способ определения чувствительности сортов к алюминиевой токсичности по способности активации роста проростков на растворах хлорида алюминия

Формула изобретения

Способ определения чувствительности сортов растений к алюминиевой токсичности, отличающийся тем, что семена каждого сорта растений проращивают в тестовых растворах разных концентраций хлорида алюминия, приготовленных на основе раствора сульфата кальция с концентрацией 10^-4 М, определяют способность генотипов сортов растений активировать рост колеоптиля в ответ на присутствие низких концентраций ионов алюминия и оценивают чувствительность сортов растений для определения наиболее адаптированных из них к росту на почвах, содержащих ионы алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к физиологии и селекции растений.

Чувствительность растений к стрессовым факторам внешней среды часто является запускающим механизмом формирования адаптации к неблагоприятным факторам и формирования устойчивости растений. К эдафическим стрессам, ограничивающим рост и продуктивность растений, относится негативное влияние на рост ионов алюминия в почвенном растворе.

Выявление сортов, способных адаптироваться к росту в почвах, содержащих ионы алюминия, позволяет вести направленную селекцию, формируя устойчивые генотипы растений.

Предложенный способ позволяет на самых ранних этапах роста выявить сорта растений, способные активировать рост в условиях эдафического стресса, сформировать комплекс адаптационных реакций и высокую продуктивность.

Существует способ оценки влияния ионов алюминия на рост растений по определению степени негативного влияния - снижения роста проростков на возрастающих концентрациях хлорида алюминия. (Сынзыныс и др., 2004)

Однако этот метод анализа имеет принципиально иной вектор поиска - он направлен на определение степени снижения роста колеоптиля от раствора хлорида алюминия и использует ряд концентраций хлорида алюминия, вызывающих снижение роста.

Задачей изобретения является поиск генотипов, способных чувствовать самые малые концентрации ионов алюминия в растворе, что является основой своевременной активации необходимых для формирования устойчивости внутренних метаболических процессов. Это достигается тем, что у проростков ранних сортов выявляются т генотипы, которые в течение первых 7 дней роста на растворах AlCl₃ не только не снижают темпов роста, но и способны к их усилению. Выделенные таким образом сорта обладают высокой чувствительностью к содержанию даже низких концентраций алюминия в среде в отличие от тех сортов, которые не чувствуют ионы алюминия в низких концентрациях, а способны уловить их и дать некоторую активацию роста на более высоких концентрациях хлорида алюминия.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Группу из 10 семян одного сорта помещают на полоску фильтровальной бумаги (10 см × 30 см), располагая их по верхней части широкой стороны бумаги, скручивают бумагу в виде рулона и помещают в стаканчики с тестовыми растворами. На каждый сорт должно приходиться не мене чем 9 рулонов. Уровень раствора должен закрывать ¹/₄ часть рулона.

Растворы готовят на основе сульфата кальция (CaSO₄×10^-4 M), используя концентрации хлорида алюминия 0 мг/л (контроль), 1 мг/л, 3 мг/л, 12 мг/л, 40 мг/л. Проростки выращивают при комнатной температуре 7-10 дней, после чего измеряют длину вегетативной части (колеоптиля). Рассчитывают степень увеличения роста по отношению к контролю. Определение чувствительности генотипа к ионам алюминия проводят на основании степени интенсификации ростовых процессов, выраженных в увеличении линейных размеров колеоптиля. Чем более низкие концентрации алюминия вызывают большую степень активации роста, тем более чувствителен сорт к наличию ионов алюминия в среде и способен активировать ростовые процессы в ответ на присутствие неблагоприятного фактора.

При тестировании одновременно нескольких сортов можно располагать их по степени уменьшения чувствительности, что будет соответствовать и уменьшению способности к адаптации роста на почвах, содержащих ионы алюминия в почвенном растворе.

Сформулированная идея тестирования адаптивных генотипов по способности высокой чувствительности растений к ионам алюминия позволяет вычленить один из механизмов адаптации растений к росту на почвах, содержащих ионы алюминия, относящийся к механизму устойчивости посредством отсрочки наступления высокой токсичной концентрации алюминия в тканях из-за активации роста при одновременном уменьшении поступления алюминия в растения.

В таблице представлены данные, полученные по аналогичной тестовой схеме для шести сортов яровой пшеницы. Полученные данные позволяют визуально находить те сорта, которые могут давать всплеск ростовой активности на низких концентрациях алюминия (Фиг 1, 2) при использовании диапазона концентраций: Аl0 (контроль без алюминия,) Аl1 (1 мг/л Аl), Аl3 (3 мг/л Аl), Аl12 (12 мг/л Аl), Аl40 (40 мг/л Аl). Ордината - длина колеоптиля (см). На представленных чертежах это сорта Воронежская (кружки) и Иргина (треугольники), которые показывают увеличение длины проростка, по сравнению с тестируемыми параллельно сортами Омская (ромбики) и Юго-Восточная (квадраты), не усиливающими рост колеоптиля на низких концентрациях алюминия. В результате исследования были выделены сорта, обладающие способностью чувствовать присутствие алюминия в самых низких концентрациях в растворе. В дальнейшем эти сорта были протестированы на рост и возможность формирования продуктивности на почвах, содержащих ионы алюминия, и показали стабильный рост, отличающийся той же активацией в присутствия ионов алюминия в почве, как и в растворе. Именно такие сорта способны формировать полноценную продуктивность в условиях эдафического стресса, вызванного ионами алюминия.

Представленная схема позволяет выделить генотипы, способные активировать рост в ответ на присутствие ионов алюминия в невысоких концентрациях в почвенной растворе и в водной культуре.

Таблица 1.
Длина колеоптиля (см) нескольких сортов яровой пшеницы при выращивании семян на растворах с разной концентрацией хлорида алюминия.
сорта		контроль (0)	1 мг/л АlСl 3	3 мг/л АlСl 3	12 мг/л АlСl3	40 мг/л АlСl3
сорт Керба	14,31±0,67	14,29±0,59	14,01±0,61	10,71±0,66	13,41±0,48
сорт Иргина	13,51±0,4	14,83±0,79	13,27±0,4	13,61±0,95	13,3±0,29
сорт Воронежская	9,65±0,83	11,05±0,43	10,5±0,37	10,57±0,87	10,60±0,80
сорт Омская 24	12,4±0,24	8,7±0,43	10,5±0,65	12,50±0,86	10,30±0,24
сорт Юго-Восточная	13.9±0.45	11,9±0,51	11,38±0,39	11,17±0,24	10,59±0,30
сорт Приокская	12,07±0,81	12,12±0,70	13,99±0,60	12,71±0,46	11,36±0,44