабораторных условиях стрессоустойчивости растений различных сортов и коллекционных образцов зерновых культур на воздействие стресс-фактора этилена, на начальных этапах онтогенеза (прорастания семян и формирование проростка), когда молодые растения наиболее стрессочувствительны.
Технически результат от использования изобретения обеспечивает приоритетное использование в растениеводстве устойчивых к этиленовому стрессу сортов в условиях экстремальных абиотических (жара, засуха), биотических (вредители, патогенны, сорные растения) повреждающих факторов воздействия с целью достижения стабильной продуктивности зерновых культур при неблагоприятных погодных и фитосанитарных условиях вегетации.
3
Технический результат достигается проращиванием семян пшеницы в рулонах из фильтровальной бумаги при температуре 20-22°С в течение 7 суток в термостате, где концентрация этилена в воздушной среде в течение всего периода проращивания составляет 1,0-5,0 мг/м.
х
3
Пример. У исследуемых сортов зерновых культур отбирают выполненные зерновки без видимых поражений болезнями, вредителями и механических повреждений. Сформированные образцы семян по каждому сорту разделяют на 2 части: одну из которых используют в качестве контроля, другую как опытный вариант. После этого по 100 шт семян в 4 4-кратной повторности, по каждому варианту размещают в рулонах из фильтровальной бумаги и синтетической полиэтиленовой пленки ориентируя их вертикально вниз зародышем. Расстояние от верхней кромки листа до зерновки составляет 1,5-2,0 см. Рулон располагают вертикально в лабораторных стаканах, наполненных слоем дистиллированной воды высотой до 2 см. Образцы каждого сорта опытных и контрольных вариантов размещают в отдельных лабораторных стаканах. После чего все образцы семян опытных вариантов помещают в термостат, в котором достигается и поддерживается концентрация этилена в воздушной среде на уровне 1,0-5,0 мг/м. Все образцы семян контрольных вариантов размещают в другом отдельном термостате, где газовый состав воздушной среды соответствует фоновым значениям. Режим проращивания семян опытных и контрольных вариантов идентичный.
По истечению 7 суток по среднеарифметическим результатам 4-повторностей у проростков определяют длину ростка и суммарную длину зародышевых корешков у всех исследуемых образцов сортов опытных и контрольных вариантов.
На основании двух показателей: длины ростка и длины зародышевых корешков ранжируют растения опытных вариантов, по отношению к контролю на минимальную, максимальную и промежуточную степень угнетения.
Растения с минимальным подавлением ростовых процессов - соответствуют группе наиболее стрессоустойчивых сортов, с максимальным угнетением - соответствуют группе наименее стрессоустойчивых сортов, между данными группами сортов соответственно будут среднестрессоустойчивые.
Применение способа позволяет выделить из широкого спектра сортов зерновых культур наиболее устойчивые к абиотическим и биотическим повреждающим воздействиям, обеспечивающих при их внедрении стабильную продуктивность растений в экстремальных погодных и фитосанитарных условиях.
Литература
1. Полевой, В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. - М.: Высшая школа, 1989. - 464 с.
2. Кулаева, О.Н. Этилен в жизни растений / О.Н. Кулаева // Соросовский образовательный журнал, 1998. - №11. - С.79-80.
3. Третьяков, Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Под редакции Н.Н. Третьякова. - М.: Колосс, 1998. - 680 с.
4. Патент RU №2649015 от 28.12.2015, Способ определения засухоустойчивости растений, опубликован 29.03.2018 Бил №10
5. Патент RU №2616820 от 25.11.2015, Способ оценки эффективности агроприемов путем измерения стрессоустойчивости растений, опубликован 18.04.2017 Бюл. №11