В Российской федерации около 80 млн. га сельскохозяйственных угодий заняты засоленными и солонцеватыми почвами. В Тюменской области засоленные почвы составляют 1,6%. Сильное засоление отмечается в самой южной части региона, где засоленные почвы в структуре почвенного покрова занимают 50-75% и выше [1].
Свойство солеустойчивости представляет собой наследуемую потенциальную возможность растений адаптироваться к засолению среды, которая проявляется лишь в условиях повышенной концентрации солей в субстрате. Сигналом для реализации этого служит увеличение концентрации ионов в клетках, а сама адаптация протекает в течение значительного отрезка времени [2]. Для повышения солеустойчивости используют различные физиологически активные вещества (салициловую кислоту, пролин, пара-аминобензойную кислоту (ПАБК) и др.) [3, 4, 5, 6, 7].
Экспериментальная часть работы выполнена на кафедре ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры Института биологии Тюменского государственного университета. Объектом изучения послужили 5 сортов яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) (Казахстанская 10, Лютесценс 70, СКЭНТ 1, СКЭНТ 3, Тюменская 80). Оценку сортов пшеницы по солеустойчивости проводили путем проращивания семян на песке в вегетационных сосудах из инертного материала. Прокаленный песок увлажняли до 60% от полной влагоемкости дистиллированной водой (в контрольных вариантах) или раствором NaCl с осмотическим давлением 1 MПa (в опытных вариантах). Эксперимент включал 6 вариантов: контроль 1 и опыт 4 – сухие семена без обработки; контроль 2 и опыт 3 – семена, выдержанные в воде; опыт 1 – семена, обработанные 0,01% раствором ПАБК; опыт 2 – семена, обработанные 0,05% раствором ПАБК. Время обработки семян – 12 ч. Объем выборки – 50 семян в трехкратной повторности. На десятый день эксперимента учитывали всхожесть семян, длину побегов и корней, число корней и листьев, длину, ширину и площадь первого листа, сырую и сухую массу побегов и зародышевых корней. Расчет основных статистических параметров проводили по стандартным методикам.
Одним из критериев оценки солеустойчивости растений является всхожесть семян. В нашем эксперименте отмечено значительное снижение лабораторной всхожести семян на провокационном фоне. В условиях хлоридного засоления в среднем по сортам данный показатель варьировал от 44,7 (опыт 4) до 53,1% (опыт 1 и 3), в контрольных вариантах от 82,3 до 83,5%. Обработка семян растворами ПАБК на фоне с NaCl привела к повышению всхожести у сортов Тюменская 80, Казахстанская 10 и Лютесценс 70 на 17,9-39,4% по сравнению с вариантом без обработки. Сорта СКЭНТ 1 и СКЭНТ 3 отрицательно отреагировали на обработку семян растворами ПАБК и водой.
Для получения более объективных результатов при оценке солеустойчивости растений необходимо учитывать не только показатели прорастания семян, но и признаки, характеризующие степень развития корневой системы и побегов. В контрольных вариантах эксперимента число корней варьировало от 3,6±0,14 шт. (Тюменская 80) до 5,3±0,12 шт. (СКЭНТ 1). В условиях засоления наименьшее значение данного показателя отмечено у сорта СКЭНТ 3 в опыте 2 (3,4±0,23 шт.), наибольшее – у сорта Тюменская 80 в опыте 1 (5,5±0,13 шт.). Проростки, полученные из семян обработанных растворами ПАБК или водой, имели большее количество корней по сравнению с вариантом без обработки (опыт 4).
На фоне с NaCl отмечено значительное угнетение корневой системы, длина зародышевых корней в среднем по сортам изменялась от 6,2±0,18 см в опыте 4 до 11,9±0,19 см в контроле 1. Под влиянием пара-аминобензойной кислоты длина корневой системы в стрессовых условиях снижалась в меньшей степени. Наибольшая длина корней в условиях засоления без обработки семян отмечена у сортов СКЭНТ 1 (8,5±0,22 см) и Тюменская 80 (6,8±0,15 см), уступавших контролям 1 и 2 на 31,5-36,0% и 46,0-47,7% соответственно. Наименьшей длиной корневой системы характеризовался сорт Лютесценс 70 (4,3±0,26 см).
Хлоридное засоление приводило к снижению длины побега в среднем по сортам на 47,9-62,4%. В стандартных условиях данный показатель изменялся в пределах от 12,1±0,44 см (СКЭНТ 3 контроль 2) до 27,5±0,49 см (Тюменская 80 контроль 2). На фоне с засолением длина побега варьировала от 4,4±0,45 см (СКЭНТ 3 опыт 4) до 14,4±0,34 см (СКЭНТ 1 опыт 1). В среднем по сортам в стрессовых условиях проростки имели побеги длиной от 7,3±0,29 см в варианте без обработки семян до 9,9±0,31 см в опыте 1 с 0,01% раствором ПАБК.
У большинства изученных сортов число листьев изменялось от 1 в опытных вариантах до 2 шт. в контрольных вариантах. Ширина листовой пластинки не превышала 3 мм. Площадь первого листа варьировала от 1,67±0,09 см2 в опыте 4 до 5,04±0,12 см2 в контроле 2. Обработка семян ПАБК в концентрации 0,01% оказала положительное влияние на развитие побегов в стрессовых условиях. Отклонение от контрольных вариантов в опыте 1 составляло 49,4-52,2%, тогда как в опыте 4 без обработки семян 65,0-66,9%.
В структуре сырой и сухой биомассы проростков преобладали корни. На долю корневой системы в сырой биомассе в стандартных условиях приходилось 53,8-54,5%, на фоне с засолением – 70,6-74,0%. В структуре сухой биомассы проростков отмечалось увеличение доли корней в контрольных вариантах до 68,8%, в опытных – до 82,2-84,8%. Обработка семян ПАБК на структуру сырой и сухой биомассы не повлияла.
В результате нашего исследования установлено, что хлоридное засоление приводит к значительному угнетению корневой системы и надземных органов проростков пшеницы. Обработка семян ПАБК приводила к повышению адаптивных свойств проростков, способствуя увеличению числа корней, длины корневой системы и побегов, площади листовой пластинки. Наибольший эффект получен при использовании ПАБК в концентрации 0,01%. По комплексу признаков к солеустойчивым отнесены сорта СКЭНТ 1 и Казахстанская 10. Наиболее чувствительным к хлоридному засолению оказался сорт СКЭНТ 3.
Библиографическая ссылка
Петрова А.А., Белозерова А.А. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАБК В ПОВЫШЕНИИ СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 2-3. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=12250 (дата обращения: 21.11.2024).