Delist.ru

Селекция гороха (Pisum sativum I.) на повышение эффективности симбиотической азотфиксации (15.08.2007)

Автор: Наумкина Татьяна Сергеевна

Таблица 2 – Оценка клубенькообразующей способности сортов и линий

гороха в полевых условиях при спонтанной инокуляции.

Орел, 1987…1989 гг.

Число клубеньков на 1 растение, шт. Масса клубеньков на 1 растение, мг.

1987 г 1988 г 1989 г 1987 г 1988 г 1989 г

Раннеспелые (n=72)

8,8+0,21 25,4+ 1,12 19,6+0,57 10,6+1,34 31,7+1,61 24,5+0,98

Среднеспелые (n=75)

16,8+1,30 35,7+2,15 29,8+0,73 21,4+1,28 45,3+2,17 37,8+1,26

Позднеспелые (n=75)

27,7+2,27 50,3+3,36 38,5+1,83 35,2+0,64 62,9+1,54 48,1+2,33

Сорта Рондо, Уладовский 303, Торсдаг, Рамонский 77, Смарагд, ДВ-499, Орловский 2, Expero, Neugaterslebener 5099, Jupiter, Naldino, Finale, Paula, Норд, Зубр формировали от 41 до 97 клубеньков размером 0,2… 2,5 мм. Сортообразцы гороха к-1881, к-1884, к-1887, к-6559 и л. 2150 не вступали в симбиоз с местными штаммами клубеньковых бактерий и не формировали клубеньков. У 65 образцов на корнях образовывалось от 0 до 5 клубеньков; у 62 образцов - от 6 до 10; 11…15 клубеньков формировали 48 образцов; 16… 20 – 8 образцов; 21…25 клубеньков – 7 образцов; 26…30 – 6 образцов; 31…35 клубеньков – 6 образцов; 36…40 – 4 образца (рис. 1).

Рис. 1. Распределение сортообразцов гороха по числу клубеньков на корнях растений. Орел, 1987…1989 гг.

Наиболее отзывчивыми на инокуляцию производственным штаммом ризобий 250а в среднем за годы изучения были сортообразцы Торсдаг, Битюг, Rondo, Finale (77,0+5,32; 60,0+2,16; 92,0+3,12 и 108,0+3,57 шт./растение соответственно), которые предлагаются в качестве источников высокой клубенькообразующей способности для селекции на повышенную эффективность азотфиксации.

При внесении высоких доз азота (N120) на корнях сортообразцов гороха клубеньки практически не образовывались. Так, если у сорта Finale в варианте с инокуляцией штаммом 250а насчитывалось 108 клубеньков, Rondo - 92, Битюг - 60, то при внесении азота число клубеньков уменьшилось соответственно до 10, 8, 2 шт. Это согласуется с литературными данными о снижении индекса клубенькообразования с увеличением содержания азота в почве (Park S.J., Butterly B.R., 1989).

Оценка высокопродуктивных сортов по клубенькообразующей способности при инокуляции производственным 250а и отселектированными штаммами ризобий № 13 и №14 (ВНИИЗБК) показала, что все генотипы положительно реагировали на штамм №13. При инокуляции этим штаммом число клубеньков увеличилось в 1,1…1,5 раза, а продуктивность - в 1,3…1,8 раза. Сорт Finale выделился положительной отзывчивостью на все испытываемые штаммы, но больше всего клубеньков и семян образовалось при внесении штаммов 13 и 250a. У сорта Зубр при инокуляции шт. №13 в 1990 г. отмечено меньшее число клубеньков и снижение продуктивности по сравнению с контролем, а в 1991 г., наоборот, отмечалось увеличение обоих показателей.

Сравнительное изучение клубенькообразования у генотипов гороха, отражающих различные периоды селекции культуры показало, что в ходе культурной эволюции способность растений к симбиотической азотфиксации существенно не улучшилась. Среди современных сортообразцов гороха и слабоокультуренных форм имеются генотипы, как с высоким, так и с низким уровнем клубенькообразования.

Установлено, что характер изменения клубенькообразования у мутантов гороха зависит от степени выражения этого признака у исходного сорта. Так, если у сорта Finale отмечено высокое число клубеньков на корнях растений, то у большинства мутантов, индуцированных из этого сорта, клубенькообразование оказалось гораздо слабее – от 63 до 98% по сравнению с исходным сортом. 98% клубеньков от исходного сорта Finale формировали растения мутантов №№ 4 и 13; 92-95% клубеньков - мутанты №№ 3,9,14, 16; 70-80% клубеньков – мутанты №№ 2,6, 10.

У мутантов, полученных из сорта Зубр, выделены формы, как с повышенным, так и пониженным числом клубеньков.

Из 10 изученных мутантов, индуцированных из сорта Зарянка, самым высоким уровнем клубенькообразования характеризовались две высокорослые, позднеспелые формы.

Таким образом, нет определенной взаимосвязи между типом морфологического мутанта и уровнем клубенькообразования. Однако среди высокорослых позднеспелых морфотипов формы с более высоким уровнем клубенькообразования встречаются чаще, чем среди низкорослых, карликов и скороспелых сортообразцов.

Нитрогеназная активность. Как показывают результаты наших исследований и работы других ученых, общая нитрогеназная активность может рассматриваться как интегральный показатель, который характеризует активность симбиотической системы.

Самое низкое значение нитрогеназной активности было отмечено в засушливом 1987 году, а наиболее высокое – в достаточно увлажненном 1988 году. Нитрогеназная активность позднеспелых генотипов была несколько выше, чем у раннеспелых и среднеспелых (табл. 3).

Таблица 3 – Нитрогеназная активность сортообразцов гороха различных групп спелости в полевых условиях при спонтанной инокуляции.

Орел, 1987…1989 гг

Активность азотфиксации, мкг N2/раст. ? час

на 1 растение на 1 клубенек

1987 г. 1988 г. 1989 г. 1987 г. 1988 г. 1989 г.

Раннеспелые (n=72)

15,8±1,41 71,1±1,23 50,9±1,37 1,8±0,11 2,8±0,23 2,6±0,17

Среднеспелые (n=75)

30,2±1,18 107,4±1,64 86,4±1,05 1,8±0,13 3,0±0,19 2,9±0,20

Позднеспелые (n=75)

58,2+1,31 165,9+1,95 115,5+1,47 2,1+0,27 3,3+0,27 3,0+0,18

В среднем за годы изучения были выделены 14 сортообразцов гороха с повышенной нитрогеназной активностью от 67,5±1,05 мкг N2/раст. ? час. (Neugaterslebener 5099) до 287,1±3,61 (Торсдаг) мкг N2/раст. ? час.

Наиболее низкое значение показателя в расчете на 1 клубенек - 1,5±0,23 мкг N2/раст. ? час., отмечено в 1987 году у растений сортообразца Neugaterslebener 5099а; наиболее высокое – 3,3 и более мкг N2/раст. ? час. – у сортообразцов Торсдаг, Paula, Зубр.

При инокуляции производственным штаммом Rhizobium leguminosarum bv. viciae 250а нитрогеназная активность сортообразцов Торсдаг, Rondo и Finale была в 1,3…1,8 раза выше, чем у контроля.

У сорта Зубр максимальное значение показателя в расчете на одно растение отмечено в варианте с инокуляцией шт. №13 (176,0±9,18 мкг N2/раст. ? час.), а минимальное – при обработке семян шт. 250а (100,0±11,24 мкг N2/раст. ? час.). Активность нитрогеназы в пересчете на один клубенек у растений сорта Зубр оказалась максимальной в варианте с инокуляцией шт. 250а (2,5±0,14 мкг N2/раст. ? час.).

Установлено, что высокими показателями нитрогеназной активности характеризовались представители подвидов Pisum sativum subsp. elatius (Bieb.) Schmalh (к-1947) – 92,6 мкг N2/раст. ? час. и Pisum sativum subsp. abissinicum L. (к-2759) – 68,1 мкг N2/раст. ? час, наиболее низкие показатели были у сортообразцов Pisum sativum subsp. asiaticum L. (к-5260) – 17,6 мкг N2/раст. ? час., что вероятно, обусловлено несовместимостью их со штаммами ризобий европейского происхождения.

Среди местных сортов-популяций высокий уровень нитрогеназной активности растения выявлен у сортообразеца к-284 (75,9 мкг N2/раст. ? час.), а наименьший (43,5 мкг N2/раст. ? час) у сортообразца к-1487.

загрузка...