СПОСОБ ОЦЕНКИ КИСЛОТОУСТОЙЧИВОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
METHOD OF EVALUATION OF ACID-RESISTANCE OF AGRICULTURAL PLANTS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции сельскохозяйственных растений, и может быть применено при оценке кислотоустойчивости сортового разнообразия генофонда и в последующем отборе высокоустойчивых особей внутри селекционных линий для дальнейшего использования при создании новых сортов.
Известен способ оценки кислотоустойчивости ячменя, когда семена проращивают 3 дня в трубочках из фильтровальной бумаги, замеряют длину корней проростков, пересаживают проростки на пенопластовые пластинки с отверстиями для корней, размещаемых в стеклянных сосудах с питательным нейтральным и подкисленным, корректируемым по необходимости, раствором Кнопа. Через 7 дней замеряют общую массу, длину главного корня, его прирост по отношению к длине корня 3-дневных проростков. На основании полученных данных рассчитывают показатели КУ (масса целых растений) и ИДК (средняя длина корней). [Широких И.Г. Оценка различных показателей, тестирующих устойчивость ячменя к токсичности ионов водорода и алюминия. / Широких И.Г., Шуплецова О.Н., Худякова Т.В. // Доклады РАСХН. - 2002. - №1. - С.13-15.]
Недостатками известного способа являются трудоемкость и времяемкость пересадки проростков; не полная инертность пенопластовых пластинок; наличие питательной среды, перегружающее способ, поскольку растения на ранних этапах роста развиваются за счет внутренних запасов и не нуждаются в экзогенных питательных веществах. Оценка неточна из-за повреждений проростков и их корней при пересадке и усложнена из-за использования двух показателей.
Известен способ определения стресс-резистентности сортов пшеницы к реакции среды [Вихрева В.А. Сортовая устойчивость мягкой яровой пшеницы к токсичному действию ионов водорода. / Вихрева В.А., Лебедева Т.Б., Клейменова Т.В. // Агрохимия. - 2009. - №5. - С.69-74]. Способ проводят также, но оценивают кислотоустойчивость по отношению длины корней в кислой среде к нейтральной. Для уменьшения стрессовой нагрузки семена обрабатывают микроэлементами. Недостатки способа и оценки те же плюс искажение ростовых показателей, обусловленное уменьшением стресса под действием микроэлементов.
Известен способ оценки алюмоустойчивости зерновых культур на едином носителе в водно-бумажной культуре, когда раскладывают семена на полосы фильтровальной бумаги, сворачивают полосы в рулон, помещают нижнюю часть рулона в дистиллированную воду (контроль) или в раствор соли алюминия (опытный вариант), переносят в термостат на 5-7 дней. По окончании экспозиции замеряют длину наибольшего корня каждого проростка, средний показатель используют для расчета ИДК [Лисицын Е.М. Методика лабораторной оценки алюмоустойчивости зерновых культур. // Доклады РАСХН. - 2003. - №3. - С.5-7].
Недостатком известного способа оценки алюмоустойчивости является неточность оценки из-за искажения величины роста корней, обусловленного сдвигом (смещением) рН от выделений фильтровальной бумаги (табл.1) и в прикорневой зоне (табл.2). Оценка по длине наибольшего корня неточна, в ответ на стрессовые условия может наблюдаться у кислотоустойчивых форм компенсаторное накопление массы корней на фоне их укорачивания.
Таблица 1
Изменение рН дистиллированной воды в присутствии фильтровальной бумаги
Значения рН
Время экспозиции, сутки
дистиллированная вода+фильтровальная бумага
дистиллированная вода
0
3,5
3,5
1
3,5
4,0
2
3,5
4,0
3
3,5
4,05
5
3,5
4,1
Таблица 2
Изменение рН дистиллированной воды при прорастании зерен мягкой яровой пшеницы
Значения рН
Время экспозиции, сутки
дистиллированная вода+зерна мягкой яровой пшеницы
дистиллированная вода
0
5,6
5,6
1
5,6
6,2
2
5,6
6,8
Наиболее близким способом оценки кислотоустойчивости к заявляемому (прототип) является способ оценки кислотоустойчивости, когда семена выращивают в водной культуре на едином носителе (растильни, устанавливаемые в пластиковых контейнерах) в начале в термостате 2,5 суток и далее, отбраковав не проросшие семена и недоразвитые проростки, под светоустановкой, заменив водопроводную воду на дистиллированную (контроль) и закисленную (стресс-фактор). Об устойчивости судят по отношению средней длины корней под воздействием стресс-фактора к контролю [Косарева И.А. Диагностика устойчивости растений овса посевного к повышенному содержанию ионов алюминия в почвенном растворе. / Косарева И.А., Давыдова Г.В., Семенова Е.В. // Сельскохозяйственная биология. - 1998. - №5. - С.73-76].
Недостатками известного способа являются: необъективность, поскольку учет лишь полноценных проростков создает неестественные условия оценки; сложность, обусловленная необходимостью контроля расстояния от семян до поверхности жидкости; затратность, связанная со специальным оборудованием - растильни, контейнера, термостат - и большим объемом оборудования; трудоемкость переноса контейнеров (каждый более 5 литров). Оценка только по одному критерию (длина корней) неточна.
Задачей предлагаемого способа оценки кислотоустойчивости является исключение влияния условий проведения способа на оценку, упрощение процесса оценки и повышение ее достоверности.
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом способе оценки кислотоустойчивости сельскохозяйственных растений используют нейтральный (стекло) единый носитель, среды культивирования меняют ежедневно; о кислотоустойчивости судят по коэффициенту редукции, объединяющему частные коэффициенты редукции нескольких ростовых показателей; разработана шкала оценки.
Осуществление способа
Зерна сельскохозяйственных растений помещают в чашки Петри (стекло - инертный носитель), добавляют дистиллированную воду нейтральной кислотности (контроль) и закисленную ионами водорода или алюминия (стресс-фактор), культивируют под светоустановкой, меняют ежедневно в одно и то же время суток воду на дистиллированную воду нейтральной и низкой кислотности соответственно. По окончании 7-10-дневной экспозиции в зависимости от интенсивности роста проростков замеряют ростовые показатели проростков в каждой чашке Петри, отдавая предпочтение показателям массы, так как именно она с уменьшением кислотоустойчивости уменьшается; подсчитывают средние значения ростовых показателей в каждой чашке, в стресс-факторе и в контроле в целом. Оценку проводят по коэффициенту редукции
mr
ms
mp
l
ред
где K, K, K, K - частные коэффициенты редукции, равные отношению средних значений ростового показателя: массы корней (mr), массы побегов (ms), общей массы растения (mp), длины побегов (l) в стрессовых условиях к его среднему значению в контрольных. При этом, чем ближе значение К к единице, тем более устойчиво растение к кислотности, а именно
ред
при К≥1 - растение ацидофильное,
ред
0,5<К<1 - растение толерантное к высокой кислотности среды,
ред
К<0,5 - растение кислоточувствительное.
Пример выполнения способа
ред
Определяли толерантность сельскохозяйственных растений к водороду в связи с большим распространением кислых почв в Сибири при почти полном отсутствии в их составе ионов алюминия. Объектом оценки служили зерна сортов пшеницы, сортов с различной степенью кислотоустойчивости: Таежная, Новосибирская 15, Минуса, линия РК. Минуса 1. Зерна помещают в 6 чашек Петри в количестве 25 штук в каждой. В чашки добавляют дистиллированную воду: в три из них с рН, доведенной до 4,0 добавлением 0,1 н. HCl (стресс-фактор), и в три чашки с рН, доведенной до 5,6 (контроль). Зерна культивируют под светоустановкой при 16-часовом фотопериоде, освещенности 1000-1500 лк, температуре 23-25°С, меняют ежедневно в одно и то же время суток среду на новую дистиллированную воду с рН, доведенной до 4,0 (стресс-фактор) и доведенной до 5,6 (контроль). Через 7 суток замеряют ростовые показатели: массу корней (mr), массу побегов (ms), общую массу растений (ml), длину побегов (l), подсчитывают их среднее значение в каждой чашке Петри, в стресс-факторе и в контроле в целом. Рассчитывают коэффициент редукции К.
mr
ms
mp
l
ред
ред
ред
ред
где K, K, K, K - частные коэффициенты редукции, равные отношению средних значений ростовых показателей в стресс-факторе к контролю. Пользуясь шкалой оценки, определили, что растения сорта Минуса (К=0,51) и линии РК. Минуса 1 (К=0,67) - толерантные к высокой кислотности среды; сорта Таежная (К=0,18) и Новосибирская 15 (К=0,43) - кислоточувствительные.
Предлагаемый способ прост в исполнении, сокращает производственные затраты, достоверен. Предлагаемая шкала позволяет более конкретно оценить кислотоустойчивость растений, что важно при отборе их для селекционного процесса.