Изучение устойчивости семян различных генотипов синтетической пшеницы к старению

Создание новых сортов растений различного направления в значительной мере зависит от многообразия исходного селекционного материала. Синтетические пшеницы с привлечением генетического потенциала видов рода Aegilops L. широко используются в селекционных программах ведущих центров мира. Потребность в устойчивых и адаптированных сортах растений предопределила необходимость изучения ответных реакций растений на воздействие неблагоприятных условий среды у разных видов и сортов растений, последствий старения семян [7, с. 84]. Приводятся сведения о связи старения с нарушением физиологических и биохимических процессов, с накоплением ингибиторов роста и токсичных продуктов метаболизма [2, с. 46; 3, с. 12]. Известно, что семена, которые лучше переносят неблагоприятные условия ускоренного искусственного старения, более устойчивы к абиотическим стрессорам при прорастании.

Целью нашего исследования была оценка устойчивости к старению генотипов синтетической пшеницы по показателям всхожести семян.

Материалом для исследований служили интродуцированные на Джалилабадской Экспериментальной Станции 10 образцов гексаплоидной синтетической пшеницы (CIMMYT): 12 LEUC 84693/ Ae. squarrosa (310)// ADYR, 17UKR-OD 1530.94/ Ae.squarrosa (311)//EKIZ, 39UKR-OD530.94/ Ae.squarrosa(311) // EKIZ, 44UKR-OD1530.94/Ae.squarrosa (312) //BAGCI2002, 46UKR-OD1530.94/Ae.squarrosa (312) // BAGCI2002, 48UKR-OD1530.94/ Аe.squarrosa (312)//BAGCI2002, 56UKR-OD1871.94/Ae.squarrosa (213)// MEZGIT-6, 57UKR-OD 1871.94/ Ae.squarrosa (213)//MEZGIT-660 Langdon/ IG 48042, 61Langdon/ IG 126387 и стандартный сорт Карахан. Посадка образцов проводилась в ноябре. После сбора урожая и анализа содержания белка и незаменимых аминокислот – лизина и триптофана, по 100 семян каждого образца были подвергнуты стрессу и высажены в чашки Петри. Стресс фактором служило ускоренное старение семян. Этот метод предполагает 3-дневную инкубацию семян при повышенной относительной влажности (95%) и температуре воздуха (40ºC) [7, с. 84], что позволяет моделировать воздействие неблагоприятных факторов и прогнозировать их влияние на устойчивость семян различных сортов и образцов растений. Оценка жизнеспособности проводилась по тесту лабораторной всхожести семян [1, с. 21], выражаемой в процентах от общего числа (n): G , где А – число взошедших семян.

Определение содержания белка в семенах проводилось классическим химическим методом Къельдаля в соответствии с международными стандартами. Содержание алифатической аминокислоты лизина и ароматической альфа-аминокислоты триптофана в семенах определялось с использованием стандартных методов [4, с. 33; 6, с. 10].

Согласно литературным данным, большое значение имеет общее содержание белка в семени, которое в семенах синтетической гексаплоидной пшеницы колеблется в пределах 12,5 – 24,0% [5, с. 45]. Известно, что чем больше белка содержится в семени, тем большее количество аминокислот будет содержаться в единице его веса. С уменьшением количества аминокислот снижается биологическая ценность белка. В наших исследованиях, как видно из таблицы, показатель общего содержания белка в семени варьировал от 15,7% до 18,2%. В процентном соотношении самым высоким общим содержанием белка в семени выделился образец 61 LANGDON/IG 126387. Содержание лизина в семенах составляло 220-309 мг/100 г, а в процентном отношении к белку изменялось в пределах 1,24 – 1,81%. Содержание же триптофана составляло от 75 до 100 мг/100 г и в процентном соотношении варьировало в пределах 4,5 – 5,69% от сырого веса белка. В результате проведенных биохимических анализов по определению содержания лизина выделен образец 48 UKR-OD1530.94/Аe.squarrosa (312)// BAGCI2002 (309 мг/100 г), по содержанию триптофана образец 57 UKR-OD 1871.94/ Ae.squarrosa (213)//MEZGIT-6 (100 мг/100 г).

Таблица

Содержание белка и отдельных незаменимых аминокислот в семенах синтетической пшеницы

Для оценки функциональных нарушений жизнеспособности семян при ускоренном старении нами использовался такой интегральный показатель, как их всхожесть (рис.). При оптимальных условиях прорастания всхожесть семян всех 11 образцов варьировала в пределах 100,0-70,0%. Анализ всхожести подвергнутых ускоренному старению семян синтетической пшеницы показал, что 3-дневное состаривание подавляло прорастание семян различных образцов в разной степени.

Рис. Всхожесть искусственно состаренных семян различных образцов синтетической пшеницы

Так, при наблюдаемом резком падении (на 82,0 %) всхожести семян у сорта Карахан и образца 46 UKR-OD1530.94/Ae.squarrosa (312) // BAGCI2002, для образцов 57 UKR-OD 1871.94/ Ae.squarrosa (213)//MEZGIT-6 и 44 UKR-OD1530.94/Ae.squarrosa(312)// BAGCI2002 отмечено падение всхожести на 22,0-26,0%. Причем, семена образца 44 UKR-OD1530.94/Ae.squarrosa (312) // BAGCI2002 в контрольном варианте опыта показали самую низкую всхожесть (70,0%) из всех изученных образцов.

Таким образом, сравнительная оценка устойчивости семян изученных образцов синтетической пшеницы к старению позволила сделать вывод, что по показателям всхожести после ускоренного старения образец 57 UKR-OD 1871.94/ Ae.squarrosa (213)//MEZGIT-6 проявил большую устойчивость. В ряду исследованных образцов, наименее устойчивыми оказались стандартный сорт Карахан и образец 46 UKR-OD1530.94/Ae.squarrosa (312) // BAGCI2002.

Для привлечения в селекционные программы по получению новых устойчивых к биотическим и абиотическим стрессовым факторам генотипов пшеницы рекомендуется использовать более устойчивые образцы.

1. Алексейчук Г.Н., Ламан Н.А. Физиологическое качество семян сельскохозяйственных культур и методы его оценки // Право и экономика. 2005. 48 с.
2. Верхотуров В.В. Особенности протекания эколого-биохимических механизмов при хранении зерновых культур // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Пищевые технологии». Казань: Изд-во КГТУ, 2007. С. 45-48.
3. Веселова Т.В. Изменение состояния семян при их хранении, проращивании и под действием внешних факторов (ионизирующего излучения в малых дозах и других слабых воздействий), определяемое методом замедленной люминесценции. Автор. дис. … канд. биол. наук. Москва. 2008. 48 с.
4. Ермаков А.И.., Ярош Н.П. «Определение триптофана в семенах Бюллетень ВИР, вып.14, 1969. С. 31-35
5. Лапочкина И.Ф., Адхам Аль Лаббан, Макарова И.Ю., Гайнуллин Н.Р. Жемчужина А.И. Оценка и характеристика образцов коллекции синтетической пшеницы (2n=42) как новых источников устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе в условиях нечерноземной зоны РФ // Известия ТСХА, выпуск 6. 2011. С. 43-45.
6. Мусейко А.С., Сысоев А.Ф Определение лизина в семенах // Доклады ВАСХНИЛ, 6, 1970. С.8-12.
7. Смоликова Г. Н. Применение метода ускоренного старения для оценки устойчивости семян к стрессовым воздействиям // Вестник СПбГУ. Сер.3, Вып. 2. 2014. С. 82-93.