Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И ГЕНОТИПОВ ЧЕЧЕВИЦЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕРУССКОЙ ЛЕСОСТЕПИ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И ГЕНОТИПОВ ЧЕЧЕВИЦЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕРУССКОЙ ЛЕСОСТЕПИ"

Л- -ЬЯ

На правах рукописи

БОБКОВА Юлия Ашполимш

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И ГЕНОТИПОВ ЧЕЧЕВИЦЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕРУССКОЙ

ЛЕСОСТЕПИ

Специальность 06.01.05—селекция и семеноводство 06.01.09—растениеводство

Автореферат диссертации на соискание уч£кой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск 2000

УДК 635.658:631 Л 5:631.52:581.1

Работа выполнена в 1996—1999 гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур

Научные руководители;

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.П. Лаханов, доктор сельскохозяйственных наук М.Д. Варлахов

доктор сельскохозяйственных наук, МЛ. Бернацкая

кандидат сельскохозяйственных наук, Н.С. Шгашёв

Ведущая организация:

Орловский государственный аграрный университет

Защита диссертации состоится ^ 2000 года в ^^ часов

на заседании Диссертационного Совета Д. 120.38.01 по защите диссертаций на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук при Брянской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 243365, Брянской обл., Выгоннчского р-на п. Кокино

С диссертацией можно ознакомиться,» библиотеке академии Автореферат разослан » /Ш/г^^*^- 2000 года. I

Г . 1

I Уя5ный секретарь диссертационного П ! V ' Совета доктор сельскохозяйственных н&ухм-^ ^ I

профессор Л* * Н.М.Кувш

- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. ,

.'■'.. Актуальность проблемы. Центр России издавна входил в один из ос-' - * новных регионов прогоаодства чечевицы, однако, в последние "годы гшощади под этой высокобелковой культурой резко сократились. Это связано с низкой ' технологичностью и отсутствием сортов, отвечающих современным требованиям сельскохозяйственного производства. Одной из основных задач селекции данной культуры является достижение высокой семенной продуктивно- " ста у вновь создаваемых ег сортов. В то же время, в связи с необходим остью ^ решения важнейшей народнохозяйственной задачи по увеличению производства высокобелковых продуктов питания и кормов, перспективным является. изучение и вовлечение в производство наряду с чечевицей «обыкновенной (Lens esculentaMoench.) других видов чечевицы: чечевицы французской (Vicia ervilia Willi) и чечевицы одноцветковой (Vida monanthos Desfc). Поскольку каждый генотип реализуется на физиологическом уровне» то созда- , нне высокопродуктивных сортов различных видов чечевицы должно базироваться, прежде всего, на знании особенностей их продукционного процесса. В связи с этим изучение отдельных сторон фотосинтетической деятельности, исследование донорно-акцепторных отношений на уровне растения н ценоза, а также некоторых морфо-б иологич еских особенностей видов и генотипов • растений чечевицы является необходимостью для физиологического обоснования формирования их семенной продуктивности. Актуальность исследований определяется также » тем, что данная работа в какой-то степени восполняет имеющийся на сегодняшний день пробел в исследованиях физиологии культуры чечевицы.* ' ' ^ '

Целя н задачи исследований. Цель работы—чгаучное обоснование формирования биологической и семенной продуктивности у различных видов и генотипов чечевицы для отфеделения путей н методов селекции, получение новых данных по частной физиологии этой культуры, биологическое и физиологическое обоснование вовлечения в производство разных видов чечевицы в условиях лесостепи Центральной России. - , ■ -■ ,

■ Для достижения поставленной цели необходимо было решить следую-• щиезадачи;. -

• Исследовать особенности морфологической организации растений,.

' способствующие формированию высокой и стабильной семенной продуктивности у видов и генотипов чечевицы.... - , . i _ . о. - ;

• Установить взаимосвязь между семенной продуктивностью и продукционными и физиологобиохнмическнми процессами у видов и сорто-

■ образцов чечевицы. ' J *•. •. % •

• Выявить особенности структурно-функционально^ орр^изаиии корневой системы и листьев, фотосингетачес^Й'Вея^ЬЫйЭсти растений

видов и генотипов чечевицы с различной ШлённоЯ гфодукпВЙ&ёгы >. - ■

| f^jctt. с.-^с-чохс-з. асодомии tu, A. Tkîkîsî^C33.

и »ï^AJZS^kÈJ

• ■ Выявить источники высокой продуктивности, качественного белка . семян и зелёной массы среди видов и генотипов чечевицы. , Оспопные пояяяюяия, выносимые на защиту: ■ t. Различия в формировании биологической и семенной продуктивности у видов чечевицы основаны на морфо-биалогнческих н физиологических особенностях растений как в структурно-функциональной организации их фото- . синтетического аппарата, так и состоянии донорно-акцеягорных отношений между вегетативными н репродуктивными органами. '

2. 1 Рост корневой системы и еб активность тесно связаны с продукционным • процессом и развитием ассимиляционного аппарата растений у видов чечевицы. *'"-'■ :: ■ >■-■■..' ; < • ■■ ,

3, ' Высокая биологическая продуктивность и устойчивость к неблагоприят- • ным условиям среды вида Vicia ervilia являются основанием для рекомендаций по введению е€ в культуру в Среднерусской лесостепи в качестве кормовой культуры. " ■■ ■■ у • . Î ' ; - -

■ ' ' - ! .. .. . - • .......

Научная новизна исследований: Заключается в обосновании формирования биологической и семенной продуктивности у различных видов чечевицы особенностями морфологической организации растений и'структурно-функциональной организации их фотосинтетического аппарата, а также состоянием донорно-акцепторных отношений между вегетативными к репродуктивными органами. Впервые был проведен сравнительный кариологиче-ский анализ хромосом видов чечевицы, как основы трансгрессивной селекции у этой культуры. Получены новые данные'о продукционном процессе, сведения о параметрах' развития корневой системы п ев функциональной активности, определена структура и фотосинтетическая деятельность листового аппарата и их связь с продуктивностью у различных видов и генотипов чечевицы в условиях Среднерусской лесостепи России.

• Теоретическая н практическая ценность работы Имевшие место раз-личня в продукционных процессах изучаемых видов чечевицы объясняются различной интенсивностью работы их фотосинтетического аппарата, корневой деятельностью и уровнем эффективности использования продуктов фотосинтеза в процессе образования и налива семян, которое определяется состоянием донорно-акцепторных отношений в системе целого растительного организма. Существенное значение имеют различия в биологии изучаемых видов чечевицы; продолжительность вегетационного периода, устойчивость к полеганию и поражению болезнями. Полученные в результате работы сведения вносят определённый вклад в теорию продукционного процесса и формирования семенной продуктивности у зерновых бобовых культур вообще н чечевицы в частности. ' - ■

Практическая значимость заключается в биологическом и физнологиче-. ском обосновании возможностей возделывания чечевицы французской и од-

ноцветковой в условиях Среднерусской лесостепи на зелёный корм, дальнейшем повышении урожайности чечевицы обыкновенной за сч&т использования выявленных источников высокой семенной продуктивности (К-76, К-517), интенсивного продукционного процесса {Ингр-Na 26679, Икгр-№34598, Интр. Яг 34983), высокого содержания качественного белка в зелёной массе (К-517) и семенах (К-1871, Интр.Яа 34983), устойчивых к неблагоприятным . факторам среда (К-76, К-517, К-657). у ■ ■

Л проба пня работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на конференциях молодых учёных и спецкали-. стов в Орловском Государственном Университете (1997-1998 гг.), на международной конференции «Проблемы интродукции растений и отдалённой гибридизации» (Москва, 1998), на III. Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 1999), на IV съезде ОФР России. "Физиология расгений-наука' Ш. тысячелетия»' (Москва, 1999 г.), на научно-методической конференции «Роль физиологии растений в адаптивной селекции и агротехнологии» (Орвл, 1999), а также на II съезде ВОГИС (Санкт-Петербург, 2000). По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ и одна находится в печати. -."■"'. Объём и структура дисседтаани. Диссертация выполнена на русском языке и состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций по практическому использованию результатов исследований, списка литературы (252 наименования, в том числе 50 иностранных) и приложений. 1-

Содержание работы ' ■

' ' ' - i* . ' ' . * , , г I ' . . ■ - 4 " *

1 .Современпое состояние исследований по морфгхЬнзнолотияескям ос о- -бениостям Формирования биологической я семенной продуктивности у" ' видов чечевицы (обзор литературы)..

■Проведён анализ современного состояния исследований по 'комплексу вопросов, касающихся морфофизнол отческих особенностей продукционного процесса, формирования биологической и семенной продуктивности у различных сельскохозяйственных культур, который свидетельствует о слабой их изученности у культуры чечевицы, что явилось подтверждением актуальности избранной темы.

■■ ■ 2.Объекты я методы исследований.

Объектами исследования служили девять сортообразцов различных видов чечевицы ю мировой коллекции ВНИИ растениеводства им. IL И. Вавилова.' . . - ' ',-"- ' * " "'•" ■ ' 1.Вид чечевица обыкновенная (Lens esculenta Moench.): ' - —сорт Образцов Чнфлик 7 (К-2719) из Болгарии; -—сорт Словацкая (К-1903) из Словакии;

..i—сорт Пегоенская 14(К-1871)выведеннаПе1ровско&СОС- • , 2.Вид чечевица французская (Vicia ervilia Willî): -;—К-76—гместный го Болгарии; ► .,- ■ > . . .. -

..—сортЭрвилня 10(К-517)-^естныйсУкраины; :—К-657—местный из Германии. • . • . :>-..■■- ..*;•■.'-

ЗЛЗид чечевица одноцветковая (Vicia monanthos Desf.):', L " —Ишр-Л»26679(Украина). . . л'--. .'Л —Ишр. Ка 3459S (Австралия). - . ; .. • . ' . '-

—Ингр. № 34983 (Венгрия). .■,„•■■:..■.■■ , ;

Образцы в идоа чечевицы предоставлены отделом зернобобовых культур ' ВНИИ растениеводства им. R И. Вавилова.-.--■ . ^

Полевые опыты размешались в течение трёх лег П996-1999 ггЛ на полях отдела семеноводства ВНИИ ЗБК (г.Орёл) на делянках 4 м3 в 4-6 кратной^ повторносги в зависимости от наличия семян. Посев проводился селекционной сеялкой ССФК-б-ÏO с размещением 125 семян на I м2. Посев проводился широкорядным способом*в.оптимальные для зоны срокн в соответствии с погодными условиями года. < , . •*• _ -, .

В вегетационном опыте растения выращивались в сосудах,- вмещающих 6 кг почвы, в 1 S-кратной поеторности по 5 растений в сосуде, при оптимальной влажности(70%отШШ).. . : . ■ ,

.. Фтислого-биохимнческие анализы проводили с использованием соответствующего оборудования лаборатории физиологии растений, лаборатории качественной оценки селекционного материала и отдела семеноводства, а также возможностей селекционно-тепличного комплекса иисппуга.

Морфологию хромосом изучали под руководством ст. н. с. лаборатории культуры клеток н тканей, к.б.н. Гслышкина Л. В. Объектом были соматические клетки в стадии метафазы. Использовали кончики проросших корешков длиной около 1 "см, которые фиксировали , в смеси Кларка (Паушева 3. П., 1988). Дальнейшие операции проводили согласно методу изучения соматических и мейотических хромосом, предложенному ЦТ Л им. Мичурина (То-пильская JI. А., Лучникова С В., Чувашина Н. П., 1975). -

..В процессе вегетации растений, выращиваемых в палевых и вегетационных условиях, производили фенологические наблюдения по фазам развития: всходы, ветвление, бутонизация, цветение, налив бобов, созревание. В поле- : вых опытах определялась густота ценоза н сохранность растений методом подсчета их количества на выделенных пробных площадках. В вегетационных и полевых опытах динамика роста растений в высоту определялась путём еженедельного измерения длины доминирующего побега у 10 типичных заэтиКироваiишх растений каждого сорта. Накопление сырой и сухой биомассы отдельными органами (ветвн, лнсгья, стебли,, створки бобов, семена) проводили весовым методом по основным фазам развития. > • ••

Основные параметры - разяишя корневой системы определяли: объём корней по фазам онтогенеза с помощью, объёмомера, их общую и деятельную поглощающую поверхность—по методике- Д.АХабннина и И.И.Каюсова (1%1); , ■ ■ . ... •• Л . : . , •,.. .-л- .

Особенности формирования фотосинтетического потенциала и фотоспн-тетической деятельности растений различных видов и сортов чечевицы определяли по следующим показателям: площадь ассимилирующей поверхности листьев по основным фазам развотия методом высечек по А. А. Корнилову (1961); удельную поверхностную плотность листьев по методике, А. А. Ни-чнпоровича (1961); содержание хлорофилла в тканях листьев>в спиртовой вытяжке с использованием спектрофотометра СФ-26 (с использованием формулы Вянтерманса, Де Morca (1965); фотосинтетический потенциал по мето-днке A. Al Ничипоровнча (1966); ■ чистую продуктивность фотосинтеза по методу Кидда, Веста; Бригса (1920). Состояние донорно-акцеиторных отношений между вегетативными и репродуктивными органами изучали по следующим показателям: соотношение между массой различных органов расте— • ннй в процессе онтогенеза; величина уборочного индекса; накопление и распределение веществ по тканям органов,, при этом азот определяли методом Къельдаля в модификации Сереньева, фосфор по методу А. Малюгина и С. Хреновой с помощью ФЭК-КФК-2; калий на пламенном фотометре FLAPHO 40; степень использования минеральных элементов (азот, фосфор, калий) на налив семян рассчитывали как содержание этих веществ в семенах в фазе полной спелости, выраженное в процентах к их общему выносу с урожаем надземной массы; уровень повторного использования веществ (азот, фосфор, калий и сухое вещество) на налив семян—балансовым методом по величине убыли их абсолютного содержания в вегетативных органах за период налива семян. - * - . : ■ •" .-> ■ "■

Структурный анализ растений по ряду морфо-биопогических признаков выполняли при объеме выборки 50-100 растений каждого сорта из пробных снопов, взятых с закрепленных учетных делянок. Между важнейшими мор-фофизиологическими и хозяйственно-биологическими признаками определяли возможные корреляции с помощью соответствующих компьютерных про, грамм. Основные количественные показатели подвергали' вариациоано-статнстической обработке с использованием ПЭВМ.

Результаты исследований

3.Карпология и морфобпологический потенциал продуктивности видов

чечевицы

Результаты детального сравнительного морфологического анализа хромосом видов чечевицы обыкновенной, французской и одноцветеовой выявил ■ различия в морфохарактерйстике хромосом при одинаковом их числе в.ка-

- риотипе. Вид чечевицы обыкновенной характеризовался отсутствием хромосомы совторичной перетяжкой, другие два вида, относясь к роду Vicia, имели таковую. Отсутствие в хариотяпе Lens esculenta хромосомы со вторичной перетяжкой, по-всей видимости, является препятствием дня скрещивания образков этого вида с видами рода .Vicia. Нескрещнваемосгь между чечевицей французской и одноцветковой объясняется особенностям iг в распределении хромосом этих- видов по класстерам. Различия в мифологии хромосом чечевицы французской и одноцветковой настолько малы, что это вселяет надежду на создание межвидовых:гибридов между этими вицам» при дальнейшей селекционной работе. Особенности в морфологии хромосом видов чечевицы, возможно, объясняют их различия в морфофнзиологии. " ■ • В условиях Среднерусской лесостепи из трех изучавшихся видов образцы чечевицы одноцветковой имели наиболее продолжительный вегетационный период (в среднем, на 5-7 суток)/ Чечевица обыкновенная оказалась менее требовательна к пониженным температурам в начальный период вегетации, <по позволило ей сокращать продолжительность вегетационный периода в неблагоприятные по температурному режиму годы. -. - * . . ' •■; Чечевица одноцвегковая имела более мощный морфологический потенциал продуктивности (большая высота растений, .число побегов, листьев), но . нэ-засильного полегания растений на ранних стадиях развития н поражения их болезнями не могла его реализовывать в полной мере в полевых условиях (табл.1)- т » ■ : .« - ■ ■ ' —■ ■

•Л. ■■■■'■ '».■■'"■ 1 ■■':■ V- «г- .* ; . ■ . Таблица 1

Морфологические признаки видов чечевицы в полевом ценозе, ср. за 1997' - ..V ..• • ^ '1999гг. - -.*. ■ .. ■ ■

' ■ г- ■■ Показатели -■■т. ■ ' Видырастений• • HCPOJ

' Leases-'■■ culenta Vicia er-vilia ■ Vicia roonanthos

Высота растений, см • 34,3 - - 32,4 ■ . 78,9 • 11,5

Высота прикрепления' нижнего боба, см ^,..15,3 ,15,4 . 3lt4 8,3

Число побегов," шт.1 . - ,j7 '2,1 1 24 0,2

Число бобов на растении, шт. 24,1 21,1 - 9,2

• Число семян на расте- , нии, шт. ; 35,5, . / .43,4 v 37,3 , 12,0

Число семян в бобе, ют. 1,47 2,06 2,01 0,05

* - Масса 1000 семян, г — 33,7' - 61,3 - 51,2

. ' Исследователями уделяется большое внимание , параметрам роста корневой системы на ранних стадиях онтогенеза как стартового их,момента в связи с селекцией на высокую продуктивность (Вербицкий Н. М., 1969; Новикова'

Н. Н., Лаханов А. IV Антонова Г. А, 1995). Опыт с водной культурой показал, что все три вида чечевицы достоверно различались по числу и протяжённости боковых корней, длине главного корня, по сухой массе корней уже: насамых ранних этапах онтогенеза (табл. 2\ ■ .

Г' Таблица 2.

Морфологические параметры корневой системы видов чечевицы (II-дневные

^ Ч. . . • Вид Число корней первого порядка, шт. Общая_ претя-" жбнность боковых корней, • -см Длина главного корня, см Поглоп поверхж ней (акншя хггькор-

Обшая Лея-гельна*

Ч ечевица обыкновенная 12,1 49,0 15,6 0,72 0,32

Чечевица французская 28,4- 115,9 . 19,7 .. 0,75'. 0,35-

Чечевица одноцветковаа 37,3 76,6 - ' 17,7 0,73- 032

НСР« 5,3 23,9 2,1 0,08 0,03

Растения чечевицы одноцветковой превосходили 'другие виды по числу корней первого порядка, но были более тонкими. По остальным изучавшимся признакам выделились растения чечевицы французской, которые развивают мощную сеть боковых корней, превосходящую таковую в 2,4 раза у обыкновенной чечевицы и в 1,5 раза у одноцветковой. Возможно, именно эти особенности развития корневой системы в начальной стадии онтогенеза способствуют формированию впоследствии более высокой продуктивности.

При изучении роста и морфологии , корневой системы Y вегетационном опыте было отмечено, что рост корней продолжался у всех видов чечевицы до начала налива бобов. Наиболее развитой ^яевая система была у вида Vicia monanthos. Сухая масса корней растений отого вида s 2-2,5 раза превосходили другие виды, а объём их в 2,5-3 раза. Более продолжительный вегетационный период этого вида обеспечивал более длительное функционирование корневой системы. * 1 , *

Наиболее адаптированными к условиям . выращивания в Орловской области оказались образцы чечевицы французской, характеризовавшиеся наиболее высокой полевой всхожестью и выживаемостью растений, а также устойчивостью растений к полеганию и поражению болезнями, что позволяло им формировать и большее количество семян (рисД).

Результаты изучения изменчивости морфологических признаков у растений трех видов чечевицы в условиях Центрального региона России позволило разделить юс на слабо изменчивые (высота растений, высота прикрепления нижнего боба, масса 1000 семян,'число семян в бобе), средне изменчивые (число побегов) и сильно изменчивые (число бобов, семян с одного растения). " ■ J ■ ■ •'•'• ' '" ■' ■'*'■'■; ■

Р чечевица обыкновенная . Вчвчв»«пу> фраицужжаа .Очвмввмцасйноцветсозая |

полегаемость

Рис. 1 .Биологические особенности растений видов чечевицы, ср.,1997-1999 тт.

1 4.физнояогнчсс1сне особенности формирования биологи ческой н семенной ппо/туктиппостн у видов н генотипов чечевицы .

Продукционный ■ процесс видов чечевицы Формирование биологической продуктивности у .видов чечевицы в полевых условиях сильно зависело от. погодных условий. В целом процесс накопления биомассы растениями у видов чечевицы в течение, вегетации имело, характер восходящих кривых (рис.2). .... ....... ..... „ ■

Рис.2. Динамика накопления сухой биомассы видами чечевицы в процессе . онтогенеза растений, (ср. за 1998-1999 гг.): »-чечевица обыкновенная; б-че-чевица французская; в-чсчсвица одноцветковая; в фазы развития: 1—ветвление растений, 2—бутонизация, 3—цветение, 4—налив бобов, .

, ... .. .- : • . , .5—назревание. . . .. . .,* -

Накопление сухой биомассы у видов чечевицы шло до полного созревания растений и наиболее интенсивно—-поеле начала их цветения. Наибольшую ¡биомассу формировали растения чечевицы одноцветковой. Накопление сухой биомассы у растений чечевицы обыкновенной и французской проходило в основном за счёт образования и роста стеблевых элементов, деля которых к периоду созревания составляла соответственно 33 н 27%. У одно-цветковой чечевицы, кроме этого, интенсивно происходило накопление сухо-

го вещества листьев до цветения (37%),'однако, из-за раннего опадения доля их к моменту созревания снижалась до 20%.' ' - ' '■• *

Урожайность и семенная*продуктивность Урожайность посевов различных видов чечевицы сильно зависела от погодных условий вегетационного периода. Из трех лет проведения исследований только один приближался к средним многолетним дня данного региона. Результаты учета урожайности и; семенноЙпродуктивносшзатрнгодапомещевывтаблнцеЗ.' '.'

- ' ' 4 ' • ■ ? • . , > Таблица 3.

Урожайность и семенная продуктивность видов и генотипов чечевицы, ср. за " 1997-1999ггГ • ' ^ ••

Сортообразцы чечевицы - : Урожайность, гУм2 Семенная продуктивность, г/раст.

В поле В контролируемых условиях

Чечевица обыкновенная

Образцов Чнфлик 7 84,7 . . 1,22 1.85

Словацкая " ■ ■ ■ 90.9 . 1,63

Пензенская 14 ■96,2 1,65

Чечевица фг >анцузсхая . . -

К-76 137,5 234

К-517 М8.1 • 2,59- - 1,55 -

К-657 106,2 1,94 ... ...

Чечевица одноцветковая *)

ИнтрЛе 26679 - 69,4 1,83 ■.......,.■■■

ИнтрЛ» 34598 ■ 113,4 - 1,75 ... ..

Итр.№ 34983 85,6 1,57- ■• 3,06

I НСР„ 19,9 0,36 - 0,96

- *) в 1997 г. посевы были смыты ливнями.

Образцы чечевицы французской в условиях Среднерусской лесостепив полевом ценозе были значительно урожайнее, особенно образец К-76. Высокие урожаи у образцов чечевицы одноцветковой возможны лишь в благоприятные по погодным условиям годы. По семенной продуктивности в вегетационном опыте выделился образец чечевицы одноцветковой, но в палевых, условиях он не смог реализовать свой потенциал продуктивности ю-за сильной -полегаемости, поражения болезнями и погодных условий. Чечевица французская имела в вегетационном опыте самую низкую семенную продуктивность, что объяснимо, возможно, низким генетическим потенциалом продуктивно- . сти в оптимальных условиях произрастания,- который лучше реалгоовывался; в полевом ценозе"из-за превосходства нал другими по устойчивости к поле-гашпо и неблагоприятным факторам среды. ■ "■

Особенности . формирования- и. функционирования- асснмиляииоппого аппарата расгсннй у видов н генотипов чечевицы Растения чечевицы од-ноцветковой формировали самую большую листовую поверхность, что связано с их преимуществом в количестве побегов и листьев на них. Ткани их дисгьев характеризовались низкой концентрацией хлорофилла. Фогосинте-тический потенциал (ФП) у растений -гпло виаа-был также на порядок выше, чем у других видов. Наибольшую поверхностную плотность листьев (УППЛ) имели образцы чечевицы французской, что связано с большей толщиной листовой пластинки и концентрацией сухих веществ в них. По величине чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) виды чечевицы различались несущественно (табл.4). - "Г,

" Таблица 4.

Показатели фотосинтетической деятельности растений видов чечевицы, ср.

за 1997-1999гг. -

Вид, сортообразеи Листовая поверх^ ность, . .. дм2/раст УППЛ, г/дм1 Содержание хлоро-Я. филлав ' листьях, - мг/г сух. в-ва ' ФП, дм1/ раст. ЧПФ, г/м7*су тки

......... Чечевица обыкновенная — - ....

Образцов Чифдик • 7 0,81 0,51 6,2 9,0

Словацкая 1,02 - 0,48 8.45 7,5 8,3

Пензенская 14 - 1Д1 - 0,59 . 7,43 9,6 7.4

. . - - Чечевица с иранцузская

К-76 1*32 0,76 8,08 - 8,7 8,5

К-517 1,02 0,74- 7,21 7,8- 10,7

К-657 1,27 0,70 9,02 9,3 5,6

Чечевица одноц&етковая

Интр^Гв 26679 2,68 0,52 4,15 15,2 7,4

■ Иктр.Ха 34598 1,64 0,61 4,41 ■ 13,1 73

Икгр-№> 34983 . 1,48- 0,54- 5,25 11,5 8,5

НСРо, ... 41Л 0,19 0,57

■ Корреляционный анализ показал, что формирование большей массы се* мян с растения у образцов чечевицы французской в полевых условиях обусловлено более эффективной работой фотосинтегаческого аппарата, а также большим ■ содержанием хлорофилла в их листьях^ Высокая интенсивность работы фотосштгшческого аппарата растений чечевицы одноцветковой в период от цветения до созревания обеспечила преимущество в формировании высокой биологической продуктивности у образцов этого вида.

Система донорио-акдеоторпых оггиощепвй.и повторноенспользошшне питательных веществ вегетативных органов на палив семян Формирование урожая хозяйственно-полезных органов осуществляется из трех источников: поступления элементов т почвы, продуктов фотосинтеза и повторного использования их из тканей вегетативных органов, гдеонимогут временно депошфоваться, когда постуалеше превышает спрос.-V *. •'

Важнейш им и показателями ■ донорно-акцепториых отношений между вегетативными и репродуктивными органами являются уборочный индекс, степень ис пользования семенами элементов питания, накопленных растением за вегетацию, и уровень реутилизации веществ из вегетативных органов на 'налив семян. ■ ' ; ' -

. . . * Таблица 5.

Степень использования семенами элементов шггання у растений различных видов чечевицы в контролируемых условиях, ср. за 1998-1999 гг. - ■-

онтролируемых условиях, .» - ■ ■ Степень ис»

Вид, ссртообразец

Степень использования, %

.Азота ■

Фосфора

'Калия

Убороч-^ ный ин-: __деке'

Чечевица обыкновенная (Образцов Чифлик 7)

67,4

65,8-

43,6

37,2 :

Чечевица французская (К-517) ..

66,6

75,1

38X

47,4

Чечевица одаоцветковая (ИнтрЛз 34983)

. 67,4

' 24,3

27,5

НСР,

05

9,8 - ' | . 10.2

12,5

2,1

Степень использования семенами поступившего азота и калия растениями чечев>щы одноцвегковой, достоверно ниже, чем другими видами (табл.5). По степени использования фосфора достоверных отличий между видами не . обнаружено. Такие особенности использования элементов питания на налив семян у чечевицы одноцвегковой объясняются, возможно, функционированием других источников веществ, как-текущий фотосинтез и активная деятельность корневой системы.' _ .

Повторное - использование—это : один из* элементов , донорно-акцепториых отношений между вегетативными и репродуктивными органами. Особенности накопления й распределения питательных веществ по органам зависит не столько от количества, сколько от системы распределения в соответствии с их апрагирующей возможностью.' В период вегетативного роста наибольшей аттрактацией обладали точки роста стеблевых и листовых элементов, с вступлением растений в репродуктивную фазу мощным аттра-

гирующим центром становятся наливающиеся семена, которые, оттягивают на себя питательные вещества вегетативных органов. ■ •

У растений чечевтаыфршшузскойнаиболылее количество азота, фосфора н калия поступало в зерно из стеблей, минеральные вещества створок бобов практически не реугнлизовивались, в тот время как, у рзстений чечевицы обыкновенной уровень реутилизации азота и фосфора из створок бобов в семена был значительным (табл.6); Для этого вида характерен и иизкий уровень реутилизации минеральных элементов из листьев. Чечевица одиоцвет-ковая отличалась крайне низкими показателями уровня реутилизации сухих веществ и питательных элементов. Это означает, что калив семян у растений этого вида осуществлялся за счёт текущего фотосинтеза и корневого питания. . . : . • ' Таблица 6.

Уровень повторного использования элементов питания из вегетативных органов на налив семян у различных видов чечевицы (контролируемые усло-" ' вйя), срГза 1998-1999 гг.............

'Вид, сортооб-разец Уровень реутилизации, %

Органы Сухих веществ Азота Фосфора Калия

Листья 41,2 33,3 0 3,5 -

Стебли 31,2 67,0 49,4 56,5

., Чечевица обыкновенная (Образцов Чифпик 7) " • Корни. 36,6 52.9 60,4 74,8

Створки бобов 20,9 ' 44,7 76,9 0

Растение в целом 33,3 . 49,8 . -41,8 34>7

■ Чечевица 1 французская ' . ОМ 17) \ ' .1 • * 1 ' Листья • 40,8 62Д • 10,3 47,7

• Стебли . 43,4 61,3 76,8 • 66,2

Корни 47,8 46,6 38,5 1,6

Створки бобов • ■ 12,7 ' 0 -- 0 ' о

растение в целом. 40,1 . - 46,7 47,1 ' V 26^

Чечевица одноцветковая (Ишр'Ла ' 34983) Листья 37,4 . 0 - 10,2 0

Стебли 5,4 0 12,1 0

Корки 17,9 .. 0 ■ 26,5 0

Створки, бобов- ' 23,7* "О 12,0 0

Растение в целом 28,8";' о 12,5 ' :- 0

Растения чечевгаш одноиветковой характеризовались наименьшими показателями уборочного индекса, степени использования семенами элементов

питания на нзлнв семян h пониженным (или полным отсутствием) реутилизации из вегетативных органов наформировашгесемян, что, по-видимому, обусловлено большей атграгнруюшей способностькГвегетативных органов по сравнению с генеративными и использованием.в процессе налива семян преимущественно текущих источников поступления питательных веществ. Другие виды чечевицы были близки по показателям, характеризующим участие реутилизации в наливе семян. . • . . .. -А

Химический состав, пищевые и кормовые достоинства семян н зелёной массы видов чечевицы Виды чечевицы мало отличались по содержанию -золы, фосфора и калия в семенах'и зеленой массе. По содержанию сырого протеина в семенах чечевица французская достоверна уступала другим видам, но существенно превосходила их по содержанию его в зеленой массе. Виды чечевицы Lens esculenta и Vicia monanthos по белковости семян и вегетативной массы достоверно не различались (рис.3). V

Суммарный белок семян изучаемых видов чечевицы на 48,1-50,1% был представлен незаменимыми аминокислотами, а белок вегетативной массы -на 51,6-54,2%. При этом количество незаменимых аминокислот'в белке зеленой массы у чечевицы французской был на 2,5-2,7% выше, чем у обыкновенной и одноинегтховой.' ......< • '

■ючооица ' чечевица" - ■ '' чемевица

обыкновенная- ''французская" одноцветховая

|р семена □ зеленая масса | -

Рис.3. Содержание сырого протеина в семенах и вегетативной массе растений

чечевицы.' ' ■■ *■ '*' 11 ■';.:'; '

Все изложенное характеризует изучаемые виды чечевицы как источник ценного пищевого белка и питательного зеленого корма для животных. Было' отмечено, что чечевица французская уступает двум другим видам:по содержанию белка в семенах, но превосходит их по белковости зеленой массы. Белок семян чечевицы обыкновенной представлен » большей степени неза-" менкмыми аминокислотами,' чем белок других видов, зелёная масса чечевицы французской более высокой кормовой ценностью. ■" " ' - "

¿^.Взаимосвязь морфологически* признаков и физиологически к свойств с биологической и семенной продуктивностью у видов я генотипов чече-. ■ v ' - випы

Корреляционный анализ полученных данных свидетельствует о высокой положительной и достоверной взаимосвязи между продолжительностью вегетационного периода и семенной продуктивностью растений всех изучен- . ных видов чечевицы(г»+0,967...+0,988) в контролируемых условиях произрастания (вегетационный опыт), которая теряла свою достоверность в неконтролируемом полевом ценозе. В полевых условиях'выявлена устойчивая по-* ложнтельная взаимосвязь семенной продуктивности растений с сухой массой' их наюемных органов (г=+0,558... +0,878), числом бобов (г*+0,445... 0,898) и числомсемян (г=+0,693...+0,953) на растении. .Установлена достоверная -положительная связь между суммарным содержанием хлорофилла («а+в») и семенной продуктивностью; у ; всех изучаемых , генотипов чечевицы (г-+0,765,,.+0,905), Величина, уборочного индекса тесно коррелировала с семенной продуктивностью только у сорта Образцов Чифлик 7 (г=+0,3б9) и* Интриг 34983 (г®+0,608), у остальных же генотипов чечевицы наблюдается лишь такая тенденция. Не удалось установить тесной взаимосвязи между уровнем реутилизации элементов питания и семенной продуктивностью у видов чечевицы в условиях вегетационного опыта, что свидетельствует о главном значении в наливе семян текущих источников поступления питательных веществ. Выявлено наличие достоверной отрицательной взаимосвязи между площадью листовой поверхности видов и генотипов чечевицы и их семенной продуктивностью 0^-0.615...-0.690),что свидетельствует о том, что величина площади листьев не является сдерживающим фактором формирования семян у культуры чечевицы.. -■„.'.;■■ '

Конечная биологическая продуктивность у образцов чечевицы одноцвет-ковой была тесно связана с фотосинтетическим потенциалом растений в период от цветения до созревания (г=+0,891). Достоверной связи между ФП, ЧПФ, УГГПЛ и семенной продуктивностью видов' и генотипов чечевицы не

обнаружено. ''-■■■ ...... *1 '

Выводы

~ 1. Наиболее высоким потенциалом биологической продуктивности в условиях Центрально-Черноземного района обладали растения чечевицы одно-цветковой, но реализовывался он только в благоприятных условиях произрастания!' Главными лимитирующими факторами их продуктивности в палевом ценозе была низкая устойчивость посевов к полеганию и болезням. -2. По пластичности и адаптивности к комплексу благоприятных и неблагоприятных, факторов произрастания в условиях Среднерусской лесостепи чечевица французская превосходила другие изучаемые виды, что позволяло ей формировать самую высокую и стабильную урожайность семян в регионе. ,'

3. Высокая урожайность-и семенная-продуктивность образцов чечевицы французской в полевых условиях обусловлена интенсивным развитием корневой системы на ранних стадиях онтогенеза, высокой продуктивностью фотосинтеза растений к содержанием хлорофилла в листьях, а также способностью к повторному использованию временно запасенных веществ вегетативных органов на налив семян. . , , '' •

4. Чечевица французская превосходила другие виды по белковости и кормовой ценности зелёной массы, но уступала нм по количеству и качеству белка семян. . . Г / .*:■:"

5. Морфогенотнпы чечевицы обыкновенной различного эколого-географического происхождения в условиях Среднерусской лесостепи характеризовались средним уровнем биологической ■ и семенной продуктивности, формирование которой осуществлялось в равной степени как за счёт продуктов текущего фотосинтеза и корневого питания, так и веществ вторичного происхождения. * • .. , . " - „ \'

6. Основой формирования высокой биологической продуктивности интро-дуцированных образцов чечевицы одноиветковой являлся мощный морфологический потенциал растений, длительный вегетационный период (в среднем на 5-7 суток), сильное развитие и высокая активность фотосинтетического аппарата и корневой системы от всходов и до созревания, что сводило к минимуму их потребности в использовании питательных веществ вторичного происхождения на налив семян. ■ . .' • - 1 -

7. Количественные признаки, определяющие продуктивность видов чечевицы в условиях Центрального региона России подразделялись на слабоизменчивые (высота растений н высота прикрепления нижнего боба, масса 1000 семян), среднею менчивые (Ки^, число ветвей) и сильноизменчивые (масса надземных органов, число бобов и семян с растения и масса семян с растения). : ■:■* " -• • 'Л .■■:■;'.-...' ■ '' ■ ■

' 8. Корреляционный анализ выявил наличие высокой и достоверной связи формирования семенной продуктивности растений-всех изученных видов чечевицы с величиной их сухой биомассы, числом бобов И семян, что определяет основные пути селекционного улучшения шш создания новых сортов технологий возделывания этой культуры в регионе. . .. . ■■■. •

Рекомендация производству

1. Сельским товаропроизводителям в условиях Среднерусской лесостепи рекомендуется для возделывания чечевица французская, как высокоурожайная, пластичная к погодным условиям и имеющая высокую кормовую ценность культура. 4

2, Для создания новых высокопродуктивных сортов чечевицы обыкновенной, французской и одноцветковой селекцию их необходимо'вести в направ-

у is ...

лении повышение прежде всего, сухой биомассы растений, количества бобов и семян на них. ; .■ :■ . - »■■'. .'■■." . t-

3. В качестве генетических источников отдельных биологических и хозяйственно-ценных признаков рекомендуются: - _. -. высокой урожайности семян для вида чечевицы обыкновенной—Пензенская 14 (Петровская СОС), чечевицы французской—К-76 (Болгария), чечевицы одноцветковой—Ишр.Кг 3459& (Австралия); ■ ' • ■ высокого урожая зелёной массы: образцы чечевицы одноцветховой— HmpJfe 34598; Ишр.№ 34983 (Венгрия); » высокого качества белка семян: образцы чечевицы обыкновенной—

■ » ■ Образцов Чифляк 7 (Болгария) н Пензенская 14; ■

• высокопитательной зелёной массы на корм; образец чечевицы французской—К-517 (Украина); ^ *

Список работ, опубликованных по теме диссертации

lv Варлахов М. Д., Мурзёнкова В. И., Бобкова Ю, А., Власкин В. Н., Кабанова В. Н. Оценка чечевицы на продуктивность в различных условиях выращивания /ЛГез. докл. науч. сессии «Новые методы селекции и созда-V ние адаптивных сортов сельскохозяйственных хупыур: результаты н ■ перспективы».- Киров, 1998.-С.108. >v '

2. . Задорин А, Д, Варлахов М-1 Д., Бобкова Ю. А. Использование генофонда

чечевицы в селекции //Мат, 7й Международной науч.-практ. конф. «Нетрадиционное расгениеводство, эколотя и здоровье». - Алушта, 1998,-С.217-218. • , V . .

3. Варлахов М. Д., Голышхин JI. В., Бобкова Ю- А. Исследования морфологии хромосом чечевицы //Тез. докл. межд. конф.'«Проблемы интродук-

■ дни растений н отдалённой гибридизации». - Москва, 1998. -С.280-282.

4. Бобкова Ю. А., Лаханов А. П. Фотосинтетический потенциал и его реа-

■ • лизация у видов чечевицы //Труды 3 межд. симпо». «Новые и нетраднцн-

• онные растения -и перспективы нх" использования»,- Москва—Пущино,

• 1999.-С.261-264. . • = . •• • f .

5. ■ Бобкова Ю. А., Варлахов М. Д Особенности продукционных процессов

у видов чечевицы // Тез. доютЛУ съезда ОФР России «Физиология рас-тений-наука III тысячелетия». - Москва, 4-9 октября 1999 г. -Т.1.- С 256-257. Ч". '

6. Бобкова Ю. А. Использование физиологических показателей в селекции г . чечевицы // Тез. докл." II съезда ВОГИС. - Санкт-Петербург, 1-5 февраля

2000г.-T.I.-C.I3-I4. • . ; • .;

Бобкова Юлия Анатольевна

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И ГЕНОТИПОВ ЧЕЧЕВИЦЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕРУССКОЙ ЛЕСОСТЕПИ

Автореферат

Редактор Маховых Л.Н, Лицензия ЛР №021325 от 25.01.2000 г. Сдано в набор 9.04.2000. Подписано в печать 11.04.2000. Формат 84x108/32. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Объем 1,0 печ. л Тираж 100 экз.

Издательство ОредГАУ 302028. Орел, бульвар Победы, 19.