Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОДБОР СОРТОВ, МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ САЛАТА (LACTUCA SAITVA L) С МИНИМАЛЬНЫМ НАКОПЛЕНИЕМ РАДИОНУКЛИДОВ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ИХ СОДЕРЖАНИЯ В ПРОДУКЦИИ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ПОДБОР СОРТОВ, МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ САЛАТА (LACTUCA SAITVA L) С МИНИМАЛЬНЫМ НАКОПЛЕНИЕМ РАДИОНУКЛИДОВ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ИХ СОДЕРЖАНИЯ В ПРОДУКЦИИ"



На правда рукописи

СОЛДАТЕНКО Алексей Васильевич

УДК 63К52: 635.5: 581.19.043; 577.34

ПОДБОР СОРТОВ, МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ САЛАТА (LACTUCA SATIVA L.) С МИНИМАЛЬНЫМ НАКОПЛЕНИЕМ РАДИОНУКЛИДОВ; ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ИХ СОД ЕРЖАНИЯ В

ПРОДУКЦИИ

Специальности; 06.01.0S - селекция и семеноводство 06.01.06 - овощеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА - 2005

Работа выполнена во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур в лаборатории экологических методов селекции ВННИССОК в 2003-2005 гг.

Научные руководители:

Доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Добруцкаи Е.Г.

Кандидат сельскохозяйственных

наук, доцент Сычев С.М.

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Коненков П.Ф.

Кандидат сельскохозяйственных

наук, профессор Андреев Ю.М.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства

Защита состоится 27 декабря 2005 г, в 10. 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220, 019. 01 во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур (143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, пос. ВНИЙССОК)

Факс (095) 599-22-77, e-mail: VNIISSOK ® MAIL.RU

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВНИИССОК.

Автореферат разослан ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор е.- X. наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в связи с катастрофой на

Чернобыльской АЭС около 2 млн, человек проживает на территориях с плотностью загрязнения радиоцезием свыше 1Ки/шг(Крук, 2004).

В восстановительный период ликвидации последствий аварии система "почва-растение" является основным звеном в цепочке, приводящей в организм человека до 70% радионуклидов. Задача агропромышленного комплекса -производил, продукцию с минимально возможным в условиях радиоактивного загрязнения содержанием радионуклидов. Главная проблема, с которой сталкивается сельхозпроизводитель на загрязнённой территории, заключается в том, что мировой науке и практике неизвестны доступные методы, которые Позволили бы прервать биологическую цепочку миграции радионуклидов в природе (Басалаев, Пашкевич, 2004).

Роль сельскохозяйственной науки при этом - разработка системы земледелия, гарантирующей получение продукции с минимальным содержанием экогоксикашов, в том числе радионуклидов. Для этого рекомендуются некоторые технологические приёмы, в основном высокозатратные. Наиболее радикальным и дешевым путем снижения накопления в продукции экотокеикантов является селекционный, путь создания радиофобных сортов, позволяющих в условиях загрязнения почвы радионуклидами получать относительно чистую продукцию (Бушуев, Бушуева, Равков, Порхонцова, 2002).

Дня селекции важным является наличие сортовой специфичности реакции растений на изменение экологических факторов, в частности загрязнения почвы и растений экотоксикантами, В связи с этим внимание исследователей -селекционеров все больше направлено на изучение поведения растительных организмов по отношению к накоплению химических элементов разной природы в товарной продукции. Активная работа в этом направлении ведется на разных растительных объектах.

Наши исследования позволят дополнить уже имеющиеся сведения о накоплении химических элементов овощными растениями применительно к ЦНГ. МОХА

т.....

задачами селекции на высокое качество продукции. Вышеуказанное дало возможность определить цель диссертационной работы.

Цель н задачи исследования. Целью наших исследований явилось бжшого-зкшогическое обоснование элементов селекционной технологии при создании сортов и гибридов салата, устойчивых к накоплению радионуклидов и технологических способов снижения их содержания в товарной части урожая.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи;

1. щучить эшюгтктографическую изменчивость салага тнаиэш5ениюшСз;

2. определить информативность естественных экологических сред, как фонов для отбора генотипов на стабильно низкий уровень накопления радионуклидов;

3. выявить сортовое разнообразие салата по накоплению радионуклидов в товарной части урожая и по параметрам адаггшвноста и стабильности;

4. выделить морфобиадогаческие признаки, для косвенного отбора по накоплению радионуклидов в продукции.

5. разработать способы снижения поступления радионуклидов ШС$ в продукцию при выращивании салзта.

Научная новизна заключается в определении гежттов салата со стабильно низким накоплением радионуклидов; выявлении биологических особенностей исходных форм для селекции на устойчивость к накоплению радионуклидов; определении возможности применения импульсного низкочастотного электрического поля (ИНЭП) и стимуляторов рост для снижения уровня радионуклидов в товарной продукции салата.

Практическая значимость работы. Разработанные метода позволят повысить эффективность селекционного процесса, направленного на получение сортов салата, обладающих устойчивостью к накоплению радионуклидов за счёт использования информативных сред для испытания и отбора» исходного материала как источника стабильно низкого содержания косвенного отбора по

морфобиологическим признакам. В овощеводстве возможно использование сортовой изменчивости при выборе сорте® для выращивания в зонах загрязнения. В

технологии выращивания салата могут быть исполшованы разработанные приёмы: обработка семян импульсным низкочастотным электрическим полем (ИНЭП) н стимуляторами роста (проведение внекорневых подкормок), для снижения содержания радионуклидов в продукции.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту :

1. Способ выбора естественных, экологических фонов д м испытания сортов и отбора при селекции на стабильно низкое содержание радионуклидов (комплексная оценка параметров среды — определение сети испытаний, включающей пункт селекции, высоко- н средне информативный фон - испытание по схеме 3 пункта—3 года).

2. Сортовые различия салата но накоплению Cs.

3. Основные параметры адаптивной способности и экологической стабильности сортов салага.

4. Обработка семян салата импульсным низкочастотным электрическим полем и стимулятором роста селенатом натрия -10*%, оказывает положительное влияние на хозяйственно ценные признаки, биохимический состав и снижает уровень накопления mCs.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на отчетных сессиях ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур в 2003-2005 гг., ш заседании научно-технического совета и расширенном межлабораторном заседании в ноябре 2005 года. Материалы диссертации были представлены на Международной научно-практической конференции «Производство экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства» (Брянск, 2004); V Международной научно-практической конференции «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Донской ГАУ, пос. Персиановский, 7-И июня 2004); VI Международном симпозиуме «Ноше и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 13-17 июня 2005); Международной научно-практической конференции «Эффективное овощеводство в современных условиях» (Беларусь, Минск 14-15 июля 2005);

Международном симпозиуме «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства овощных кулыур» (Москва, 9-12 августа 2005).

Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано семь статей и рекомендации по снижению накопления радионуклидов.

Струил ура л объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на страницах, содержит таблиц, 43 рисуюсоа Список использованной литературы включает!? 2 6 наименований, в том числе М € - иностранных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследования. Объектом исследований являлась культура салаг. В качестве материала для исследований использованы 12 соргсообразцов. Они подобраны по различию морфологических признаков, биологических особенностей. Изучали следующие сортообразцьг Подмосковье, Берлинский жёлтый, Ьагапс!, Селекционный образец. Творец, Московский парниковый, Фестивальный, Балет, Азарт, Алекс, Изумрудный, Новогодний, которые получены из лабораторий ВНИИССОК: генетики и цитологии, экологических методе® селекции, а также ю коллекции ГНЦВИР.

Условия, методы исследовании. Научные исследования проводили в 20032005 гг. в лаборатории экологических методов селекции ВНИИССОК, опыты лаборагорно-полевые. Сорта и сортообразцы гоучали в открытом грунте на естественном фоне (шВНИИССОК, Одинцовский район Московской области, РФ; пТордеевка, Гордеевского района Брянской области, РФ и в Республике Беларусь -Гомельская область, д. Демьянкп, Добрупюкого района). Московская область, отличаясь наибольшей долготой дня, имеет минимальные значения всех агроклиматических показателей, кроме средней относительной влажности воздуха в полуденные часы. Гомельская область характеризуется максимальными показателями по сравнению с другими зонами исследования по большинству показателей. Брянская область занимает промежуточное положение за

исключением средней относительной влажности воздух3 в полуденные часы — максимальное значение показателя среди трёх зон. Условия вегетации, в основном соответствовали биологическим требованиям салата, но различались по годам.

Обработку семян импульсным низкочастотным электрическим полем проводили на приборе стимулятор электрофизический "СЭФ" за 8 суток до посева, при экспозиции 20 минут, 3 часа, 6 и 9 часов. При изучении способности сопротивления отрицательному воздействию радионуклидов, с применением стимуляторов роста использовали амаракган (10"' и 10"®%), альбит (Ю-3 и 10_3%) и селенат натрия (10'5и Ю"^). Определение зависимости накопления салатом цезия, стронция и других элементов от вида почв провели на верховом торфе, торфяно-перегнойной и дерново-подзолистой почве. Анализ образцов осуществляли с помощью инструментального нейтронного и атомно-абсорбционного методов (Горбунов и др., 1987). Определение содержание шСз в листьях салата, а также в почвенных образцах провели в лаборатории агрохимии к почвоведения Брянской ГСХА, с помощью гамма-радиометрического метода определения птСз (ГОСТ 10179-96). Биохимический состав определяли в лаборатории физиологии и биохимии ВНИИССОК по общепринятым методикам в фазе технической спелости. Индивидуальное описание в фазе технической спелости по морфологическим и количественным признакам в соответствии с "Методикой ЭСИ" ч2. (1995т). Оценка достоверности полученных результатов проводилась методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985). Взаимосвязь между количественными признаками определяли методом корреляционного анализа (Доспехов, 1985). Определение адаптивной способности и стабильности генотипов по методике АЛ. Кильчевского, ДВ. Хотылевой (1985).

Работа выполнена в сотрудничестве с институтом ГИ11 РАН, ПЩ ВИР, Брянской ГСХА, отделами и лабораториями ВНИИССОК: биохимии и физиологии растений, генетики и цитологии. Прибор аккумулятор "СЭФ" предоставлен Широковой ЕА. (ООО ИНТЕЛПРО").

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экапогхнгеографическая изменчивость салата по уровню накопления

ШС& Изучение различных сортов в одинаковых условиях и в различных географических пунктах даёт возможность судить о геногипических различиях, об экологической изменчивости (Вавилов, 1935; Жученко, 1988).

Испытание в 2003 году двенадцати сортообразцов салата в трёх пунктах позволило выявить значительное сортовое разнообразие салата по уровню содержания шСз в продукции. По результатам опьгга были определены образцы для дальнейшего изучения: Селекционный образец (наибольший) и сорт Изумрудный (наименьший накопитель радионуклидов). Кроме того, выделены сорта Новогодний, Балет, Берлинский жёлтый, Ьагапс!, отличающиеся различной реакцией на среду испытания и морфологическими признаками (рис. 1).

Рмс. 1 Уровень содеркшпш в товарной продукции разных еоргов салэта в рахтчпых условиях срезы (Бк/кг), 2ШЗ г.

ІШІ^ШІШВШЗШІШШЩІЖ^ЕЕНІ

> ІІі'іііКі;: І'Йг

---^ ■ -------- —

^; і ; і І і ^ і і ^ • і V; ^

. -ті (З:1*; і і ґ>: :

ВІН— ' 1 1 і І...... І 1 І «■»♦¿і ¡^ і " і.ш .

Гомель

Брянск

□ Селекционный образец

■ Новогодний

□ Балет

□ Берлинский жёлтый

■ 1.агапс1

□ Изумрудный В Фестивальный □Азарт

■ Московский парниковый

■ Подмосковье □Алекс □Творец

Москва

Эколога-географическая изменчивость уровня содержания в продукции салата характеризуется нами по результатам изучения взаимодействия "сорт — пункт испытания". Нами впервые выявлена эколого-географическая изменчивость салата по накоплению радионуклидов. Различия по уровню накопления шСэ между сортами составили в Московской области —103 раза, в Брянской области — 5 раз, в Гомельской области — 22,5 раза. Различия достоверны между уровнем содержания

& продукций салагга а Гомельской области и в пунктах Брянск, Москва, а рааличия между пунктами Брянск и Москва шход<ггся в пределах ошибки опыта.

Наличие эксяого-тяраф>1ческой изменчивости позволяет рассчитывать на эффективность использования изучаемых сред дяя селекции на минимальное накопление салатом радионуклидов, для оценки стабильности по этому признаку.

Информативность различных фонов при селекции на устойчивость овощных культур к накопленнк» радионуклидов. Серия испытаний шести сортообразцов салата в девяти природных средах (три сезона - в Гомеле, три сезона - в Брянске, три сезона — в Москве) позволила дать хомгшехсную оценку среды пунктов испытания по основным параметрам: продуктивность. относительная дифференцирующая способность ($&), типичность (и).

№ трёх пунктов испытания один (Гомель) резко отличается от других максимальными значениями параметра продуктивности. При испытании на первых этапах, для определения потенциала признака у исходного материзла, включение в сеть испытания пункта "Гомель", наряду с пунктом места селекции, обязательно.

Параметр с^ характеризуется значительной экологической изменчивостью, наиболее выраженной в Гомельской области, где амплитуда между минимальным и максимальным его значением составляет 490 % (12,4-3,9). В Брянской области продуктивность среды стабильнее: амплитуда ее составила 193 % (рио2). Московская область занимает промежуточное положение (амплитуда 325 %).

Анализ показателей дифференцирующей способности деды (по параметру Ба) показывает, что наибольшей дестабилизирующий эффект проявляется в Гомельской области. Фон среды этого пункта стабильно анализирующий, причём уровень параметра З^значительно превышал 30 % во вое годы испытания (рисЛ).

В Брянской области также наблюдши изменения параметра Б* по годам: (амплитуда 207 %, в Гомельской области204%). Однако он колеблется, в основном, на уровне стабилизирующего воздействия на генотипы. Только в один год из трёх экологический фон являлся слабо анализирующим. Такие условия более подходят для размножения перспективных образцов, канд идатов в сорта, так как позволяют поддерживать выраженность попушгаий по селектируемому признаку (рисЗ,).

Рис. 2 Параметры среды как фона дня отбора на устойчивость к накоплению О* 20(13-2005 «г.

хер, 6*ЛеГ

■гшмьзмз ВГом*ль2М4 □ГомльЗОД □ Брмссаиэ «СрянаНОМ обрлимгоо» ■МмимШ

амеммзом

■Неси* ММ

зл*

агмипъзш» госк

□Г«мш>ь2№ □БРЯИС! готд ■ 6рян*х2М* ИБрими ДОЗ ■НоммШ □Пестам 1Ммт»М

Наибольшие различия до степени дифференциации образцов следует ожидать в Московской областя, где фон меняется от нивелирующего (2003 г.) до анализирующего (2004 г.). Амплитуда между минимальным и максимальным значением параметра Б* составляет при этом 306 %.

Значительно изменчив в пространстве (пункты) и времени (года испытания) параметр типичности среды (10- Наиболее высокие значения его отмечены в Гомельской области, но только в два года из трёх лет испытания. В 2004 году типичность среды в пункте "Гомель" была минимальной в опыте. В тот же год в Московской области этот показатель достиг максимального значения при очень ншком уровне значения данного показателя в другие года. Это объясняется теп, та» в ГомеяьсхоЙ области а этом году наблюдался недостаток атаги. В пункте "Брянск" изменения типичности среды по годам адекватны наблюдавшимся в пункте "Москва": два года низкий уровень и один год — средний. Такая изменчивость параметра типичности определяет необходимость включения в сеть испытания на последних этапах селекции всех изученных сред. Поскольку в Гомельской области только в 66 % случаев гарантируется формирование условий,

обеспечивающих типичность среды, репрезентативность оценки могут обеспечить результаты параллельного испытания в других пунктах.

По результатам комплексной оценки среды наиболее информативным фоном для отбора при селекции салата на устойчивость к накоплению радионуклидов являются условия Гомельской области, где формируется высокопродуктивна^ высокотипичная среда и экологический фон — анализирующий. Поскольку высокопродуктивная среда не всегда обеспечивает максимальное проявление изменчивости при сравнительно высокой типичности отобранных сред, необходимо включать в сеть испытания и другие пункты. В нашем эксперименте это кроме пункта Москва (место селекции) — пункт Брянск.

Сортовые различия но накоплению радионуклидов салатом. Наличие эколого-reo графической изменчивости признака позволяет оценить степень стабильности проявления его у различных генотипов растений.

При испытании шести соргообразцов (2004-2005 гг.), сортовая реакция проявлялась ежегодно. Выявлена специфика её на различные зоны и годы испытания. Например, наибольший накопитель mCs в Гомельской области — Селекционный образец, не являлся таковым в Брянской и Московской областях за исключением условий 2005 года в пункте Москва.

У сорта Изумрудный устойчивость к накоплению радионуклидов быта также нестабильной.

Анализ средних показателей 1T?Cs при эколого-географическом испытании салата показал, что в зависимости от пункта выращивания ранги соргообразцов по уровню накопления l37Cs изменяются. Более чётко проявились сортовые различия при аналюе средних данных по всем пунктам испытания.

Согласно данным широкого экологического испытания наиболее устойчив к накоплению радионуклидов сорт Изумрудный, наименее Селекционный образец. Они различаются между собой по показателю Хер (среднее содержание 137Сз за три года в трёх пунктах испытания) более чем в два раза (табл2). Остальные образцы занимают промежуточное положение. Из них сорт Новогодний ближе по уровню содержания к наибольшему накопителю радионуклидов—Селекционному образцу.

Три оставшихся образца шло дифференцированы меаеду собой и по параметру Хер ближе к устойчивому сорту Изумрудный.

Экологическая устойчивость к адаптивность сортов салата по уровню накопления радионуклидов.

Относительно стабильности уровня накопления радионуклидов в овощных растениях сведений в научней литературе явно недостаточно. В связи с этим нами проонадшироваиы данные ю экологической устойчивости испытанных б сортов салата.

Стабильность уровня содержания тС$ различных сортов салата. Оценка стабильности уровня содержания шСз в продукции салата проведена по параметру Эя; (относительная стабильность гаютапа), При значении до 10% уровень экологической изменчивости признака незначительный, от 10-20 % - средний и выше 20 - значительный. Все испытанные вами сорта характеризуются значительной изменчивостью уровня содержания ,37Сч (табл. 1).

Таблица 1

Параметры стабильности сортов салата по уровню иакшения _(Гомель, Брянск, Москва) в 2003-2005 гг._

Сортообразец Хер, Бк&г Относительная стабильность генотипа, S&, % Коэффициент регрессии генотипа на среду, b¡

Селекционный образец 57,41 110,89 1,95

Новогодний 36,82 102,97 1,06

Балет 29,50 103,47 0,97

Берлинский жёлтый 28,46 85,04 0,67

Larand 27,48 84,25 0,69

Изумрудный 2336 114,66 0,66

Наиболее нестабилен по данному показателю сорт Изумрудный. Однако

нестабильность у этого сорта объясняется не повышением, а резким снижением уровня содержания ,37Cs в высокопродуктивной среде пункта Гомель: до 8,1 (2003г.) и 20,5 (2004г.) Бк/кг при средней по опьпу 37,7 Бк/кг и максимальном показателе 182,8 и 150 Бк&г у Селекционного образца. Следовательно, в данном случае нестабильность играет положительную рать, позволяя растениям противостоять стрессору, в данном случае - повышенному содержанию радионуклидов в окружающей среде.

Экологически неустойчивы по способности накапливать 1370з: также Селекционный образец, сорта Балет и Новогодний. Их нестабильность сочетается с высоким и средним уровнем показателя, что, безусловно, снижает их ценность как для использования при производстве продукции в загрязнённых зонах, так и для селекции на стабильно ншкое накопление радионуклидов.

Наиболее стабилен уровень накопления радионуклидов у сортов Ьагак! и Берлинский жёлтый. В высокопродуктивной среде 2003 и 2005 гг. пункта Гомель они занимали стабильные ранги по содержанию шСк 4 (Ьагагк!) и 5 (Берлинский жёлтый), незначительно отличаясь от наиболее устойчивого (ранг 6) сорта Изумрудный.

Экологическая пластичность сортов салата. Использовали коэффициент регрессии Ь» характеризующий отзывчивость сорта на изменение условий выращивания, в нашем случае по схеме: пункт - год.

По экологической пластичности сорта салата можно разделить на; неотзывчивые на изменения условий выращивания (Ь* <1) - ЬагаМ, Берлинский жёлтый, Изумрудный; слабо отзывчивые (Ь, =1) - Новотдний, Балет; отзывчивый на изменения условий выращивания (Ь{ >1)—Селекционный образец.

Таким образом, наиболее отзывчивым на загрязнённую среду оказался Селекционный образец, один из 6, т. е, это свойство не является широко распространённым в группе испытанных нами сортов.

Из 6 сортов только один имеет содержание ШС$ ниже среднего и коэффициент пластичности не выше единицы (Изумрудный), т.е. сочетает устойчивость к накоплению радионуклидов с низкой отзывчивостью на ухудшение условий среды.

Адаптивная способность сортов салата по содержанию шСь При селекции на устойчивость к накоплению радионуклидов проблематично использование такого важного параметра адаптивности, как селекционная ценность генотипа (СЦП), в обычном понимании его значения, т.к. считается, что наивысшей селекционной ценностью обладают генотипы со стабильным проявлением достаточно высокого уровня признака, с максимальным значением параметра СЦП. В нашем случае (селекция на низкое значение признака) можно предположить, что

лучшим является генотип с минимальным значением параметра СЦП, т.е. сорт Изумрудный, а худший — с максимальным значением СЦП — Селекционный образец.

Наибольшей специфической адаптивностью характеризуется Селекционный образец (40533). далее в порядке убывания: Новогодний, Балет, Изумрудный, Берлинский жёлтый, Larand.

Специфическая адаптивная способность Селекционного образца появилась в реакции на среду пункта Гомель во все годы исследований (2003-2005гг.) и в 2005 году в Москве. Это выразилось в неспособности его противостоять неблагоприятной экологической ситуации (высокому содержанию в среде радионуклидов). Второй по специфической адаптивности - сорт Новогодний. Этот сорт низко- и средне- устойчивый к накоплению l37Cs в большинстве сред испытания. В условиях Гомельской в 2004 г. и Московской областях в 2005 г., он проявил устойчивость, накопив шСз меньше, чем другие обршцу.

Таким образом, по комплексу признаков выделены Селекционный образец и сорт Изумрудный, как наиболее контрастные по своим показателям.

Адаптивна« способность сортов салата по признаку продуктивности. Анализ проявления признака "масса растения" в меняющихся условиях среды пунктов и лет испытания позволил определить разнообразие изучаемого набора сортов по параметрам ад аптивности продуктивности.

Сорта, резко различающиеся по уровню накопления радионуклидов, различаются по отдельным параметрам адаптивности. Наибольший накопитель 137Cs (Селекционный образец) низкопродуктивен, у него слабо выражена общая и специфическая адаптивная способность. Сорт не отзывчив на улучшение условий выращивания (bj<l). Все эти показатели выше у сорта Изумрудный, устойчивого к накоплению inCs. Общим для этих сортов является недостаточная стабильность продуктивности, которая (нестабильность) более выражена у сорта Изумрудный, накапливающею Cs в меньшем количестве по сравнению с другими сортами. Чёткой зависимости между устойчивостью к накоплению радионуклидов н общей гфиспособленностью генотипа к среде не проявилось.

Морфологические особенности сортов, различающихся но устойчивости к накоплению радионуклидов. При проведении селекционных исследований важное значение имеет информация о характере проявления и экологической изменчивости изучаемых признаков. Одной ю целен нашей работы было выявление морфологических признаков, связанных с устойчивостью растений салата к накоплению им радионуклидоа

Анализ характера проявления морфобиологических признаков у сортов, резко различающихся по уровню накопления '"Сэ (Изумрудный и Селекционный образец) показал, что у обоих сортов однотипны такие признаки как: форма кочана и листьев, вегетационный период, высота растения и поверхность ткани листа. А по таким признакам как розетка листьев, окраске листа, характеру волнистости края листа имеются различия.

Таблица2

Характеристика хозяйственно ценных признаков сортообразцов салата, Москва,2003-2005 г, х+5і

Масса растения, г Розетка листьев, см Наибольший лист, см Масса корня, г

диаметр вьюота длина ширина

Сатекшкиныйофаэе! 25,7+0,4 24,2+1,6 208+0,9 14,0+0,1 83+02

Новогодний 169^333 29,0+1,7 192+13 17,0+1,0 14,5+0,4 11,0+2,2

Балет 219,5+88,7 30£+09 24,8+1,6 22А±1А 17£М)2 10,8+0,8

Берлинский жёлтый 20,2+0,5 27,ОН),8 24,6+2,7 ИЗ+Д9 10,0+0,4

ЬапгиЗ 144,5+562 24,6+0,5 19,0+0,1 182+0,5 14,0+2,4 8,0+03

Изумрудный 132^+38.8 29£+Ц9 25,5+12 243+1Д 12.6+03 122+1,1

Практический интерес представляют сорта, имеющие характерные морфологические признаки и накапливающие минимальное количество радионуклидоа Нами определено, что сорт Изумрудный, накапливающий шСэ в меньшем количестве по сравнению с другими сортами, превосходит существенно все сорта по такому количественному признаку, как "масса корня". А также проявились различия по признакам "диаметр розетки листьев", "д лина пластинки наибольшего листа" — они больше у сорта Изумрудный н по "ширине пластинки наибольшего листа" - значение этого признака больше у накопителя ШС5 -Селекционного образца (табл. 2). Эти признаки можно использовать для предварительной диагностики наличия устойчивости к накоплению радионуклидов

у исходного материала. Селекционер может выбрать из эти признаков тог, который более удобен при работе. По остальным признакам различия между устойчивым (Изумрудный) и неустойчивым (Селекционный образец) генотипами были несущественны.

Взаимосвязь количественных и качественных признаков. Исследователями доказано, что знание корреляций между признаками очень важно для селекционера. По наиболее четко выраженным зависимостям можно выделять селекционно-значимые признаки, служащие для оценки отдельных генотипов (Сенин; Балашова; Тимин, 1996; Гужов, Гинс, Кононков, 1999). В наших исследованиях особое значение имеет выявление корреляций между количественными признаками и накоплением в продукции радионуклидов.

Интенсивность поглощения радионуклидов зависит в некоторой степени от продуктивности, биологических особенностей растения. В связи с этим мы изучили связь зависимостей между 8 количественными признаками салата и накоплением в хозяйственно ценной част растений ШС&.

Рис. 3. Корреляционные плеяды количественных признаков салата, Москва 2003 т. 2004 г. 2005 т.

Признаки: I - масса растения; 2 - количество листьев; 3 - диаметр розетки; 4-высота растения; 5 - длина пластинки листа; 6 - ширина пластинки листа; 7 - диаметр корня; 8 - масса корня; 9 - содержание Прямые корреляции: * - связь существенна; ...... - сильная>0,7;_- средняя0,3-0,7;.........- слабая<03.

и

Корреляционный анализ показал, что рад признаков сопряжён между собой, во степень зависимости различается по годам. Сильная и средин прямая зависимость стабильно проявлялась между признаками "масса растения" и "диаметр розетки", а также "ширина пластинки листа" и "д иаметр и "масса корня".

Признак "диаметр розетки листьев" коррелирует (прямая связь средней и сильной степени) с "шириной пластинки листа", "диаметром и массой корня

Выявлена прямая связь "количества листьев" с "уровнем накопления шО>", "высоты растения" - с "длиной листа", а "ширины листа" - с "д иаметром розетки листьев".

Корреляции менялись по годам наблюдений как по степени евзгш признаков (от слабой до сильной), таки по направлению (от прямой до обреггаой).

Экологической изменчивостью характеризуются также корреляции между морфологическими признаками и накоплением радаэнукгшдоа Только одна прямая саяэь константна; в три года исследований сохранялся уровень средней или сильной зависимости между содержанием шСз и количеством листьев. Однако только в один год го трёх связь этих признаков существенна. Недостаточная стабильность данной корреляции препятствует эффективному использованию её в селекционном процессе. Экологически устойчива также связь между диаметром корня и содержанием шСз (<^щественна только в один год (2003) из трёх).

Больший интерес могут представлять отрицательные корреляции, когда увеличение абсолютного значения хозяйственно ценного признака связано со снижением содержания радионуклидов в продукции. По нашим наблюдениям они проявляются очень редко. Стабильная (3 года), хотя и слабая обратная зависимость наблюдается между содержанием ШС5 и только одним признаком - "длиной пластинки наибольшего листа" н реже (2 года ю 3) с "высотой растения". Поиск таких корреляций следует продолжить.

Изменчивость биохимического состава салата. Изучение биохимического состава салата выявило сортовые различия по основным его компонентам. Наиболее дифференцированы образцы по уровню содержания нитратов; от 1792 мгУкг до 91,9 мг/кг по годам. По остальным элементам биохимического состава

различия между сортами менее значительны и составляют от 12,1 so 5,1% по сухому веществу; от45,7б до 14,43% по витамину С; от 9513 до 251,7 мгЛ 00г по калию.

Не выявлено образцов, четко выделяющихся максимальным или минимальным уровнем всех показателей биохимического состава. Наиболее высоким качеством продукции отличался в отдельные годы сорт Берлинский жёлтый. Сорт Изумрудный, устойчивый к накоплению радионуклидов, по качеству продукции уступал только сорту Берлинский жёлтый.

Экологическая изменчивость показателей биохимического состава продукции салата в литературе практически не освещена. Нами для характеристики экологической изменчивости биохимического состава салата использован параметр S& (относительная стабильность генотипа). Для его расчета анализировали результаты трёхлетних испытании в условиях Московской области (ВНИИССОК). Чёткой зависимости между содержанием питательных веществ и устойчивостью к накоплению радионуклидов по результатам трёхлетних испытаний не проявилось.

По комплексной оценке можно выделить в качестве исходного материала для селекции на устойчивость к накоплению радионуклидов в сочетании с высоким качеством продукции сорт Изумрудный.

Технологические способы снкжеиня содержания радионуклидов в продукции салата.

Влияние пред посевной обработки семян салата ИЫЭП на накопление радионукл идоп в товарной части урожаи. В результате проведенной оценки обращов салата в фазе технической спелости по ряду количественных признаков отмечена тенденция увеличения значений хозяйственно ценных признаков при обработке ИНЭП в отдельных вариантах по всем изученным показателям.

Ярко выражена сортовая реакция на изучаемый фактор. Селекционный образец, низкопродукгнвный, накапливающий наибольшее количество ШС$, характеризуется снижением уровня проявления большинства хозяйственно ценных прданакоа Исключением является существенное увеличение массы растения при

всех экспозициях, кроме 9 часов в 2004 г. и, включая экспозицию 9 часов в 2005 гч а также увеличение мзссы корня.

У сорта Изумрудный чётко выражена положительная реакция на обработку ИНЭП по большинству изученных вариантов. Наиболее существенное увеличение уровня проявления признаков продуктивности, массы корня наблюдается при использовании экспозиции 20 минут. При увеличении экспозиции возможно проявление отрицательной реакции растений сорта Изумрудный т обработку.

По биохимическому составу в отдельных вариантах растений показатели салата, обработанные ИНЭП, превышали практически по всем параметрам таковые у контрольного варианта: Селекционный образец, экспозиция обработки 20 минут.

Таблица4

Влияние обработки ИНЭП ю биохимический состав и накопление U7Cs товарной частью растений салата (Московская область)» 2004-2005 гг.

Экспозиция Сухое вещество, % ВитаминС, щ/% J-Ьггрзты (CNQO. шУкг Калий, мг/lOOr Содержание ШС$, Хер, Бк/кг

Селекционный обрззец

Контроль 6,7+0,2 29,9+5,4 954+60,6 447+84,2 73,2

20 минут 74+0,4 33,(Н4,8 100,2+66,8 578+і 30,7 44,6

3 часа 22,9+53 124,9+95,2 453,4+120,5 44,1

6 часов 7,0+1,0 29,9+53 90,9+6 ІД 4153+733 31,6

9 часов 73Юа 263+2,0 143,4+82,7 552,4+1334 343

Изумрудный

Контроль 6,9+03 35,1+6,9 J234+434 3874+79,4 35,6

20 минут 6,4+0> З63+В,ї 2174+29,5 441,2+26,6 274

Зчаса 8,0+j а 38,8+10,6 1344+364 446,7+75,0 353

6 часов 74±03 31,9+03 104,9+19,1 4512+75,8 29,9

9 часов 7,1+04 37/)+10,6 1584+124 409,7+133 33,8

Сорт Изумрудный отличался несколько более широкой нормой реакции по

показателям биохимического состава салата: положкгелышсй эффект от обработки ИНЭП проявлялся по этому сорту чаще.

Сортоспецифичносгь реакции салата на обработку ИНЭП по показателям биохимического состава выразилась в различии оптимальных экспозиций: 20 минут для Селекционного образца и 3-6 часов для сорта Изумрудный (табл. 4).

Применение обработки ШОП положительно влияет на снижение накопления салатом радионуклидов '"Сї (табл.4). По всем вариантам наблюдалась

тенденция к снижению накопления, однако по годам величина накопления варьировала. Более стабилен положительный эффект от обработки ИКЗП по вариантам с Селекционным образцом, накопителем большего количества Степень снижения уровня содержания радионуклидов по этому образцу также более существенна. Она составила в среднем за два года наблюдений 39-56,3%. Наиболее эффективен вариант с экспозицией 6 часов. По сорту Изумрудный, который в данном опыте характеризовался уровнем накопления №С5 в два раза меньшим, чем Селекционный образец, содержание его при обработке ИНЭП снижалось всего на 0,0\-32,&%. Поскольку главная цель обработан - достичь максимального снижения содержания радионуклидов в продукции, без ухудшения ее биохимического состава для сортов накопителей токсиканта, лучшим вариантом является обработка семян салата ИНЭП при экспозиции 6 часов. Этот приём может бьпь использован при вырзпщвании салата в местностях, загрязненных >Э,С$.

Влияние стимуляторов роста на рост, развитие и накопление салагам радионуклидов. Анализ результатов экспериментов показал, что применение стимуляторов роста положительно сказывается на хозяйственно ценных признаках салата. Практически по всем показателям наблюдается увеличение абсолютных значений признаков на вариантах, где применялись стимуляторы роста.

В отдельных вариантах произошло снижение абсолютных значений признаков: высоты растения (2004 г.) при всех вариантах, кроме варианта с применением альбита -10^ %. Ярко выражена тенденция уменьшения длины наибольшего листа в оба года испытания по воем вариантам, за исключением тех, где опрыскивание проводилось амзрантином. Отмечены отдельные случаи уменьшения ширины наибольшего листа. В основном изменения произошли в пределах ошибки опыта, но отмечены и существенные снижения этих показателей по сравнению с юмпролем: селенат натрия ~10'5 % по высоте розетки (2004 г.) и длине наибольшего листа (2005 г.), в варианте альбит -10 * % в оба года по ширине наибольшего листа и в других вариантах. Только при обработке амарантином существенного снижения значений признаков не произошло.

Наибольший эффект произвела обработка селенатом натрия -лучшие

показатели по четырём хозяйственно ценным признакам.

Наивысшее стимулирующее действие на улучшение биохимического состава салата и его морфологические признаки огазали оеленат натрия - Ю"5 и альбит-Ю"5, которые по всем показателям превосходят контрольный вариант (табл.5).

Под воздействием обработки салата стимуляторами роста выявлено увеличение содержание сухого вещества, причём по вариантам с применением селенагга натрия - достоверное. Содержание витамина С повысилось по всем вариантам, увеличение показателей существенное, наибольшее по вариантам с применением селената натрия.

Чёткая тенденция повышения содержания калия проявилась при обработке всеми препаратами. Исключение — вариант амарацтин - 10"6 %. По остальным вариантам содержание калия увеличилось, но в пределах ошибки опыта.

Таблица5

Влияние стимуляторов роста на биохимический состав товарной части

растений салата (Московская область), 2004-2005 гг., 1+81

Препарат и концентрация Сухое вещссгво,% Витамин С,мтУ% Нитраты (СЫОз" X мг/кг Калий, мгЯООг

Контроль 7,8+0,4 25,5+0,9 99,9+39,2 572,7±122,0

Амарантин- 10^% 7,8+0,4 26,4+8,8 131,4+47,6 576,8+189,0

Амаранпш -10* % 7,4+0,1 29,0+4,4 113,7+42,4 542,7+176,7

Альбит -10"5 % 8,1+0,6 25,8+2,0 117,5+44,6 592,0+1422

Альбит-10"1 % 7,6+0,2 28,8+5,2 87,3±20,7 597,1+119,7

Селенат натрия -10° % 8,6+0,1 33,4+1,8 81,1+13,0 595,4+1413

Селенат натрия -10^% 9Д+Ц1 33,4+15,0 109,6+61,4 650,5+353,5

Действие на содержание нитратов наиболее различалось по вариантам опыта. Снижение уровня их содержания отмечено только по одному варншпу амараигин -Ю'Чо. По другим сгимуляторим роста данный показатель был выше, чем на контроле. Изменение по содержанию нитратов (увеличение и снижение) произошли в пределах ошибки опьла (табл.5).

Выяснено, что значительное снижающее действие на накопление салатом радионуклидов 117Сз оказал селенат натрия в концентрации -]0_1% с 22,07 до 15,7Бк/кг. По остальным вариантам показатели варьировали от 21,6 до 31,9 Бк/кг.

Влияние эдафнческого фактора на накопление салатом химических элементов. Накопление растениями радионуклидов при поступлении из почвы зависит от физико-химических свойств почвы: как правило, чем выше в ней содержание гумуса, обменных катионов, илистой и глинистой фракций, а, следовательно, выше плодородие, тем слабее поглощение растениями радионуклидов (Черников, Чекерес, 2000).

В нашем эксперименте дерново-подоолнстая почва характеризуется наибольшим содержанием Са, К, Иа, $с, Сг, Со. Торфяно-перегнойная почва содержит Ре, Аг, Вг больше, чем другие почвы в нашем опыте. Верховой торф выделился наивысшим содержанием Бг и С а. Примечательно, что К, как химический аналог Сэ, содержался в большей мерс в той почве, которая содержала наибольшее количество Се. Аналогичная ситуация и по Са и ¡5г. В накоплении почвами микроэлементов проявилась чёткая однотипность химического состава. Содержание Са, К, Ыа, Эс, Сг, Со уменьшалась в них в следующем порядке: дерново-под золистая почва > верховой торф > торфяно-перегнойная почва (табл. б).

По содержанию Бг почвы располагались в несколько ином порядке: верховой торф > дерново-подзолистая почва > торфяно-перегнойная почва. Выделяется торфянситсрегнойная почва, которая занимает низший ранг из трёх по содержанию Са и 8г, а также К, Ыа, Бс, Сг, Со (табл. 6)

Таблица 6

Содержание элементов в различных типах почв, 21ММ-2005гг., х+5х

Плва Ос влолы.мгткгсухпй маосьі

Са К а 0», Ма Зі Сг Ге Со Аз Вт

ДдШВО-ЩЗЭйЛШЛДО 5,7+12 180ОДО+2СДО пооодиоовд 67Д5+152^ 6,0+03 5,8+0,4

Торфвй-іерокйві ади «вдо+іоод 80Д+3.9 18000^1000,0 1706^5+153^ 1,7+0,13 ЦЙ<У 2,8+0,8 ШМ 18+1,1 58,0+0,0

Версовсй щрф 21ДІІ.0 44000/Н4000Р 474І5+1563 едч.о 7ДД5 63+0,4 2б$+1,9

Элементные ряды в почвах имеют свои особенности: Дерново-подюлистаяпочва К>Са>№>5г>Сг>Зс>Со>А8>Вг>Сз>Ре Торфяно-перегнойнаяпочва Са>К>Ма>8г>Вг> Аз>Ог>Ре>С5>Со>8с Верховой торф Са>КЖа>8г>Сг>Вг>Со>&:>А8>С8>Ре

В почве одинаковый порядок содержания их соблюдается только для одного макроэлемента (Ка) и одного микроэлемента (&■). Они стабильно занимают 3-4 места из 11. Остальные элементы более изменчивы. Наиболее стабильно зависим от типа почв Бс. Дерново-подзолистая почва характеризуется наибольшим его содержанием, затем следует верховой торф и торфяно-перегнойная почва. Во всех почвах содержание Сз значительно уступало содержанию Бт.

Наименьшим содержанием Бт и Сэ характеризуется торфяно-перегнойная

почва.

В нашем опыте использован коэффициент перехода Кп, показатель, равный отношению концентрации элемент в растениях (мкг/г) к плотности содержания этих элементов в почве (мг/кг) (Черников, Чекерес, 2000).

Таблица 7

Коэффициент перехода элементов из различных типов почв в салат? (Кп).

^—-^^Эдемееты Почва С* К 5г Са >1» Бс Сг Ре Со Аз Вг

Дерново* поддомети 17,9 3,3 0,4 и 0,2 0,05 0.05 0,13 0,05 0.03 2Д

Торфжк^ перегнойная 15,4 10,8 0,} 0.3 0,8 0,05 0,09 0,06 0,05 0,005 0,06

Верховой торф 12,6 5Л 0,3 03 0,2 0,03 0,09 од 0.04 0,02 0,4

Наибольший коэффициент наблюдается по элементам в следующем порядке: Сз > К > Вг > Са > Бг > Ыа > Не. Следовательно, при выращивании салата наибольший вынос будет наблюдаться по этим элементам. Некоторые особенности (нарушение этого порядка) проявились на торфяно-перегнойной почве по Иа и Вг. По остальным элементам коэффициенты перехода незначительны.

Таким образом, в результате комплексной оценки выделилась дерново-подзолистая почва, характеризующаяся наибольшим содержанием Сб и Бт, видимо, наименее подходящая для выращивания на ней салата с целью получения экологически безопасной продукции. Более пригоден для этих целей верховой торф.

выводы

1. Уровень накопления шСз в продукции салата характеризуется значительной эколого-географической и сезонной изменчивостью.

2. Наиболее информативным фоном для отбора при селекшш салата на устойчивость к накоплению радионуклидов являются условия Гомельской области, где формируется высокопродуктивная, высокотшшчная среда н экологический фон — анализирующий. Среды Московской н Брянской области среднеинформативны.

3. Природные экологические среды могут служить фоном для отбора овощных культур на уровень накопления С; при выделении форм, контрастно различающихся по селекшруемому признаку, при трёхлетием испытании в трёх географических пунктах (пункт селекции, высоко - и среднеинформативные среды).

4. Наличие сортовой изменчивости позволяет выдашь исходный материал со стабильным уровнем накопления радионуклидов: сорт Изумрудный — низкий и Селекционный образец высокий уровни, наиболее контрастные по величине этого показателя.

5. Сорта, контрастные по способности накапливать 137Сз различаются по качественным [джшакам: тип розетки листьев, цвет, волнистость и жилкование пластинки листа. Количественные признаки "масса корня", "диаметр розетки листьев", " длина пластинки листа" выражены в большей степени у сорта Изумрудный, устойчивого к накоплению 137Сз. Селекционный образец, с высоким уровнем накопления '"Сэ - стабильно низкопродукгивен.

6. Обработка семян салата импульсным низкочастотным электрическим полем и стимуляторами роста оказывает положительное влияние на хозяйственно ценные признаки, биохимический состав, снижает уровень накопления и может бьпь использована при выращивании салата в местностях, загрязненных 137Сз,

її

Практические рекомендация.

1. При селекции салата на устойчивость к накоплению радионуклидов следует включать в сеть испытания Гомельскую область, где формируется высокопродуктивная, выеокотипнчдая среда и экологический фон — анализирующий,

2. Сорт салата - Изумрудный, можно использовать в качестве исходного материала для селекции на низкий уровень накопления радионуклидов в сочетании с высоким качеством продукции.

3. Для снижения содержания радионуклидов в продукции салата применять предпосевную обработку седан импульсным низкочастотным электрическим полем, при экспозиции 20 минут.

А. Целесообразно применение селената натрия -КГ1 % для увеличения значений количественных хозяйственно ценных признаков, улучшения биохимического состава и снижения содержания шСз.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

По теме д иссертационной работы опубликовано семь статей и рекомендации

по снижению накопления радионуклидов.

1) Солдатенко А. В., Сычёв С М Информативность естественных экологических сред, как фонов для отбора генотипов на устойчивость к накоплению радионуклидов шСэ // Сборник материале« межд. науч. пр. конф.: Производство экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства,- Брянск, 2004. - С. 297-300.

2) Добруцкая Е. Г., Солдатенко А, В, Сычёа С. М., Кривенков Л. В. Сортовая специфика салата во уровню и стабильности накопления радионуклидов і! V Межд. научно-прахт, конференция: Интродукция нетрадиционных и редких растений. -Донсхой ГАУ, пос. Персиановский, 7-11 июня 2004. - С. 52-55.

3) Добруцкая Е. Г., Солдатенко А. В., Кривенков Л. В., Прозорова О. А., Сычёв С. М. Накопление радионуклидов в зависимости от сортового состава // Селекция

и семеноводство овощных культур: Сборник научных трудов. Выпуск 40. -Москва, 2005.- С 55-58.

4) Добруцкая К Г., Соддатенко А. В., Кривенков Л. В., Сычёв С М. Влияние предпосевной обработки семян импульсным низкочастотным электрическим полем на уровень накопления салатом радионуклидов // VI Межд. симпозиум: Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования,- Пущино, 13-17 июня 2005.- С. 82-84.

5) Добруцкая Е. Г., Солдатенко А. В., Кривенков Л. В„ Сычёв С М, Информативность среды в Республике Беларусь {Гомельская область) при оценке салага на устойчивость к накоплению радионуклидов // Межд. научно-практическая конференция: Эффективное овощеводство в современных условиях,- Минск, 2005,- С. 232-234.

6) Добруцкая Е. Г., Сслдаггенко А. В., Кривенков Л. В, Сычёв С, М, Морфологические признаки сортов салата, различающихся по устойчивости к накоплению радионуклидов // Межд. симпозиум: Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства овощных культур,- Москва, 912 августа 2006.- С. 349-353.

7) Добруцкая ЕХ„ Пивоваров В. Ф„ Ушаков В. А, Кривенков Л. В, Краснолобова О.В, Соддатенко А. В, Мусаев Ф. Б, Науменко Т. С, Сычёв С М., Сапрыкин А, Б. Использование экологических методов в селекции овощных культур на устойчивость к накоплению экотоксикантов Н Межд симпозиум: Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства овощных культур,- Москва, 9-12 августа 2005,- С. 401-410.

8) Рекомендации по снижению содержания радионуклидов в товарной части урожая овощных и пряно-вкусовых культур (экологическая селекция.

Типография ООО «Телер» 127299 Москва, ул. Космонавта Волкова, 12 тел.: 937-86-64,156-40-84 Подписано в печать 23.11.2005 г. Формат 60x90 1/16. Тираж 100 Бумага «Снегурочка» 1,5 печ.л. Заказ >& П 843

»2 5 5 54