Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Морфо-физиологические особенности проростков злаков в связи с созданием новых и совершенствованием существующих методов диагностики солеустойчивости

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Морфо-физиологические особенности проростков злаков в связи с созданием новых и совершенствованием существующих методов диагностики солеустойчивости"

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ШСА

На правах рукопиаи

ГЛЕБОВА ЭЛЕОНОРА НЙКОЛАЕША

УДК: 581.1:632.122:633.18

МОРЮ-ШИШОЛОГИЧЕШЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОРОСТКОВ ЗЛАКОВ В СВЯЗИ С СОЗДАНИЕМ НОВЫХ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ СУИрСТБУЮЩ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СОЛЕУСТОлЧИВОСТЙ

/специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученей степени кандидата биологических наук

Краснодар - 1992

Рабцта' выполнена в Краснодарском Сельскохозяйственно^ Биотехнологическом Центре. "7

Научные руководители: члён-корреспондент Академии Тех' , нологических'Наук Россий ^ '

-' , '* ' Н.Е. АЛЕШИН ' , - • ,

1 1 ' ' доктор биологических ^науц,

. " 1 профессор Н.В. ЖУКОВСКАЯ

* > ' ^ 4 * , ^ '

' 4 I ^ \ '

Официальные .оппоненты: ^ 4 /

- доктор биологичебких,наук' - * , V Воробьев , . ' ■

кандидат сельскохозяйственных наук -

Е.В. Алексеенко " , - ' <

- - . / ' ■ - V .

Ведущая организацияКраснодарс15ий~научнр-исследовате-льский институт сельского .хозяйства им. ШП. Лукьяненко.

Защита состоится, 1992 г. на-

"заседании специализированного Совета К.020;66.01 Всосох^зного научно-исследовательского института риса £53204, Краснодар", п/о Белозерноё. ' *

^ ^ v / ч

, ч

С ^ссертацией можно ознакомиться.^ библиотеке * Всесоюзного научно-исследора^ельского института-риса.

Автореферат разослан

¿¡Г

" 1992

Ученый секретарь

специализированного" Совета ' - 1

кандидат сельскохозяйственных (чГ^. * Колдани Галина

наук - - ' ____ Николаевна

' ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЕ.

Актуальность темы. Проблема солеустойчивойти культурных ( растений остается актуальной, так как общая площадь засоленных земель в стране, возрастает; и по даннш почвенного института. Докучаева к началу 90-х годов составила более 1,5 млк га. '

Известно, что в адаптации растений к солевому стрессу участвует совокупность различных механизмов на клеточном и организ-менном уровня* /Алешин Е.П.", 1960, 1973, 1984 ; Матухин Г.Р., 1963 ;Тёнкель П.А., 1966, 1970 ; Строгонов Б.П., 1970, 1972 ; Удовенко Г.В.; 1977; 1979/.

Адаптационные возможности растений, определяющие уровень его солеустойчивости, могут: оцениваться по многим физиологическим критериям, среди которых интенсивность ростовых процессов является интегральным показателем активности метаболизма' растения. Качественные изменения метаболизма растений под влиянием стрессов однотипны у сортов и видов с разным уровней устойчивости, а различия носят лишь количественный характер, вЬражакхцийся в разной скорости и амплитуде отклонений физиологических параметров в условиях стрессового воздействия-. ^

Поэтому целесообразно работы по диагностике проводить с разными видами и сортами,- чтобы получить более, широкий ^диапазон ответных реакций на стрессовые воздействия'. ,Для практической • работы селекционеров необходима диагностическая оценка материала на ранних этапах роста, отсутствие достоверных м&тодов диагностики в этот период жизни растений бильно затрудняет., в частности, работу селекционеров риса на' солэустой^вость-. ,

Цель и задачи исследовании. Целью, нашей'работы было разработать методику диагностики для селекции на ранних этапах роста в условиях засоления субстрата. 'В задачу .исследований входило:

- изучение влияния хлоридного1засоления на набуХание и-расход

. запасных веществ семени и связь этих процессов с .накоплением и распределением .хлора в' ростках ч эндоспермах проростков.;

- исследование особенностей подавления морфо-физиологических параметров прЬростнов злаков- во вс.ем диапазоне солевого субстрата их- существования; , _ '

- исследование торможения митотической активности и,динамики отдельных фаз митСза в,корневой меристеме проростков,при

концентрациях 1КаС1 от. минимальных до Летальных, состояние клеток "покоящегося! центра" меристем проростков в условия^ ' засоления- „ < . ^ ^ _' , 1

- разработка количественного метода диагностики солеустойчивости' проростков злаков, включающего возможность дйффхзренцированкя солеустойчивости культур с идентичной' предельной концентрацией.

* -Л ' 4

Научная новизна исследований. В результате йссле^ований,~ '' проведенных с пшеницами, ячменями," рисом, просовидными^ было-ус-тановленб подавление набухания и расхода запасных веществ.-семени при засолении субстрата. Выявлен двухфазный характер угнетения морфо-физиологических параметров проростков злаков /длина - ' корней и колеоптилей, всхожесть, сухая масса ростков »'.эндоспермов/. .. г . : • 4 ' ' - ' ч

Установлено, что засоление усиливает асинхронность деления клеток, однако при больших .уровнях засрлений субстрата у( некоторых культур наблюдается ложное восстановление синхронизации ** волн митоза за счёт профазы. Отмечены некоторые особенности цо-ведения клеток "покоящегося центра?*- при засолений. ' < . „

Сконструирован мётор диагностики 'солеустойчивосли растений, позволявший определять показатель гинтенсивности роста", сугнрси- • тельную биологическую солёустойчивость во всем диапазоне солевого субстрата существования растений'. Метод^по^воляет дифференцировать по солеустойчивости культуры и~ сорта с одинаковой предельной концецтрадией }/аС1» • _ ^

Практическая ценность работы. 'Получейные; результаты йозво'г ляют включить в комплексную диагностику солеустойчивости-растет ний следующие методики, которые могут'представлять интерес для селекции: ' ' ' " ' '

-.выбор уровня засоления, наибодёё контрастно'дифференцирующего солёустойчивость-исследуемых культур и с<зртй^ ; , 4 '

- оценку солеустойчивости по степени расходования запасных

веществ и, накопления влаги г . • < 4 ч ^ 4

' ) /

- определение относительной 'биологической солеустойчивости

сортов с идентичной предельной концентрацией селей., 1

J Апробация работы: Результаты исследований были д9Лояены на Всесоюзном совещании "Метс/ды оценки устойчивости растений к неб-. лагоприятйым условиям среды" /г. Ленинград, 1973 г./, на третьей

Всесоюзной конференции по. физиологии и биохимии, солеустойчивос-ти растений /г. Алма-Ата, 1974 г./, на третьей Северо-Кавказской биохимической •конференции'/г. Ростов-на-Дону, 1976 г./, на-второй научной сессии Ростовского-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени госуниверситета /г. Ростов-на-Дону, 1981 г./, на заседаниях научных обществ в 1985-1991 гг., на заседании, отдела физико-химических основ жизни КСЩ в 1992 г.

Публикации. По-,-теме диссертации опубликовано 6 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 разделов,. вклшамцих 15 подразделов, заключения и выводов. Список цитируемой литературы включает 122 отечественных и 38 иностранных работ. Материалы диссертации изложены на 114 страницах машинописного текста и содержит 15 рисунков и 24 таблицы.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов исследования нами были взяты ячмени: Паллидум-43, Донецкий-650 ; пшеницы: Чалтырка, Харьковская-46 ; просовидные: сорго >- гибрид суданский Херсонский П, суданская трава - "Черноморка", просо - Саратовское-853 ; рис: Спальчик, Лиман, Краенодарский-86, Славянец. Выбор культур был,обусловлен разной, но не резко выраженной степенью их солеуст'ойчивости, что соответствовало цели исследований.

Экспериментально нами были установлены'предельные концёнт-рации Май для семян исследуемых культур.

Для выполнения работ, в лабораторных условиях семена исследуемых культур проращивали в темноте при температуре 25°С в чашках Петри на растворах УаС1 следугацих концентраций: 0,075М ; 0,1М ; 0,2М ; 0,2ЁМ ; ; 0,35М ; 0,4М ; 0,5М ; 0,Ш. Контроль - растения, пророщенные на дистилированной воде.

По Б.А. Рубину /1976/ относительный коэффициент роста /К/ расчитывается по формуле: - . .

- к - Т,-! " Тис* . 1СС% ' *

. ' _ ' - Т

. - ' иск

Для исследования зависимости содержания вода и сухой массы семян,при прорастании от степени засоления использовались разработанные, нами коэффициенты набухания /Кц/ и сухой массы /Кс/, позйо&шцие -составить представление а потреблении воды семеНами и го$ вменении сухой, массы: - - ->

• V к , Т -Т '

1 , - Кд = -ису-в . их»

К 3 " Тис*-с . Ю056, где

и т

исх

' Т.. - масса оыгих семян ;

М \ 4 ■«■ / | / '

^исзс - масса воздушно-сухих 'семян ; '

' Тв - масса «.вЛагй набузщих семян ; Тс - сухая масса набухших семян ;

- - масй& влали 'воздушно-сухих семян ; ' '

Тисх с - сухая-масса воздушно-сухих семян. - '

В качестве морфо-физиологических показателей нами исследовались: длина -корня, длина колеоптиля,, сухая масса ростка, сухая масса эндосперма, всхожесть., Повторность опыта четырехкратная. Результаты измерений были1обработаны методами математической ч статистикиняа ЭШ. Для определения сухой маесы ростка- и эндосперма, лользовадись ¡стандартными методикам!}. Среднюю „пробу составля-- ли йз ЙО^ЗО растений, /биометрическая обработка данных не-^Ьроводийась. - /. -

Вскожесть определяли -по общепринятой методике, выражали в

процентах" нбрмально проросших семян и вычисляли-как среднее " * * — ' > '

• арифметические из 4-х "повторно стей.

Опре'делйние ионов хлора в ростке"и "эндосперме проводили'по методике Мора.

4 Цитологические исследоьания'проводили на двух культурах,, отличаидихся' наибольшей контрастностью выявленных-физиологических особенностей - ^ячмене-Паллидум-43 и, сорго-гибрид суданский Херсонский П/ Диапазон экспозиций: IV, 20, 22, 24,. 30, 36,42, 48,-72 часа. Цель - просдёдить'механизм действия солей на , клетку, «начиная с. самого начала ростовых' процессов.. 1

Семена .проращивали описанным способом на следующих концентрациях №аС1: 0,Ш ? 0,2М ; 0,3й ; 0,5М. Исследовали корневую меристему в условиях засоления. Для изучения цитологических особенностей делали постоянные препараты. Корешки фиксировали смесью Навашина, далее - проводка по общепринятой методике. Срезы делали на,ротационном микротоме толщиной 5-8 мк. Окрашивали препараты гематоксилином по Гайденгайну.

Интенсивность деления клеток характеризовали митотическим. индексом /МИ/, который определяли подсчетом количества делящихся клеток в 1000 клетках зоны деления корня. При подсчете учитывали клетки во всех фазах деления. Митотический индекс расчитывали по среднему полю зрения, насчитывавшему 5-7 тыс. клеток. Препараты просматривали на микроскопе МББ-3, размеры клеток определяли при-помощи окулярного винтового микрометра АМ-92, при оптической комбинации 40 х 15. Данные цитологических исследований подверглись традиционной вариационно-статистической обработке /Лакин Г.Ф., 1973/.

Оценка солеустойчивости растения должна базироваться на нескольких основных характеристиках его адаптационных возможностей, в частности, в случае оценки по ростовым параметрам - по их совокупности.

" Показатель интенсивности роста целесообразно ввести в виде, используемом в задаче соизмерения ценностей теории принятия решений /Кофман, Фор, 1366/. Однако, по сравнению с комплексной 4оценкой, используемой авторами, предлагаемый нами показатель интенсивности роста имеет два отличия:

I/ "веса"' частных показателей определяются не субъективно -

статистическими методами, а аналитически ; 2/ вид показателя интенсивности роста"модифицирован с учетом возможности включения в него частных показателей, возрастающих в опыте. - ■ .

С учетом сказанного показатель интенсивнрсти роста им(ееи вид: ^ __ х 4 -

!-= п к ,

. й/х/ = 2ЕТ ¿1 ц-иЫ 'п/>

I-1 3

где: х - концентрация раствора соли ; - •

Ус /х/ - нормированные пси контролю частцые показатели ;

п/х/ = Ус опыт- > /2/ ,

, ч Уь контроль п - число частных показателей-;' 1

Лс -.вес частных показателей, при этом

= П' - ' 1 '

• ' I ■ ' /3/

' 4 / . . .

' V

С +1,' если в опыте У¿/х/< I - частные показал®ли ) убйважт.; > ' ,' , >

= -I, если ву опыте У1 /х/ > I - частные показатели _ возрастают^ - ' '

Из соотношения /2/ и /3/ следует, что показатель интенсивности роста лежит в диапазоне 0<.с/х/< I» причем С/0/ «'I в' контроле, С /хПред / => О при предельной концентрации солей.

"Веса" частных показателей с/С I определяются па степени угнетения показателей засолением - более сильно углотаемому пока-затёлю, соответствует больший вес.

Таким образом, определение ^¿-сводится к решению следующей системы уравнений: - >

- ^ ' - П + * /хпред./ / ^ /4/>

- . »¿'«предУ. 'I "

где хПТ10ГТ - предельная концентрация солей. " " -

Показатель интенсивности роста /I/ для случая наших частных показателей имеет вид: , '

с/х/ = «№/х/ +*с2у2/х/ ' + 0С4У4/*/ + ^5у5/х/ /5/.

• уз'х' -

так как_Рз = -I /Уд/х/ I в :опыте/, а= .$4 =

ибо в опыте, У1 < I, У2 <' I, У4 < I, У5 < I.

Под биологической солеустойчивостью культуры следует понимать совокупный результат, полученный во всём_ диапазоне' -солей, на котором существует культура /по данному растению , для каждой концёнтрации/. ' • , ;

Количественным выражением биологической солеустойчивости в этом случае будет площадь, ограниченная графиком показателя'интенсивности роста С/х/, как наиболее полной характеристикой степени: снижения роста засолением, и осью концентрации соли:

?пред. . 2пред. п

С

ГРеЛ> С/х/с1х . С4** / ^ЛхМ, /6/'

"о 'о \ 1«= I ' /

Из соотношения /6/ следует, что если до значения концентрации хптед> величина показателя интенсивности роста не снижаемая, ' то есть С/х/ = I, то имеет место идеальная биологическая солеустойчивость.

^ = хпред.

Вычисление интеграла /6/ производилось по формуле трапеции /Михельсон И.А., 1966/.

Погрешность вычислений С/х/ и С составляет 5,5^.

" РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЕ И ИХ ОБСЩЦЕНИЕ

I. Влияние хлоридного засоления на набухание семян

Набухание семян и расходование ими запасных веществ характеризуется общими и специфическими закономерностями для .всех исследуемых культур в условиях засоления. К общим закономерностям изменения К^ и Кс в условиях засоления относятся следующие: к 12 и 24 часам Кц снижается в зависимости от степени засоления до 30-40% от его контрольного значения. К 72 часам снижение Кц достигает 60-80%.

Кс выражен положительной величиной на экспозиции 12 часов и на всех вариантах опыта при экспозиции 24 часа, за исключением контроля. К 72 часам Кс на всех вариантах опыта отрицателен и уменьшается по абсолютному значению в соответствии с'увеличением концентрации №аС1. Отрицательное значение Кс указывает на то, что в процессе прорастания в семенах происходит убылЬ веществ, которая, как известно, определяется интенсивность^ Гидролитических процессов в эндосперме . Однако, с увеличением степени засоления абсолютное значение величины Кс уменьшается."

Эти данные свидетельствуют о подавляющем действии солей на расходование веществ семени в условиях засоления.■

Значение Кс у культур одного вида на этой экспозиции изменялось следующим образом. Для пшениц у сорта Чалтырка уменьшение ' абсолютного, значения Кс было более резким по сравнению с пшеницей Харьковской-46. Среди ячменей по этому же признаку отличается сорт Паллидум-43 по сравнению с сортом Донецким-650. Среди, просовидных менее всего, подавляется Кс у суданской травы, затем у проса и, наконец, у сорго. Среди сортов риса большее подавление расхода запасных веществ наблюдается у сорта Краснодарский-86 по сравнению с сортом Спальчик.

Изменения Кд по сортам среда культур выявили аналогичную закономерность: Кц подавляется сильнее у пшеницы Чалтырка по сравнению с пшеницей Харьковская-46 ; среди ячменей - у Паллидума-43 подавление сильнее ; среди просовидных - Кд более всего у сорго, менее - у суданской, травы ;у риса - сорт .Краснодарский-86 обнаруживает.!^ подавление более сильное, чем у сорта Спальчик.

Таким образом, предложенная методика позволяет оценить сравнительную солеустойчивость растений по степени набухания семян Л^/ и расхода запасных веществ /Кс/.

2. Особенности подавления морфо-физиолошческих параметров и накопление ионов Я~ в ростке и эндосперме в условиях хлоридного засоления

Выявление особенностей подавления морфо-физиологических характеристик проростков во всем'диапазоне солевого субстрата необходимо, 'с одной стороны, для понимания механизмов адаптации растений к.засолению, с другой стороны, для выбора концентрации для рашей .диагностики солеустойчивости проростков.

Результаты наших исследований показывают, что в диапазоне концентраций, определяющих область существования проростков, такие параметры, как длины корней ,• длины колеоптилей и всхожесть обнаруживают-двухфазный характер подавления. Такие параметры, как масса ростка и'эндо,сперма имеют слабо выраженную аналогичную тенденцию лишь, для некоторых, культур.

Двухфазный "характер угнетения заключается в том, что кривые роста и всхожести обнаруживают хорошб просматриваемую различную степень подавления,.которую'мй условно принимаем" за первую и вторую фазы". Двухфазный характер угнетения длины корней, колеоп-

V . Таблица I

ХАРАКТЕРИеТИКА двухфазной эффективности .засоления

* * *** К-****» ** * .-¡я.- я.яяяя Я- я * ЯЯ я» > Я * я- *■ я к я я-яя Я я- Я-я >г Я Я Я-» я

к * * пред.* меж'?. *дмдп. я- дийп. , * дифф. »'дяф'р.. у '»соут* конц.* конц.*1фйзы, * £&азы, * КОНЦ.1 * конц.е л,* | »н .и^сЫм м*С1*и паса * и'масп * м/нтм м/ятм

* я я-*-*** > ' • 1М ' • ■ >» ** яя а я * я я я г"»Я--1 -я я я я- я ; > я » я-я я я » яяя я V »-'я- *

п *чнл.* о.85 - 0.20 »0-0.20 <0.20-0.35*0.13/7.5 ,*0.55/12. с о.-»харч* 0.35 * о.но <0-0.20 *■ с . Р. С - о. ¿3* о . 1 5/"?. 5 -« 0. £5/1 8 .

1 *дсн'.? (у. 35 * о.. 20 < ос о . 2:0 < о . £0-о . 35» 0 . 1 5/7 . 3+0 . 23/ 12 . 5 ' .«стал.* 0.35 * 0.20 »0-0.20 *-0 . 20-0 . 35*0 . 1 5/7 . 5*0 . 25/ 12 . 3

! *суд.» о.ч-о * 0.10 »0-0.10 -»о. 10-0. 'и» 0.075/4* 0.12/6 .*пр.'"> 0.40 * 0.10 ^о-о.ю -»о. ю-о.чо* 0,075/'+» 0.12/6 »сор.* 0.60 * 0.10 *.0-0,ю *0 . 1 о-о . ¿г,о " ■ о . 075/г+* '0.18/6

*сп.~ * 0.35 * 0.2.0 »0-0.20 *0 . 20-о . 55 * о . 15/7 . 5 »0 , 22/ 11:. 5

+.1ш-.+ 0.35 * 0.20 «0-0,20 ■ ч ро-с;, 35- о . 1 5/7 , 5» о . 25 / i 2 , 5.

*кр. * о 1 25 * 0".£0 ^0-0. 21' »/'.г'г. -о. 25-о. 15/7.5*0.20/1 1 '

»0/1. * 0.й5 * 0.20 <0-0, 20 -<0 . ¿10-0, 25-^0 . 1 '■;/:. 5*0. 20/ 1 1

Я' * Я * » *» * Я я Я ' " > * * » я- ^ -я- Я Я ' " - -- * > - Я , ; ■ Я • ' ' ■ л- V» Г- Я Я Я V Я' » * * * * '

ПРН'1ЕЧР.НИ£:: диоф.-;:окц, 1-для м ..сг[::гт^/7п.,.

, ДИФ'Р-.1::0!-Ц.2-ДЛЯ Г7;> Оя.гСТИ .

тилей и всхожести может быть оценен следующим образом:^ наличием . межфазной концентрации, которая представляет собой точку перегиба на графике, различной степенью подавления' засолением фаз И' ' диапазоном концентраций ИаС1 для каждой фазы. Характеристики двухфазной эффективности засоления представлены в таблице I. Из таблицы видно, что характеристики двухсТазности совпадают для пшениц, ячменей и риса,~ а для просовидккх эти'параметры иные,-В практике селекционной работы возникает необходимость .' экспериментального определения концентрации соли, контрастно, дифференцирующей сорта по степени подавления роста.

' Анализ двухфазного характера кривых роста корня и колеоптиля показывает, что дифференцирующую концентрацию для них необходимо выбирать в диапазоне первой фазы, а" для всхожести - во второй.

Вторая фаза для к9рней и. колеоптилей характеризуется меньшей степенью угнетения. По всхожести, наоборот, первая фаза характеризуется слабым подавлением, а вторая фаза - значительным.

1.91 9.9 е.в е.7

а.6

б.5 9.4 9.3

е.г

9.1 0.9

9.1 9.2Нф 9.Э НА/И^"

ДГЮИ хотя КМОЖЕСТЬ

Р И С 1 2-х разная эффективность п а л в л -э ■ • ■< ■ -г я г ■ проростков риса "СПАЛЬНИК" ,1 ана концентрация Мф=0.2М МаС1»

|.9

•« в.7

V

в.тг е.э

е- КГЯСМЮТСХИЙ

И Кай

I -о*-:.: 0.9 0.8 о.т 9.6 в. 5 в. 4 в.Э

• .г е.1 е.е1—

е.1 ' ампьчих

П4 е.э ■а- хгаснояпгсф«

ННаМ-

РМС;£; К выбору концентрации солап для диагностики

солеустойчиЕости про.ростков риса(межф.конц. 0.2 М :

а)для длин корней дифференцирующая конц.: 0.15 М ЫаС1; . Б)для всхожести диФФеренцируюыая конц.: 0.25 ММаСХ.

Рис. 3 Особенности подавления морфо-физиолопических показателей и накопление хлора в ростках и эндоспермах /относ, ед./. Культура -пшеница Чалтырка"

■ ' 12

N _ I

литературе отмечено, что всхожесть слабо коррелируетчс& степенью солеустойчив^сти растений. Исходя из-наших данных дифференциальная диа^о'стика-растений по всхожести возможна, если концентрация соли для проращивания семян берется в-первой половине- второй фазы^ где данный показатель даёт контрастнее результаты /рис. I/. .. ' -

• Выбор .дифференпррупцей концентрации; для диагностик -соле-уртойчиво;сти проиллюстрируем на примере дроростков риса сортов Спальчик и Краснодарский-86. Из рис. 2 следует, что по длине корней дифференцировка .указанных культур является"достоверной в диапайоне второй половины первой ф^зы /0,15Ы №аСГ/, а па всхожести - в первой половине второй Дазы /0,25М йаС1/._

"*, В прорастахщих в засоленной среде семенах значительно повышается содержание ионов, причем больше" накапливается! хлора в ростке, чем в эндосперме, что и ..является одной^из причин торможения ростовых процессов. ч

'В нашу задачу входило определение накопления и»распределения хлора В ростках и эндоспермах для всего диапазона долевого субстрата. , • ■ ' ' , ' ' (.

В целом наш результаты совпадают с ¿шекщикися_литературны-ми данными'. ^Однако, за счет набора культур и концентраций: нами была,выявлена закономерность: более солеустойчивуй сорт накапливает больше хлора в ростке, чем в эндосперме. ' " 4

Так, среди пшениц этот показатель выше "у }Сарьковской, , среди ячменей -.у Паллидума, бреди прл с обидных"' - у суданской травы "Черноморка". " , 1 1 - , /1 ^

Накопление ионов хлора в эндосперме не отражает двухфазной ответной реакции на засоление, -выявленные, нами по м'орфэ-'физи о логическим показателям-и по набуханию семян_/рис. 3/.- Однако, в ростке максимум накопления хлора приходится на" конец первой- фазы. Резкое' увеличение хлора в ростке и э'ндо'сцерме соответствует' минимальным значениям морфо-физиолошческих характеристик'. .

\

3.'Цитологические изменения в корневой меристеме проростков ^ злаков йри хлоридном засолении;

' . 3.1-. Динамийа митотической активности ■ в корешках проростков 'в условиях засоления

Задачей цитологических исследований было определение митотической активности, в корневой меристеме проростков, злаков в широком.диапазоне солевого субстрата, начиная с момента появления делящихся клеток. При заселении ми.тотическая активность у испытуемых культур подавлялась, но" проявлялось это по-разному. У ячменя на предельной концентрации 0,ЗЛ' УаС1 МИ подавлялся по сравнению с контролем в 2-,5 раза, ач у''сорго - в 1,3 раза.

' Для ячменя торможение МИ и синхронность дёдения клеток наступает с 17> часов'при уровне- засоления .0,|М УаС1, подавление синхронности деления при боЯее высоких концентрациях МаЯ . У сорго пб сравнению.с-ячменем отмечается,.стимуляция митозов при уровне засоления 0,1М УаС1. Ингибирукщее действие |ГаС1 на сорго проявляется: во-йервых, через снижение*МИ при -засолении -0,2М УаС1 и 0}БМ 1УаС1 на 17 часах, во-вторых, -снижение усредненного значения митозов'на 25% по сравнению с контролем,, в-третьих, затягиванием митотического цикла по'временио чем косвенно говорит характер волн митозов.-

,1 У ячменя При засолении величина общего Щ опредёляет.ся .профазой, так как остальные фазы подавляются уже при засолении - в, 0,Ш УаС1 /рис. 4/. У сорго величина" общего МЙ определяется, всеми 'фазами митозов и лишь .при'высоких концентрациях 0,31 и ■ ' 0,5!{ УаС1 определяется числом профазных клеток /рис. 5/.

^ 3.2. Количественные изменения клеток коры ' и центрального осевого цилиндра первичной

структуры корня в условиях хлоридного- засоления

> В задачу наших исследований входило определение размеров клеток Цериблемы- /первичной корм корня/ и плеромы /осёвого "цилиндра,первичной структуры корня/.. " 4

1 " В корешках ячменя в условиях хлоридного засоления уменьшаются размеры кле?ок в зоне деления и растяжения, задерживается ■

ЛЧКЕНЬ КОНТГОЛЬ

1ве 1 ь©

140

10©

°17 гЬ г!? 24 зЬ чЬ ьЬ

часы

И ПГС)Ф. •— ПК1А»

НЙ». — ТЕП.

0.1Л П*С1

180 1Ьв 1-Ю 120

/,\ .....

/г .....-

¿Ь 24 эЬ Зй «Ь ¿2»

--- ПГО*. —ПЕТ. — тт.

17 ге гк эе зь 4а ьЬ 7!г и ---гаи*. —- нет.

няФ. — ТЕЛ.

я

в

1

з

£

2 £

19 го гг зо л> 43 ьо гг

-ми — проф. •— ^ег . - яшф, — ТЕЛ .

Рис. 4 Влияние //аС1 на общий ¡А и фазы митоза корневой меристемы ячменя

га

ЧАСЫ-пи ---про*. —нет.

--— тел.

15 120

0.1 н гкс1

8 £ И

г

Л Л Л гЬ г < зЬ зЬ 4Ь *!. ьЬ -Ь

ЧАСЫ 1и ---проф. —кет, «и*. ---тел.

Я *

гЬ эк эк 4^ чЬ ьЬ 7>Ь

член ■ ии — про*. •нет.

-ЯМ«. -—ТЕП.

1-) гЬ г!г 24 зЬ ч^ ьЬ Л

ЧАСЫ ---ПРО*. —— НЕТ. ---ТЕП.

8 1

И »

тЬ гЬ гЬ ¿4 зЬ ^"й'-йГбЬ'тЬ

ч л с и

-ни ---про*. --нет. -аня*. —тел.

Рис. Б

Влияние УаС1 на общий МИ и фазы митоза корневой меристемы сорго

начало, растяжения, однако к растяжению в услови^рс засоления ■клетки переходят быстрее. Пщ\этом влбольшей степени уметается длина-клеток,- чем^ширина. ,Клетки плеромы болер чувствительны к повышенным концентрациям 1ГаС{ по сравнению с клетками периблемы.

• В корешках 'сорго наблюдаются аналогичные изменения,'но в большей степени;, чём- у„ячменя подавляется, рост клеток,в длину и ширину. Размеры клеток плерЬмы угнетаются сильнее, чем клетсйс периблемы, то есть4эти-закономерности повторяются у обеих , культур. ' ' - , • ^ ,'

1 . - ^ / ' / ,

3.3. Изменения чв клетках, "покоящегося центра-"

в корешках проростков ,ячйеня- и сорго < _ 4

при хлориднЬм^засолении ' ~ '

Исследования были направлены н^'изучение измёнения'"покоя-1 щегося центра" корневой мер^с^емы-проростков ячменя и сорго в условиях засоления. .. ' >' ,

- У-ячменя на контроле количество клеток в инициальной" зоне уменьшается с 17 до 72 часов почти на 50^. В условиях засоления -наблюдается следуыцая закономерность:^чем выше уровень засоления, тем меньше процент, убыли этих клеток Цр времени. У сорго •■ наблюдается такая же зависимость-, но с большей скоростью, чем в корешках ячменя. Млтотическая активность"инициальной зоны у ячменя и сорго елабо возрастает с увеличением концентрации 1УаС1 и убывает по времени. У сорго ~по сравнению с ячменем наблюдае'т-ся меньшее число митозов,- '

Таким образом, в условиях хлоридного засоления "покоящийся центр" выступает как компенсирующее звено: во-первых, при увеличении концентрации 1^аС1.ыитотическая активность клеток "покоящегося центра" возрастает ; во-вторых, скорость снижения количества" клеток обратно пропорциональна концентрации соли.

4. Комплексный показатель интенсивности роста и биологическая солеустойчивость растений

в условия* засоления - .

Комплексный. показатель интенсивности роста растений на . данной концентрации УаС1 определяли по следующим 'морфо-физиоло-гическим частным показателям:. ^

длине корня - У]7х/

- длине колеоптиля - У^**^ - •

- сухой массе'эндосперма - Уд/х/ • сухой массе ростйа - У4/Х/

-всхожести - У5/Х/ ' , " ■

Из формулы /X/ следует,- что для вычисления комплексного показателя интенсивности роста необходимо определить"."веса" частных показателей. Термин "вес",в данном случав следует понимать4 как долю участия частных показателей в комплексной оценке и позаимствован он из задачи соизмерения ценностей теории приня-тия'решений /Кофман, Фор, 1966/, которукгмы использовали в разработке данной метйдики.

Процедура нахождения- "весов" частных показателей сводится к составлению системы уравнений » число'которых равно'числу показателей, в нашем случае - 5.

Система уравнений формируется следующим образом. Пефвое уравнение' - это сумма "весов" всех показателей, равная .единице. - ' . ' 1 = 'п- "

> 1 ' 1= I

Следующие уравнения Представляют собой обратно пропорциональную зависимость "весов" и значений частных показателей-на предельной концентрации №аС1. В таблице 2 приведены значения по. всем пяти показателям ¡Л-^ - для всех исследуемых "культур, полученные "в результате решения уравнений. ' ,

"Веса" частных показателей позволяют сделать оценку их угнетаемости, ,чта дает возможность выбрать показатели,, наиболее четко1дифференцирующие растения по степени их солеустойчнвости.

По исходным данным и по формуле•/5/ вычислены значения комплексного показателя интенсивности,роста /табл. 3/ для всего диапазона .солевого субстрата и. для всех культур. .

Комплексный показатель интенсивности роста позволяет сравнивать солёустойчивость культур при данной концентрации М-аИ в то время, как по отдельным частным показателям сделать это не представляется-возможным., Проиллюстрируем это на .,следующем примере» В1 таблице 4 представлены данные по частным показателям двух сортов риса - "Лиман"' и "Спальчик".

. - 18

; значения весовых коэффициентов исследуемых таблица е культур 1

******************************/****^***-********* ************ кцльтус'а * пыен. * - ячм. * проссв. . * рис

с0рт*яал.*зар.'*д0н.*пал.*с0р.*суд.*пр. *сп. -*лим *кр. *сл. ****************************** *********** *********+*** *******

т***************************>********************************

¿с 1 *0 . 18*0 ^45*0. 35*0.31*0.31* о . 45*0 . 36* о . 65*0 . 7£*0. 76*0. 7е ж* е' »0.72*0 .<+5*0.53*0. 55*0. 6Е*0 .45*0.54*0. 15*0 .16*0. 15*0. 16 з- *0 . 02*0 .03* 0 . 03*0. 05*0. 01*0 . 01*0 . 02*0 . 03*0 . 03*0 . 01 *0 . 03 «С 4 *0 .05*0 .04*0 . 05*0 . 08*0 . 04*0 . 04*0 .04*0 .(07*0 . 04*0 . 0е*0 . 04

5 *0 . 03*0 ,03*0 . 04*0. 04*0. 02*0. 05*0 .04*0.01*0. 05* 0. 06* 0. 0"5 ********** ****** **********-****** ***■**•

ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ РОСТА С(Х> ТАБЛИЦА .-3.,

В ПЕРЕСЧЕТЕ НА ОДНО РАСТЕНИЕ ПРИ ДЕЙСТВИИ Nací ' **** ********* ************ ************ ******************г**

культура * пь;ен. * ячм. * проссв. * рис

сорт*чал-*хар.*дон.*лал.*сср.*суд.*пр. «сп. *лим *кр. »сл.

■***■* *** **** я . ** * *** * » * *} * * ** ** * ******* ' **** *** **********

кснц.

М ЫаС1

0.00* 1 *1 *1 *1 *1 *1 *1 *1 *1 . 075* . 671 * . 633*. 743* . 806* . е50* . 51 3* . 549* . 9ЕЗ* . 8е7* . 755*'. 857 • о.10*.360*.608*.635*.441*.196*.333*.333*.863*.637*,634*.6s5 о.20*.143*.184*.170*.198*.141*.206* = 203* = ее 1*.216*.1ез*.065 о . 25* . 096* . 149* . 130* . 153* , 08:3* . 156* . 133* . 060* .101*. 031 * . 01 8 о.30*.06е*.075*.091*.11е*.071 *.094*.090«■033*.os1 о .35* .038*^043* . 05е* . 074* . 055* . 058* . 070* . 019* . 032 0.40* ,036*.045 *.055

с). 50* . 030*

О.60* .028*

**************** **-*íí*********^ **********************

Из Таблицы" следует^ что прямое сопоставление этих частных показателей ■ не позволяет сделать -вывод о солеустойчивости указанных культур при определенной-концентрации ffaCI, в данном случае к примеру взята концентрация 0,25М ffaCI. Значения же показателей интенсивности роста -

С/0,25М/ Спальчик - 0,060 + 0,003 1 ' С/0,25М/.' Лиман -0,101 + 0,005 "показывали1 большую относительную,солеустойчивость сорта Лиман при концентрации 0,2® f/aCI. 1 ,

, ' ■ ' Таблица 4

Значёнйя'частных морфог^зиологическйх показателей

проростков риса

\ • . v _ -

У ~,~072Ш~(ГаС1 1 Z'I'I i I 2 I Ё I S I Í I I I - I I I

' ! ■ Спальчик ! Лиман

Jj , . ' ' • .. 0,015 0,050

У2 -" 4 " ■ ' . 0,060 0,050

1/У3' 0,790 0,780

' _ У4 . " ■ ' 0,370 " 0,332

УБ s ' - 0,284 0,335

Биологическую солеустойчивость культур следует интерпретировать как совокупный результат, полученный во всем диапазоне-•солевого субстрата, на котором, существует растение.

Значения, биологической солеустойчивости исследуемых культур определялись по форлуле /6/ и представлены в рисунках 6-9.

Из рисунков следует, что-относительная биологическая солеустойчивость исследуемых культур дает следукзцее распределение культур с идентичной предельной концентрацией солей:

- Пшешцн: Харьковская > Чалтырка /хп _ = 0,35М/

- Ячмени: Паллидум > Донецкий /хп„ед = 0,35М/

- Просовидные: Суданская трава > Просо7хп = О,4M/

- Рис: Опальчик> Лиман /хПТО1т = 0,35М/,

т, N • , пред. 7 '

Краснодарский-86 > Славянец /х»™ = 0,35}/!/. исследуемые культуры, имеющие предельную концентрацию 0,3^M. WaCI, образуют следующий ряд:

рис > ячмени > пшеницы

, ' „ ■ ' <

Предел.конц. •********************************—*0.250 Краснодар с к и й~86!**************** О.129 -Славянец ',************** 0.125

.'110 ,.120 .130 .140 .150 .160 .350' , М МаС1 ' 4 *

РИС. Ь4 Биологическая сояеуотойчивооть исследуеиых культур о предельной концентрацией 0.25 М МаС1.

Предел*. )<онц. 1 *******************************—* , 350 Спальник ' 1 ******(е*******,*****.********** 0. 159 Яиман !***•********************* 0. 142

Па л ли дуй .'43 1 *********************** О. 139

Харьковская {***************** 0. 131 Чалтырка ****** о = 112

= 110 .120 Л 30 -140 .'150 .160 - <.350 Н МаС1

с предельной- к о нц е нт р а ц и е и 0.-3о И *ЫаС1

Предел, конд- 1 ******* >***•* ***•* к ******•»» * *** *•*•*—■ Судане.к тр:*. Б а I ***** ** О. 11.7 >

Про»: с:. ;**•.*'*** 0.114 „ ' '

' ' . . Л Я МаС1

.Бкзлоги'-'ссг^? солЕ/сгаи--иЕССТь иослэдуекьг- кулв-•тур !о продо льной ко!-"л^н грацией 0,«40 Г; М<?С3. .

| < ' > - 21, ^ "IV / 1

' I ' ~ ~

Предел . конц. г I ***■»****■»*****#*■»**<*■»---**-»**♦** 0. 600

Сорго ( >■*■*** 01097,

' ' ' |/ 1 ' ~ ' ' % 4 ' _>,--------Л---—*-----*-----*-------*-•

4 , мю" . 1ао 1.130 -1<+о .150 .боо

, 4 - ..

Х ' 4 ЫаС1,

.' V V ^ ' , " '

РИСТ9 .Биоябги^еская оолеувтойчивость исследуемых

культур с концентрацией" 0.6 М4-!аС1.

Сконструированный- способ' диагностики солеустойчивости рас-,• тений позволяет,. с-одной стороны, оценить на данной концентрации по^наС^ору частных параметров, солеустойчивость культур ; с другой стороны- -V дифференцировать сочеустойчивость культур с идентичной лредельной,концентрацией.

г ^ Предлагаемый,метод диагностики позволяет сделать оценку уг^етаемОсти частных показателей и выбрать из них наиболее четко дифференцирующие- сор^а по степени солеустойчивости.

- ДЦрим из преимуществ данного метода является отсутствие в , не!^ культуры - эталона. Кроме того, этот подход может быть использован для оценки других видов устойчивости растений, а также .кошухе^цой-'их устойчивости.

Предлагаемый метод является уточнением общепринятого в настоящее время к'оличествейного определения биологической солеустой-' чивости растений| интерпретируемого как■предельная концентрация солевого-субстрата. По нашей методике биологическая солеустойчи-ворть'" - площадь, ограниченная .графиком зависимости показателя интенсивности роста от степени засоления субстрата.

О/гнйсительной биологической солеустойчивостью /ОБС/ расте-,, ний мй считаем отношение биологической солеустойчивости сорта -■ /С/ к значению его предельной концентрации Хпред > умноженной

на 1005«:

\

ОБС = -" .10054 1 /7/

у ' /

пред.

~ Таблица 5-Относительная биологическая солёустойчивость

исследуемых культур ^ -

Предельная кон- ! 'Сорт' ■■ ! ' 4 ОБС, %

__________!________'

0,25 Славянец ' , '50

Краснодарский, ^ 52' '

0,35 , Чалтырка „ " ' " '32 ; '

• ' Харьковская - ' ' 37

• Донецкий ^ , 39 .. ч

Паллидум ,- . - ' 40 •

Лиман ' 41'

Спальчик - '' 46 ;

0,40 ; Просо. ' - 29 '

- , СуД'анка х . ;,30

0,60 ' ' ' . ' Сорго ' '' \ , ' 16 , ~

\ ' V

В таблице 5,приведены данные ОБС .всех исследуемых культур, вычисленные по формуле /77, Предложенный нами метод диагностики солеустойчивости, отвечает требованиям, изложенным в ряде методических указаний: надежностиL достоверности, объективности, технической ^простоте, особенно при использовании 3ffi, что обеспечит высокую производительность'методики.

Для автоматизации вычисления ОБС растений на ЭШ нами разработан алгоритм,' программа которого реализована Hä ПЭШ 13.: PS/2.

\

ВЫВОДЫ , , ,

1. Предложена методика определения оводнеция и-расходования запасных веществ семени при ^прорастании в' условиях засоления. Коэффициент набухания и коэффициент сухой1 массы к 72-96 часам подавляются в большей степени у проростков относительно менее солеустойчивых_культур. - < „ .

2. У всех исследуемых культур накопление'хлора в'ростках

на всех концентрациях SaCI больше, чем в эндоспермах.' Более соле-устойчивыесортанакапливают больше ионов хлора'в ростках и меньше в эндосперме. ' ■ , 1

■ 23 ' л > (

3. Морфо-физиологические характеристики проростков, коэффициенты набухания,, сухой массы в условиях-зааоления имеют двухфазный характер подавления, поэтому дифференциальная концентрация 'диа^остики солеустойчивости • проростков специфична для культур и характеристик /роста и всхожести/.

4." Засоление' в целом угнетает нормальный ход митоза, приводит к задержке его на профазе, причем угнетаются все фазы митоза, 'и величинами уменьшается1 пропорционально концентрации №аС1. •

ч5. Величина МИ не коррелирует, с линейными морфологическими характеристиками, в то- время как ""угнетение процессов растяжения -клеток пёриблемы и плеромы кратно"этим характеристикам.

-6. В условиях,, хлоридного засоления клетки "покоящегося центра" корневой меристемы, выступают кай компенсационный механизм цозйоляюдий .адаптироваться растёнию к солевому стрессу.

7. Предложен метод диагностики солеустойчивости культур с идентичной прёдельной концентрацией* солей, позволивший оценивать солеустойчивость растений по комплексу параметров на данной-концентрации солей, определять степень' угнетаемости, биологическую ¿олеустойчивобть растений как долю предельной концентрации, солей. ^ * -

4 8. Разработки алгоритм и програ^а для ,ЛЗШ 1Щ Еу<2, определения биологической солеустойчивости растений.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО „ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Глебова Э.Н. Влияние хлоридного засоления на ^абухание семян некоторых-злаков. Сб. научных _работ аспирантов КБГУ, вып. 3, '

, ч. 3, Нальчик, 1972^ " •

2. Глебова Э.Н. Накопление и- распределение хлора в проростках ' некоторых злаков в условиях засоления. Сб. докладов и выступлений на ¿аседании совета КБГУ, посвященном 50-летию Автономии Кабардинр-Балкарии*, Нальчик,, 1973.

3. Йукйвская Н.В., Глебова Э.Н. и др." О выборе приемов и признаков для диагностики солеустойчивости растений. Методическое

' совещание "Методы ¡диагностики устойчивЬсти растений к неблагоприятным условиям среда! и их использование в селекции", Ленинград, 1373. ' . " .

4. Жуковскар Н.В., ЛуДецко Э.„К.; Глебова Э.Ц. и др. К вопросу о специфичности- влияния ион">в-на рост в свяйи с солевым обменом растений, Третья Всесоюзная .конференция по физиологии, и биохимии солаустойчи^ости- растений, Алма[-Ата, 1974.

5'. 'Журовская Н.В., Глебова Э.Н.. Способ, диагностики солеустойчи-вости растений., - В кн.: Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям' среды. -"Ленинград: Колос, 1976.

•6. Жуковская Н.В.; Ляхова Н.Ф., Луцёнко Э.К., Николаенка В.П., Глебова.Э.Н. Состояние энергетическогд обмена растений в условиях различного солевого режима. Сб.""Материалы 3-ей •Севоро-Кавказской биохимической конференции". - Изд-во РГУ,' ■ 'Ростов-на-Дону, 19761

Глебова Э.Н.,' Длешин Н.Е., Барчукова А,Я. Диагностика соле-устойчивости проростков ¿лаков по морфо-физиологическим показателям. Сдана, вх печать.

> ' -

^—

- г ' ,. ^

V... J