Диагностика засухо- и солеустойчивости различных образцов конской бобы (Vicia faba L.)

Бобовые культуры, наиболее распространенными из которых являются чечевица, фасоль, горох и нут, являются огромным потенциалом каждой страны для реализации продовольственной программы. Кормовые бобы используются в сельском хозяйстве в кормовых целях и отличаются кормовой ценностью. Исследования показали, что бобы можно использовать для замены соевой муки в рационе при производстве говядины. Бобы используют для производства гранул комбикорма для разведения лосося, в состоянии зеленой спелости могут использоваться для пищевых целей и консервирования. Также используют в качестве органического удобрения.

В настоящее время значительный интерес представляет способность бобовых растений к произрастанию в условиях абиотических стрессов окружающей нашей среды, в частности засухи и засоленных почвах. Ухудшение день за днем экологического состояния приводит к увеличению воздействия абиотических стрессовых факторов (засуха, засоление, высокие и низкие температуры и т.д.) окружающей среды, истощению генетических ресурсов сельскохозяйственных растений. В последнее время ведутся интенсивные исследования для выявления ответных реакций растений на возможные стрессовые ситуации (засуха, солевой стресс, низкие и высокие температуры и др.) [1, 2].

Неблагоприятные условия среды, такие как засуха, засоление, высокие и низкие температуры и др., оказывают существенное влияние на фотосинтетический аппарат растений. Фотосинтез и дыхание являются процессами, которые обеспечивают материально-энергетическую основу жизнедеятельности растений.

Засоление приводит к созданию в почве низкого водного потенциала, что затрудняет поступление воды в растение. Под влиянием солей происходит нарушение ультраструктуры клеток, в том числе изменения затрагивают структуру хлоропластов. Последнее особенно проявляется при хлоридном засолении. Вредное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением мембранных структур, в частности плазмалеммы, вследствие чего возрастает ее проницаемость и теряется способность к избирательному накоплению веществ. В этом случае соли поступают в клетку пассивно, что еще больше усиливает повреждение клетки. Вследствие засоления значительная концентрация ионов натрия препятствует накоплению других катионов, в том числе кальция. В результате растения, произрастающие на засоленных почвах, характеризуются подавленными процессами роста и развития. Данная проблема становится все более важной в связи с постоянным увеличением площадей засоленных почв.

Изучение адаптационных механизмов на разных уровнях структурной организации растений имеет большое значение для повышения урожая сельскохозяйственных культур в засушливых и засоленных почвах.

В связи с этим было проведено изучение физиологических особенностей сортов и форм по степени устойчивости к условиям засухи и хлоридного засоления.

В деле адаптации растений к неблагоприятным условиям среды большое значение имеет количество содержание хлорофилла, обеспечивающей его функциональную активность в изменяющихся условиях среды. В связи с этим особый интерес вызывает развитие во времени ответной реакции фотосинтетического аппарата на действие неблагоприятных факторов, в частности стресса засухи. Поскольку считается, что он носит неспецифический, общий для всех растительных организмов характер, который является отражением внутренней структурно-функциональной настройки живой системы в экстремальных стрессовых условиях.

Данная работа посвящена изучению и оценке засухо- и солеустойчивости различных образцов конского боба из коллекции института Генетических Ресурсов Министерства Науки и Образования.

Объектом исследования служили 4 образца конского боба, выращенные в полевых условиях. С целью изучения и выделения генетических источников высокой засухо- и соле-стрессустойчивости, проведена оценка различных образцов конского боба (Vicia faba L.). Согласно методике (3) определение устойчивости растений к засухе и засолению проводились по некоторым физиологическим показателям: содержанию и стресс-депрессии фотосинтетического пигментного комплекса (содержание общей суммы хлорофилла, хлорофилла a, b) в растворе сахарозы, имитирующего недостаток влаги. Оценку устойчивости растений к засухе и засолению по величине снижения концентрации пигментов проводили, используя высечки листьев, помещенные в пробирки с раствором сахарозы (опыт) и водой (контроль), после чего для экстракции пигментов материал помещали в пробирки с 10 мл 96% этанола. С помощью современного спектрофотометра (UV-3100PC, Япония) устанавливалась величина оптической плотности (D) хлорофилла a и b в общей смеси пигментов при двух длинах волны (D_{665, 649nm}), соответствующих максимумам поглощения пигментов в данном растворе. По полученным данным было рассчитано отношение (в процентах) концентрации пигментов в высечках листьев на растворе осматика (опыт) к концентрации их на воде (контроль). Это отношение и является мерой для определения относительной засухоустойчивости сравниваемых объектов – оно тем выше, чем больше засухоустойчивость растений.

В результате проводимых наших исследований при комбинированном действии засухи и засоления, было выявлено возрастание количество общей суммы хлорофилла. Повышение уровня хлорофилла указывает на активное функционирование адаптивных механизмов в фотосинтетическом аппарате растений при действии неблагоприятных условий среды.

Изучение устойчивости генотипов к засолению и засухе выявило наиболее устойчивые формы – из исследуемых нами различных форм конских бобов. Среди изученных форм были отобраны 3 устойчивые образцы, которые характеризовались высокой устойчивостью к обоим типам стресса - Flip 15 – 079, Flip 15 – 078, Flip 15 – 053 (таблица).

Таблица

определение засухо- и солеустойчивости образцов конского боба

Стрессовые действие засухи и засоления способствовало более значительному повышению содержания хлорофиллов a и b, а также их суммы в сравнении с контролем. Это явление можно рассматривать как кросс-адаптацию, когда растения, адаптируясь к действию одного фактора, приобретают устойчивость к действию данных неблагоприятных стресс-факторов.

Таким образом, выделенные в результате изучения генотипы, устойчивые к засухе и хлоридному засолению, представляют значительный интерес в селекции конского боба на устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды.