Delist.ru

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

Автор: Наумкина Татьяна Сергеевна

Нитрогеназная активность растений гороха сортов Капитал и Торсдаг составила 52,3 и 97,9 мкг N2/раст. ? час.

У сортов гороха, созданных в 1980 – 90-е годы значение этого показателя колебалось от 58,3 мкг N2/раст. ? час. (Труженик) до 95,7 мкг N2/раст. ? час. (Орловчанин), а у сортов, созданных в 2000 – 2005 гг. – от 42,8 мкг N2/раст. ? час. (Визир) до 82,1 мкг N2/раст. ? час. (Триумф).

Симбиотическая деятельность сортообразцов гороха различных морфотипов. Исследованиями установлено, что на формирование симбиотического аппарата различных генотипов гороха в полевых условиях при спонтанной инокуляции существенное влияние оказывают почвенно-климатические условия, складывающиеся в процессе роста и развития растений. Понижение влажности почвы до 40% ППВ в слое 0-20 см в период начала образования клубеньков в засушливые 1999 и 2002 гг. явилось причиной низкой зараженности растений клубеньковыми бактериями - нодуляция растений не превысила 39%. Некоторое улучшение водного режима к фазе бутонизации – начала цветения способствовало увеличению количества клубеньков на корнях растений.

Продолжительность функционирования клубеньков на корнях сортообразцов гороха зависела от влагообеспеченности посевов и продолжительности вегетационного периода. При недостатке влаги в почве и ускоренном развитии растений в 1999 г. продолжительность общего симбиоза варьировала от 62 суток у короткостебельных сортообразцов Смарагд, Норд и Орлус до 68 суток у сортообразца к-1947. В излишне увлажненном 2000 году общая продолжительность симбиоза изменялась от 65 суток (Норд, Орлус) до 75 суток (к-2376, Торсдаг). В среднем за годы изучения значение этого показателя изменялось от 64 до 70 суток.

Поскольку показатель продолжительности общего симбиоза не отражает времени активной работы симбиотического аппарата, то для ее характеристики Г.С. Посыпанов и Л.Д. Князева (1975) ввели показатель эффективного или активного симбиоза, то есть того периода, когда клубеньки содержат леггемоглобин и усваивают азот воздуха.

Установлено, что в засушливых условиях 1999 и 2002 гг. активный симбиоз был на 6 – 7 суток меньше, чем в 2000 и 2001 гг.

В среднем за годы изучения наибольший общий симбиотический потенциал - 2128,2 кг?дн./га был сформирован сортом Торсдаг, наименьший - 1086,4 кг?дн./га – сортом Труженик. В неблагоприятных для симбиоза 1999 и 2002 гг. – общий симбиотический потенциал у всех сортообразцов гороха был в 1,5 – 2,0 раза ниже, чем в 2000 и 2001 гг.

Наиболее высокий активный симбиотический потенциал - 2440,0 кг?дн./га сформировали растения гороха сорта Капитал в 2001 году, самый низкий - 230,0 кг?дн./га растения сорта Норд в 2002 году.

На темно-серых среднесуглинистых почвах местные штаммы ризобий обладают высокой эффективностью. Общая масса клубеньков, сформировавшихся на корнях растений, варьировала в среднем по всем сортообразцам от 9,3 кг/га в засушливом 2002 году до 37,2 кг/га - в наиболее благоприятном 2001 году (табл. 4).

Таблица 4 – Симбиотическая деятельность сортообразцов гороха в полевых условиях при спонтанной инокуляции. Орел, 1999-2002 гг.

Показатели 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г.

Общая масса клубеньков, кг/га 12,8 28,9 37,2 9,3

Активная масса клубеньков, кг/га 8,6 24,4 30,3 5,8

АСП, кг-дней/га 474,3 1554,9 1770,1 298,9

УАС, г/кг в сутки 2,8 4,6 5,1 1,4

Фиксированный азот воздуха, кг/га 15,1 39,7 53,3 10,3

Доля фиксированного азота, % 28,8 35,7 50,2 13,7

Почвенный азот, кг/га 71,2 64,3 49,8 65,3

НСР05 по массе клубеньков

Активная масса клубеньков за годы изучения изменялась от 5,8 кг/га в 2002 году до 30,3 кг/га - в 2001 году.

Определенный интерес при изучении исходного материала в симбиотической селекции представляет величина удельной активности симбиоза (УАС), которая в засушливых условиях снижалась в 1,5-3,0 раза по сравнению с оптимальными условиями вегетации.

Самая высокая доля фиксированного азота была отмечена в 2001 году - 53,3 кг/га или 50,2%. Слабее всего растения гороха фиксировали атмосферный азот в условиях засушливых 2002 г. - 10,3 кг/га или 13,7% и 1999 г. - 15,1 кг/га или 28,8%.

Биомасса растения. Формирование биомассы растения и отдельных его органов является результатом не только ассимиляционной деятельности фотосинтезирующих тканей, но и функционирования корневой системы. Корни, являясь частью растительного организма, находятся в тесной взаимосвязи с надземными органами. От их роста и развития зависит конечная продуктивность растений.

Установлено, что после всходов развитие надземной части растений и корневой системы зависело от морфотипа растения и развития его листового аппарата. У лучших районированных и перспективных сортообразцов (Орловчанин, Орлус, Норд, Юниор, Триумф) корень был длиннее стебля 2,5-5,0 раз.

Коэффициент корреляции между массой корней и массой надземных органов в фазе 6 настоящих листьев в полевых условиях достигал r= +0,921. Редукция листового аппарата у безлисточковых сортов (Норд, Орлус, Триумф) вызвала взаимосвязанные изменения параметров развития корневой системы, которые сохранялись в течение всего периода онтогенеза. При этом установлено, что генетически обусловленные уменьшение массы и площади листьев аналогичным образом ухудшают развитие корневой системы (рис.2).

Рис. 2. Сухая масса надземной части и корней растений гороха сортов Орловчанин (листочковый тип) и Орлус (усатый тип листа), 2003-2005 гг.

Сорта гороха с усатым типом листа и с хорошо развитыми прилистниками (Норд, Триумф, Орлус) по биологической продуктивности не уступали обычным (листочковым) сортам, а зачастую и превосходили их (табл. 5).

Таблица 5 – Продуктивность биомассы у сортов гороха различных

морфотипов, 2003-2005 гг.

Сортообразец Биомасса при уборке, г/растение

полевой опыт вегетационный опыт

Орловчанин 9,2±0,83 4,6±0,57

Труженик 8,6±1,02 5,8±0,69

Норд 7,1±0,97 4,7±0,71

Орлус 8,6±0,68 4,9±0,66

Триумф 8,2±0,85 4,9±0,52

В условиях ценоза генотипическая изменчивость биомассы у сортов гороха с одинаковой продолжительностью вегетационного периода была невысокой (7,0 – 12,0%) и не зависела от морфотипа (Соловов, Наумкина, 2007). В вегетационных опытах при создании оптимальных условий питания и увлажнения почвы сорта с усатым типом листа по продуктивности биомассы уступали листочковым.

Семенная продуктивность. В конце ХХ века селекция гороха базировалась на преобладании в генотипах новых сортов рецессивных генов (короткостебельности, усатого типа листа, неосыпаемости семян, детерминации стебля и т.д.), что ускорило процесс морфофизиологической дифференциации и специализации сортов. Однако нельзя не признать, что остаются недостаточно изученными механизмы поддержания высокой продуктивности создаваемых сортов, их адаптации к условиям выращивания, устойчивости к абиотическим и биотическим факторам (Беляева и др., 2006; Кондыков и др., 2006).

Изучение архитектоники и продуктивности гороха с целью выделения генотипов, сочетающих высокую семенную продуктивность и симбиотическую активность показало, что у изученного нами набора сортообразцов по мере накопления в генотипе гороха рецессивных генов происходит снижение семенной продуктивности. Максимальная семенная продуктивность - 6,0±0,52 г отмечена в достаточно увлажненном 2004 году у растений сорта Норд, минимальная - 4,2±0,65 г в избыточно увлажненном 2003 г. у растений сорта Демон (табл. 6).

Таблица 6 – Семенная продуктивность сортообразцов гороха, (г/растение), 2003 – 2005 гг.

Страницы: 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16