Изменчивость осмотического давления клеточного

Г. М. Саенко,
научный сотрудник,
А. С. Лучинский,
научный сотрудник,
С. В. Зеленцов,
доктор сельскохозяйственных наук
ВНИИ масличных культур
ДИНАМИКА ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
КЛЕТОЧНОГО СОКА В ТКАНЯХ РАСТЕНИЙ СОИ
УДК 633.853.52:582.683.2
В последние годы промышленные посевы сои в
Краснодарском крае достигают 160-170 тыс. га. При
этом рост производства сои осуществляется на фоне
развивающегося потепления климата, за последние
30 лет уже вызвавшего увеличение среднегодовой
температуры в регионе более чем на 1 °С. Постепенно увеличивается продолжительность и интенсивность летних засух. Аналогичные изменения
климата наблюдаются и в большинстве основных
мировых зон соесеяния (Зеленцов, Бушнев, 2006).
Одновременно с потеплением и аридизацией
климата наблюдается увеличение распространения
гриба Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. – возбудителя пепельной гнили, также известного как
«увядание сухой погоды» или «летнее увядание». В
некоторых штатах США уже зафиксированы эпифитотии этой болезни (Wyllie, 1989; Yang, Navi, 2003,
2005).
Генетическая устойчивость к грибу М. phaseolina
у сои, как и у других культур, не обнаружена, однако в тканях отдельных форм сои, даже на фоне острой засухи, микросклероции гриба не образуются
(Smith et al, 2007).
В связи с продолжающимся расширением площади посева сои в Краснодарском крае и возрастающей частотой наступления продолжительных и
интенсивных засушливых периодов, увеличивающих вероятность развития М. phaseolina в промышленных посевах сои, актуальным является создание
засухоустойчивых сортов сои, не поражающихся
пепельной гнилью.
Биологические особенности возбудителя пепельной гнили и специфический характер взаимоотношений с растением-хозяином позволили нам
выдвинуть гипотезу макрофоминоустойчивости сои,
основанную на градиенте осмотического давления
внутри и вне мицелия гриба. Первым этапом реализации нашей гипотезы явилась разработка методов
контроля концентрации клеточного сока в тканях
растений сои, а также изучение полиморфизма рабочей коллекции сои по потенциальному осмотическому давлению клеточного сока в критические для
проявления болезни фазы онтогенеза.
Материал и методы. В эксперименте изучали 19
коллекционных сортообразцов сои различного проис-
хождения и степени адаптации к высоким летним
температурам и дефициту осадков. Потенциальное
осмотическое давление клеточного сока (ОДКС) определяли в трѐх нижних междоузлиях на 3-5 типичных растениях каждого сортообразца рефрактометрическим методом на рефракторе ИРФ-22 по методике
Н. Н. Третьякова (1990). При помощи ручного пресса
получали клеточный сок из каждого образца. На рефрактометре определяли показатель его преломления,
который переводили в килопаскали (кПа) с учѐтом
температурного коэффициента. В течение вегетации
проводили регулярный мониторинг ОДКС на растениях всех исследуемых генотипов.
Результаты и обсуждение. В 2007 г. погодные
условия на центральной экспериментальной базе
ВНИИМК сложились крайне неблагоприятными по
температурному режиму и влагообеспечению для
роста и развития сои. Начиная с мая по сентябрь
среднемесячные температуры воздуха превышали
среднемноголетние значения на 2,6-4,3 С. За этот
же период времени осадков выпало в два раза меньше в сравнении со среднемноголетними значениями.
Таким образом, сложившиеся погодные условия оказались благоприятными для оценки рабочей коллекции сои на ОДКС.
Наши исследования показали, что ОДКС в фазу
3-х настоящих листьев варьировало у разных сортообразцов от 8,0 до 12,1 кПа 10-2 и в среднем по опыту составляло около 10 кПа 10-2. Минимальное
ОДКС, составляющее 8,04-8,47 кПа 10-2, обнаружено у сорта американской селекции Stine 1680 и российского (ВНИИМК) сорта РВБ. Максимальное
ОДКС в эту фазу развития сои, составившее 11,9612,11 кПа 10-2, выявлено у всех приморских сортообразцов (таблица).
К началу фазы бутонизации (19 июня) осмотическое давление клеточного сока в среднем по опыту
увеличилось до 12,6 кПа 10-2 при варьировании этого показателя от 11,0 до 13,7 кПа 10-2. В эту фазу
минимальным ОДКС отличались, в основном, средние и поздние сорта кубанской селекции. В группу
сортов с максимальным ОДКС, достигавшим 13,013,7 кПа 10-2, вошли преимущественно сортообразцы дальневосточного происхождения, а также позднеспелый кормовой сорт Трембита селекции
81
ВНИИМК. В начале бобообразования ОДКС в
среднем составило 13,8 кПа 10-2, а к концу этой фазы (26 июля) превысило 15 кПа 10-2.
Таблица – Динамика осмотического давления
клеточного сока в тканях нижних
междоузлий сои, кПа 10-2
Дата определения, день, месяц
Сортообразец
31.05
19.06
03.07
26.07
29.08
Вилана
к-521
Rouest-213
Фора
Трембита
ВНИИМК 1
Неполегающая 2
КСХИ 709
ВИР-5923
Амурская жѐлтая
Stine 1680
Т-102
Е-Шен-Доу
ВИР 6552
Приморская 1356
Цзилинь х Картер
Приморская 1348
РВБ
Ты-Цзя-Цзы
10,04
9,70
9.22
10,31
10,25
9,22
9,75
9,24
10,72
10,88
8,04
9,78
10,79
10,24
12,01
11,96
12,11
8,47
9,60
13,37
12,70
12.68
11,02
13,32
11,44
11,58
13,39
12,11
13,62
12,30
11,70
13,67
13,22
12,00
13,60
12,85
12,11
13,00
14,61
13,89
13.66
12,76
14,00
13,45
13,24
14,12
14,72
14,05
13,50
14,83
13,89
14,48
13,59
13,48
14,42
12,74
13,48
14,75
14,30
14.36
16,17
16,48
15,40
15,78
16,35
16,39
14,45
14,78
13,31
15,39
14,62
14,89
15,35
15,78
13,79
15,83
12,47
15,75
14.57
17,02
18,57
16,50
14,51
16,95
18,60
18,03
19,46
17,92
21,56
17,84
18,05
18,17
17,70
17,36
-
Среднее
10,1
12,6
13,8
15,2
17,3
К фазе физиологического созревания исследуемых сортов осмотическое давление в среднем по
опыту возросло до 17,3 кПа 10-2, при варьировании
показателя от 12,5 у основного в Западном Предкавказье сорта Вилана до 21,6 кПа 10-2. у стародавнего
слабоокультуренного сорта китайской селекции
Е-Шен-Доу.
В целом за весь период онтогенеза по реакции
ОДКС на острозасушливые условия внешней среды
предварительно выделились четыре группы сортов
(рисунок а-г).
Первый тип динамики ОДКС в онтогенезе отличался практически непрерывным возрастанием этого
показателя, достигая самых высоких в эксперименте
значений. Такой тип был обнаружен у коллекционного сортообразца Е-Шен-Доу, отличающегося наибольшим количеством признаков, свойственных
малоокультуренным формам сои (рисунок а).
Второй тип также характеризовался непрерывным
нарастанием ОДКС, однако скорость прироста показателя, а также максимальные значения показателя
были ниже по сравнению с первым типом. Такой тип
был свойственен сорту Приморская 1348 и другим
сортам дальневосточной селекции, а также высокорослым поздним сортам селекции ВНИИМК (рисунок б).
Третий тип характеризовался постепенным замедлением прироста осмотического давления в онтогенезе таким образом, что ОДКС достигало максимума в
период бобообразования и далее изменилось незначительно. Характерным представителем этого типа яв82
а
в
б
г
Рисунок – Типы динамики осмотического давления
клеточного сока у сои в онтогенезе
лялся французский сорт Rouest-213. Близок к нему по
динамике ОДКС также оказался межвидовой гибрид
между дикорастущей уссурийской и культурной соей
КСХИ 709 (рисунок в).
Последний, четвѐртый тип ОДКС, характеризующийся максимумом в период бобообразования и снижающийся в период полного налива семян, был
наиболее выражен у сорта Вилана, а также в некоторой степени у сорта Неполегающая 2 (рисунок г).
Заключение. В результате исследований были
установлены сортовые различия по динамике потенциального осмотического давления клеточного сока
в онтогенезе. Выделены четыре группы сортообразцов, отличающихся величиной этого показателя на
поздних этапах развития растений. В дальнейших
исследованиях будет изучена зависимость осмотического давления клеточного сока на распространѐнность и вредоносность пепельной гнили.
Литература
1. Зеленцов С. В., Бушнев А. С. К вопросу изменения климата Западного Предкавказья // Масличные
культуры. Науч.-техн. бюллетень ВНИИМК. – 2006.
– Вып. 2 (135). – С. 79-92.
2. Третьяков Н. Н. Практикум по физиологии
растений. – М.: Агропромиздат, 1990. – 272 с.
3. Smith J. R., A. Mengistu, J. Ray. Optimal growth
stage for differentiating soybean lines for resistance to
charcoal rot. A Century of ntegrating crops and environment. – 2007 International Annual Meeting. – USA. –
Iowa. – P. 284.
4. Wyllie T. D. Charcoal rot // In: Compendium of
soybean diseases / Ed. by Backman P.A. – APS Press. –
USA – 1989. – P. 30-33.
5. Yan, X. B., S. S. Navi. Charcoal rot – a dry weather
disease // USA. – Integrated Crop Management. – 2003.
– 490(22). – P. 166-167.
6. Yang, X. B., S. S. Navi. First Report of Charcoal Rot
Epidemics Caused by Macrophomina phaseolina in Soybean in Iowa. // Plant Disease. – 2005. – Vol. 89. – № 5.
– P. 526.
83