Экспресс-метод оценки ячменя ярового на устойчивость к засухе

УДК 633.16:581.1

ЭКСПРЕСС-МЕТОД ОЦЕНКИ ЯЧМЕНЯ ЯРОВОГО НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗАСУХЕ

НЫСКА И.Н.,

младший научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям. ПЕТРЕНКОВА В.П.,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-кор. НААН, руководитель отдела теоретических исследований в растениеводстве и генетических ресурсов растений институт растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН, г. Харьков, irinanyska@gmail.com.

Реферат. Статья содержит результаты исследований 2014-2016 гг. по устойчивости к засухе 150 образцов ячменя ярового различного географического происхождения из генофонда Национального центра генетических ресурсов растений Украины (НЦГРРУ). Определяли устойчивость образцов к засухе в условиях лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН методом проращивания семян в растворе сахарозы. В результате исследований коллекционного материала образцы ячменя ярового были разделены на пять групп по устойчивости к засухе: неустойчивые (0,0-17,0 % проросших семян в условиях осмотического давления) - 79 образцов, слабоустойчивые (18,0-34,0 % проросших семян) - 55 образцов, среднеус-тойчивые (35,0-51,0 % проросших семян) - 11 образцов, с устойчивостью выше средней (52,0-68,0 % проросших семян) - три образца, высокоустойчивые (69,0-85,0 % проросших семян) - два образца. В течение трех лет выделено пять образцов ячменя ярового с устойчивостью к засухе, а именно, высокоустойчивыми (ВУ) были два образца происхождением из Украины - это Гатунок и 10-1205, три образца были с выше средней устойчивостью (ВС), один из которых происхождением из Канады - SB 87834 и два из России - Майский и Оскар, у которых количество проросших семян в условиях осмотического давления по отношению к контрольному варианту составляло 81,6, 73,3, 68,6, 65,1, 55,0 %, соответственно. Данные образцы отнесены к категории источников устойчивости к засухе и рекомендованы для использования в селекционной программе института при создании сортов ячменя ярового по этому признаку.

Ключевые слова: ячмень яровой, семена, проращивание, сахароза, источники, засухоустойчивость. EXPRESS-METHOD OF ESTIMATION OF SPRING BARLEY FOR DROUGHT TOLERANCE

NYSKA I. N.,

Junior Researcher of the Laboratory of Plant Immunity against Diseases and Pests PETRENKOVA V.P.,

Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Corresponding Member of NAAS, Head of the Department of Theoretical Studies in Plant Production and Genetic Resources Plant Production Institute named after V.Ya. Yuriev NAAS, Kharkiv, irinanyska@gmail.com.

Essay. The article contains research results 2014-2016. on resistance to drought, 150 samples of spring barley of different geographical origin from the gene pool of the National Center for Plant Genetic Resources of Ukraine (NCGRP). Determined the resistance of specimens to drought in the conditions of the laboratory of plant immunity to diseases and pests of the Institute of Plant Industry named after. V. Ya. Yuryeva of NAAS by the method of germination of seeds in a solution of sucrose. As a result of studies of the collection material, the barley spring samples were divided into five groups for drought resistance: unstable (0.0-17.0% germinated seeds under osmotic pressure conditions) 79 samples, weakly resistant (18.0-34.0% germinated seeds ) 55 samples, medium-resistant (35.0-51.0% germinated seeds) 11 samples, with stability above the average (52.0-68.0% germinated seeds) three samples, highly resistant (69.0-85.0% germinated seeds) two samples. Within five years, five barley spring samples were identified with resistance to drought, viz., Two samples originating from Ukraine were originating from Ukraine: Gatunok and 10-1205; three samples were of higher average resistance (VS), one of which originated from Canada - SB 87834 and two from Russia - Maisky and Oscar, who had 81.6, 73.3, 68.6, 65.1, 55.0% of the seeds germinated under osmotic pressure in relation to the control variant . These samples are referred to the category of sources of resistance to drought and are recommended for use in the breeding program of the institute when creating varieties of spring barley varieties on this feature.

Key words: spring barley, seeds, germination, sucrose, sources, drought tolerance.

Введение. Производство растениеводческой продукции в значительной степени зависит от условий окружающей среды (засуха, холод, жара, засоление и др. неблагоприятные факторы), а также от подбора генотипов, адаптированных к стрессовым условиям выращивания [1]. В Украине одним из важных ограничивающих факторов получения стабильных урожаев есть периодически повторяющаяся почвенная и воздушная засуха, которая проявляется на начальном этапе органогенеза - фазе прорастания семян [2-3]. Поэтому в селекции ячменя ярового

значительное внимание уделяют созданию сортов со стабильной урожайностью, так как сорт ячменя, который формирует стабильный урожай при неблагоприятных и крайне неблагоприятных условиях выращивания, более ценный, чем сорт, что имеет высокий урожай только в благоприятные по погодным условиям годы. Требования к стабильности формирования урожая приобрели особую актуальность в связи с тем, что современный климат Украины характеризуется потеплением, которое сопровождается уменьшением количества осадков [4].

Таблица 1 - Источники устойчивости ячменя ярового к засухе

№ регистрации 1Р иКЯ001: Название Происхождение Засухоустойчивость, % Тип засухоустойчивости

2014 г. 2015 г. 2016 г. ср.

08598 Гатунок икя 77,78 89,86 77,27 81,6 ВУ

08566 10-1205 икя 57,14 89,86 73,02 73,3 ВУ

08498 ЯБ 87834 САМ 66,67 60,78 78,33 68,6 ВС

08588 Майский 76,39 63,89 55,07 65,1 ВС

08593 Оскар 73,02 50,79 41,27 55,0 ВС

Устойчивость сортов к дефициту почвенной влаги на начальных этапах онтогенеза имеет важное значение для дальнейшего развития растений. Для гарантий обеспечения сельского хозяйства от потерь в засушливые годы, необходимо иметь устойчивые к дефициту влаги сорта ячменя ярового [5].

Прямая оценка засухоустойчивости в поле при всей ее объективности требует многолетних наблюдений. Засуха бывает не каждый год, меняется ее характер, периоды проявления. Для ускорения селекционного процесса в последнее время все чаще применяют косвенную оценку засухоустойчивости с помощью лабора-торно физиологических методов. Особый интерес представляют методы ранней диагностики на зерне и проростках, поскольку они дают возможность проводить исследования в течении года и анализировать большое количество образцов [6].

Целью опыта являлось выделение источников устойчивости ячменя ярового к засухе, так как селекция зерновых культур тесно связана с экологическими условиями места создания сорта.

Материал и методика исследования. Коллекционный материал ячменя ярового в количестве 150 образцов различного географического происхождения из генофонда Национального центра генетических ресурсов растений Украины (НЦГРРУ) изучали в течение 2014-2016 гг. Для определения засухоустойчивости образцов отбирали здоровые, нормально выполненные семена, которые перед проращиванием обеззараживали в формалине (3 мл 40 % -ного раствора на 1 л воды) в течение 3-5 минут. Чашки Петри стерилизовали в термостате при 150 °С в течение 2 часов. В 100 мл дистиллированной воды растворяли подобранное количество сахарозы (13,1 г) с осмотическим давлением 12 атмосфер, в отличие 15,8 г сахарозы с осмотическим давлением 14 атмосфер как описано в методике. После этого раствор кипятили в течение 5 мин. так, чтобы избежать испарения жидкости. Затем раствор охлаждали и во избежание развития плесневых грибов и бактерий добавляли в него 2-3 капли формалина на 1 литр. Семена ячменя ярового раскладывали по 25 штук в чашку Петри, с 4-разовой повторностью в опытном варианте и 2-разовой в контрольном. В каждую чашку наливали по 5 мл раствора сахарозы (опыт), в контрольном варианте наливали 5 мл воды. Семена проращивали при температуре 21 ° С в течение пяти суток. Учет засухоустойчивости образцов проводили по длине корешка проросших семян по отношению к проросшим на контроле.

Процент проросших семян (Р) определяли таким образом: среднее на чашку число проросших семян в контроле принимали за 100 %, среднее число семян,

проросших в растворе сахарозы (а), выражали в процентах от числа семян, проросших в контроле (Ь):

Р = --100.

ь

По количеству проросших семян в растворе сахарозы определяли уровень засухоустойчивости образца. В результате исследований, учитывая особенности описанной методики, целесообразно разделить образцы по степени устойчивости не более чем на пять и не менее чем на три группы. Разбивку проводили по нижнему пределу доверительного интервала [6-8].

Результаты исследований. В лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН в течение 2014-2016 гг. проведена оценка 150 образцов ячменя ярового на способность семян к прорастанию в имитированных условиях засухи, то есть прорастание в условиях осмотического давления.

В результате исследований коллекционного материала образцы ячменя ярового были разделены на пять групп по устойчивости к засухе: неустойчивые (0,017,0 % проросших семян в условиях осмотического давления) - 79 образцов, слабоустойчивые (18,0-34,0 % проросших семян) - 55 образцов, среднеустойчивые (35,0-51,0 % проросших семян) - 11 образцов, с устойчивостью выше средней (52,0-68,0 % проросших семян) три образца, высокоустойчивые (69,0-85,0 % проросших семян) два образца.

В течение трех лет в лабораторных условиях среди 150 образцов коллекционного материала выделено пять источников устойчивости ячменя ярового к засухе: Гатунок, 10-1205 (81,6 и 73,3 % проросших семян в условиях осмотического давления) из Украины, SB 87834 (68,6 % проросших семян) из Канады, Майский, Оскар (65,1 и 55,0 % проросших семян) из России (таблица 1).

Вывод. Выделено пять образцов ячменя ярового с устойчивостью к засухе, а именно: высокоустойчивыми (ВУ) были два образца происхождением из Украины -это Гатунок и 10-1205, три образца были с вышесредней устойчивостью (ВС), один из которых происхождением из Канады - SB 87834 и два из России - Майский и Оскар, у которых количество проросших семян в условиях осмотического давления по отношению к контрольному варианту составляло - 81,6, 73,3, 68,6, 65,1, 55,0 % соответственно. Данные образцы отнесены к категории источников устойчивости к засухе и рекомендованы для использования в селекционной программе института при создании сортов ячменя ярового по этому признаку.

Список использованных источников

1. Особенности селекции ярового ячменя на засухоустойчивость в условиях Среднего Поволжья. / В. В. Глу-ховцев, С. Ю. Царевский, В. М. Царевская, А. С. Мухтулова. Современные принципы и методы селекции ячменя. Сб. трудов международной научно-практической конференции. - Краснодар, 2007. - С. 81-85.

2. Оцшка сорпв пшениц м'яко! озимо! на посухостшшсть у схвднш частиш люостепу Украши. / С. В. Чугаев, I. М. Черняева, I. С. Лучна, В. П. Петренкова // Вюник ЦНЗ АПВ Харшвсько! обласп, 2013, випуск 14. - С. 153-161.

3. Бабаш А. Б. Реатзащя адаптивних систем стшкосп ярого ячменю до посухи в умовах Причорноморського степу. Зб. наук. праць СГ1- НЦНС НААН. - Одеса, 2008, вип. 12 (52). - С. 167-173.

4. Чайка В. М. Адаменко Т. I. Змша ммату та фггосанггарний стан агроценозiв у Лкостепу // Агроном. - 2008, - No 2 (20). - С. 10-15.

5. Патуринский А.В. Козулина Н. С. Физиологическая оценка засухоустойчивости селекционного материала пшеницы и ячменя. - Красноярский государственный аграрный ин-т, 1999. - 250 с.

6. Пигорев И.Я., Гусев А.А. Продуктивность ярового ячменя в зависимости от дозы минерального удобрения и уровня пестицидной нагрузки на выщелоченном черноземе ЦЧР // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2010. - Т. 4. - № 4. - С. 44-47.

7. Методика диагностики устойчивости растений (засухо-, жаро-, соле- и морозоустойчивочти) / Сост.: Г. В. Удовенко, Т. В. Олейникова, Н. Н. Кожушко и др. - Л., 1970. - 74 с.

8. Дроздов С. Н., Удовенко Г. В. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям (методическое руководство).- Л.:, 1988. - 226 с.

9. Методические указания. Определение относительной засухоустойчивости и жаростойкости образцов зерновых культур (пшеница, ячмень) способом проращивания семян в растворах сахарозы и после прогревания. Сост.: Н. Н. Кожушко, А. М. Волкова. - Л., 1982. - 19 с.

10. Эффективное использование природных ресурсов Курской области / И.Я. Пигорев, Е.Е. Сивак, С.Н. Волкова, М.В. Гейко // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 3. - С. 52-53.

List of sources used

1. Glukhovtsev V.V. Features of spring barley breeding for drought tolerance in the Middle Volga region. V.V. Glukhovtsev, S.Yu. Tsarevskaya, V.M. Tsarevskaya, A.S. Mukhtulova. Modern principles and methods of barley breeding. Abstract book of the Int. Sci.-Pract. Conf. - Krasnodar, 2007. - P. 81-85.

2. Chugaiev S.V., Cherniaieva I.M., Luchna I.S., Petrenkova V.P. Estimation of bread winter wheat varieties for drought tolerance in the Eastern Forest-Steppe of Ukraine. Visnyk TsNZ APV Kharkivskoi Oblasti, 2013, Issue 14. P. 153161.

3. Babash A.B. Fulfillment of spring barley adaptive systems of drought tolerance in the conditions of the Black Sea Steppe. Zb. Nauk. Prats SGI-NTsNS NAAN. Odessa, 2008, Issue 12 (52). P. 167-173.

4. Chaika V.M. Climate changes and phytosanitary status of agrocoenoses in the Forest-Steppe. V.M. Chaika, T. I. Adamenko. - Agronom. 2008, No 2 (20). P. 10-15.

5. Paturinskiy A.V. Physiological assessment of drought tolerance of wheat and barley breeding material. / A.V. Paturinskiy, N.S. Kozulina / Krasnoyarsk State Agrarian Institute. 1999. 250 p.

6. Pigorev I. Ya., Gusev A. A. The Productivity of spring Barley depending on Doses of mineral Fertilizers and the Level of pesticide Load on a leached Chernozem of the Central Chernozem Region // Bulletin of Kursk State Agricultural Academy. - 2010. - T. 4. - №. 4. - P. 44-47.

7. Methods of diagnostics of plant tolerance (drought, heat, salt and frost tolerance) / Compiled by G.V. Udovenko, T.V. Oleynikova, N.N. Kozhushko, E.A. Barashkova et al. - L., 1970. 74 p.

8. Diagnostics of plant resistance to stresses (guidelines). Drozdov S.N., Udovenko G.V. - VIR, Leningrad, 1988. 226 p.

9. Methodological instructions. Determination of relative drought and heat tolerance of cereal (wheat, barley) accessions by seed germination in sucrose solutions and after heating. Compiled by: N.N. Kozhushko, A.M. Volkova. L., 1982. 19 p.

10. The efficiency of use of natural Resources in Kursk Region / I.Y. Pigorev, E.E. Sivak, S.N. Volkova, M.V. Geiko // Bulletin of Kursk State Agricultural Academy. - 2014. - №. 3. - P. 52-53.