Способ оценки холодостойкости растений

 

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства. Способ включает двухнедельное проращивание семян испытуемых культур или сортов в термостате на увлажненной фильтровальной бумаге без доступа света. Проростки ступенчато охлаждают в холодильной камере в температурном режиме: первые сутки - при 10^oС, вторые сутки - при 5^oС. После этого определяют содержание свободного пролина в листьях и вычисляют коэффициент холодостойкости растений, который выражают отношением содержания этой аминокислоты в листовой массе после охлаждения растений к исходной. При этом выделяют три группы устойчивости: высокохолодостойкую - коэффициент холодостойкости 3,01 и выше; среднехолодостойкую - 1,51-3,00; низкохолодостойкую - 1,50 и ниже. Изобретение позволяет ускорить и упростить процесс оценки, а также повысить ее объективность. 1 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства /растениеводства/ и может быть использовано для определения холодостойкости культурных растений различных систематических групп, а также новых сортов и селекционного материала.

Известны прямые и косвенные лабораторные методы определения холодостойкости растений, в основе которых лежит учет всхожести семян при низких температурах, скорость роста первичного корня при охлаждении, время наступления плазмолиза, величина центробежной силы смещения хлоропластов и др. [1].

Названные методы отличаются относительно низкой объективностью, продолжительным временем оценки, невозможностью проведения массовых /серийных/ анализов, что препятствует их широкому использованию в сельскохозяйственной практике.

Известен также биохимический метод оценки холодостойкости растений, основанный на учете изменчивости содержания макроэргических соединений фосфора в растительных тканях в процессе охлаждения [2].

Однако этот метод сложен в исполнении, требует высокой квалификации исполнителя и дорогостоящего лабораторного оборудования, что не позволяет широко использовать для серийной оценки холодостойкости растений.

Имеются также сведения о том, что в процессе охлаждения в вегетативных органах растений различных систематических групп накапливается в свободном виде аминокислота пролин, которая обладает свойством защищать клеточные структуры в условиях холодового стресса [3, 4]. Используя названные качества пролина, нами разработан наиболее совершенный, по сравнению с упомянутыми выше, способ оценки холодостойкости растений.

Целью предлагаемого изобретения является повышение объективности и существенное ускорение процесса оценки, а также его упрощение, что открывает перспективу для массовой /серийной/ оценки холодостойкости растений.

Поставленная цель достигается путем двухнедельного проращивания семян испытуемых культур /или сортов/ в термостате на увлажненной фильтровальной бумаге без доступа света с последующим ступенчатым охлаждением проростков в холодильной камере в температурном режиме: первые сутки при 10^oС, вторые - при 5^oС с последующим определением содержания свободного пролина в листьях и вычислением коэффициентов холодостойкости растений, которые вычисляются отношением содержания аминокислоты в листовой массе после охлаждения растений к исходной. При этом выделяется три группы устойчивости: высокохолодостойкая /коэффициент холодостойкости 3,01 и выше/; среднехолодостойкая /1,51-3,00/; низкохолодостойкая /1,50 и ниже/.

Для этого в партиях проростков до и после охлаждения с помощью скальпеля или лезвия отделяются первичные листья. Двухграммовые навески заливаются 20 мл 3%-ной сульфосалициловой кислоты и гомогенизируются на гомогенизаторе или растираются в ступке с кварцевым песком до получения однородной массы. После фильтрования к 2 мл фильтрата добавляется 2 мл кислого нингидрина и 2 мл ледяной уксусной кислоты. Кислый нингидрин готовится непосредственно перед анализом путем нагревания смеси из 1,25 г нингидрина, 30 мл ледяной уксусной кислоты и 20 мл 6-молярной ортофосфорной кислоты до кипения.

Приготовленная смесь выдерживается в течение одного часа на кипящей водяной бане с последующим резким охлаждением пробирок в проточной водопроводной воде.

Образовавшееся окрашенное соединение экстрагируется добавлением в пробирки по 4 мл толуола с последующим интенсивным взбалтыванием в течение 20 с. После 15-ти минутного отстаивания верхний слой сливается в кюветы /5 мм/ фотоэлектрокалориметра ФЭК-56М. Интенсивность окраски измеряется при длине волны 520 нм.

Концентрацию свободного пролина определяют по стандартной кривой и расчитывают в мг% на сырую массу листьев. На основании полученных данных расчитываются коэффициенты холодостойкости, которые позволяют оценить уровень устойчивости группы растений и отнести ее к той или иной группе устойчивости.

В качестве примера приводим сравнительную оценку холодостойкости культурных растений различных систематических групп.

Анализ оценки холодостойкости позволяет разделить все испытуемые культуры на три группы: высокохолодостойкие /ячмень, горох, свекла/, среднехолодостойкие /салат, бобы, гречиха/ и низкохолодостойкие /кукуруза, просо, огурец/, что вполне согласуется с данными, полученными при использовании традиционного метода холодового проращивания семян.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям /Под ред. Г.В. Удовенко, ВИР. - Л. - 1998. - /с.62/.

2. Алешин Е.П. Воробьев Н.В. Изучение влияния пониженной температуры на фосфорный обмен как метод оценки сортов риса на холодостойкость. - Труды Кубанского СХИ, 1975. - Краснодар. - Т.98. - Вып.126, - /с.25/.

3. Савицкая Н.Н. О физиологической роли пролина в растениях // Научные доклады Высшей школы, 2. - 1976. - /с.70/.

4. Кузнецов В.В. Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: Биохимическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений, 1999. - Т.46 2. - /с.322/.

Формула изобретения

Способ оценки холодостойкости растений, включающий двухнедельное проращивание семян испытуемых культур или сортов в термостате на увлажненной фильтровальной бумаге без доступа света, отличающийся тем, что используют ступенчатое охлаждение проростков в холодильной камере в температурном режиме: первые сутки - при 10^oС, вторые сутки - при 5^oС с последующим определением содержания свободного пролина в листьях и вычислением коэффициента холодостойкости растений, который выражают отношением содержания этой аминокислоты в листовой массе после охлаждения растений к исходной, а также выделяют три группы устойчивости: высокохолодостойкую - коэффициент холодостойкости 3,01 и выше; среднехолодостойкую - 1,51-3,00; низкохолодостойкую - 1,50 и ниже.

РИСУНКИ

Рисунок 1