CC BY
115
УДК 635.655:581.1
ОЦЕНКА СОРТОВ СОИ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К ЗАСУХЕ
ПЕТРЕНКОВА В.П.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-кор. НААН, главный научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям, Институт растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН, г. Харьков.
КУЧЕРЕНКО Е.Ю.,
аспирант лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям
Института растениеводства им В. Я. Юрьева НААН, г. Харьков. [email protected].
Реферат. Статья содержит результаты лабораторных исследований 2014-2015 гг. по устойчивости к засухе 12 современных сортов сои селекции Института растениеводства им. В. Я. Юрьева Национальной академии аграрных наук Украины, из которых четыре сорта разрешено к выращиванию с 2013 - 2014 гг. и внесено в Реестр сортов растений Украины (Байка, Эстафета, Мальвина, Подяка), восемь сортов, признанных перспективными (Кобза, Ви-кторына, Пысанка, Райдуга, Перлына, Сымфония, Вышиванка, Красуня). Исследования проводили в условиях лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям методом проращивания семян в растворе сахарозы. В течение двух лет исследований четыре сорта (Эстафета, Кобза, Райдуга, Пэрлына) выделились стабильно средним уровнем устойчивости к засухе.
Ключевые слова: соя, семена, проращивание, сахароза, засухоустойчивость, осмотическое давление, чашка Петри, термостат.
THE ESTIMATION OF SOYA SPECIES BY RESISTANCE TO DROUGHT
PETRENKOVA V.P.,
doctor of agrarian sciences, professor, member-correspondent NAAS, main scientific researcher of the laboratory of plants immunity to pests and diseases, institute of plant growing named after V. Y Yurieva NAAS, Kharkiv.
KUCHERENKO E.Yu.,
post graduate of the laboratory of plants to diseases and pests, institute of plant growing named after V. Y Yurieva NAAS, Kharkiv. [email protected].
Essay. The article contains the results of laboratory during 2014 - 2015 years of resistance towards droughts of 12 modern soya species bread of the institute of plant growing named after V. Ya. Yuriev of NAAS. Four among these species are permitted for cultivation during 2013 - 2014 years and are listed to the register of Ukraine's crops species (Bayka, Estafeta, Malvina Podyaka, 8 species are known as perspectives (Kobza, Viktoryna, Pysanka, Rajduga, Perlyna, Symphonia, Vyshyvanka, Krasunya).The research has been carried out in the laboratory of immunity of crops to diseases and pests by the method of germination in the solutions of sacharose. During 2 years of study 4 species (Estafeta, Kobza, Rajduga, Perlyna) have been stable by the have of resistance to drought.
Key words: soya, seeds, germination, sacharosa, drought resistance, osmotic pressure, Petri dish, thermostat.
Введение. Соя ценится содержанием в семени 35 - 52 % белка и 17 - 27 % жира, витаминов А, В, С, D, Е и ряда ферментов. Белок сои представлен легкорастворимыми фракциями (до 94 %), в нем большое количество незаменимых аминокислот: лизина в 9 раз больше, чем в белке пшеничной муки и в 2 - 3 раза больше, чем в белке гороха, нута и кормовых бобов.
Соя считается масличной культурой и на мировом рынке занимает первое место как сырье для производства растительного масла.
В мире, кроме сои, практически нет культур с таким многоцелевым использованием: в пищевых, кормовых, технических целях, в фармакологии и др. [1].
Как стратегическая зернобобовая культура мирового земледелия ХХ1 ст. соя находится в центре внимания аграрной науки и производства. За последние 50 лет ее посевы увеличились в мире с 23,8 до 102,4 млн га, урожайность возросла с 1,7 до 2,6 т / га, валовое производство - с 26,9 до 263 млн т, или в 9,8 раза [2].
В засушливые годы можно понести значительные потери урожая, так как эта культура довольно чувствительна к условиям среды, поэтому подбор устойчивых к засухе сортов является важной задачей современной селекции.
Дефицит воды в растениях нарушает практически все процессы метаболизма и гормональный баланс. Степень нарушений во многом определяется жаро- и засухоустойчивостью растений, а также длительностью и интенсивностью засухи [3, 4]. При глубоком обезвоживании снижается интенсивность фотосинтеза из-за недостаточного поступления СО2. Нарушается синтез хлорофиллов, структура хлоропластов, подавляются фотохимические реакции и реакции возобновления СО2. При дефиците влаги понижается клеточное давление, происходит удлинение клеток, в результате приостанавливается рост всего растения [5].
Более чем 30 лет тому назад исследователи пришли к выводу о необходимости использовать для оценки засухоустойчивости комплекс физиологических характеристик, которые отображают ее разносторонние механизмы [6, 7]. Эти характеристики зависят от биологических особенностей культуры и экологических особенностей зоны ее выращивания (интенсивность проявления засухи, период ее наступления и тип).
В настоящее время существует большое разнообразие методов оценки засухоустойчивости полевых культур. Наиболее распространенные методы массовой оценки засухоустойчивости базируются на определении прорастания семян в растворах осмотиков, которые
имитируют недостаток влаги. Первые подобные методики были предложены более чем 50 лет тому назад [8]. В. Г. Яценко рекомендовал проращивать семена в растворе сахарозы. Концентрацию нужно подбирать индивидуально для каждой культуры. Количество проросших семян напрямую зависит от степени засухоустойчивости сорта, то есть чем больше проросших семян, тем выше засухоустойчивость сорта.
Способность семян прорастать в таких условиях свидетельствует, с одной стороны, о наследственной способности растений к прорастанию при относительно меньшем количестве влаги, а с другой - о наличии значительной поглощающей силы, которая обеспечивает быстрое поглощение необходимого количества влаги [8].
Давно замечена положительная корреляция между способностью семян прорастать в растворе осмотиков и полевой устойчивостью к засухе.
Большая поглощающая сила семян обусловливает не только лучшее их прорастание при недостаточном количестве влаги, но и формирование более крепкой корневой системы (первичной), что имеет важное значение для дальнейшей жизнедеятельности растений, особенно в условиях засухи, то есть по качеству проростка можно прогнозировать засухоустойчивость растений на более поздних этапах онтогенеза [5].
Целью работы было определение устойчивости современных сортов сои к засухе на ранних этапах развития растений, то есть при прорастании семян в растворе осмотиков.
Материалы, условия и методики исследований.
На протяжении 2014 - 2015 гг. в условиях лаборатории иммунитета растений к болезням и вредителям Института растениеводства им. В. Я. Юрьева Национальной академии аграрных наук Украины определяли засухоустойчивость 12 современных сортов сои селекции института.
В исследованиях использовали метод В. Г. Яценка. При этом из всех сортов, выращенных в одних условиях, отбирали здоровые, нормально выполненные семена, которые имели всхожесть не менее 80 %. Перед
Согласно с классификацией ВИР [8], по проценту проросших в растворе сахарозы семян определяли степень засухоустойчивости сортов путем их дифференциации на пять групп устойчивости: неустойчивые -проросло 0 - 20 %; слабоустойчивые - проросло 21 -40 %; среднеустойчивые - проросло 41 - 60 %; с устойчивостью выше средней - проросло 61 - 80 %; высокоустойчивые - проросло 81 - 100 %.
Результаты и их обсуждение. Известно, что более достоверные результаты получают в том случае, когда в
проращиванием семена обеззараживали в 1 % растворе КМп04 в течение 10 мин. По истечении этого времени семена промывали проточной водой и немного просушивали на фильтровальной бумаге.
Проращивали семена в чашках Петри. Для этого в предварительно хорошо вымытые чашки раскладывали фильтровальную бумагу, вырезанную по внутреннему диаметру нижней чашки. Потом чашки с бумагой стерилизовали в течение 1 - 2 часов в термостате при температуре 140 0С. Для приготовления 100 мл. раствора сахарозы с соответствующим осмотическим давлением в 7 атм. взвешивали 8,7 г сахарозы и растворяли в дистиллированной воде. После полного растворения сахарозы раствор кипятили на протяжении 5 мин. на слабом огне с учетом, чтобы жидкость не испарялась. После охлаждения раствора в него добавляли формалин - 2 -3 капли из расчета на один литр. Такой раствор хранили в холодильнике несколько суток.
Отобранные семена сортов сои раскладывали в чашки Петри по 25 штук в каждую в трехразовой по-вторности. В каждую чашку с семенами наливали по 25 мл раствора сахарозы. Контрольным вариантом для каждого сорта была чашка с семенами, в которую наливали 20 мл дистиллированной воды. Чашки помещали на пять суток в термостат при температуре 20 - 21 0С, а потом проводили подсчет проросших семян. К проросшим семенам в соответствии с методикой ВИР относили такие, которые имели корень минимальной длины.
Процент проросших растений (Р) определяли по формуле, согласно с которой, среднее количество семян, проросших в контроле, принимали за 100 %, среднее количество семян, проросших в растворе сахарозы (а), выражали в процентах от количества семян, проросших в контроле (Ь). Таким образом,
Р = -х 100 %
ь
Чем выше процент прорастания семян в растворе сахарозы, тем более устойчивый к засухе сорт.
последней серии опытов используют семена одного места репродукции. Семена сортов сои, задействованных в опыте, выращены в условиях восточной части Лесостепи Украины, в частности в научном севообороте Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН. Гидротермический коэффициент (ГТК) за период вегетации культуры в годы формирования семян составлял 1,14 в 2014 г. и 0,6 в 2015 г., что характеризует условия вегетационного периода сои в эти годы как оптимальные (2014 г.) и засушливые (2015 г.).
Таблица 1 - Уровень засухоустойчивости современных сортов сои урожая 2014 - 2015 гг.
№ образца Название сорта Семена урожая
2014 г. | 2015 г.
Уровень засухоустойчивости, %
1 Байка 66,6 20,0
2 Подяка 45,2 19,0
3 Эстафета 59,4 44,4
4 Мальвина 39,9 40,0
5 Кобза 42,0 50,0
6 Викторына 28,5 27,4
7 Пысанка 21,6 66,6
8 Райдуга 44,4 43,3
9 Пэрлына 41,6 52,3
10 Сымфония 76,0 17,7
11 Вышиванка 23,3 18,75
12 Красуня 52,3 33,3
По анализу уровня засухоустойчивости сортов на протяжении двух лет исследований получены такие результаты (таблица 1).
Сорта сои, которые сформировали семена в оптимальных условиях 2014 г. (ГТК 1,14), по уровню засухоустойчивости были распределены на три группы, в частности: слабоустойчивые, среднеустойчивые и с устойчивостью выше средней. К группе слабоустойчивых, у которых соотношение проросших семян к контролю составляло 21 - 40 %, отнесены четыре сорта, в частности Маль-вина (часть проросших семян 39,9 %), Викторына (28,5 %), Пысанка (21,6 %), Вышиванка (23,3 %). К группе среднеустойчивых с уровнем проросших семян в пределах 41 - 60 % вошли шесть сортов: Подяка (45,2 %), Эстафета (59,4 %), Кобза (42,0 %), Райдуга (44,4 %), Пэрлына (41,6 %), Красуня (52,3 %). К группе с устойчивостью к засухе выше средней (часть проросших семян по отношению к контролю 61 - 80 %) отнесены два сорта: Байка и Сымфо-ния, у которых в условиях осмотического давления проросло максимальное количество семян (66,6 и 76,0 % соответственно).
Условия вегетационного периода сои 2015 г. в целом характеризовались как засушливые (ГТК = 0,6), однако по фазам развития культуры отмечены различия. Но особенно неблагоприятным для растений сои был период дозревания семян, который характеризовался жесткими условиями природной засухи (ГТК = 0,02). По уровню засухоустойчивости сорта сои урожая 2015 года мы дифференцировали на 4 группы: неустойчивые, у которых часть проросших семян в растворе сахарозы не превышала 20 %, слабоустойчивые, среднеустойчивые и с устойчивостью выше средней. Так, из 12 исследуемых сортов четыре оказались неустойчивыми к засухе, в частности Байка
(20,0 %), Подяка (19,0 %), Сымфония (17,7 %), Вышиванка (18,7 %); три сорта отнесены к группе слабоустойчивых - Мальвина (40,0 %), Викторына (27,4 %), Красуня (33,3%), четыре сорта были среднеустойчивыми - Эстафета (44,4 %), Кобза (50,0 %), Райдуга (43,3 %), Пэрлы-на (52,3 %); к группе с устойчивость выше средней (66,6 %) отнесен один сорт - Пысанка.
Стабильно слабыми по уровню засухоустойчивости оказались два сорта - Мальвина и Викторына, так как часть проросших семян этих сортов в условиях осмотического давления как урожая 2014 г., так и урожая 2015 г. была невысокой (39,9 и 40,0 % для первого сорта и 28,5 и 27,4 % - для второго в соответствии с годами исследований). Стабильно средней устойчивостью к засухе характеризовались четыре сорта - Эстафета (59,4 и 44,4 % в соответствии с годами исследований), Кобза (42,0 и 50,0 %), Райдуга (44,4 и 43,3 %), Пэрлына (41,6 и 52,3 %).
Вывод. Определенный в течение двух лет стабильно средний уровень устойчивости к засухе среди современных сортов сои свидетельствует о наличии в Институте растениеводства им. В. Я. Юрьева Национальной академии аграрных наук Украины ценного исходного материала для селекции культуры по данному признаку, что будет способствовать созданию новых сортов, адаптированных к условиям засухи. Сорта со стабильно слабой устойчивостью к засухе экономически выгодно выращивать в условиях оптимального увлажнения.
В дальнейшем планируется проведение индивидуального отбора устойчивых к засухе биотипов среди исследованных сортов, изучение их донорских свойств и внедрение в селекционную программу.
Список использованных источников
1. Кириченко В.В., Кобизева Л. Н., Петренкова В. П. 1дентифжаЦя ознак зернобобових культур (горох, соя) (навч. по-абник) / В. В. Кириченко, , та in; за ред. В. В. Кириченка. Харюв: IP iM. В. Я. Юр'ева УААН, 2009. 172 с.
2. Мельник А., Вовк В. Продуктивтсть рiзних сортв со! в умовах Прикарпаття // Пропозиця. - 2008. - № 6. - С. 58-60.
3. Методические указания по изучению засухоустойчивости генофонда яровой пшеницы для селекционных целей / Сост. Барашкова Э. А. Л., 1983. - 31 с.
4. Levitt J. Responses of plants to environmental stress. New York, 1980. - 497 p.
5. Практикум по росту и устойчивости растений: Учеб. пособие / В. В. Полевой, Т. В. Чиркова, Л. А. Лутова и др.; Под ред. В. В. Полевого, Т. В. Чирковой. - СПб.: Изд-во С. - Петерб. Ун-та, 2001. - 212 с.
6. Методика диагностики устойчивости растений (засухо-, жаро-, соле- и морозо - устойчивости) / Сост.: Г. В. Удовенко, Т. В. Олейникова, Н.Н. Кожушко, Э. А. Барашкова и др. Л., 1970 - 74 с.
7. Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды / Под ред. Г. В. Удовенко. Л., 1976. - 318 с.
8. Дроздов С. Н., Удовенко Г. В. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям. - ВИР, 1988. - С.10 - 11.
9. Кулешов А. В., Бшик М. О., Довгань С. В. Фггосаштарний мониторинг i прогноз. 2-е вид., перероб. i доп.: Навчальний поабник. - Харшв: Еспада, 2011. - 608 с.
List of sources used
1. Kyrychenko V. V., Kobyzeva L. N., Petrenkova V. P. The identification of traits of cereal and bean crops (peas, soya) : edited by V. V. Kyrychenko. Kharkiv : named after V. Ya. Yuriev NAAS, 2009, 172 p.
2. Mel'nyk A., Vovk V. Productivity of various soya species under the conditions of Prykarpattya // Proposition 2008 -№ 6. - P 58-60.
3. Methodical recommendations for wheat studying drought resistance of spring genofund for breeding purposes / Compiler : E. A. Barashkova, - L., 1983. - 31 p.
4. Levitt J. Responses of plants to environmental stress. New York, 1980. - 497 p.
5. Practical studies in growth and resistance of plants: text book V. V. Polevoj, T. V. Chirkova , L. A. Lutova [etc.], edited by V. V. Polecoj, T. V. Chirkova. - St. P.: Publishing centre of St. P. University, 201. - 212 p.
6. Methodic of diagnostic of plants resistance (to draught, heat, salt and cold resistance) / Compilers G. V. Udovenko, T V. Olejnikova, N. N. Kozhushko, E. A. Barashkova [etc.] - L., 1976. - 74 p.
7. Methods of estimation of plants resistance to unfavorable environments audited by G. V. Udovenko. L. 1976, 318 p.
8. Drosdov S. N., Udovenko G. V. The diagnostics of plants resistance to stress effects. - VIR, 1988. - P. 10-11
9. Kulieshov A. V. Phytosanitary monitoring and prognosis / A. V. Kulieshov, M. O. Bilyk, C. B. Dovgan. - L ended; text - book. - Kharkiv: Espada, 2011. - 608 p.
