Фотосинтетическая активность листьев и продуктивность раннеспелого гибрида кукурузы Дорка в условиях Северного Нечерноземья

Работа посвящена изучению фотосинтетической активности и последействия низкой положительной температуры на СО₂-газообмен листьев в связи с продуктивностью раннеспелого гибрида кукурузы Дорка в центральном агроклиматическом районе Республики Коми (61°40′ с. ш. 50°49′ в. д.). Опыты проводили в типичный по погодным условиям сезон вегетации на участке со среднеокультуренной подзолистой почвой. Семена высевали в середине июня ручным способом в гряды. К уборке (I декада сентября) сырая масса надземной части растений составляла около 690 г. Основная часть биомассы (около 80%) была представлена стеблями с влагалищами листьев, початки отсутствовали. Средняя за три года урожайность зеленой массы составила 355 ц/га. Установлено, что независимо от возраста растений фотосинтетическая активность листьев возрастает с увеличением освещенности. При интенсивности фотосинтетически активной радиации, близкой к полной солнечной, и температуре 20 ^оС скорость нетто-фотосинтеза листьев верхнего яруса молодых растений кукурузы составляла около 14 мкмоль СО₂/м²с, у зрелых растений этот показатель не превышал 8 мкмоль СО₂/м²с. Выдерживание молодых растений (фаза 4–5 листьев) в холодной камере при 6 ºС в течение 7 ч слабо влияло на фотосинтез, но снижало дыхание листьев. Увеличение экспозиции до 12 ч привело к развитию признаков окислительного стресса и подавлению ассимиляции на 40%. Полученные данные дополняют эколого-биологическую характеристику изучаемого гибрида кукурузы. Результаты исследований показывают, что сравнительно низкая ассимиляционная активность и чувствительность СО₂-газообмена к снижению температуры ограничивают реализацию фотосинтетического потенциала продуктивности гибрида кукурузы Дорка в холодном климате. 

1. Liu D., Jia Q., Li J., Zhang P., Ren X., Jia Z. Increased photosynthesis and grain yields in maize grown with less irrigation water combined with density adjustment in semiarid regions // Peer Journal. 2020. Vol. 8. P. e9959. DOI: 10.7717/peerj.9959.

2. Ahmad M.I., Shah A.N., Sun J., Song Y. Comparative study on leaf gas exchange, growth, grain yield, and water use efficiency under irrigation regimes for two maize hybrids // Agriculture. 2020. Vol. 10. N 9. P. 369. DOI: 10.3390/agriculture10090369.

3. Дёмин Е.А., Ерёмина Д.В. Влияние минеральных удобрений и сроков посева на урожайность зеленой массы кукурузы в лесостепной зоне Зауралья // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2020. № 10. C. 27–33. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-10-27-33.

4. Головко Т.К., Далькэ И.В., Шморгунов Г.Т., Триандафилов А.Ф., Тулинов А.Г. Рост растений и продуктивность кукурузы в холодном климате // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. № 2. С. 19–23. DOI: 10.31857/ S2500-26272019219-23.

5. Табаленкова Г.Н., Силина Е.В., Дымова О.В., Далькэ И.В., Головко Т.К. Формирование урожая и качество зеленой массы кукурузы в условиях центрального агроклиматического района Республики Коми // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. Т. 22. № 5. C. 689–697. DOI: 10.30766/2072-9081.2021.22.5.689697.

6. Табаленкова Г.Н., Дымова О.В., Головко Т.К. Продуктивность и состав биомассы кукурузы в условиях центрального агроклиматического района Республики Коми // Аграрный вестник Урала. 2020. № 03 (194). C. 57–65. DOI: 10.32417/1997-4868-2020-194-3-57-65.

7. Heying L., Zhiqiang R., Noor H. Genome-wide association functional studies (GWAFS) of candidate genes for germination-related traits of low temperature tolerance in maize (Zea mays L.) // Journal of Food and Nutrition Research. 2024. Vol. 12. N 5. P. 318–326. DOI: 10.12691/jfnr-12-5-11.

8. Grzybowski M., Adamczyk J., Jończyk M., Sobkowiak A., Szczepanik J., Frankiewicz K., Fronk J., Sowiński P. Increased photosensitivity at early growth as possible mechanism of maize adaptation to cold springs // Journal of Experimental Botany. 2019. Vol. 70. N 10. P. 2887–2904. DOI: 10.1093/jxb/erz096.

9. Ding Y., Shi Y., Yang S. Advances and challenges in uncovering cold tolerance regulatory mechanisms in plants // New Phytologist. 2019. Vol. 222. P. 1690–1704. DOI: 10.1111/ nph.15696.

10. Zeng R., Li Z., Shi Y., Fu D., Yin P., Cheng J., Jiang C., Yang S. Natural variation in a type-A response regulator confers maize chilling tolerance // Nature Communications. 2021. Vol. 12. Р. 4713. DOI: 10.1038/s41467-02125001-y.

11. Yu T., Zhang J., Cao J., Cai Q., Li X., Sun Y., Li S., Li Y., Hu G., Cao S., Liu C., Wang G., Wang L. Leaf transcriptomic response mediated by cold stress in two maize inbred lines with contrasting tolerance levels // Genomics. 2021. Vol. 113. P. 782–794. DOI: 10.1016/j.ygeno.2021.01.018.

12. Hussain H.A., Shengnan M., Hussain S., Ashraf U., Zhang Q., Anjum S.A., Ali I., Wang L. Individual and concurrent effects of drought and chilling stresses on morpho-physiological characteristics and oxidative metabolism of maize cultivars // bioRxiv. 2019. Р. 829309. DOI: 10.1101/829309.

13. Zhou X., Muhammad I., Lan H., Xia C. Recent advances in the analysis of cold tolerance in maize // Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. Р. 866034. DOI: 10.3389/fpls.2022.866034.

14. Waqas M.A., Wang X., Zafar S.A., Noor M.A., Hussain H.A., Azher Nawaz M., Farooq M. Thermal stresses in maize: Effects and management strategies // Plants. 2021. Vol. 10. Р. 293. DOI: 10.3390/plants10020293.

15. Meng A., Wen D., Zhang C., Maize S. Germination under low-temperature stress impacts seedling growth under normal temperature by modulating photosynthesis and antioxidant metabolism // Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. Р. 843033. DOI: 10.3389/fpls.2022.843033.

16. Unc A., Altdorff D., Abakumov E., Adl S., Baldursson S., Bechtold M., Cattani D.J., Firbank L.G., Grand S., Guðjónsdóttir M., Kallenbach C., Kedir A.J., Li P., McKenzie D.B., Misra D., Nagano H., Neher D.A., Niemi J., Oelbermann M., Overgаrd Lehmann J., Parsons D., Quideau S., Sharkhuu A., Smreczak B., Sorvali J., Vallotton J.D., Whalen J.K., Young E.H., Zhang M., Borchard N. Expansion of agriculture in northern cold-climate regions: a cross-sectoral perspective on opportunities and challenges // Frontiers Sustainable. Food Systems. 2021. Vol. 5. Р. 663448. DOI: 10.3389/fsufs.2021.663448.