Способ определения устойчивости растений ячменя к повышенному содержанию ионов алюминия

 

Использование: сельское хозяйство. Сущность изобретения: способ осуществляют путем проращивания семян и помещения их в водный питательный раствор, содержащий ион алюминия в качестве абиотического фактора, и в процессе выращивания определяют изменение водопоглощающей активности корневой системы путем ежедневного взвешивания сосудов с растениями и питательным раствором и последующего вычисления коэффициента редукции поглотительной функции корневой системы, причем оценивают устойчивость различных сортов ячменя к повышенному содержанию ионов алюминия с учетом полученного коэффициента. 2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к физиологии минерального питания, и может быть использовано для выделения устойчивых к действию сводного алюминия сортов ячменя.

Известны способы оценки устойчивости растений к конкретным неблагоприятным факторам почвы Al³⁺ и H⁺ по показателям изменения фотохимической активности суспензии хлоропластов, по изменению длины корней в течение первых 10-12 суток, по соотношению массы растений, выращенных на фоне неблагоприятного фактора, к массе растений, выращенных в оптимальных условиях.

К недостаткам известных способов оценки относится то, что критерии, используемые в приведенных тестах являются опосредствованными, непрямыми по реакции на негативный почвенный фактор ион алюминия на фоне низких значений PH. Кроме этого, на результате тестирования в большой мере будет оказывать влияние варьирование результатов, вызванное индивидуальными свойствами растительных организмов, что наряду с достаточно высокой трудностью снижает точность оценочной работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату аналогом данного способа, его прототипом, является способ оценки устойчивости растений, включающий оценку накопления ионов Mg и Ca в тканях растений, выращенных на субстрате, содержащем избыточное количество ионов алюминия на кислом фоне(3).

Недостатком прототипа является недостаточная точность полученных результатов в связи с использованием в качестве критерия устойчивости содержание ионов Mg и Ca в тканях растения, поскольку интенсивность поступления этих ионов в растения является функцией скорости водопоглощения из-за пассивной их диффузии с током воды. С другой стороны, отмечается активное выделение Ca и Mg в среду самим растением, что также снижает точность оценочной работы (4).

Указанная цель достигается тем, что тестированию подвергают наиболее чувствительную к неблагоприятным почвенным факторам физиологическую функцию растений водопоглотительную активность, причем тестирование может быть проведено в любое время года. При этом отдельные растения или же группы растений помещают на водную питательную смесь, содержащую свободный алюминий в концентрации 30 мг/л на фоне pH 4,0. О степени токсичности неблагоприятного почвенного фактора и устойчивости к нему растений судят по редукции поглотительной функции, которую определяют по формуле: где K коэффициент редукции поглотительной функции (растений) корневой системы тестируемых растений относительно контрольных; A_o суммарное водопоглощение растениями за период наблюдений (около 7 суток); A_к суммарное водопоглощение контрольной группой растений за тот же период наблюдений.

Отличием данного способа является то, что в тестировании используют лишь весовой показатель, который позволяет оценивать действие неблагоприятного фактора как на растение, так и на популяцию растений в динамике и в дальнейшем дает возможность отбора наиболее приспособленных к неблагоприятным факторам растений и популяций для дальнейшего их использования в селекционной работе.

Способ осуществляют следующим образом. Растения ячменя, предварительно пророщенные в растильнях на фильтровальной бумаге, раскладывают в рулоны, состоящие из 3-х слоев фильтровальной, пергаментной и полиэтилена общим числом 50 проростков в пятикратной повторности. Затем рулоны помещают в стаканы, содержащие водную питательную смесь, в опытном варианте хогланд -II- 0,25N, и не содержащую не благоприятный абиотический фактор -контроля при pH контрольной среды, составляющей 6,0 и опытной 4,0. Замеряют вес стаканов с питательным раствором и рулоном и доводят ее дистиллированной водой до одинаковой для всех повторностей величины. Стаканы с рулонами помещают в регулируемые условия выращивания и ежедневно проводит весовой замер убыли растворов и доведение его до начального уровня дистиллированной водой в одно и то же время суток.

Коэффициент редукции вычисляют по данным наблюдений на 7-15 сутки экспозиции, в период перехода растений к полностью автотрофному (не зависящему от зерновки) питанию, по формуле, приведенной выше.

В табл.1 представлены данные по определению коэффициента редукции поглотительной функции корневой системы некоторых сортов ячменя на кислом фоне (pH 4,0) при концентрации 30, 60 и 960 мг Al³⁺/л.

При сопоставлении полученных данных прослеживается достаточно надежная тенденция к снижению коэффициента редукции с уменьшением концентрации Al³⁺. С другой стороны, отмечается увеличение разрешающей способности способа с уменьшением концентрации алюминия и смещение интервала наблюдения в несколько более поздние сроки (свыше 10 дней экспозиции).

На основании сделанных наблюдений был проведен опыт с уже большим набором сортов ячменя на фоне только 30 мг Al³⁺/л и pH 4,0. Результаты опыта приведены в табл.2.

По данным тестирования наиболее устойчивыми на ранних этапах онтогенеза являются сорта Московский 121, Криничный, Риск, а наименее устойчивыми - Московский 3, Зазерский, Биос-1.

Результаты опыта, представленные в табл.2, подтверждают данные, полученные в предыдущем эксперименте (табл.1).

Так, например, подтвердилась ранжировка сортов по значениям коэффициента редукции: Московский 121 0,80; Одесский 100 0,65; Зазерский 85 0,57, что свидетельствует о высокой воспроизводимости результатов опыте при содержании ионов алюминия в среде 30 мг/л.

Использование данного способа дает возможность более быстрой и надежной оценки действия алюминия на кислом фоне в модельном опыте на сорта ячменя с целью выявления более устойчивых генотипов.

Формула изобретения

Способ определения устойчивости растений ячменя к повышенному содержанию ионов алюминия, включающий подготовку водного питательного раствора, содержащего абиотический фактор заданной концентрации, проращивание семян и дальнейшее выращивание их на водном питательном растворе при оптимальных условиях окружающей среды, отличающийся тем, что в водный питательный раствор в качестве абиотического фактора вводят ионы алюминия, в процессе выращивания определяют изменение водопоглощающей активности корневой системы путем ежедневного взвешивания сосуда с питательным раствором и растениями, вычисляют коэффициент редукции поглотительной функции корневой системы по формуле где А_о суммарное водопоглощение за период наблюдений растениями, выращиваемыми на питательном растворе, содержащем ионы алюминия; А_к суммарное водопоглощение за период наблюдений растениями, выращиваемыми на питательном растворе без абиотического фактора; K_р коэффициент редукции поглотительной функции корневой системы тестируемых растений,
и оценивают устойчивость различных сортов ячменя к ионам алюминия с учетом полученного коэффициента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2