Адаптивные реакции проростков пшеницы, дифференцирующие сорта при гипертермии

При создании сортов, адаптированных к температурным стрессовым факторам, необходима диагностика их устойчивости к данным факторам. Методы диагностики должны обладать высокой дифференцирующей способностью: достоверно разделять по устойчивости близкородственные объекты – сорта одной культуры, растения из одной сортовой популяции. Для обеспечения дифференцирующей способности метода оценку устойчивости сортов культуры необходимо проводить при одной и той же силе стрессовой нагрузки и режимах воздействия факторов, позволяющих ранжировать сорта. В модельных лабораторных вегетационных опытах оценены адаптивные реакции 10-суточных проростков трех сортов яровой пшеницы по изменению показателей роста, сырой и сухой биомассы, проницаемости клеточных мембран проростков при гипертермии (прогреве семян) для определения температуры, дифференцирующей сорта. Проростки выращивали в рулонной культуре на водопроводной воде в климакамере при заданных параметрах микроклимата. Перед этим проводили предварительный прогрев семян в горячей воде в термостате при температурах 30, 43 и 54° С. Проростки контрольного варианта культивировали в аналогичных условиях без прогрева семян. Обнаружена сортовая специфика формирования адаптивных реакций у проростков яровой пшеницы сортов Новосибирская 18, Новосибирская 44 и Омская 18 при гипертермии семян. Адаптация сортов к одинаковым температурным факторам формировалась различными путями, что может быть обусловлено наследственной природой растений. По полученным в исследованиях максимальным значениям коэффициентов вариации биофизического и биометрических показателей проростков установлено значение температуры 43 °С, которая является дифференцирующей при оценке адаптации сортов яровой пшеницы к повышенной температуре. Данная температура применена в экспериментах по исследованию реакции сортов пшеницы на раздельное и совместное действие хлоридного засоления, инфицирования проростков возбудителем обыкновенной корневой гнили злаков и гипертермии.

мягкая яровая пшеница, адаптация, гипертермия, температура, дифференцирующая сорта

1. Kaur Gurpreet Goraya, Kaur Balraj, Asthir Bavita, Bala Shashi, Kaur Gurpreet and Farooq Muhammad. Rapid Injuries of High Temperature in Plants // Journal of Plant Biology. 2017. Vol. 60, P. 298–305. DOI: 10.1007/ s12374-016-0365-0.

2. Parvaiz Ahmad, M.N.V. Prasad. Environmental adaptations and stress tolerance of plants in the era of climate change. New York: Springer. 2012. P. 297–324.

3. Hatfi eld Jerry L., Prueger John H. Temperature extremes: Effect on plant growth and development // Weather and Climate Extremes .2015. Vol. 10. P. 4–10.

4. Титов А.Ф., Таланова В.В. Локальное действие высоких и низких температур на растения. Петрозаводск: КарНЦ, 2011. 166 с.

5. Barlow K.M., Christy B.P., O’Leary G. J., Riffkin P.A., Nuttall J.G. Simulating the impact of extreme heat and frost events on wheat crop production // Field Crops Research. 2015. Vol. 171 (1). P. 109–119.

6. Hatfi eld J.L., Ziska L.H., Boote K.J., Izaurralde R.C., Kimball B.A., Ort D., Thomson A.M., Wolfe D.W. Climate impacts on agriculture: implications for crop production // Agronomy Journal. 2011. Vol. 103. P. 351–370. DOI: 10.2134/agronj2010.0303.

7. Lobell D.B., Schlenker W., Costa-Roberts J. Climate Trends and Global Crop Production Since 1980 // Science. 2011. Vol. 333. P. 616– 620.

8. Карманенко Н.М. Адаптация зерновых культур к стрессовым факторам: монография. М.: Издательство ВНИИА, 2014. 160 с.

9. Полонский В.И. Оценка функционального состояния растений: продукционные, селекционные и экологические аспекты: монография. Красноярск: Издательство Красноярского государственного аграрного университета, 2014. 408 с.

10. Марченкова Л.А., Давыдова Н.В., Чайдарь Р. Ф., Орлова Т.Г., Казаченко А.О., Грачева А.В., Широколава А.В. Оценка адаптивности сортов и линий яровой пшеницы на фоне искусственно моделируемых стрессов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 5 (151). С. 9–15.

11. Hasanuzzaman Mirza, Nahar Kamrun, Alam Md. Mahabub, Roychowdhury Rajib Physiological, Biochemical, and Molecular Mechanisms of Heat Stress Tolerance in Plants // International Journal of Molecular Sciences. 2013. Vol. 14 (5). P. 9643–9684. DOI: 103390/ ijms14059643.

12. Zandalinasa Sara I., Mittlerb Ron, Balfagуna Damiбn, Arbonaa Vicent and Gуmez-Cadenasa. Aurelio Plant adaptations to the combination of drought and high temperatures // Physiologia Plantarum. 2017. Vol. 162 (1). P. 2–12. DOI: 10.1111/ppl.12540.

13. Генкель П.А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений: монография. М.: Наука. 1982. 280 с.

14. Demidchik V., Straltsova D., Medvedev S. S., Pozhvanov G.A., Sokolik A., Yurin V. Stress – induced electrolyte leakage: the role of K+ permeable channels and involvement in programmed cell death and metabolic adjustment // Journal of Experimental Botany. 2014. Vol. 65 (5). P. 1259–1270. DOI: 10.1093/jxb/eru 004.

15. Хохлова Л.П., Валиулина Р.Н., Мидер Д.Р., Акберова Н.И. Термостабильность мембран и экспрессия генов низкомолекулярных белков теплового шока при действии на растения повышенных температур и водного дефицита // Биологические мембраны. 2015. Т. 33. № 1. С. 59–71.

16. Li B.I., Gao K.I., Ren H.I., Tang W.I. Molecular mechanisms governing plant responses to high temperatures // Journal of Integrative Plant Biology. 2018. Vol. 60 (9). P. 757–779. DOI: org/10.1111/jipb.12701.

17. Зобова Н.В., Конышева Е.Н. Использование биотехнологических методов в повышении соле- и кислотоустойчивости ярового ячменя: монография. Новосибирск: СО РАСХН; КНИИСХ, 2007. 124 с.