В сложившейся в последние десятилетия сложной экономической и экологической ситуации остро стоит вопрос применения средств, повышающих устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды и обеспечивающих получение качественной безопасной продукции. Одной из перспективных разработок в данном направлении является пара-аминобензойная кислота (ПАБК). Действие ПАБК на растения сказывается в более быстром прорастании семян, в обеспечении быстрого роста здоровых растений, увеличении урожая сельскохозяйственных культур, так же она оказывает положительное влияние на устойчивость растений к действию различных стрессоров [1].
Исследования проведены на экспериментальном участке биостанции «Озеро Кучак» Тюменского государственного университета (Нижнетавдинский район) и в лаборатории стрессоустойчивости растений кафедры ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры в 2013-2014 гг. на 13 сортах яровой мягкой пшеницы отечественной (Авиада, Икар, Казахстанская 10, Латона, Лютесценс 70, Новосибирская 15, Тюменская 80, СКЭНТ 1, СКЭНТ 3) и зарубежной селекции (Naxos, Eminent, Ashby, KWS Scirocco).
Семена перед посевом в течение 12 часов обрабатывали водой (контроль 2) или растворами ПАБК в концентрации 0,01 и 0,05% (опыт 1 и опыт 2). В контроле 1 использовали сухие семена без обработки. Оценку сортов по реакции растений на предпосевную обработку семян ПАБК проводили по комплексу признаков.
Важным условием выращивания высокого урожая является своевременное получение полных но, дружных и хорошо развитых всходов [2]. Полевая всхожесть семян показывает в процентах число всходов по отношению к числу высеянных всхожих семян. Изученные сорта пшеницы характеризовались высокой полевой всхожестью семян (более 80%) во всех вариантах эксперимента. В среднем по сортам всхожесть семян варьировала от 81,9% (контроль 1) до 85,2% (опыт 1, 0,01% ПАБК).
В течение вегетационного сезона может наблюдаться гибель части растений под воздействием различных стрессоров. Выживаемость растений варьировала от 39,7% (Тюменская 80, необработанные семена) до 98,9% (KWS Scirocco, 0,01% раствор ПАБК). Самый высокий процент растений, сохранившихся к уборке отмечен у сортов зарубежной селекции в вариантах с ПАБК в концентрации 0,01% (KWS Scirocco – 98,9%) и 0,05% (Eminent – 98,9%, Ashby – 97,5%). В среднем по сортам между отдельными вариантами значительных различий не установлено как у отечественных, так и у зарубежных сортов.
Наблюдения за изменением высоты растений пшеницы в разные фенологические фазы показали, что отечественные сорта по сравнению с зарубежными были более высокорослыми во всех вариантах эксперимента. В среднем по сортам высота в фазу полной спелости зерна варьировала от 65,8 см в варианте с ПАБК в концентрации 0,01% до 66,5 см с 0,05% раствором ПАБК. Максимальный суточный прирост отмечен в период от кущения до начала колошения растений в пределах от 1,17 см у сорта Икар до 3,77 см у сорта Ashby. При дальнейшем развитии прирост растений в высоту значительно снижался.
Главная роль в создании органического вещества принадлежит фотосинтезу – первоначальному этапу формирования урожая. Интенсивность фотосинтеза зависит от площади листовой пластинки. Селекция пшеницы ведется, в основном, на увеличение площади двух верхних листьев [3]. В результате нашего исследования установлено, что отечественные сорта характеризовались длинными и узкими листовыми пластинками, при этом по площади второго и флагового листьев различий с зарубежными сортами не отмечено. В среднем по сортам площадь ассимилирующей поверхности листьев изменялась от 163,9 м2/м2 в контроле 2 до 313,8 м2/м2 в контроле 1. Зарубежные сорта по данному показателю значительно превосходили сорта отечественной селекции в контроле 2 и опытных вариантах с ПАБК.
Обработка семян ПАБК привела к увеличению числа зерен в колосе у сортов Eminent, Naxos, Латона, СКЭНТ 1 и Лютесценс 70, числа зерен с растения у сортов Eminent, Ashby, KWS Scirocco, СКЭНТ 3 и Лютесценс 70.
Масса 1000 семян характеризует крупность зерна, а так же его плотность: чем крупнее зерно и чем оно более выполнено, тем больше его масса [4]. Наиболее высокой массой 1000 семян характеризовались сорта зарубежной селекции от 30,7 г (в контроле 2) до 33,4 г (в контроле 1 и с ПАБК в концентрации 0,01%).
Еще одним очень важным показателем качества зерна пшеницы является стекловидность, или консистенция зерна, она характеризует ее мукомольные и хлебопекарные свойства. Стекловидными считают зерна плотной структуры, полностью просвечиваемые на диафаноскопе [4]. Семена большинства изученных сортов (71,16%) отнесены к группе типично стекловидных, к стекловидным – 26,92%, к полумучнистым – 1,92%. Обработка семян ПАБК на стекловидность не повлияла.
Урожайность – показатель, характеризующий средний сбор сельскохозяйственной продукции с единицы площади [5]. Масса зерна с 1 м2 в среднем по сортам варьировала от 205,3 г (контроль 2) до 276,5 г (опыт 2). Наиболее высокой урожайностью характеризовались сорта зарубежной селекции, превышая отечественные по данному показателю на 74,2 г (контроль 2) – 163,4 г (опыт 1). Предварительная обработка семян зарубежных сортов раствором ПАБК в концентрации 0,05% привела к значительному увеличению данного показателя по сравнению с контролем 2, в то время как у отечественных сортов различий с контролями не обнаружено.
В результате нашего исследования выявлена сортоспецифическая реакция сортов яровой пшеницы на предпосевную обработку семян ПАБК в различных концентрациях. Сравнительный анализ по 15 количественным признакам показал, что наиболее часто эффект стимуляции обнаружен у сортов Латона (по 9 признакам), Лютесценс 70 (по 6 признакам), СКЭНТ 1, Икар, KWS Scirocco (по 5 признакам). Угнетение ростовых процессов в вариантах с ПАБК отмечено у сортов Казахстанская 10 (по 14 признакам), Тюменская 80 (по 8 признакам). Сорта зарубежной селекции в условиях вегетационного периода 2013 г. проявили более высокие адаптивные свойства, выражающиеся в показателях выживаемости и урожайности растений. По полевой всхожести семян существенных различий между сортами не установлено.