Использование фотосинтетического показателя хлорофилльного индекса для оценки экологической пластичности сортов озимой пшеницы

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Сельскохозяйственные науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Использование фотосинтетического показателя хлорофилльного индекса для оценки экологической пластичности сортов озимой пшеницы
Л. А. Кононенко, к. биол. наук, Белгородский НИИСХ
С повышением потенциального уровня урожайности пшеницы все сложнее становится вести селекцию на основе традиционных методов. Дальнейшее повышение урожайности новых сортов возможно, в частности, в результате использования в селекции признаков, причастных к основным физиологическим процессам, — фотосинтезу, дыханию, транспирации, транспорту пластических веществ [1].
Задачу отбора критериев для оценки селекционного материала по фотосинтетической деятельности предлагается решать, исходя из следующих требований: высокой значимости для формирования урожая и относительной простоты определения.
Детальные исследования пигментного фонда культурных растений выявили существенные различия в накоплении хлорофилла агроценозами. Проективное содержание хлорофилла, или хлоро-филльный индекс (ХИ) содержания хлорофилла (кг/га), может служить для прогнозирования оценки продуктивности и фотосинтетического стока углерода в агроценозы [2].
Предложен интегральный показатель — количество хлорофилла, а в двух верхних листьях на
1 м² посева, называемый ХИ, в фазу колошения для оценки селекционного материала озимой пшеницы на продуктивность по фотосинтети-ческим признакам агрофитоценоза [3]. По данным регрессионного анализа, его вклад в продуктивность составляет, по среднемноголетним данным, 55%.
Повышение адаптивного потенциала сортов — одна из главнейших задач современной селекции. К настоящему времени пластичность сортов по урожайности широко используется в селекции, адаптивный же потенциал физиологических показателей не используется.
Оценка сортов по пластичности осуществляется на основе анализа набора сортов за ряд контрастных лет или в нескольких пунктах, существенно различающихся между собой по условиям произрастания с определением линейной регрессии и нелинейных компонентов генотипических и средовых взаимодействий [4, 5].
На территории Белгородской области склоны занимают более 72% всей площади области, в том числе с крутизной более 3° - 30% [6].
Влияние на растения относительной высоты, экспозиции и крутизны склонов проявляется не
прямо, а косвенно, через перераспределение агроклиматических ресурсов. В связи с изменением условий инсоляции, ветрового режима, перераспределением воды и тепла продуктивность растений на разных элементах может различаться в несколько раз. Даже в пределах равнин в условиях холмистого рельефа при разности высот порядка 20−100 м и крутизне склонов 2−7° имеют место существенные различия в росте и развитии растений. Прежде всего отмечается ускорение их развития на положительных элементах рельефа по сравнению с отрицательными, что связано с различиями в суточном ходе температуры воздуха и увлажненности участков [7].
Эти условия в земледелии учитываются крайне слабо, хотя состояние их изученности и имеющийся практический опыт позволяют существенно изменить размещение сельскохозяйственных культур и технологии их возделывания.
Методика. В 2001—2003 гг. были изучены 8 сортов озимой пшеницы, произрастающих на различных частях склона (1°-5°), с внесением удобрений (N60P60K60) и без них, а также на водоразделе.
Определение содержания хлорофилла в листьях производилось по методу В. Ф. Гавриленко [8]. Адаптивные свойства оценивали по методу, предложенному S. A Eberhart, W. A. Russell в изложении В. А. Зыкина и др. [9]. Метод основан на расчете двух параметров: коэффициента линейной регрессии (bj) и дисперсии (s2di). Коэффициент регрессии дает оценку пластичности сорта в генетическом смысле. Второй характеризует стабильность сорта в различных условиях среды.
Результаты и обсуждение. В работе представлены данные по определению хлорофильного индекса (ХИ) в листьях пшеницы (табл. 1).
Величина Х И сильно варьировала в зависимости от условий среды и наследственных особенностей сортов.
Лучшие условия для формирования его в листьях пшеницы сложились в пункте «водораздел», а худшие — в нижней части склона. Сравнение оценки достоверности различий средних значений по содержанию хлорофилла 5,49 с табличным значением 2,77 показало наличие существенных различий средних по величине ХИ сортов по пунктам испытания. Высокий Х И в пункте «водораздел» формируется за счет трех основных составляющих этого показателя — высокой выживаемости растений (густота стеблестоя), большой листовой поверхности и высокого содержания хлорофилла в верхних листьях пшеницы.
1. Адаптивность озимой пшеницы по величине хлорофильного индекса в листьях пшеницы в фазу колошения, 2002−2003 гг.
Сорт Хлорофилльный индекс, кг/га Параметры адаптивности
Рельеф Водо- раздел Ьі 2 э а
1−3° б/у 1−3° №К 3−5° б/у 3−5° №К
БелНИИСХ 1 2,41 6,61 1,36 2,96 27,13 1,40 2,37
БелНИИСХ 2 3,22 5,03 1,61 1,88 21,50 1,08 2,72
Одесская 161 3,44 12,44 3,42 3,01 19,75 0,94 5,20
Одесская 267 3,07 8,46 2,76 3,18 21,47 1,05 0,02
Белгородская 12 1,60 10,30 2,66 2,09 10,14 0,47 9,33
Белгородская 14 2,44 5,25 0,84 2,63 17,11 0,86 0,78
Московская 39 3,07 6,43 1,31 2,70 15,85 0,78 0,22
№ 500 2,70 8,93 6,36 6,36 30,55 1,42 5,90
Мы рассчитали коэффициенты корреляции связи ХИ с урожайностью зерна у изучаемых сортов в фазу колошения. Они имели следующие значения — БелНИИСХ 1 — 0,56, БелНИИСХ 2 -0,84, Одесская 161 — 0,74, Одесская 267 — 0,83, Белгородская 12 — 0,83, Белгородская 14 — 0,97, Московская 39 — 0,82, № 500 — 0,99.
В контрастных условиях выращивания сорта показали разные адаптивные свойства по величине ХИ листьев. Сорта БелНИИСХ 1 и 500 можно отнести к формам с повышенной пластичностью. Им соответствовали более высокие величины коэффициента регрессии (Ъ1), превышающие единицу.
Наиболее высокую отзывчивость на воздействия среды показал сорт № 500 (Ъ- = 1,42). Сорт Одесская 267 14 имел самые низкие оценки параметра (в2ш = 0,02), что свидетельствует о его повышенной стабильности по данному признаку.
Сорта БелНИИСХ 1, БелНИИСХ 2 и № 500 относятся к формам интенсивного типа. Они очень отзывчивы на улучшение условий выращивания. Эти сорта имели высокие показатели обоих параметров (Ъ- = 1,40 и в2ш = 2,37- Ъ- = 1,08 и в2ш = 2,72- Ъ- = 1,42 и в2ш = 5,9). Как правило, сорта, имеющие такие характеристики, сильно реагируют на изменение условий выращивания, но, обладая значительной вариабельностью, не стабильны по анализируемому признаку.
К формам с пониженной отзывчивостью на условия среды по величине ХИ относятся сорта Белгородская 12, Белгородская 14 и Московская 39. Таким генотипам присущи наиболее низкие оценки параметра экологической пластичности Ъ-, достоверно отличающиеся от единицы в меньшую сторону (0,47, 0,86, 0,78). Они слабо отзываются на изменение факторов среды, в условиях интенсивного земледелия не могут достигать высоких результатов. Такие сорта лучше использовать на экстенсивном фоне, где они дадут максимум отдачи при минимуме затрат. Помимо этого сорт Белгородская 12 имел самый высокий показатель 8- (9,33), что свидетельствует о его очень низкой стабильности по сравнению с другими анализируемыми сортами.
У сортов Одесская 161, Одесская 267 и Бел-НИИСХ 2 показатель пластичности соответственно Ъ- - 0,94- 1,05 и 1,08. При коэффициенте регрессии, равном или близком к единице, изменение показателей у сортов соответствует изменению условий — на хорошем агрофоне они высокие, на низком — незначительно снижаются.
Анализ литературных данных позволяет высказать предположение, что сорта, которые обладают высокой пластичностью (Ъ-& gt-1,0) и высокой стабильностью (вш близкое к нулю), хорошо отзываются на условия выращивания и одновременно имеют стабильные показатели, являются наиболее ценными в селекционном и практическом отношении [10].
Как показали наши исследования, сорт Одесская 267 относится к формам с повышенной отзывчивостью на условия среды. Сорт Одесская 267 характеризовался высокой стабильностью (вш — 0,02).
Изучаемые сорта озимой пшеницы резко отличались по экологической пластичности и стабильности между собой по содержанию хлорофилла.
Сорта данного набора отличались в статистическом смысле по пластичности и стабильности.
Сравнение оценки достоверности различий между коэффициентами регрессии (Ъ-) 7,13 с табличным значением 2,77 показало наличие существенных различий между коэффициентами регрессии.
Достоверные различия по стабильности обнаружены между сортами: БелНИИСХ 1 и Одесская 267, БелНИИСХ 1 и Московская 39, БелНИИСХ
2 и Одесская 267, БелНИИСХ 2 и Московская 39, Одесская 161 и Одесская 267, Одесская 161 и Московская 39, Одесская 267 и Белгородская 12, Одесская 267 и Белгородская 14, Одесская 267 и Московская 39, Одесская 267 и 500, Белгородская 12 и Белгородская 14, Белгородская 12 и Московская 39, Московская 39 и № 500.
В большинстве случаев данного набора сортов устойчивость проявления в накоплении хлорофилла весьма специфична. Это свидетельствует о том, что изменчивость по этому признаку у иссле-
дованных сортов вызвана не только влияниями условий внешней среды, но и генетическими особенностями.
Литература
1 Зыкин В. А., Белан И. А., Козлова Г. Я., Антипова Г. П. // Доклады Россельхозакадемиии. М. 2001. № 1.
2 Куренкова, С. В. Хлорофилльный индекс как показатель аккумуляции углерода и продуктивности фитоценозов //4 съезд Общества физиологов растений России Международной конференции «Физиология растений — наука 3-го тысячелетия». Москва. 4−9 октября, 1999: тез. докл. М. 1999. Т. 1.
3 Фадеева, О. И. Оценка уровня продуктивности озимой пшеницы по комплексу фотосинтетических параметров / О. И. Фадеева, В. В. Коноваленко, Н. Н. Застежко, Н. Г. Нарышкина // Физиология продуктивности и устойчивости зерновых культур. Краснодар, 1988. С. 26−35.
4 Юсов, В. С. Адаптивные свойства сортов яровой твердой пшеницы по признакам качества зерна / В. С. Юсов, М. Г. Евдокимов //Повышение эффективности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений. Новосибирск, 2002.
5 Неттевич, Э. Д. Влияние условий возделывания и продолжительности изучения на результат оценки сорта по урожайности // Вестник Россельхозакадемии. 2001. № 3.
6 Смык, А. В., Акулов П. Г., Азаров Б. Ф., Авраменко П. М., Соловиченко В. Д., Кочетов В. С. // Докл. Россельхозакадемии. М. 1999. № 6.
7 Кирюшин, В. И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996.
8 Гавриленко, В. Ф. Большой практикум по физиологии растений / В. Ф. Гавриленко, М. Е. Ладыгина, Л. М. Хандоби-на. М.: Высшая школа, 1975.
9 Зыкин, В. А. Параметры экологической пластичности сельскохозяйственных растений, их расчет и анализ: методические рекомендации / В. А. Зыкин, В. В. Мешков, В. А. Сапега. Новосибирск: Сиб. отд-ние ВАСХНИЛ, 1984.
10Локтева, О. В. Экологическая пластичность сортов яровой пшеницы в условиях Приморского края / О. В. Локтева, И. М. Шиндин // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур — основа для подъема сельского хозяйства Дальневосточного региона. Новосибирск, 2000.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой