Динамика осмотического давления клеточного сока в тканях растений сои

Г. М. Саенко,

научный сотрудник, А. С. Лучинский,

научный сотрудник, С. В. Зеленцов,

доктор сельскохозяйственных наук

ВНИИ масличных культур

ДИНАМИКА ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ КЛЕТОЧНОГО СОКА В ТКАНЯХ РАСТЕНИЙ СОИ

УДК 633.853.52:582.683.2

В последние годы промышленные посевы сои в Краснодарском крае достигают 160-170 тыс. га. При этом рост производства сои осуществляется на фоне развивающегося потепления климата, за последние 30 лет уже вызвавшего увеличение среднегодовой температуры в регионе более чем на 1 °С. Постепенно увеличивается продолжительность и интенсивность летних засух. Аналогичные изменения климата наблюдаются и в большинстве основных мировых зон соесеяния (Зеленцов, Бушнев, 2006).

Одновременно с потеплением и аридизацией климата наблюдается увеличение распространения гриба Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. - возбудителя пепельной гнили, также известного как «увядание сухой погоды» или «летнее увядание». В некоторых штатах США уже зафиксированы эпифи-тотии этой болезни (Wyllie, 1989; Yang, Navi, 2003, 2005).

Генетическая устойчивость к грибу М. phaseolina у сои, как и у других культур, не обнаружена, однако в тканях отдельных форм сои, даже на фоне острой засухи, микросклероции гриба не образуются (Smith et al, 2007).

В связи с продолжающимся расширением площади посева сои в Краснодарском крае и возрастающей частотой наступления продолжительных и интенсивных засушливых периодов, увеличивающих вероятность развития М. phaseolina в промышленных посевах сои, актуальным является создание засухоустойчивых сортов сои, не поражающихся пепельной гнилью.

Биологические особенности возбудителя пепельной гнили и специфический характер взаимоотношений с растением-хозяином позволили нам выдвинуть гипотезу макрофоминоустойчивости сои, основанную на градиенте осмотического давления внутри и вне мицелия гриба. Первым этапом реализации нашей гипотезы явилась разработка методов контроля концентрации клеточного сока в тканях растений сои, а также изучение полиморфизма рабочей коллекции сои по потенциальному осмотическому давлению клеточного сока в критические для проявления болезни фазы онтогенеза.

Материал и методы. В эксперименте изучали 19 коллекционных сортообразцов сои различного проис-

хождения и степени адаптации к высоким летним температурам и дефициту осадков. Потенциальное осмотическое давление клеточного сока (ОДКС) определяли в трёх нижних междоузлиях на 3-5 типичных растениях каждого сортообразца рефрактометрическим методом на рефракторе ИРФ-22 по методике Н. Н. Третьякова (1990). При помощи ручного пресса получали клеточный сок из каждого образца. На рефрактометре определяли показатель его преломления, который переводили в килопаскали (кПа) с учётом температурного коэффициента. В течение вегетации проводили регулярный мониторинг ОДКС на растениях всех исследуемых генотипов.

Результаты и обсуждение. В 2007 г. погодные условия на центральной экспериментальной базе ВНИИМК сложились крайне неблагоприятными по температурному режиму и влагообеспечению для роста и развития сои. Начиная с мая по сентябрь среднемесячные температуры воздуха превышали среднемноголетние значения на 2,6-4,3 °С. За этот же период времени осадков выпало в два раза меньше в сравнении со среднемноголетними значениями. Таким образом, сложившиеся погодные условия оказались благоприятными для оценки рабочей коллекции сои на ОДКС.

Наши исследования показали, что ОДКС в фазу

цы дальневосточного происхождения, а также позднеспелый кормовой сорт Трембита селекции

ВНИИМК. В начале бобообразования ОДКС в

среднем составило 13,8 кПах10~~, а к концу этой фазы (26 июля) превысило 15 кПахЮ"2.

Таблица - Динамика осмотического давления клеточного сока в тканях нижних

междоузлий сои, кПахШ2

Сортообразец Дата определения, день, месяц

31.05 19.06 03.07 26.07 29.08

Вилана 10,04 13,37 14,61 14,75 12,47

к-521 9,70 12,70 13,89 14,30 15,75

9.22 12.68 13.66 14.36 14.57

Фора 10,31 11,02 12,76 16,17 17,02

Трембита 10,25 13,32 14,00 16,48 18,57

ВНИИМК1 9,22 11,44 13,45 15,40 16,50

Неполегающая 2 9,75 11,58 13,24 15,78 14,51

КСХИ 709 9,24 13,39 14,12 16,35 16,95

ВИР-5923 10,72 12,11 14,72 16,39 18,60

Амурская жёлтая 10,88 13,62 14,05 14,45 18,03

Stine 1680 8,04 12,30 13,50 14,78 19,46

Т-102 9,78 11,70 14,83 13,31 17,92

Е-Шен-Доу 10,79 13,67 13,89 15,39 21,56

ВИР 6552 10,24 13,22 14,48 14,62 17,84

Приморская 1356 12,01 12,00 13,59 14,89 18,05

Цзилинь х Картер 11,96 13,60 13,48 15,35 18,17

Приморская 1348 12,11 12,85 14,42 15,78 17,70

РВБ 8,47 12,11 12,74 13,79 17,36

Ты-Цзя-Цзы 9,60 13,00 13,48 15,83 -

К фазе физиологического созревания исследуемых сортов осмотическое давление в среднем по опыту возросло до 17,3 кПахЮ"2, при варьировании показателя от 12,5 у основного в Западном Предкавказье сорта Вилана до 21,6 кПахЮ"2. у стародавнего слабоокультуренного сорта китайской селекции Е-Шен-Доу.

В целом за весь период онтогенеза по реакции ОДКС на острозасушливые условия внешней среды предварительно выделились четыре группы сортов (рисунок а-г).

Первый тип динамики ОДКС в онтогенезе отличался практически непрерывным возрастанием этого показателя, достигая самых высоких в эксперименте значений. Такой тип был обнаружен у коллекционного сортообразца Е-Шен-Доу, отличающегося наибольшим количеством признаков, свойственных малоокультуренным формам сои (рисунок а).

Второй тип также характеризовался непрерывным нарастанием ОДКС, однако скорость прироста показателя, а также максимальные значения показателя были ниже по сравнению с первым типом. Такой тип был свойственен сорту Приморская 1348 и другим сортам дальневосточной селекции, а также высокорослым поздним сортам селекции ВНИИМК (рисунок б).

Третий тип характеризовался постепенным замедлением прироста осмотического давления в онтогенезе таким образом, что ОДКС достигало максимума в период бобообразования и далее изменилось незначительно. Характерным представителем этого типа яв-

БШен-Доу

ч о

21-

11-

Примораяя 1348

315 30)6 30.7 т Дата анализа

21-

х 19л

ИоиегЬ213

315 30.6 30.7 238 Дата анализ

Бипана

Х19

л

3130.6 30.7 295 Дата анализа

31.5 30.6 30.7 23.6 Дата анализа

Рисунок - Типы динамики осмотического давления клеточного сока у сои в онтогенезе

лялся французский сорт Rouest-213. Близок к нему по динамике ОДКС также оказался межвидовой гибрид между дикорастущей уссурийской и культурной соей КСХИ 709 (рисунок в).

Последний, четвёртый тип ОДКС, характеризующийся максимумом в период бобообразования и снижающийся в период полного налива семян, был наиболее выражен у сорта Вилана, а также в некоторой степени у сорта Неполегающая 2 (рисунок г).

Заключение. В результате исследований были установлены сортовые различия по динамике потенциального осмотического давления клеточного сока в онтогенезе. Выделены четыре группы сортообраз-цов, отличающихся величиной этого показателя на поздних этапах развития растений. В дальнейших исследованиях будет изучена зависимость осмотического давления клеточного сока на распространённость и вредоносность пепельной гнили.

Литература

1. Зеленцов С. В., Бушнев А. С. К вопросу изменения климата Западного Предкавказья // Масличные культуры. Науч.-техн. бюллетень ВНИИМК. - 2006. - Вып. 2 (135). - С. 79-92.

2. Третьяков Н. Н. Практикум по физиологии растений. - М.: Агропромиздат, 1990. - 272 с.

3. Smith J. R., A. Mengistu, J. Ray. Optimal growth stage for differentiating soybean lines for resistance to charcoal rot. A Century of ntegrating crops and environment. - 2007 International Annual Meeting. - USA. -

Iowa. - P. 284.

4. Wyllie T. D. Charcoal rot // In: Compendium of soybean diseases / Ed. by Backman P.A. - APS Press. -USA - 1989. - P. 30-33.

5. Yan, X. B., S. S. Navi. Charcoal rot - a dry weather disease // USA. - Integrated Crop Management. - 2003.

- 490(22). - P. 166-167.

6. Yang, X. B., S. S. Navi. First Report of Charcoal Rot Epidemics Caused by Macrophomina phaseolina in Soybean in Iowa. // Plant Disease. - 2005. - Vol. 89. - № 5.

- P. 526.