Способ оценки кислотоустойчивости сельскохозяйственных растений

Изобретение относится к области селекции сельскохозяйственных растений. Изобретение представляет собой способ оценки кислотоустойчивости сельскохозяйственных растений, включающий размещение зерен в инертном носителе с дистиллированной водой с низкой (стресс-фактор) и нейтральной (контроль) pH, воду заменяют ежедневно в одно и то же время суток на дистиллированную воду с низкой и нейтральной pH соответственно, замеряют массу корней (mr), массу побегов (ms), общую массу растений (mp), длину побегов (l), оценку проводят по коэффициенту редукции, при этом, если Кред 1 - растение ацидофильное; 0,5<Кред<1 - растение толерантное к высокой кислотности; Кред <0,5 - растение кислоточувствительное. Изобретение позволяет более конкретно оценить кислотоустойчивость растений, что важно при отборе их для селекционного процесса. 2 табл., 1 пр.

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.

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

где Kmr, Kms, Kmp, Kl - 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 Кред к единице, тем более устойчиво растение к кислотности, а именно

при Кред 1 - растение ацидофильное,

0,5<К ред<1 - растение толерантное к высокой кислотности среды,

Кред<0,5 - растение кислоточувствительное.

Пример выполнения способа

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 Кред.

где Kmr, Kms, Kmp, Kl - частные коэффициенты редукции, равные отношению средних значений ростовых показателей в стресс-факторе к контролю. Пользуясь шкалой оценки, определили, что растения сорта Минуса (Кред=0,51) и линии РК. Минуса 1 (К ред=0,67) - толерантные к высокой кислотности среды; сорта Таежная (Кред=0,18) и Новосибирская 15 (Кред =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.

Формула изобретения

Способ оценки кислотоустойчивости сельскохозяйственных растений, включающий размещение зерен на едином носителе, выращивание их в среде с низкой (стресс-фактор) и нейтральной (контроль) рН, коррекцию рН, по окончании культивирования замер ростовых показателей, подсчет отношения средних значений ростовых показателей в стресс-факторе к средним значениям их в контроле, отличающийся тем, что зерна размещают в инертном носителе с дистиллированной водой с низкой (стресс-фактор) и нейтральной (контроль) рН, воду заменяют ежедневно в одно и то же время суток на дистиллированную воду с низкой и нейтральной рН соответственно, замеряют массу корней (mr), массу побегов (ms), общую масс, растений (mр), длину побегов (l), оценку проводят по коэффициенту редукции где Kmr, Kms, K mp, Кl - частные коэффициенты редукции, равные отношению среднего значения ростового показателя в стрессовых условиях к его среднему значению в контрольных, при этом Кред 1 - растение ацидофильное,0,5<Кред <1 - растение толерантное к высокой кислотности среды, Кред<0,5 - растение кислоточувствительное.