Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СОРТОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА У ВИКИ ПОСЕВНОЙ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "СОРТОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА У ВИКИ ПОСЕВНОЙ"

А-ЗОВЗЗ

Московская ордена Ленина я ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия'имени К.а.Тимиряэева

На правах рукописи.

власов Николай Федорович ' "

сортовые особенности продукционного процесса у вики посевной

:/0Э*00«!2 - физиология растений

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1993

Диссертационная работа выполнена в лаборатории физиологии растений Всероссийского научно-исследовательского института кормов имени В.Р.Вильямса.

Научный руховодитэль:

доктор сельскохозяйственных наук» профессор Образцов А.С.<

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Ниловска" Н.Т.

кандидат сельскохозяйственных наук Тюрин Ю.С.

Ведущее учреждение - научно-производственное объединение 'Подмосковье*,

Защита 'состоится ' ^ ' октября 1&03 г. а сов на заседании специализированного совет* Д»120*3в«0? при Московское сельскохозяйственной академии имена К.А.Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, уд. Тиммрааева, 48, 9ектор защиты диссертация.

С диссертацией можно оаяако мяться в |ШБ ТСХА.

Автореферат разослан ' ЗО * <а. 1883 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат биологических наук Лосева А.С.

■■'' Главной задачей ближайшего десятилетия

селекции вики посевной является создание скороспелых сортов, спо-соСных даже в неблагоприятные годы в условиях ограниченного тепла и вегетационного периода созревать за ВО ..>85 дней, с урожайностью, сухого вещества кз менее 50 ... 60 д/га. Сохранение в селекзии ряда культур, в частности вики посевной, остроты проблемы совмещения в . одном сорте высокой урожайности с коротким Ёегетационньм х.еркодом . свидетельствует, что поиск путей повышения продуктивности скороспелых сортов на теряет своей важности и актуальности. Сложность сочетания этих признаков заключаемся в необходимости преодоления обратной корреляции мехцу ними и эффективность селекционной работы . во многом зависит от И'Зора правильного направления и критериев отбора.' * ' , -

Концепция идеатипа сорта основывается на данных о связи морфо-<£изиологических показателей различных сортов с их урожайностью. Сд-' . нако сведения в литературе о сортовой специфичности физиологических характеристик продукционного процесса вики посевной ограничиваются данными по площади листовой поверхности и продуктивности фотосинтеза. Стремление сог^йстзовать разработке эффективных способов создания сортов, соче.аюиих высокую урожайность с коротким вегетационным периодом, 1Г'тем изучения физиологических резервов повышения продуктивности скороспелых растений определило направление и тему наших исследований.

а23Ь-.й-2ааа1"Л-й£55е32858й8- Задача наших исследований закдо-•чалась в изучении морфофизиологичс^ких закономерностей продукционного процес-а у. различных по скороспелости и урожайности сортов вики посевной с целью экспериментального обоснования наиболее перепек тивного напр^влени!. селекции на сочетание этих признаков.

В програшу исследований были включены следувдие вопросы:

- изучить особенности развития и диьамику накошшшя биомассы у> разных ,по скороспелости и продуктивности сортов вики посевной;

- изучать в динрчже по фазам развития'сортовые закономерности формирования и функционирований фотосинтетлческого аппарата у расте ний вики посевной;. .

• - выявить сортовые особенности дыхательного газообмена листьев;

- изучить особенности распределения сухого вещества по органам растений:

- определить характер взаимосвязи шрфофизиологических показателей растений разных сортов вики посевной с уровнем их продуктивности.

, , НАУЧ. 5/>1| .ОТЕ!<А-

.. ' »'¡оск. с^дьсколоз академии

►1 I V,- /... I имирлаева

1яй г.о АгЖЖРА

Haz2ü22_H£5ü2ü5- Впервые получена комплексная информация об основных звеньях продукционного процесса различных по скороспелости и прсд>ктивностл сортов вики посевной: фотосинтезе, дыхании и характере распределения сухого вещества по органам. Определены значения и диапазон межсортового варьирования показателей интенсивности ассимиляции С02. интенсивности темнового дыхания листьев, анатомического строения поперечных срезов листьев и содержания в них пигментов. Выявлена прямолинейная зависимость темпов роста и продуктивности скороспелых сортов от чистой продуктивности фотосин-синтеза в фязы стеблева; ля и цветения. Установлена тесная положительная корреляции между уровнем плато световых кривых интенсивности фотосинтеза и показателями ЧПО скороспелых сортов в период цветения.

пеактическа;_зн5чкмост^1_ Экспериментально обоснованный выбор наиболее перспективного направления в селекции повьшения продуктивности скороспелых растений позволяет сократить сроки создания новых сортов, максимально адаптированных к зонам с ограя.ленньы вегетационным периодом.

¿пЕоб»у*2_работыь_Результаты исследований доложены на Всесоюзной научной конференции молодых ученых и аспирантов <Пути интенсификации кормопроизводства в свете решений XXV съезда КПСС> (1982); на Московской областной конференции молодых ученых и специалистов (1982) • на научно-теоретической конференции молодых уче-ньи и специалистов по проблемам сельскохозяйственного производства, посвяще лой 40-летию освобождения Белоруссии (БССР. Г.Жодино.1984), на Ученом совете ВНИИ кормов им В.Р.Вильямса (1985).

По материалам диссертации опуйг псовано б печатных работ. £твг*тхвг s_e!íbss!-3s£sfiera"s5». .Диссертация состоит из введения, позора литературы, пяти глав с изложением результатов ксследовыоф, выводов, рекомендаций селекции и списка литературы, включамнего 202 наименования, из них 50 на иностранных языках.

Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц и 8 рисунков.

МАТЕРИАЛ. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИИ Иссле^вания проведены в 1978 ... 1986 г.г. на экспериментальной базе лаборатории физиологии растений ВНИИ кормов им. В.Р.Вильямса.

Объектом исследований служили контрастные по хозяйственно-биологическим п^лзн .ам, месту и времени создания сорта вики посевной (Vicia sativa. L.): позднеспелые - Льговская 60, Харьковская 134; раннеспелые Луговская 83, Немчю ^вская '2. Краснодарская 11.

Степная 791, Ярославская 136, Преста, Моник?, Елена.

. В вегетационных опытах 1981 1983 г.г.. растеши выращивали в песчаной культуре с внесением полной питательной смеси Прянишникова... В 1984 ...,'t986 г.г.. рчстеккя -выращивали в почвекно-песчакой культ>- -ре (в соотношении по массе 3:1). После Появления всходов в "аждом сосуде оставляли по 10 растений.' Закладку вегетационных опытов и .'уход за ними проводили согласно методике*(Журбицкий З.И., 1968).

В основные фазы развития срезали по 40 растений каждого сорта; разделяли их по органам и после высугавания до абсолютно сухого -состояния взвешивали отдельно массу листьев, стеблей,' корней к генеративных органов. ' . '•

Площадь листьевии.леряли на фстопланпметре ААМ-7.

• На основании данных прироста биомассы и площади листьев (по формуле Кидда, Веста- иБригса) -рассчитывали показателе чистой про- \ дуктивности фотосинтеза (Ничипорович A.A. и соавт., 1961).

-' Содержание пигментог. определяли в -ацетоновой вытяжке на спект- ; рофотометре .<Спекол> прп. длинах воль 662, 644 и 440.50 км (.Шлыс A.A., 1971).

• Интенсивность видимого фотосинтеза интактных.полностью развернувшихся листьеь измеряли.с помощью камер-прищепок на инфракрасных оптических- газоанализаторах 0А-5501 и URAS-2T при скорости потока воздуха 40 ..'.•-60 л/ч на специально собранной для этого автоматической 12-канальной системе. Монтаж и наладка системы лрсведены с учетом требсван..й и'рекомендаций, содержащихся в работах Крылова С.В. (1969) и Карпушкина Л.Т. dSil). '

Интенсивность текяового дыхания листьев определяли на аппарате Варбурга манометрическим методом (Семихатова O.A., Чулановская М.В., .1965). ■ •

Анатомическое строение листьев изучали на сделанных от руки. бритвой попрччных срезах из-центральной части 1-ой и 2-ой пары от основания листочков в соответствии с методическими указаниями (Про-зина M..I:, 1960? ■

- '"'",. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЕ

сп232£1й-К-ПВ°32Ь'1й152£1й J=2BI°SJ22S!!.^£SS5i!22iJlpM практически одновременном у всех сортов появлении всходов и начале ветвления,.'между началом цветения скороспелых и позднеспелых сортов отмечали в зависимости от условий года разрыв о 5 ... 15 дней (табл. 1). Ветуп-

ленив позднеспелых сортгз Лъгорская 60 и Харьковская 134 в фазу цветения задержива-ос, Формированием до 1-го соцветия дополнительных 4 ... 5 листьев, число которых является орфологическим показателем скороспелости однолетних культур (Образцов A.C.. 1974).

Таблица 1

Продуктивность и особенности развития разных сортов викл псевной (средьемноголетние данные)

Сорт

Число Продолжительность

лиС1ьев межфазных перио-

до 1-го дов, дней

плодо- всхолл цветение

носяще- ...цве- ...соз-

го узла тение ревание

Надземная масса 10 растения, г

начало ¡ооразо- налив цвете- !вакие бобов ния |бобов (у скороспелых сортов)

Немчиновская 72 12.. .13 32 44 9.о 22.7 29.3

Краен арская '1 12.. .13 33 54 7.2 14.1 22.6

Степная 751 12.. .13 33 53 6.6 12.1 18.5

Луговская 83 12.. .13 33 44 9.6 18.5 26.8

Льговская 60 18.. .19 43 55 9.0 20.0 30.7

Харьковская 134 16.. . 17 42 56 8.6 19.4 30.3

НСР05 - - - 1.7 2.8 £.6

Особенностью развития скороспелых сорюв Немчиновская 72 и Лугов« я 83 являлось также быстрое образование и дружное созревание бобов. У соргов Краснодарская 11 .1 Степная 791 этот период был более растянутым, но короче, «ем у позднеспелых сортов Льговская 60 и Харьковская Ы4. Таким образом, к^сдая группа включенных в исследования сортов в условиях ьаших экспериментов сохраняла свои особенности развития.

Наблюдения за динамикой нарастания фитомассь. у разных по скороспелости сортов зики посевной, сроки уборки которых на зеленую массу приурочены <с о..©деленной фазе развития, превде всего, подтвердили прямую зависимость продуктивности сорта от продолжительности е1 вегетационного периода. Наиболее продумивными в Фазе учосьой спелости (.начало образования бобов) были позднеспелые сорта Льговская 60 и ХарькоЕская 134. Вместе с тем было отмечено, что скороспелость интенсивность ростовых процессов на вегетативной фазе развита функционально не связаны. Так, темпы прироста биомассы в первой половине вегетации у 'зученн нами позднеспелых сортов

ЛЫ^овокая 60 и Харьковская 134 С5ыли не выше, чем у скороспелых сортов Немчиновская 72 и Луговская 83, к более высокая их продуктивность формировалась, главным образом, в результате большая продолжительности вегетационного периода.

. Между значениями среднесуточны:, приростов сухого вещества в фазы, стеблевания цветения и продуктивностью скороспелых сортов в укосной спелости установлена тесная корреляционная зависимость (г = 0.8 ... 0.98).

Выводы из выявленных особенностей роста фитомассы у разных сортов вики вписываются в сформулированную селекционерами концепцию • селекции на.сочетание урожайности с коротким-вегетационным периодом. как о задаче по созданию и отбору ракозацветакшх Форм с интенсивным ростом биомассы до цветения к в перЕую декаду после- его • начала, Ьезким замедлением ростовых процессов, в послег/кщие фазы..

Сортовые закономерности . роста биомассы обуславливались определенным характером фотосинтетической деятельности. Так, интенсивное накопление сухого вещества . позднеспелыми сортями Льговская 60 и Харьковская 134 обеспечивалось большей скорость--) нарастания и более длительным периодом формирова-. кия ассимиляционной поверхности. Как видно из данных табл. 2, по максимальной площади ■ листовой поверхности позднеспелые сорта превосходили раннеспелые сорта в 1.4;... 1.8 раза, что подтверждает - общее правило прямой зависимости размеров ластовой повзрхност.т от -- Таблица 2

Максимальная площадь листовой поверхности и показатели ЧПФ в период цветения раннеспелых растений у разных сортов вики

Сорт Площадь листьев 10 растений, дг2 •' чаэ, г/м2сутхи

1981 г 1982Г 1983Г 1984Г 1981Г 1982Г 1983Г 1984Г*

Немчиновская ?2 18.1 21.7 9 18.3 10.59 8.39 4.46 8.28

Краснодарская 11 20,1 степная 791 22.0

Лугсвская 83 Льговская 60: 28.2 Харьковская 134 30.5 4.7

НСР

'05

23.3 22.0 20.1 27.5 33.1 6.9

19.5 23.4 17.3

32.2

34.3 5.2

22.6

21.7 ■37.1 42.7 5.3

7.51 6.12

6.68 6.15 0.50

4.31 4.41 7.17 5.67 4.89 1.35

2.93 4.06 4.41 3.04 2.85 1.36

4.15

4.89' 4.56 4.49 1.05

грсдолж/те.-^ьостч втс-тагь'он ого пер/сда сорта.

0дь-чО морфслогл-^кие признаки. о-ределяшие преимущество в темпах ь-растльия и "лкс.лллъкъос размерах "истовой поверхности, у ых бо.«' разнили. Харьковская 134 отличалась формированием самых крупных листьев. Так, если средняя плоцадь отдельных листьев у скороспелых сортов в период образования бобов варьировала в пределах Ю.5 ... 15.7 с"2, то у Харьковской 134 ска была равна 27.5см2. Отличительной чертой сорта Льговская 60 являлась повышенная скорость обжлзовакия очередкьх листьев. С самого начала вегетации у нее по сравнению с друг а сорта»си на форм7рсвание одного глета в среднем уходило на 0.5 дня меньие, и уже к моменту начала цветения скороспелых сортс^ на главном побэге она имела дополнительных 2 ... 3 листа. За время их цветения растения Льговской 60 формировали еце 2 листа и, в селом, по ссавнению с остальными сортами у нее оказывалось на 4 ... 5 листьев еольие.

Максимум межсортовых различий по чистой продуктивности фотосинтеза (ЧГ*>) наблю"али в первое Ю дней после начала цветения скороспелых растений. Наиболее высокой продуктивностью фотосинтеза обладали скороспелке сорта Немчиновская 72 и Лугоиская 83, существенно ниже она была у Краснодарской 11, Степноч 791 и у позднеспелых сортов Харьковская 134 и Льговская 60 (табл. 2). Так, средние за 4 года показатели 41© у Немчиновсксй 72 в фазу цветения были в 1.6 ... 1.7 раса выше, чем у Краснодарской 11, Степной 7л. Льговской 60 и Харь-kobckci 134. В период стеблевания Немчиновская 72 также значительно превосходила эти сорта по продуктивности фотосинтеза, но разница между ними была несколько меньше. С ществекные различия между сортами одной группы спелости при близости зныений ЧП9 у разных по вегетационному периоду сортов указывает на отсутствие Функциональной сь.зи между скороспелостью и продуктивностью фотосинтеза.

Тесную сопряженность продуктивности скороспелых сортов с производительностью фотосинтетического аппарата доказывают высокие коэффициенты корреляции меь^у средними за период стеблевания и цветения показателями ЧИФ и надземной массой растения в фазе начала образования бобоч (г « 0.89 - 0.99). Прямая связь продуктивности скороспелых сортов с показателями ЧПФ, преаде всего, дает экспериментальное основание для заключения, *то морфофизиологический тип растений вики. сочр^аюш^ к „лткий вегетационный период с высокой урожайностью, должен в перш..л до ьачала образования бобов обладать высокой чистой 1фрдуктивностью фотосинтеза. Таким образом в определении интенсив-

ности ростовых процессов разных по продуктивности скороспелых сортов ключевое положение занимала производительность фотосинтетического аппарата. *

Анализ данных по интенсивности ассимиляции С02 показал, что разные по продуктивности фотосинтеза сорта вики посевной характеризовались вполне определенньм уровнем фотосинтетического газообмена. Наиболее отчетливо сортовые особенности по ассимиляционной способности выразились в форме световых кривых интенсивности видимого фотосинтеза, снятых й контролируемых условиях (рис. 1). Более высокие значения угла наклона и интенсивности ассимиляции С02 на плато имели -сорта с повьшенной продуктивностью фотосинтеза Елена, Моника я Немчиновская 72, Чтс характеризует их преимущества в скоростях ках фотохимических,' так и темновых реакций фотосинтеза.

Мегту показателями интенсивности фотосинтеза на птато и чистой продуктивности фотосинтеза во время цветения скороспелых сортов установлена прямая связ.. Тесная корреляция (г = 0.92) свидетельствует о возможности выделять скороспелые формы с повышенной продуктивностью фотосинтеза по световым кривым. Перспективный селекционный материал щ.л световом насыцении должен иметь интенсивность видимого фотосинтеза на уровне 35 ... 38 мг (Х^/дм2 ч.

Исследования анатомического строения поперечных срезов листьев, с которых были сняты световые кривые интенсивности фотосинтеза, выявили межсортовые различия по общей толщине листовых птастинок и тол-щ"не отдельных ее слоев (табл.3). Крайние значения толщины листьев варьировали от 120 мкм у Ярославской 136 до 180 мкм у Степной 791. У остальные сортов она. составляла 150 ... 170 мкм. В состав этой группы входили .сорта как с высокой ассимиляционной способностью Немчиновская 72, Преста, Моника и Елена , так и низкой - Краснодарская 11» Харьковская 134 и Льговская 60. Подобным образом сорта b;ikk •различались по размерам столбчатой и губчатой паренхим. Таким образом, определенной зависимости ассимиляционной способности сорта от изучешjjix признаков анатомического строения листьев в нашх опытах h<* обнаружено. . .

Показатели удельной поверхностной плотности (УШ1) листьев варьировали в диапазоне от 17.4 мг/см2 (Ярославская 136) до 19.9 мг/см2 (Немчиновская 72). По концентрации зеленых пигментов такасе ззделялся скороспелый сорт с повьшенней ассимиляционной способностью Немчиновская 72. Меньше всего их содержалось в листьях позднеспелого сорта Льговская 60. Подтверждая сортовую специфичность, данные табл. 3 по-

40

Фотосинтез ,мг СО^/дм ч

ЗП -

20 л

1и

.0 6

г з

7

8

1 - Немчиновская 72

2 - Краснодарская И

3 - Степная 791

4 - . .уговскаи 83

5 - Моника

6 - Елена

7 - Льговская 60

8 - Харьковская 134

--1-1-1-

10 20 30 40

Освещенность, клк

50

60

Рис.1 Световые кривые интенсивности видимого фотосинтеза разных сортов вики посевной

Таблица 3

Показатели содернаш^ пигментов и анатомического строения листьев у разных сортов вики посевной

Сорт &оицентрашя, мг/г сырой массы УПП листьев, мг/см^ Толщина, мкм

палисадной паренхимы . усча- той парэн- Х1'мы i листовых |пласти- 1 гоч

хлорофилла <а> хлорофилла <в> каро-тино-идов

Немчиновская 72 1.12 0.57 0.45 19.9 53 66 150

Краснодарская 11 0.96 0.48 0.40 18.5 50 74 160

Степная /91 0.96 0.42 0.40 17.7 51 38 180

Луговская 83 0.95 0.42 0.41 19.4 50 76 '60

Елена 0.99 0.46 0.45 19.7 64 79 170

Ярославская 136 - - - 17.4 40 50 ICO

Льговская 60 0.88 0.40 0.37 19.5 50 70 150

Харьковская 134 - ' - - 17.9 50 70 150

НСР05 0.11 0.08 - 2.0 4 1? 20

к&зывают. что высокие показатели УПП листьев и содержания в них пигментов являются необходимыми, ло недостаточными признаками высокой ассимиляционной спсо? ости. Зависимость между ними и интенсивностью ассимиляции С02 не была строго пропорциональной. Однако вполне отчетливая тенденция положительной сря^и между ними и многочисленные данные литературы (Зеленский М.И. ,1980) убеждают в том, что в селекции на активизацию фотосинтетической функции предпочтение имеют форш с повьшенной концентрацией пигментов и более высокой УПП листьев.

|?°5Е522£12_!!_СЕ2Д1Е1£5Н2£Т!!..Е°Е12В_2!£5-П29£5Й°2^._§ свете современ ных представлений о формировании биомассы как совокупном продукте анаболических и катаболических реакций, сравнение сортов по эффективности дыхания в продукционном процессе уточняет физиологическую природу их различий по продуктивности фотосинтеза. Согласно результатам н^лх измерения дыхательного газооомена, межсортовые различия по интенсивности темнового дыхания листьев имели место на всех этапах онтогенеза, но наиболее выразительными они были в период цвете-ши »-короспелых сортов. В эту фазу отмечены статистически достоверные различия по скорости поглощения листьями 02 в темноте между скороспелыми сортами Немчиновская 72 Луговская 83 и сортами Краснодарская 11 Степная 791, Льгов~чая 60 и Харькочская 134 (табл. 4).

- Таблица 4

Интенсивность темнового дыхания листьев и его эффективность в продукционном процессе разных сортов викл посевной (фаза цветения скороспелых растений) ,

Сорт , Интегсивность дыхания, мкл 02/г сыр. массы 1ч Эффективность дыхания, мл Ор на 1г прироста 'сухого вещества

1981Г 1983Г 1984г ср. 1981Г 1983Г 1904Г ср.

697 343 469 503 390 . 380 257 342

919 488 522 643 679 772 537 г63

745 588 494 609 651 647 - 649

- 421 477 449 - 477 431 454

847 557 474 626 1016 827 463 769

79" 479 488 588 887 738 494 667

95 1U - ' - : .. -•.

Известно, что разложение субстрата в процессе дыхания происхо-г дот одновременно с образованием энергьгических эк шалентоь и промежуточных соединений, ьспользуемых в синтезе структур растителы.з-' го организма. В конечном проявлении соотношение этих процессов непосредственно отражается на чистой продуктивности фотосинтеза. Признание этих связей полажено , нами в основу оценкг эффектявнс зти дыхания в продукционном процессе по количеству субстрата (эквивалентом которого является объем кислорода), расходуемого лезтьяик на образование 1г ща^роста сухого вещества. Для их вычисления достаточно соотнести данные по интенсивности темнового дьгсания листьев (мл 02/ м2 листо_ой поверхности за сутки) к показателям ЧП® (г/м2сутки). Приведенные в табл.4 результатч таких расчетов достаточно четко обозначили сортовые особенности эффективности дыхания в продукционном процесса вики пс-евной. ЬЬг-малиьм потреблением кислорода, а следовательно, и дыхательного субстрата на c3pt зование г г сухого-: вещества отличались скороспелые сорта Немчниевская.72 ■ Луговская 83, максимальньм - позднеспелые сорта Льговская 60 в Харьковская ; 134. Разница между нш*я по сгэдши.: за 3 года велечкнвм этих пока-/ затрпей в фазу стеблевания составляла 50Х, а в период цветения она удваивалась. Значительно вше (в 1.3 и 1.9 раза, соответственно) > чем у Немчк овской 72 и Луговской. 83 расход кислорода был к у сор-' тоо Краснодарская It и Степная 791. .

Немчи. овская 72 Краснодарская 11 Степнаг 791 Луговская 83 Льговская 60 Харьковская 134 НСР05

Оценка сортов по эффективности дыхания в продукционном процессе показала, что низкие удельные затраты ассимилятов н«. дыхание являлись особенностью сортов с повышенной продуктивностью фотосинтеза Немчиновская 72 и Луговская 63, высокие - сортов с менее производительным фотосинтетическим апппаратом Льговская ьО V. Харьковская 134. Обратный характер связи показателей ЧПФ с удельными затратами дыхательного субстрата доказывают отрицательные ксэффиценть. корре-корреляиий: в фазу стеблевания они колебались от -0.55 до -0.94 и В фазу цветения - от -0.58 до -0.95.

Преимущества в темпах прироста биомассы у форм растений с менее икгансивньм дыханием у других культур отмечались неоднократно. Совокупность экспериментальных и литературных данных формнр"ет представление об экономном (эффективном) дыхании, как об необходимом условии высокой производительности фотосин^етического аппарата. Для пол* ения скороспелых сортов вики посевной с высокой продуктивностью фотосинтеза в качестве исходного материала интерес представляют формы с уровнем эффективности дыхания в 450 ... 500 . л 02 на 1г прироста сухого вещества в фазу стеблевания и 250 ... 350 мл 02 на 1 г прироста биомассы в пелиод цветения.

4. Осо6енностн_2оно2но;акувпто£нъ1х_отношения_2_разн^_сп2тов ___

Ё!£*_!2°££5а°В- Сравнение сортов вики по напряженности донорно-акцеп-торных отношений, которые, как установл но (А.Т.Мо. роносов, 1982), интегрируют и регулируют весь ход продукционного процесса, основывается на данных о характере распределения прироста биомассы между органами И фотосинтетической деятельности. Исследования показали, что только в начале вегетации пропорции роста органов у изученных сортов быда близкими. Примерно равными частями (33% ... 4?%) асси.' 1-ляты распределялись между листьями ч корнями, и наполовину менквая доля (20Х) шла на рост стеблей.

В фазу стеблевания основным потребителем ассимилятов у всех сортов являлись сами листья (табл.5). Их доля в общем приросте биомассы не опу ялась ниже 41.5* ( у Немчиновсксй 72 в 1983 году). Наиболее высокую долю вновь образованных продуктов фотосинтеза да рост листьев использовали позднеспелые сорта Льговская 60 и Харьковская 134 С59* и 55%, соответственно). Важно подчеркнуть, что проц^-с инген-сивного новообразования листьев у позднеспелых сортов и г скороспелых сортов Краснодарская 11 и Степная 791 осуществлялся без особого напряжения на фотосинтетичоския аппарат (табл. 2). Существенно выше Показатели ЧЛВ бьиш у Немчинооской 72, но у «.<зе поток ассимилятов в

■ Таблица 5

Структура прироста биомассы у разных сортов вики посевной. X (средние данные за 1981 .... 1984 гг.)

• Сорт Меафазный период у скороспелых сортов

начало стеолевания ... начале цветения - начало цветения, образование бобов 4

листья стебли корни гене- ратив. органы листья стеб-'кор-ЛИ | ни гене- ратив. органы

Немчиновская 72 45.9 29.9 18.3 . 5.9 25.3 3012 12.3 32.0

Краснодарская 11 50.6 26.2 19.9 3.3 39.5 33.4 14.2 П.В

Степная 791 49.8 26.5 ,19.7 4.0 41.0 28.5 22.1 8;4

Луговская 83 50.4 "28;Т 16.1 4.8; 27.3 32.5 13.2 27.0 ;

Льговская 60 59.0 27.3 13.7 - 43.9 33.4 16.9 5.8.

Харьковская 134 55.2 23.9 20.7 - 42.2 32.3 18.6 6.9

лис ья был на 4Х ... 13% меньше и в несколько больших пропорциях нарастала масса:потребля-лдах органов (стебли, генеративные органы).

' По абсолютным значениям скорости рс ота массы г аеративных орга-. нов сорта Немчиновская 7- и Луговская 83 также существенно превосло-дили Краснодарскую 11 и Степную /91. Средние показатели скорости их роста в первую декаду после начала цветения колебались от 0.09 г/10 растений в сутки у сорта Краснодарская 11 до С.'7 г/10 растений в сутки у Немчиноьокой 72 и связь их.с продуктивностью фотосинтеза была прямой и достаточно тесной (г » 0.59 ... 0.99).

В структуре семенной продуктивности основное отличие.сортов с ускоренным ростом массы генеративных органов Немчиновская 72 и Луговская 8'' состояло в формировании двух нормально развитых бобов на большем числе фертильных узлов; Дополнительный сбор с каждых 10 фер-тильных узлов, включая и верхние менее продуктивные узлы, у этих сортов по сравнению с Краснодарской : и Степной 791 составлял 2 ... 4 боба. Двойной силы <запрос> на ассймидяты из гнеративных оргаг в . у сортов с повышенноГ ассимиляционной способностью в свете современных представлений о.взаимосвязи фотосинтеза с ростом является зако-' номерным явлением (В.И. 1Иков,1 "37). Результаты шшг'х исследований" показали, что усиление аттрагируицей способности генеративных органов, стимулирующее активность фотосинтетическсго аппарата у Скорей спелых ссртор вики, конкретно связано с образованием двух бобов на Оольшем Числе Фертильных узлов.

Итак, в результате аналига экспериментальных данных по динамике фотосинтетическоЯ деятельности, дыхания и эпигенеза разных морфоти-пов вики посевной выявлена сортовая специфичность физиологических показателей и определен характер их связи с количествам синтезируемой Фитомассы. Установленные закономерности дают основание сделать заключение, что наиболее перспективный путь создания скоропелых высокоурожайных сортов состоит в целенаправленной селекции на повышение продуктивности их фотосинтетического аппарата. Конкретные значения фотосинтетических характеристик и других морфофизислоги-ческих показателей у перспективных образцов приведены в табл.6.

Таблица 6

Значения основных морфофизиологических показателей для отбора перспективных скороспелых образцов вики посевной.

Признаки

Единица измерения

Показатели

Продуктивность и скороспелость Продуктивность надземной массч г/ 10 растений

Длина вегетационного периода: дни

в т.ч. всходы ... цветение Число листьев до Iе9 соцветия шт.

Средняя продолжительность межлистного периода дни

Фотосинтез и дыхание максимальная плсшадь листьев дм2/10 растений

ЧИФ за период:

ветвление ... начало цветения г/м2 сутки

начало цветения ... образование бобов Интенсивность видимого фотосинтза в утренние и полуденные часы мг С0^/Дм2ч

Эффект! ность дыхания мл 02на 1г прироста

Морфологические показатели -Доля надземных органов в общей биомассе во время цветения %

Число плодоносящих узлов на 1 растении Число фертильных узлов с ? бобами не Число семяч в бобе Масса 100о семян

50-55 75-80

35-40 15 - 16

2.2 - 2.3

36-40

больше 7 больше 6

больше 35 250 - 400

80 - 85 не менее ъ менее 3 не менее 6 не менее 60

в и в о а ы

1. Комплексное изучение процессов фотосинтеза,-дыхания и эпигенеза у разных по хозяйственным и биологическим признакам сортов вики посевной выявило сортовую специфичность баланса системы донорно-

. _кцеторных отношений, которая заключалась в определенном соответствии каждому морфотюту своих Физиологических особенностей. •

2. Динамику продукционного процесса сорта определяют продолжи- , тельность вегетационного периода и интенсивность ростовых процессов. Потенциал продуктивности сорта увеличиваете.! с удлинением вегетационного периода. Величина межсортовых различий пс продуктивности . растений варьирует в зависимости от разницы по продолжительностг вегетации соотношения темпов их гчэста. Установлена тесная корреляционная связь (г =0.80 ... 0.98) меаду значениями среднесуточных,' приростов сухого вещаства в фазы стеблевания и цветения и продуктивностью скороспелых сортов э'укосной спелости (начало образования бо-' бов). На вегетативной фаза развития скороспелость с, темпами нараста-' ния июмассы функционально не связана. •";•..•.'

3. Преимущество в фотосинтетической деятельности позднеспелых, сортов, обеспечивающее им интенсивный jx.iT и высок)* продуктивность, р-цслючалось з ускоренном карастании и более длительном формирование. ассимиляционной поверхности, по максимальным размерам которой они превосходили скороспелые сорта в 1.4 ... 1.8 раза. Все изученные скороспелые сорта существенно уступали Льговской 50-по скорсзти об-, разозания очеред-ых листьев и имели меньшую,.чем у Харьковской.134,' площадь отдельных листьев.

4. скорость роста и продуктивность скср-оспелых сортов находились в прямой зависимости от чистой продуктивности фотосинтеза в Фазы стеблевание и цветения (г = 0.89 ... 0.99). Максимальною межсорто-гые различия по продуктивности фотосинтеза наблюдали-в первые Ю,\ дней после начала цветения скороспелых растений.. Средние за 4 года1 показатели ЧП<5 у относительно пр' -укт: зного ¡скороспелого сорта Немчиновская 72 были в 1.6 ... '1.7 раза вше',!чек у ленее продуктивнь"? ' : в данных условиях скороспелых:сортов Краснодраская 11, Степная 791 ■

и у позднеспелых сортов Льговская 60 и Харьковская 134. '

■ 5. Сорта с разной продуктигхють! фотосинтеза сщественно раз-."., личаяись по максимальной интенсивности "ссимилчции СО2 и форме световых кривых интенсивности видимого фотосинтеза, в естественных и контролируемы условиях. Коаду показателями^ЧЛФ " значениям! интенсивности фотосинтеза на плато световых кривых в период цветения

растений скороспелых сортов установлена тесная положительная корреляция ( г - 0.92 ).

6. Световые кривые интенсивности видимого Фотосинтеза сортов с повышенной продуктивностью фотосинтеза имели большие углы наклона линейных участков и ^олее высокие уровни плато при на^ыдегшн, что характеризует их преимущества в скоростях как Фотохимических, так и темновых реакций фотосинтеза.

7. У изученных сортов вюси в относительно широком диапазоне варьировали показатели анатомического строения листьев: толщины листовых пластинок (120 ... 180 мкм). толцикы столбчатой паренхимы (40 ... 64 мкм), толщины губчатой паренхимы (50 ... 88 мкм)и УПП листьев (17.7 ... 19.9 мг. сыр. массы/дм2). Скороспелый сорт Немчинов екая 72 существенно превосходил другие сорта по концентрации хлорофилла <а> и <0>. Отмечена тенденция положительной связи ассим"ляционной способности сортов с УПП листьев и содержанием в них зеленых пигментов.

8. Сорта вики посевной различались по интенсивности темнового дыхания листьев и его эФ1»ктивности в продукционном процессе. Между удельными дьиательньми затратами на синтез единицы прироста су хо"о вещества и чистой продуктивностью фотосинтеза в фазы стеблевания и цветения скороспелых сортов зависимость имела обратный характер ( г « -0.55 ... -0.96).

9. Основные межсортовые различия в системе донорно-акцепторных отношения были связаны с характером роста генеративных органов, сила <запроса> на ассимиляты из которых определялась временем начала «X формирования и аттрагируыдея способностью. Между скоростью роста массы генеративных органов и показа гелями ЧДО в период цветения скороспела сортов установлена прямая связь (г * 0.59 ... 0.99). Скороспелые сорта с более высокой продуктивностью фотосинтеза Нем-чиновская 7? и Луговская 83 имели большее количество фертильных узлов с двумя нормально развитыми бобами.

' Предложения, селекционной практике

1. наиболее перспективный путь к созданию скороспе .ых высок-урежайных сортов вики состоит в целенаправленной селекции на акти-визяшго фотосинтетической функции, повьшение чистой прод>..тивности фотосинтеза в период стеблевания и цветения. Источниками повышенной продуктивности фотосинтеза могут служить скороспелые сорта Немчи-новская 72, Преста, Моника, Елена.

2. Уровень чистой продуктивности фотосинтеза предлагаем оценивать по форме световых кривых интенсивности видимого фотосинтеза и его значениям на плато касыдекия. У перспективных Лорм интенсивность фотосинтеза на плато должна быть не ниже.35 ... 33 мг/СОз дм2 ч. Предварительную оценку, селекционного материала целесообразно проводить в стандартных услов/'х фитотронов; которые могут эффективно -•' использоваться в течение всего года. В полевых условиях косвенным показателем продуктивности фотосинтеза'может служить кол. юство ■ фертиль.мх узлов с двумя и более нормально тазвитыми.бобами.'

Список работ, опубликованных по материалам диссертации • 1. Власов Н.Ф. Особенности формирования урожайности урагличных сортов вики яровой // Тезисы докл. на Всесоюзной научной конференции молодых ученых и аспирантов.<Пута интенсификации хормопроизвод-, • тва в свете решений ХХУГ съезда КПСО. - М.,1982. - С. 135-136.

2.'Власов Н.Ф. Особенности роста растений и распределения ас-сима-ятов по органам у различных по'продуктлвности скороспелых сорг ' тов вики ярозсй // Тезисы докл. на Областной научно-практической конференции молодых ученых и'.специалистсч сельского хозяйства.-Тюмень, 1983. - С.168-169. • • ; .

3. Власов Н.Ф. Особенности формирования урожая у различны:: по продуктивности сортов вики яровой // Бюл. научн.-техн. информации. ЕГМ. ЗНК. - Орел, 1983.--N32. - С.31-34. ' ' ' •• \ .

4. Власов Н."., Образцов А.С. Продуктивность вики посевной в . зависимости от скороспелости сорта и активности работч фотосинте- ' тическо. о аппарата // Материал Всесоюзной конференции <Физиолого-генетические проблемы интенсификации селекционного процесса). - ' , Саратов, 1484. - С.5а-60. "' , '/. . ' ' ' •

5. Образцов А.С., Власов Н.Ф.'Обоснование основных параметров модели сорта вики яровой // Селекция и семеноводство. - 1984. -N9. - С.19-22. ; '

6. Власов Н.Ф. Зависимость продуктивности викч яровой от физиологических особенностей сорта' // Пути повышения , урожайности полевых культур. - Минск, 1986. - Вып. 17. - С. 121-126.. '

Подл, в пе .. 22.07.83. Формат 60x84/16« Печ. я. 1,0» Тшраж 100 экз. Заказ № 92.

Подразделение оперативной печати ВИК