154 зависимость "доза-эффект" при обработке

V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
ЗАВИСИМОСТЬ "ДОЗА-ЭФФЕКТ" ПРИ ОБРАБОТКЕ РАСТЕНИЙ
ПОДСОЛНЕЧНИКА ГЕРБИЦИДОМ ПУЛЬСАР
Перстенёва А.А.
350058, Краснодар, ул. Филатова, 17
ГНУ ВНИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта Россельхозакадемии
[email protected]
Гербицидоустойчивая линия подсолнечника RHA426, восприимчивая
линия ВК508 и F1 ВК508× RHA426 обрабатывались гербицидом Пульсар в
условиях искусственного климата. Результаты эксперимента показали зависимость "доза-эффект" у всех изучаемых генотипов. Доза гербицида
0,25х в дальнейшем позволит вести отбор гетерозиготных растений в беккроссном потомстве при создании аналогов в условиях фитотрона.
Открытие в 1999 г. мутации гербицидоустойчивости у дикорастущего подсолнечника привлекло внимание селекционеров во всѐм мире [3]. Мутантный
фермент ALS-синтаза гарантирует устойчивость этой культуры к воздействию
гербицидов имидазолинонового ряда, что позволяет использовать их на посевах
подсолнечника, чего ранее не удавалось из-за отсутствия резистентности у обычных генотипов. Характер наследования признака устойчивости подсолнечника к
имидазолиноновым гербицидам – неполное доминирование [2, 5].
Рабочая гипотеза основывалась на том, что потенциал генетической устойчивости к гербицидам не безграничен. Гербицидоустойчивые генотипы выдерживают обработку в 2х (двукратной) рекомендованной дозой гербицида в полевых условиях. Однако зависимость "доза-эффект" имеет место, и при дальнейшем увеличении дозировок, особенно при выращивании подсолнечника в теплице или камерах искусственного климата, даже гомозиготное по гену устойчивости
к гербицидам растение может погибать (Демурин Я.Н., Борисенко О.М., персональное сообщение).
С 2005 г. в лаборатории генетики ВНИИМК ведѐтся работа по созданию
гербицидоустойчивых аналогов селекционных линий ВК876, ВК678, ВА93, ВК680,
ВК508 и ВА325. Создание аналогов осуществляется путѐм многократного беккроссирования, т.е. переноса признака с линии-донора на селекционную линиюреципиент. Для ускорения селекционного процесса ежегодно практикуется выращивание образцов в камерах искусственного климата. При этом очень важным
аспектом в успешном создании аналогов является обработка гербицидом растений ВСn с целью отбора устойчивых гетерозигот.
В ходе предварительных экспериментов в условиях камеры фитотрона выяснилось, что доза гербицида 1х губительно воздействует на все растения ВСn. Даже устойчивые гетерозиготные растения страдают от этой дозы и не переходят в
генеративную фазу развития. По-видимому, такая реакция растений связана с различиями в условиях выращивания в поле и в теплице, а также с меньшей площадью листовой поверхности у тепличных растений по сравнению с полевыми.
В связи с этим, целью наших исследований было изучение влияния различных доз гербицида в зависимости от генотипа растений в условиях фитотрона. С помощью этой оптимальной дозы должны визуально дифференцироваться
гетерозиготы и рецессивные гомозиготы, что позволит использовать метод отбора гетерозиготных растений при создании аналогов линий.
Материал и методы. Опыт по выявлению оптимальной дозировки гербицида в условиях фитотрона проводился в камере искусственного климата ЦЭБ
154
V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
ВНИИМК с 18 ноября по 29 декабря 2008 г. В эксперименте использовалась
американская линия-донор признака гербицидоустойчивости RHA426, селекционная Rf-линия ВНИИМК ВК508 и гибрид F1 этих линий. RHA426 гомозиготна по
гену устойчивости (ImrImr), ВК508 является рецессивной гомозиготой (imrimr) и
растения F1 ВК508×RHA426 гетерозиготны по изучаемому признаку (Imrimr). Использовались светильники Фотос.4 с лампами ДРИ-2000-6, обеспечивающие освещѐнность 25 килолюкс при 16-часовом световом дне и дневной температуре воздуха около 20˚С. Заделка семян в почву осуществлялась в два короба с почвеннопесчаной смесью (2:1) на глубину 2-3 см. Перед обработкой была измерена высота
растений, а также площадь их листовой поверхности.
Растения опрыскивали ручным пульверизатором на стадии 3-х пар настоящих листьев (V6) гербицидом Пульсар (д.в. имазамокс) из группы имидазолинонов.
Для работы был выбран ряд логарифмически снижающихся доз [1], где
процент снижения концентрации (Р) составил 50%: обработка гербицидом в дозировках 1х (3 мл/л), 0,5х (1,5 мл/л), 0,25х (0,75 мл/л) и контроль (опрыскивание водой). Приготовление рабочих растворов гербицида осуществлялось методом последовательного разведения.
Через 14 дней после обработки была произведена оценка влияния гербицида на растения и повторно измерена их высота.
Степень поражения гербицидом оценивалась с помощью модифицированной шкалы определения индекса фитотоксичности (IP – index phytotoxicity), где 0%
– растения без поражений (контрольные, или необработанные гербицидом растения); градация 10-30% показывает различную степень хлороза, 40% – полное пожелтение листьев. Интервал 50-90% – повышение степени некроза листьев, а индекс 100% характеризует полностью погибшие от гербицида растения [4].
Эффект действия гербицида на прирост растений различных генотипов
рассчитывался по формуле [1], модифицированной в лаборатории генетики с целью учѐта направления (знака) влияния:
Роп
Э = 100 ×
− 100,
Рк
где Роп и Рк – соответственно показатель состояния тест-объекта в опыте с гербицидом и в контроле.
Результаты и обсуждение. Эффект действия Пульсара на растения отмечался на качественном (табл. 1) и количественном (табл. 2 и 3) уровне во всех
вариантах опыта.
Таблица 1 – Индекс фитотоксичности (IP) исследуемых генотипов, %
2008 г.
Вариант
Генотип
ВК508
0
70
контроль
доза 0,25х
RHA426
0
0
F1
0
10
доза 0,5х
10
100
20
доза 1х
20
100
30
Примечание: 0% – растения без поражений;
10-30% – повышение уровня хлороза;
40% – полное пожелтение листьев (без некрозов);
50-90% – полное пожелтение и повышение степени некроза листьев;
100% – полностью погибшие растения (некротизированные).
155
V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
Растения линии RHA426 были устойчивы при всех дозах Пульсара. При дозе
0,5х и 1х наблюдалось незначительное пожелтение листьев. Растения неустойчивой линии ВК508 погибли при всех дозах. Гетерозиготные растения F1 выжили при
всех вариантах опыта, но при этом с увеличением дозы происходило повышение
степени хлороза листьев.
Измерение высоты растений показало негативное влияние различных концентраций гербицида на прирост на стадиях V6-V10 у выживших растений RHA426
и F1. Погибшие растения линии ВК508 прекратили рост после обработки (табл. 2).
Любопытно отметить, что прирост в 10,6 см у гомозиготных растений линии
RHA426 при обработке 0,25х был достоверно выше прироста в 8,3 см в контроле,
т.е. слабая концентрация гербицида оказала стимулирующее действие на рост растений (табл. 3).
Таблица 2 – Высота растений исследуемых генотипов до и после
обработки гербицидом, см
2008 г.
Период после
всходов, дни
Фаза онтогенеза
растения
Генотип
ВК508
RHA426
F1
контроль
20
34
V6
V10
17,6
25,9
12,5
20,1
Δ
8,3*
7,6*
16,7
28,7
12,0*
доза 0,25х
20
34
V6
V10
15,2
25,8
Δ
20
34
V6
V10
10,6*
V6
V10
доза 1х
10,7
10,1
4,6*
15,9
19,3
Δ
НСР05 = 1,8; * различия достоверны р < 0,05
16,4
22,9
0,4
доза 0,5х
13,0
17,6
Δ
20
34
14,2
14,6
14,3
19,9
-0,6
13,9
13,5
3,4*
6,5*
5,6*
14,4
19,6
-0,4
5,2*
Таблица 3 – Эффект действия гербицида (ЭД) на прирост растений
подсолнечника, %
2008 г.
Доза гербицида
контроль
0,25х
0,5х
1х
RHA426
0
+27
-44
-59
Генотип
ВК508
0
-100
-100
-100
F1
0
-46
-53
-56
Заключение. Гербицид Пульсар замедляет рост гербицидоустойчивых гомо- и гетерозиготных растений. Повышение дозы при этом увеличивает степень
пожелтения листьев. Неустойчивые растения при обработке в изученных дозах
156
V международная конференция молодых ученых и специал истов, ВНИИМК, 2009 г.
погибают. Доза Пульсара 0,25х уничтожает неустойчивые гомозиготные растения, но позволяет выжить гетерозиготам при минимальной степени хлороза листьев, что делает возможным использование этой дозы для отбора гетерозигот в
беккроссном потомстве при создании аналогов в условиях фитотрона.
Благодарности. Работа выполнена под руководством доктора биологических наук, профессора Демурина Я.Н.
Литература
1. Практикум по химической защите растений (под ред. Г.С. Груздева) – Москва: "Колос". – 1992. – 271с.
2. Демурин, Я.Н. Передача гена устойчивости к имидазолиноновым гербицидам в селекционный материал подсолнечника ВНИИМК /Я.Н. Демурин, А.А. Перстенѐва // Масличные культуры. – 2007 – Вып. №2(137). – С. 18-23.
3. Al-Khatib, K. Imazethapyr resistance in common sunflower (Helianthus annuus L.) / K. Al-Khatib, J.R. Baumgartner, D.E. Peterson et al. // Weed Science. –
1998. – №46. – Р. 403-407.
4. Sala, C. Development of CLHA-Plus: a novel herbicide tolerance trait in sunflower conferring superior imidazolinone tolerance and ease of breeding / C. Sala, M. Bulos, M. Echarte et al. // Proc. 17th ISC – Spain: Córdoba (7, February, 2008). – P. 489-494.
5. Bruniard, J. M. Inheritance of imidazolinone-herbicide resistance in sunflower /
J.M. Bruniard, J.F. Miller // Helia. – 2001. – Vol. 24. – Р. 11-16.
157