Работа генетических систем пшеницы в зависимости от пути поступления алюминия в растение

В полевых условиях Кировской области в 2014. ..2016 гг. проведена оценка влияния корневого и фолиарного поступления алюминия в растения яровой мягкой пшеницы на активность генетических систем адаптивности, аттракции и микрораспределения продуктов фотосинтеза. Оценка проведена с использованием графиков ортогональной регрессии в системах координат «масса колоса - масса соломы» и «масса зерна - масса мякины». Изменения активности генетических систем качественно и количественно отличаются при разных путях воздействия ионов алюминия. У сортов Вятчанка, Магистральная 1, Свеча, Тюменская 80 и Эстивум V313 внекорневая обработка 1,5 мМ сульфатом алюминия снизила активность генетической системы микрораспределения. У сортов Баженка, Легенда, Сибирская 14 и Эстивум 155 обработка способствовала перераспределению пластических веществ в хозяйственно полезную часть колоса. Активность генетических систем адаптивности и аттракции усилилась у сортов Магистральная 1, Свеча, Сибирская 14 и Эстивум V313. Почвенный алюминий (211 мг/кг) повысил эффективность работы генетической системы микрораспределения у сортов Алтайская 80, Карабалыкская 98, Легенда, Линия 3691h, Эстивум 155 и AC Taber. Сорта Алтайская 80, Легенда, Тулайковская 105, Тюменская 80, Эстивум 155 и Nawraусилили работу генетических систем адаптивности и аттракции. Эти сорта могут быть использованы в качестве источников усиления работы указанных генетических систем в селекции на алюмоустойчивость. Для сортов Легенда и Эстивум 155 воздействие почвенного алюминия значимо усилило работу генетических систем адаптивности и аттракции, внекорневая обработка - снижала ее. У сортов Свеча и Магистральная 1 почвенный алюминий снизил активность этих систем, фолиарная обработка - усилила. Только у сорта Эстивум 155 алюминий в обоих случаях усиливал работу генетической системы микрораспределения. Остальные сорта показали противоположное направление изменений активности этой системы при разных путях поступления стрессора. Различия сортов по уровню алюмоустойчивости корневых систем не отразились на работе генетической системы микрораспределения при обоих способах воздействия стрессора. Это указывает на слабую генетическую сцепленность механизмов перераспределения продуктов фотосинтеза внутри колоса яровой мягкой пшеницы с механизмами устойчивости к действию стрессовых факторов.

алюмоустойчивость, адаптивность, аттракция, микрораспределение, фотоассимиляты, стресс

1. Малецкий С.И., Роик Н.В., Драгавцев В.А. Третья изменчивость, типы наследственности и воспроизводства семян у растений // Сельскохозяйственная биология. 2013. № 5. С. 3-29. doi: 10.15389/ agrobiology.2013.5.3rus.

2. Драгавцев В.А., Драгавцева Е.В. Механизмы сдвигов доминирования количественных признаков яровой пшеницы в разных географических точках // Генетика. 2011. Т. 47. № 5. С. 691-696.

3. Якушев В.П., Михайленко И.М., Драгавцев В.А. Агротехнологические и селекционные резервы повышения урожаев зерновых культур в России // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 5. С. 550-560. doi: 10.15389/agrobiology. 2015.5.550rus.

4. Lisitsyn E.M., Shchennikova I.N., Shupletsova O.N. Cultivation of barley on acid sod-podzolic soils of north-east of Europe // Barley: Production, Cultivation and Uses. New York: Nova Publ. 2011. Р. 49-92.

5. Tomioka R., Takenaka C., Maeshima M., Tezuka T., Kojima M., Sakakibara H. Stimulation of root growth induced by aluminum in Quercus serrata Thunb is related to activity of nitrate reductase and maintenance of IAA concentration in roots // Am. J. Plant Sci. 2012. Vol. 3. pp. 1619-1624. doi:10.4236/ajps.2012.311196.

6. Щенникова И.Н., Кокина Л.П., Лисицын Е.М. Изменение пигментного комплекса флаговых листьев ячменя под действием эдафического стресса // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2010. № 1(16). С. 24-28.

7. Kopittke P.M., Moore K.L., Lombi E., Gianoncelli A., Ferguson B.J., Blamey P., Menzies N., Nicholson T., McKenna B., Wang P., Gresshoff P.M., Kourousias G., Webb R., Green K., Tollenaere A. Identification of the primary lesion of toxic aluminum in plant roots // Plant Physiol. 2015. V. 167. P. 1402-1411. doi: 10.1104/pp.114.253229

8. Wang W., Zhao X.Q., Chen R.F., Dong X.Y, Lan P., Ma J.F., Shen R.F. Altered cell wall properties are responsible for ammonium-reduced aluminum accumulation in rice roots // Plant Cell Environ. 2014. V. 38. P. 1382-1390. doi: 10.1111/pce.12490

9. Nunes-Nesi A., Brito D.S., Inostroza-Blancheteau C., Fernie A.R., Araùjo W.L. The complex role of mitochondrial metabolism in plant aluminum resistance // Trends in Plant Science. 2014. V. 19(6). P. 399-407. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2013.12.006

10. Ma J.F., Shen R., Nagao S., Tanimoto E. Aluminum targets elongating cells by reducing cell wall extensibility in wheat roots // Plant and Cell Physiology. 2004. V 45. P. 583-589. https://doi.org/10.1093/pcp/ pch060

11. Azmat R., Hasan S. Photochemistry of light harvesting pigments and some biochemical changes under aluminium stress // Pakistan Journal of Botany. 2008. V. 40 (2). P. 779-784.

12. Драгавцев В.А. Эколого-генетический скрининг генофонда и методы конструирования сортов сельскохозяйственных культур по урожайности, устойчивости и качеству. Методические рекомендации (новые подходы). СПб.: ВИР, 1997. 49 с.

13. Лисицына И.И., Лисицын Е.М. Сравнение работы генетических систем у боковых и главных стеблей зерновых культур // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2008. № 3. С. 55-57.

14. Reyna-Llorens I., Corrales I., Poschenrieder C., Barcelo J., Cruz-Ortega R. Both aluminum and ABA induce the expression of an ABC-Like transporter gene (FeALS3) in the tolerant species Fagopyrum esculentum. // Environ Exp Bot. 2014. V. 111. P. 74-82. https:// doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.11.005.

15. Moriyama U., Tomioka R., Kojima M., Sakakibara H., Takenaka C. Aluminum effect on starch, soluble sugar, and phytohormone in roots of Quercus serrata Thunb. Seedlings // Trees. 2016. V. 30. P. 405-413. doi:10.1007/s00468-015-1252-x.

16. Kopittke P.M. Role of phytohormones in aluminium rhizotoxicity // Plant Cell Environ. 2016. V. 39(10). P. 2319-2328. doi: 10.1111/pce.12786.

17. Schwartz S.H., Zeevaart J.A.D. Abscisic acid biosynthesis and metabolism // Plant hormones: biosynthesis, signal transduction and action. Dordrecht: Springer; 2010. P. 137-155. doi: 10.1007/978-1-40202686-7 7.