Влияние экспериментального моделирования условий почвенной засухи на продуктивность пшеницы

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2011, том 54, №2_________________________________

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 581.132:633.511

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан А.Абдуллаев, А.Э.Эргашев, К.У.Джумаев,

Н.А.Маниязова, Б.Б.Гиясидинов, академик АН Республики Таджикистан Х.Х.Каримов

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОЧВЕННОЙ ЗАСУХИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ПШЕНИЦЫ

Институт физиологии растений и генетики АН Республики Таджикистан

Приводятся результаты экспериментального моделирования условий засухи на продуктивность пшеницы на примере двух сортов. На основе анализа физиолого-генетических систем адаптации растений и аттракции ассимилятов установлена различная устойчивость двух сортов пшеницы к действию засухи.

Ключевые слова: пшеница - моделирование условий засухи - продуктивность - распределение ассимилятов - физиолого-генетическая система адаптации и аттракции.

Происходящие глобальные изменения климата могут привести к сдвигу сложившегося равновесия системы “климат - водные ресурсы - вегетация сельскохозяйственных культур - урожай”. Одним из природных факторов, который может быть следствием изменения климата, является засуха, когда из-за отсутствия должной влагообеспеченности нарушаются физиологические процессы у растений. Это негативно влияет на развитие агроценозов. Поэтому изучение действия засухи на сельскохозяйственные культуры чрезвычайно важно для понимания возможных последствий изменения климата.

В связи с этим нами была поставлена цель провести изучение влияния засухи на два сорта пшеницы в условиях экспериментального моделирования.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования служили сорта мягкой пшеницы Зафар и Алекс. Сорт Зафар выведен и районирован в Таджикистане. Сорт Алекс европейского происхождения и по результатам государственного испытания включен в список перспективных сортов пшеницы для возделывания в Таджикистане.

Полевые опыты проводились в 2008-2009 гг. на экспериментальном участке Института физиологии растений и генетики АН РТ (г. Душанбе), расположенном в восточной части Гиссарской долины на высоте 834 м над ур. м.

Растения выращивались в вегетационных сосудах (22 кг почвы). Сосуды были разделены на две группы: 1) растения выращивались в условиях оптимальной почвенной влажности - 78-80% от ППВ (предельная полевая влагоемкость) - условно “контроль (полив)”; 2) растения выращивались в условиях недостаточной почвенной влажности - 50-55% от ППВ - условно “опыт (засуха)”. Посевы

Адрес для корреспонденции: Абдуллаев Абдуманон. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт физиологии растений и генетики АН РТ. E-mail: abdumanon@mail.ru

были проведены 28 ноября 2008 г. Равномерные всходы были получены через 10-12 дней. Растения в опыте во время дождей покрывались полиэтиленовой пленкой. Определение продуктивности и структурный анализ колоса проводили по В.А.Кумакову [1].

Статистический анализ полученных данных проводили с использованием программы «Microsoft Excel» (версия 2007) на персональном компьютере Intel Core 2 DUO. Анализ физиологогенетической системы микрораспределения продуктов фотосинтеза (из мякины к зерновке) определен по методике В.А.Драгавцева [2].Согласно этой методике в признаковых координатах наносят значения средней массы мякины из главного колоса и средней массы зерна из главного колоса как точки отдельных растений. В зависимости от расположения этих точек определяют систему микрораспределения, адаптивность и аттрагирующую способность растений [2].

Результаты и их обсуждение

Полученные результаты по влиянию почвенной засухи показали, что этот исследуемый фактор приводит к снижению высоты растений к окончанию вегетационного периода (рис.1). В фазе трубкования изменения между опытными и контрольными вариантами не наблюдались. Влияние засухи на высоту растений наблюдалось с фазы колошения. Этот показатель составил у сорта Зафар в контроле 59.0 см, в опыте - 52 см и у сорта Алекс в контроле - 55.8 см, в опыте - 50.6 см соответственно. В фазе цветения разница по высоте растений между контрольными и опытными вариантами у сорта Зафар составила 8.1 см, а у сорта Алекс - 7.6 см соответственно. Полученные данные показывают, что начиная от фазы цветения до полной спелости зерна в опытных вариантах обоих сортов существенные изменения по высоте растений не наблюдались. У созревшей пшеницы сорта Зафар в контрольном варианте высота растений достигала 80 см, у сорта Алекс - 82 см, в опытном варианте у сортов Зафар и Алекс - 64 см и 64.5 см соответственно (рис.2).

Рис.1. Изменчивость признака «высота растений» в период вегетации растений в зависимости от почвенной засухи. Фазы развития: 1 - начало трубкования, 2 - трубкование, 3 - колошение, 4 - цветение, 5 - молочная

спелость, 6 - восковая спелость, 7 - полная спелость

Рис.2. Высота растений пшеницы сортов Зафар (А) и Алекс (Б) в фазе полной спелости.

Структурный анализ колоса созревших растений пшеницы обоих сортов в зависимости от условий водоснабжения показал, что при оптимальном режиме влажности почвы (контроль) и в условиях засухи (опыт) сорт Зафар имел заметное преимущество в сравнении с сортом Алекс (таблица) по длине колоса, массе колоса, количеству зерен и по массе зерна в одном колосе. Особого изменения по признаку «количество колосков в колосе» между контролем и опытом не наблюдалось. Однако существенные различия наблюдались по признаку «количество зерна с колоса», который был в два раза меньше в опытном, чем в контрольном варианте. Это свидетельствует о том, что засуха оказала отрицательное влияние на рост и развитие растений пшеницы.

Таблица

Структурный анализ колоса сортов пшеницы

Варианты Сорт Длина колоса, см Масса колоса, г Количество колосков в колосе, шт. Количество зерен в колосе, шт. Масса зерна с колоса, г Масса мякины, г

Полив (контроль) Зафар 11.16+1.0 2.82+0.4 20+2 60+11 1.92+0.3 0.90+0.2

Алекс 10.00+0.5 1.91+0.19 18+1 42+3 1.37+0.19 0.54+0.5

Засуха (опыт) Зафар 8.93+1.1 1.41+0.4 14+2 19+4 0.89+0.2 0.63+0.2

Алекс 9.49+0.6 0.96+0.3 16+1 14+2 0.46+0.2 0.50+0.2

Как видно из рис.3, соотношение признаков «масса зерна с колоса» и «масса мякины с колоса» свидетельствует о том, что засуха негативно влияет на физиолого-генетическую систему микрораспределения продуктов фотосинтеза из мякины к зерновке.

ш

и

о

с

о

и

=

о

т

ей

я

с

ш

га

(О

и

о

га

£

ч

ч

о.

и

2

1.8

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

\ +1ШС Зафар (ко* г роль)*

ч \ / +

Хгжс (ко нтроль) /

\ /

у

/ /\

/ N  Зафар (опыт) \

/ •Алекс \ [опыт)

і 1

0

1

0.2 0.4 0,6 0.8

Средняя масса мякины в главном колосе, г Рис.3. Распределение средних значений признаков сортов пшеницы Зафар и Алекс в системе координат «средняя масса зерна в главном колосе» - «средняя масса мякины в колосе» (по В.А. Драгавцеву, 2003).

Однако преимущество адаптационного и аттрагирующего характера проявляется у сорта Зафар, независимо от условий произрастания. Можно сделать вывод, что сорт Зафар по сравнению с сортом Алекс имеет лучшую адаптационную и аттрагирующую способность.

Заключение

В условиях постановки наших опытов по моделированию засухи продуктивность растений пшеницы уменьшалась в два раза. Анализ физиолого-генетических систем адаптации растений и аттракции ассимилятов показал, что у сорта Зафар эта система в условиях водного стресса более устойчива и функционирует лучше по сравнению с сортом Алекс. Для целенаправленного отбора генотипов и создания новых продуктивных сортов пшеницы с высокой устойчивостью адаптационных и аттрагирующих систем к неблагоприятным факторам окружающей среды эффективным может быть использование теории эколого-генетического контроля количественных признаков (Драгавцев,2003).

Работа выполнена при поддержке Международного научно-технического центра

Поступило 04.01.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кумаков В.А. Физиологическое обоснование моделей сортов пшеницы. - М.: Колос, 1985, 270 с.

2. Драгавцев В.А. К проблеме генетического анализа полигенных количественных признаков растений. СПб.: ВИР, 2003, 33 с.

А.Абдуллоев, А.Э.Эргашев, К.У.Чумаев, Н.А.Маниёзова, Б.Б.Риёсидинов, ХД.Каримов

ТАЪСИРИ БА ТАВРИ ТАЦРИБАВЙ МОДЕЛИКУНОНИИ НОРАСОГИИ НАМИ ХОК БА МА^СУЛНОКИИ ГАНДУМ

Институти физиологияирастани ва генетикаи Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Дар макола натичахои ба таври тачрибавй (эксперименталй) моделикунонии таъсири норасогии нами хок ба махсулнокии ду навъи гандум оварда шудааст. Дар асоси тахлили системах,ои физиологию генетикии мутобикшавии растанихо ва кобилияти чазбкунии ассимилятхо устуворнокии гуногуни ду навъи гандум ба таъсири норасогии нами хок мукаррар карда шудааст.

Калима^ои калиди: гандум - моделикунонии шароити норасогии нами хок - маусулнокй-тацсимоти ассимилятхо - системаи физиологию генетикии мутобщшавй - цобилияти цазбкунй.

A.Abdulloev, А.E.Ergashev, K.U.Dzhumaev, NA.Maniyozova, B.B.Giyasidinov, Kh.H.RBrimov

INFLUENCE OF EXPERIMENTAL MODELING CONDITIONS OF SOIL DROUGHT ON PRODUCTIVITY OF WHEAT

Institute of Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The results of experimental modeling of conditions drought on productivity of wheat an example of two sorts are resulted. On the basis of the analysis of physiological and genetic systems of adaptation of plants and attractions assimilates, the various stability of two sorts of wheat to action of a drought is established.

Key words: wheat - modeling of conditions of a drought - productivity - distribution assimilates - physiological and genetic system of adaptation and attraction.