Влияние длительного эдафического стресса на характеристики проростков следующего поколения гибридов яровой пшеницы

Изучен новый генетический материал яровой пшеницы (15 гибридных популяций), созданный в рамках селекции на алюмоустойчивость, в полевых и лабораторных условиях. Исследования гибридов F₄ проводили на почвах, различающихся по уровню рН и содержанию подвижных ионов алюминия. Сильный эдафический стресс на фоне 2 (рН 3,8; содержание Al³⁺ = 211 мг/кг почвы) послужил причиной резкого снижения урожайности (на 88,2 %) и признаков продуктивности (на 18,5…63,8 %) по сравнению с фоном 1 (рН 4,3; Al³⁺ = 5,4 мг/кг почвы). Методом лабораторного анализа определяли влияние условий репродукции предыдущего поколения на параметры корневой системы проростков, их биомассу и соотношение «корень/росток» (индекс RSR) в потомствах F₅. Семена проращивали в дистиллированной воде (контроль) и водном растворе сульфата алюминия (опыт). Показано, что на вес проростков гораздо сильнее повлияли условия репродукции (среднее снижение на 26,1 %), чем искусственно созданный стресс (снижение на 2,3…4,7 %). Отмечено значимое повышение (на 3,9…16,4 %) лабораторной устойчивости по индексу длины корней (ИДК) у большинства гибридов как адаптивный ответ на длительный эдафический стресс. Рекомендовано учитывать условия вегетации предыдущего поколения, поскольку под их воздействием могут изменяться реакции генотипов по весу проростков, индексу RSR, а также корреляционные отношения между признаками. Выявлены различия генотипов по потенциальному уровню признаков и их стабильности в разных средах. По длине корней выделился гибрид Карабалыкская 98 х Лютесценс 30, по массе проростка – Баганская 95 х Горноуральская. Наибольшей стабильностью по комплексу параметров характеризовался Баганская 95 х Jasna. Гибриды с потенциально более длинным корнем и высокой массой проростков проявляли большую чувствительность к изменению условий среды. Генотипы с преобладанием надземной части в контроле характеризовались более стабильным соотношением «корень/росток».

1. Чесноков Ю. В., Косолапов В. М. Генетические ресурсы растений и ускорение селекционного процесса. М.: ООО «Угрешская типография», 2016. 172 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26550132&

2. Федоренко В. Ф., Завалина А. А., Милащенко Н. З. Научные основы производства высококачественного зерна пшеницы: науч. издание. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. 396 с. Режим доступа: https://rosinformagrotech.ru/data/elektronnye-kopii-izdanij/rastenievodstvo/send/5-rastenievodstvo/1267-nauchnye-osnovyproizvodstva- vysokokachestvennogo-zerna-pshenitsy-2018g

3. Жученко А. А. Мобилизация генетических ресурсов цветковых растений на основе их идентификации и систематизации. М., 2012. 584 с. Режим доступа: http://el.z-pdf.ru/31biologiya/137543-1-zhuchenko-a-mobilizaciyageneticheskih-resursov-cvetkovih-rasteniy-osnove-identifikacii-sistematizaci.php

4. Лыкова Н. А. Принцип ускоренного испытания генотипов. Доклады Российской академии сельскохозяй- ственных наук. 2008;(3):3-4.

5. Стефанова Н. А. Влияние материнского фенотипа на посевные качества семян яровой пшеницы. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 1998;(3):8-10.

6. Naegle E. R., Burton J. W., Carter T. E., Rufty T. W. Influence of seed nitrogen content on seedling growth and recovery from nitrogen stress. Plant Soil. 2005;(271):329-340. DOI: https://doi.org/10.1007/s11104-004-3242-4

7. Baskin J., Baskin C. How much influence does the paternal parent have on seed germination? Seed Science Research. 2019;29(1):1-11. DOI: https://doi.org/10.1017/S0960258518000417

8. Тиходеев О. Н. Эпигенетические и эугенетические процессы. Успехи современной биологии. 2015;135(6):542-553. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25457183

9. Дьяченко О. В., Захарченко Н. С., Шевчук Т. В., Бонерт X., Кушман Дж., Бурьянов Я. И. Гиперметилирование CCWGG последовательностей в ДНК растений Mesembryanthemum crystallinum при их адаптации к солевому стрессу. Биохимия. 2006;71(4):570-575. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9194797

10. Cushman John C., Tillett Richard L., Wood Joshua A., Branco Joshua M., Schlauch Karen A. Large-scale mRNA expression profiling in the common ice plant, mesembryanthemum crystallinum, performing C3 photosynthesis and crassulacean acid metabolism (CAM). Journal of experimental botany. 2008;59(7):1875-1895.

11. Бурьянов Я. И. Адаптивная эпибиохимия и эпигенетика (обзор). Биохимия. 2015;80(9):1376-1390. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24260193

12. Лисицын Е. М. Методика лабораторной оценки алюмоустойчивости зерновых культур. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2003;(3):5-7.

13. Яковлева О. В. Фитотоксичность ионов алюминия. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(3):315-331. DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2018-3-315-331

14. Косарева И. А. Изучение коллекций сельскохозяйственных культур и диких сородичей по признакам устойчивости к токсическим элементам кислых почв. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;170:34-44.

15. Волкова Л. В., Амунова О. С. Наследование признаков алюмоустойчивости проростков яровой пшеницы в условиях рулонной культуры. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019;20(1):20-28. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2019.20.1.20-28

16. Амунова О. С. Влияние метеоусловий превегетации на урожайность и урожайные качества семян мягкой яровой пшеницы. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019;20(5):437-446. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2019.20.5.437-446

17. Minichin P. E. H., Thorpe M. R., Farrar J. F. Short-term control of root shoot partitioning. Journal of experimental botany. 1994;45(274):615-622.

18. Lykova N. A., Popov A. I., Alexeeva D. I. The influence of edaphic and hydrothermal factors on maternal plant’s, seed’s and seedling’s properties for spring wheat and barley cultivars. Annales UMCS, Sec. E. 2007;LXII(2):193-204. URL: https://www.researchgate.net/publication/277891252_The_influence_of_edaphic_and_hydrothermal_factors_on_theproperties_o f_maternal_plants_seeds_and_seedlings_properties_of_spring_wheat_and_barley_cultivars

19. Kopittke P. M. Role of phytohormones in al-uminium rhizotoxicity. Plant Cell Environ. 2016;39(10):2319-2328. DOI: https://doi.org/10.1111/pce.12786