Способ определения реакции растений на негативные факторы питательной среды

 

Использование: сельское хозяйство и экология растений. Сущность изобретения: реакцию растений на негативные факторы питательной среды определяют путем посева семян и выращивания растений в рулонах на водном питательном растворе, содержащем негативных фактор, и последующего излучения редукции полглотительной функции корневой системы в течение 5-10 дней после перехода проростков к автотрофному питанию и по данному показателю судят о реакции на негативный фактор. 1 табл.

Изобретение относится к экологии растений и сельского хозяйства и может быть использовано как для оценки чувствительности растений к абиотическим почвенным факторам, так и для оценки пригодности содержащих эти факторы питательных сред или выращивания сельскохозяйственных растений.

Известен способ определения чувствительности растений к факторам среды (1). Недостатком данного способа является то, что в качестве тест-объекта для контроля состояния всего растения используют хлоропласты, хотя известно, что они имеют собственную генетическую природу и действие неблагоприятных факторов среды отражается на них позднее по сравнению с целым растением, следствием чего является недостаточная адекватность результатов тестирования реальной ответной реакции растений. Кроме того, способ реализуется посредством применения достаточно сложных технических средств и химических реактивов, что усложняет и удорожает процесс тестирования.

Известен способ определения загрязнений почв тяжелыми металлами по согласованию прироста отрезков проростков или колеопгелей на фоне загрязнения почвы по отношению к контрольным условиям (2). Известный способ предусматривает помещение отрезков 2-3 дневных проростков злаковых культур в почвенный субстрат, содержащий тяжелые металлы, на 10-20 ч и проведение измерений прироста отрезков.

К недостаткам способа относится использование в качестве критерия прирост отрезков проростков, поскольку in vivo в этом возрасте проростки достаточно защищены протекторными возможностями зерновки от негативного действия почвенных факторов, что делает реакцию отрезков на наличие тяжелых металлов неадекватной, а результаты тестирования недостаточно надежными.

Целью изобретения является повышение точности и надежности предлагаемого способа.

Указанная цель достигается тем, что объектом тестирования избирают функциональную активность корневой системы растений, которая в первую очередь испытывает на себе действие неблагоприятных абиотических факторов питательной среды и поскольку именно способность всего растения противостоят негативному действию факторов реализуется через поддержание на должном уровне функциональной активности корневой системы, то этот показатель представляет собой достаточно надежный критерий чувствительности популяций (или ее отдельного растения) к негативным факторам питательной среды.

Способ осуществляют следующим образом. Тестируемые растения, предварительно пророщенные на фильтровальной бумаге, раскладывают в рулоны (общим числом 50 штук для злаковых культур). Затем рулоны помещают в стаканы с водной питательной смесью Хогланда- П- 0,5H, содержащей опытный вариант и не содержащей контрольный, неблагоприятный почвенный фактор, например избыточное содержание ионов алюминия или марганца.

Далее соблюдают условия проявления негативного действия неблагоприятных факторов. Для получения неблагоприятного действия ионов алюминия и марганца необходимо, чтобы pH питательного раствора не превышала значение 4,5. После создания необходимых условий стаканы с растениями помещают в регулируемые условия выращивания. Замер убыли раствора и долив стаканов дистиллированной водой проводят ежедневно, в одно и то же время. Редукцию поглотительной функции корневой системы вычисляют по данным, полученным за период наблюдений после 7-суток экспозиции, т. е. с начала полного перехода растений на автотрофный тип питания и последующих 5-10 суток.

О степени токсичности неблагоприятного почвенного фактора и пригодности почвы для выращивания растений судят по редукции функциональной активности корневой системы, которую определяют по формуле где K_p коэффициент редукции поглотительной функции корневой системы растений в неблагоприятных почвенных условиях относительно контроля; A_o суммарное водопоглощение опытными растениями за период наблюдений; A_к суммарное водопоглощение контрольной группой растений за тот же период наблюдений.

Отличием предложенного способа от ближайшего аналога является то, что определение неблагоприятных факторов в питательной среде может быть проведено в модельном опыте без использования почвы в любое время года при наличии условий для выращивания растений. Кроме того, предлагаемый способ позволяет оценить действие любых неблагоприятных факторов почвенного раствора в динамике, и кроме того, дает возможность при необходимости провести отбор наименее чувствительных к действию неблагоприятного фактора популяций (растений) для дальнейшего использования в селекционной работе.

Результаты тестирования и оценки чувствительности некоторых зерновых культуру к избыточному содержанию в почве алюминия и марганца приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что ионы алюминия в целом более токсичны для растений на фоне низких значений pH по сравнению с ионами марганца, причем с увеличением концентрации усиливается негативное действие токсичных факторов.

На фоне наименьшей концентрации алюминия в субстрате 30 мг/л наименее чувствительны озимая рожь "Радуница", яровая пшеница "Московская 35". Наибольшая чувствительность к иону алюминия отмечена у озимой пшеницы "Памяти Федина" и озимой ржи "Тальва".

Результаты опытов показывают, что предложенный способ позволяет достаточно надежно дифференцировать действие различных неблагоприятных факторов, а при необходимости оценить их совместное действие на функциональную активность (поглотительную функцию) корневой системы.

Таким образом, использование предложенного способа обеспечивает по сравнению с известными способами возможность более быстрой, простой и надежной оценки действия неблагоприятных факторов (почвенных растворов H⁺, Al³⁺, Mn⁷⁺, Fe³⁺, тяжелых металлов, пестицидов) в модельных опытах на растениях.

Формула изобретения

Способ определения реакции растений на негативные факторы питательной среды, включающий подготовку семян, посев на питательную среду, содержащую негативный фактор, выращивание растений и изучение их физиологического состояния, отличающийся тем, что растения выращивают в рулонах на водном питательном растворе, содержащем негативный фактор, а при изучении физиологического состояния определяют редукцию поглотительной функции корневой системы в течение 5 10 дней после перехода проростков к автотрофному питанию и по этому показателю судят о реакции растений на негативный фактор.

РИСУНКИ

Рисунок 1