Физиологическая диагностика устойчивости различных генотипов чечевицы (Lens culinaris l.) к хлоридному засолению

Экстремальные условия окружающей среды – засуха, засоление, жара, холод и другие стрессовые факторы – оказывают отрицательное влияние на растения. Это приводит к значительным потерям растениеводческой продукции, что приносит заметный ущерб сельскому хозяйству. Поэтому поиск и разработка эффективных путей (селекционных, агротехнических и т. д.) повышения устойчивости растений к различным стрессам – задача физиологов растений. Солеустойчивость растений является актуальной проблемой аграрной промышленности, привлекающей внимание многих исследователей и селекционеров. Проблема определения потенциала солеустойчивости чечевицы – актуальна в селекции для регионов, для которых характерно засоление. Азербайджан является одним из таких регионов [1]. Основными препятствиями для посевных площадей сельскохозяйственных культур, в том числе и чечевицы, являются абиотические факторы (засуха, высокая температура, холод, засоление, высокая кислотность и др.). В настоящее время засоление относится к одному из основных лимитирующих факторов, который негативно влияет на рост и развитие сельскохозяйственных растений, в том числе и чечевицы. Необходимость ее изучения определяется наличием больших площадей засоленных почв. 20% используемых под культуру мировых земельных площадей и половина орошаемых земель подвержены солевому стрессу. Засоление имеет негативный характер, который нарушая осмотический баланс клеток, влияет на водный режим растений. Высокая концентрация солей, уменьшая осмотический потенциал растворов почвы, приводит к дефициту воды у растений, при этом ионы Na⁺ и Cl^- оказывают прямое токсическое действие на клетки растений [2, с. 29-32].

Поэтому вопросы солеустойчивости различных образцов сельскохозяйственных растений приобретает первостепенное значение. Одним из путей снижения отрицательного воздействия засоления на растения является использование и подбор толерантных к засолению селекционных сортов и форм чечевицы. Изучение, диагностика и определение степени устойчивости генетических ресурсов чечевицы засолению позволит оценить их перспективность для разных почвенно-климатических зон и выделить генетические источники высокой стресс-устойчивостью для использования их в селекции и растениеводстве. Экофизиологические направления исследований представляют собой существенный интерес для сельского хозяйства, особенно ввиду непрерывно растущего неблагоприятного влияния окружающей среды. Изменения экологических условий могут отражаться на пигментной системе листьев, от эффективности, работы которых напрямую зависит фотосинтетическая продуктивность растений. Пигментная система растений является основой для фотосинтетического преображения солнечной энергии в энергию химических связей. Так как фотосинтетические пигменты непосредственно связаны с фотосинтетическим потенциалом и первичной продуктивностью, то количественную оценку физиологического состояния растительности в условиях абиотических стрессов можно провести на основе определения пигментного содержания.

Цель исследования – провести физиологическую оценку на устойчивость некоторых образов чечевицы к хлоридному засолению, выявить наиболее устойчивые генотипы.

Материал и методика исследования

Исследования проводились в отделе Физиологической генетики Института генетических ресурсов Министерства науки и образования Азербайджанской Республики. В качестве объектов использовалось 19 образцов чечевицы (Lens culinaris Medic.) взятых из коллекции Института генетических ресурсов Министерство науки и образования Азербайджана. Для оценки степени устойчивости засолению из коллекции института высаженных в полевых условиях образцов чечевицы у них отбирали пробы листьев в фазе цветения и определяли общее количество хлорофилла а, хлорофилла b, хлорофилла а+b и каротиноиды, являющиеся индикаторами фотосинтеза, солевым стрессом, были измерены в лабораторных условиях и выявлены происходящие изменения.

Оценку степени устойчивости к засолению проводили согласно методике Г. В. Удовенко [3, с. 22-48]. В ходе опыта, взятых в период цветения кружочки из листьев чечевицы помещались в солевой раствор (2% NaCl). В качестве контроля использовалась дистиллированная вода. В результате воздействия соли наблюдалось изменение в содержании хлорофилла и каротиноидов.

Результаты исследований и их обсуждение

Устойчивость растений к действию засухи и засоления определяется состоянием хлорофилл-белкового комплекса пластид, количеством прочно связанных пигментов. Уровень содержания хлорофилла, по мнению Г. В. Шишкану свидетельствует о степени приспособления растения к неблагоприятным стрессовым факторам, чем больше хлорофилла содержат хлоропласт, тем меньше напряженность стрессового фактора, при которой начинает осуществляться фотосинтез [4].

В результате проведенных исследований установлено, что на основании проведенных нами исследований оценку степени устойчивости образцов чечевицы к действию абиотических факторов образец выделен как солеустойчивый.

Полученные результаты отражены на рисунке. Изучение действия солевого стресса на образцы чечевицы выявило 6 образцов – Арзу St., 6002/LRIL-21-50 1-1-1/-8, F.2012-3, 6037/1073/3-5, X2013-119-14, 10140/6002/2-3 – выделен высокой устойчивостью к соли. Изменение количества хлорофилла под действием NaCL наблюдалось от 102,3% до 144,0%. F.2010-76L, сорт Милана, F.2014-006, F.2014-009, сорт Жасмин, F.2012-1 образцы были оценены как солеустойчивые.

Генетически обусловленный, наследуемый растениями уровень устойчивости – это и есть потенциальная возможность сортов или форм адаптироваться к экстремальным условиям окружающей среды (Гусейнова и др.2014). Полученные данные свидетельствуют о разной чувствительности образцов чечевицы к абиотическим стрессовым факторам. Адаптационная способность каждого растения к изменяющимся факторам окружающей среды связана с его генотипом.

Рис. Оценка устойчивости чечевицы (Lens culinaris L.) к засолению на основе физиологических показателей

Основываясь на изменении количества каротиноидов в листьях, взятых в исследовании образцов чечевицы под воздействием солевого стресса, можно сказать, что наблюдается положительная корреляция между уровнями устойчивости общего количества хлорофилла и уровни устойчивости количества каротиноидов.

Выявление потенциальных возможностей устойчивости растений при неблагоприятных стрессовых факторах окружающей среды позволило в определенной степени провести сравнительную оценку устойчивости растений. На основе изученных образцов чечевицы были выделены устойчивые образцы, которые в дальнейшем можно использовать в селекционных программах.

Выводы

Полученные результаты свидетельствует о сложной природе солеустойчивости селекционного материала. Степень снижения содержания хлорофилла и каротиноидов зависит от концентрации NaCl. Стресс, вызванный действием засоления NaCl ингибировал накопления хлорофилла изученных образцов чечевицы. В ходе проведенных исследований выделены образцы с различной степени устойчивости к засолению. Выделены образцы чечевицы, на которые следует обратить внимание в селекции на солеустойчивость.