способ оценки устойчивости растений к засухе северного и южного типа на ранних этапах онтогенеза

Формула изобретения

Способ оценки устойчивости растений к засухе северного и южного типа на ранних этапах онтогенеза, включающий экспонирование двухдневных проростков в течение 24 ч на растворе осмотика и последующее определение интенсивности ростовых процессов по степени восстановления скорости роста корня в сравнении со скоростью роста корня контрольных растений, при этом к засухоустойчивым относят растения, имеющие наибольшую величину данного показателя, отличающийся тем, что экспонирование на осмотике совмещают с воздействием низких или высоких температур, а сравнение проводят с контрольными растениями, которые выращивают в течение 10 и 24 ч для засухи северного типа и в течение 24 и 24 ч для засухи южного типа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к растениеводству и может быть использовано для комплексной оценки устойчивости к засухе северного или южного типа больших наборов сортов и гибридов растений для целей селекции.

Известен способ оценки засухоустойчивости при действии дефицита влаги и высокой температуры (1). Способ основан на определении скорости гидролиза статолитного крахмала в клетках корневого чехлика (метод П.А.Генкеля). Метод включает проращивание семян в оптимальных условиях и последующее экспонирование двухсуточных проростков над раствором хлористого калия и прогрева при температуре 37-38^oС. Устойчивость оценивают по степени гидролиза статолитного крахмала, которая определяется визуально под микроскопом и оценивается в условных баллах. Основным недостатком этого метода является его приблизительность, недостаточная точность, невозможность сохранения растений после определения.

Известен также способ определения засухоустойчивости пшеницы (2), включающий проращивание семян и последующее экспонирование проростков при высоких температурах. В качестве показателя устойчивости в этом методе принята степень стабильности активности изоферментов -амилазы. С помощью этого метода определяется устойчивость только к воздушной засухе. Основным недостатком способа является сложность разделения изоферментов a-амилазы и определение их активности.

Известен способ оценки засухоустойчивости по изменению степени роста темпов главных побегов яровой пшеницы после ранне-летней засухи, которая создается обработкой хлорхолинхлоридом в фазу кущения (3). Устойчивость по этому способу определяется степенью ингибирования роста главного побега в сравнении с необработанными растениями. Способ недостаточно точен и очень трудоемок.

Известен способ (4), в котором для оценки устойчивости к низким температурам использована ростовая реакция зародышевого корня степень восстановления скорости роста после действия температуры. Метод точен, прост, но применение его позволяет диагностировать только устойчивость к низким температурам.

Наиболее близким к предлагаемому способу является метод определения устойчивости к дефициту влаги, основанный на определении степени восстановления скорости роста зародышевого корня в оптимальных условиях после действия дефицита влаги (5). Способ включает проращивание семян в оптимальных условиях, последующее экспонирование двухсуточных проростков в условиях дефицита влаги, измерение размеров корня после действия фактора и экспонирование проростков в оптимальных условиях. Сравнением скорости роста после экспозиции в оптимальных условиях с контрольной определяется степень восстановления скорости роста, которая и характеризует устойчивость.

Недостатком способа является определение устойчивости к дефициту влаги без учета влияния температуры.

Целью изобретения является повышение надежности, ускорение процесса оценки.

Поставленная цель достигается следующим образом. Для осуществления способа двухсуточные проростки экспонируют в течение 24 часов на растворах осмотиков (ПЭГ, сорбит) в условиях заданных температур. Для определения устойчивости к засухе северного типа при температуре 6^oС (пшеница), 10^oС (кукуруза), для определения устойчивости к засухе южного типа при 36^oС. Затем растения переносят в оптимальные условия 27^oС на воду. Через 24 часа определяют скорость роста и рассчитывают степень ее восстановления от контроля. Контроль растения, выращенные на воде при температуре 27°С для засухи северного типа в течение 10 и 24 часов, для засухи южного типа 24 и 24 часа. Сроки экспозиции в контроле подбираются для получения одновозрастных растений.

Преимуществом предлагаемого метода является его простота, возможность определения устойчивости к дефициту влаги в условиях максимально приближенных к естественным.

Существенные отличия предлагаемого способа от аналогов (1,2,3,4) заключаются в том, что условия водного дефицита создаются растворами осмотиков (ПЭГ, сорбит) и определение ведется по показателю (изменение размеров корня), который можно определить с большой точностью с помощью инструментальных методов.

Способ основан на существовании достоверных различий в степени восстановления скорости роста корня после неблагоприятных воздействий - дефицита влаги, низких, высоких температур. Устойчивость к этим воздействиям прямо коррелирует со степенью восстановления скорости роста зародышевого корня после снятия неблагоприятных воздействий.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом ( 5) показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что по нему определение устойчивости проводится одновременно к дефициту влаги и к температуре с подбором контроля, дифференцированного по времени. По сравнению с существующими методами это является существенным отличием.

Пример. Для проведения определения степени засухоустойчивости растений семена исследуемых растений промывают в теплой воде с мылом, заливают водой, подогретой до 60^oС и помещают в термостат с температурой 27^oС для набухания. Набухшие семена раскладывают в кюветы на фильтровальную бумагу, смоченную водопроводной водой и проращивают в термостате при температуре 27^oС в течение 48 часов. Через 48 часов отбирают проростки по длине первичного корня (берут тот класс проростков, который преобладает). Эти проростки служат исходным материалом для дальнейшей работы. Их делят на две части. Одну часть проростков раскладывают в чашки Петри по 25 растений на фильтровальную бумагу, смоченную раствором полиэтиленгликоля или сорбита. Экспонируют при температуре 6^oС, 10^oС или 36^oС в зависимости от заданной 24 часа, затем проростки отмывают в водопроводной воде, измеряют размеры корня, раскладывают в чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную водопроводной водой и экспонируют при температуре 27^oС 24 часа. После этого измеряют размер корня и рассчитывают скорость роста по формуле: Vоп=(Lоп Lо)/t

где Vоп скорость роста корня через 24 часа при 27^oС/мм/час после водного стресса,

Lоп длина корня после экспонирования на водопроводной воде,

Lo длина корня после экспонирования на растворе осмотика,

t время экспонирования на воде после водного стресса (24 ч ).

Для определения скорости роста в оптимальных условиях (контроль) проростки раскладывают в чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную водопроводной водой и экспонируют в термостате при 27^oС в течение 10 часов (для определения устойчивости к засухе северного типа), затем измеряют размер корня и экспонируют в этих же условиях еще 24 часа и как показано выше определяют скорость роста в контроле Vк. Для определения устойчивости к засухе южного типа контрольные растения экспонируют на воде при температуре 27^oС 24 часа, затем измеряют размер корня и снова экспонируют еще 24 часа. Зная скорость роста корня в оптимальных условиях и после водного дефицита, в условиях низких или высоких температур, определяем степень восстановления скорости роста корня:

Vопытная/Vконтрольная100%

Степень восстановления скорости роста прямо пропорциональна степени устойчивости.

Проверка способа на большом наборе яровых, озимых пшениц, кукурузы показала возможность использования предлагаемого метода для оценки устойчивости растений к засухе северного и южного типа (табл.1,2,3,4)

Работы, использованные в процессе подготовки заявки

1. Калоша О.И. Шматько И.Г. Полтарев Е.И.//Унифицированные методы оценки селекционного материала на зимостойкость и засухоустойчивость.- Киев:ИФР АН УССР, 1976. 30с.

2. Атимошоае М. В. Мустяуа Н.В. А.С.N 1292680 СССР. Способ определения засухоустойчивости пшеницы. Институт физиологии и биохимии растений АН Молдавии, опубл. 28.02.87, Бюлл. N 8.

3. Игнатьев Л.А. А.С. N 1494878 СССР, МКИ⁴ АО1G7/00 "Способ оценки засухоустойчивости яровой пшеницы". Институт почвоведения и агрохимии СО АН СССР N 427-2555/30-13: Заявл. 10.04.87, опубл. 23.07.89, бюлл. N 27.

4. Родченко О. П. Бурбанова Р. С. А.С. N 1209097, A01G7/00 АО1Н1/04 "Способ оценки устойчивости растений к низким положительным температурам на ранних этапах онтогенеза. Сиб. ин-т физиол. и биох. растений. 3673802/30-15; заявл. 15.12.83. Опубл. 07.02.86. Бюлл. N 5 2с.

5. Родченко О. П. Гюльвердиева Г.Г. Бурбанова Р.С. Заявка на авторское свидетельство N 4748158/13 (Положительное решение от марта 1991 г.). Способ оценки устойчивости растений к засухе на ранних этапах онтогенеза. ТТТ1 ТТТ2