Способ оценки потенциала продуктивности генотипов пшеницы по биотипическому составу и отклику биотипов сорта на уровни калийного питания

Изобретение относится к селекции растений. Из состава сорта пшеницы выделяют биотипы по величине удельной ацидофицирующей активности корневой системы. Каждый выделенный биотип тестируют на высокие уровни калийного и сочетания калийного и азотного питания. По массовости биотипа в составе сорта диагностируются уровень продуктивности и пластичности данного сорта, что дает возможность использовать соответствующий биотип в селекции. 3 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к генетике минерального питания растений.

Селекционная работа, проводимая с участием физиологических тестов, позволяет использовать знания о физиологических реакциях, контролируемых геномом и не проявляющихся в морфологических признаках в отсутствие стрессовых факторов.

В связи с этим изучение физиологических реакций генотипов пшеницы позволяет давать характеристику изучаемым генотипам, что ускоряет селекционный процесс.

Предложенный способ не только дает возможность диагностировать уровень продуктивности каждого конкретного сорта на заданный фон минерального питания, описать причины роста или снижения продуктивности, но и предполагает возможность выделения в составе сортовой популяции биотипов, по выделенным биотипам осуществляется оценка разнокачественности в реакциях на минеральное питание, что создает основу для вычленения наиболее продуктивных растений, являющихся донорами свойств пластичности, то есть способности откликаться на высокий уровень минерального питания, основой которой является способность к отклику на повышенные дозы калия.

Существует способ оценки продуктивности сортов пшеницы по измерению их ацидофицирующей активности корневой системы у 3-6-дневных проростков, который позволяет проводить предпосевную диагностику семенного материала на анализ урожайных качеств семян конкретных сортов (Воробьев Л.Н., Егорова Н.Н., Мартыненко А.И. Способ экспресс-диагностики потенциальной продуктивности растений. А.С. № 1414355. БИ 1988, № 29. С.7).

Однако этот тестовый лабораторный метод достаточно условен в связи с неоднозначностью последующей реакции генотипов на фоны минерального питания и, как и все существующие в настоящее время лабораторные методы, не гарантирует однозначного определения истинной отзывчивости сорта на условия минерального питания. Вычленение в составе сорта биотипов по физиологическим реакциям и их тестирование по отклику на разные фоны минерального питания может быть тестом потенциала продуктивности генотипа и являться основой для селекции продуктивных генотипов.

Задачей изобретения является выделение генотипов, активно откликающихся на высокие уровни калийного питания и поэтому обладающих наивысшей величиной продуктивности.

Это достигается тем, что при отсутствии внешних морфологических различий у сортовой популяции (сорт, стародавние сорта, являющиеся разнообразными, но морфологически выровненными генотипами, смесь гибридов и т.д.) с помощью физиологических тестов выделяют группы растений, отличающихся по наличию или активности процессов, детерминируемых определенным геном - биотипы. Выделенные биотипы тестируют на способность откликаться на выработанную нами схему минерального питания, называемую тестовой схемой, позволяющую оценить способность отклика всего сорта на высокий уровень калийного питания, дать заключение о динамичных характеристиках продуктивности сорта на основании соотношения выделенных внутри сорта биотипов, описать составляющие сорта по их отклику на сочетание калийного и азотного питания, выбрать доминанту минерального питания, необходимую для эффективного применения минеральных удобрений, отделить и в дальнейшем использовать материал, отличающийся набором ценных признаков, для селекционной работы.

Предложенный способ осуществляют следующим способом. Группу из 150 растений пшеницы одного сорта (генотипа, смесь гибридов и т.д.) помещают в раствор CaSO₄×10^-4 M на 3 суток. Каждое растение помещают в отдельный стаканчик, емкостью 30 мл, после чего раствор в стаканчике меняют на К₂SO₄×10^-3 М на сутки с известной величиной рН, после чего измеряют рН раствора и длину всех корней каждого растения (L_кс). Рассчитывают: сдвиг рН за сутки (рН), удельную ацидофицирующую активность корневой системы (УААКС) растения, отражающую активность поглощения ионов калия и выделения органических кислот и протонов водорода единицей длины корневой системы (УААКС=pH/L_кс). По полученным данным строят шкалу распределения числа растений по этому показателю (фиг.1). На фиг.1 представлено распределение растений, входящих в выборку, по показателю УААКС. По оси ординат - число растений, по оси абсцисс - удельная ацидофицирующая активность (УААКС, pH/см), т.е. подкисляющая активность, измеряемая по увеличению концентрации водорода в растворе KCl.

Выделение групп растений, именуемых биотипами, ведется визуально на основании выделяемых на построенной шкале пиков распределения. Для получения наиболее контрастных вариантов отбирают крайние биотипы. Названия биотипам дают условные, произвольно обозначающие выделяемые биотипы, например латинские буквы.

Выделенные таким образом биотипы, характеризующиеся различиями в интенсивности работы единицы длины корневой системы, высаживают в вегетационные сосуды по определенной схеме, предполагающей разные дозы минеральных удобрений: фон (высокий уровень почвенного плодородия, с высоким содержанием калия, фосфора и азота), K₁ (100 мг К/ кг почвы), K₁NP (К 100 мг/кг почвы, N 90 мг/кг почвы, Р 45 мг/ кг почвы), K₂NP (К 260 мг/кг почвы, N 90 мг/кг почвы, Р 45 мг/кг почвы). Цель данной схемы - создать необходимый для тестирования повышенный уровень минерального питания, который может оказаться избыточным в силу генетических особенностей.

Сформулированная схема не только иллюстрирует уровень продуктивности каждого конкретного сорта на заданный фон минерального питания, дает возможность описать причины роста или снижения продуктивности, но и визуально разделяет в составе сортовой популяции биотипы с различиями в реакциях на минеральное питание, позволяет оценить долю более продуктивных биотипов в составе сорта, что создает основу для вычленения наиболее продуктивных растений, являющихся донорами свойств пластичности, то есть способности откликаться на высокий уровень минерального питания.

На фиг.2 представлена структура продуктивности колоса у выделенных описанным методом биотипов на тестовой схеме минерального питания. Верхний чертеж - число зерен, средний - масса 1000 зерен, нижний чертеж - масса зерна с 1 растения (г); везде по оси абсцисс 4 вариантам опыта (слева направо: фон, K₁, K₁NP, K₂NP). Данные, представляемые на фиг.2, относятся к пшенице сорта Иргина. На чертеже обозначено линиями с ромбом - биотип M, с квадратом - биотип L, с треугольником - биотип Н.

Полученная схема позволяет: выделить биотип, характеризующийся наивысшей величиной продуктивности (биотип М), дать характеристику сорту как потенциально высокопродуктивному, что вытекает из реакции биотипов на калийное питание по сравнению с реакцией на повышение азотного питания.

Фиг.3 представляет данные, полученные по аналогичной тестовой схеме для другого сорта - Карабалыкская. В составе этого сорта были выделены 2 биотипа Н и H1. Характер чертежей и их расположение - подобно фиг.2. Верхний чертеж - число зерен, средний - масса 1000 зерен, нижний чертеж - масса зерна с 1 растения (г); везде по оси абсцисс 4 вариантам опыта (слева направо: фон, K₁, K₁NP, K₂NP). На чертеже обозначено линиями с ромбом - биотип Н, с квадратом - биотип Н1).

Полученная схема позволяет выделить более продуктивный биотип (Н), характеризовать данный сорт как сорт, в меньшей мере откликающийся на калийное питание в сравнении с азотным питанием, выделить потенциально устойчивый к внешним воздействиям биотип (H1), не снижающий массу 1000 зерен при увеличении азотного питания.

Из чертежей видно, что анализируемые сорта принципиально отличаются по реакции на повышающийся уровень питания: Иргина откликается на калийное питание, а Карабалыкская - на азотное. Посредством использования данного метода вычленяют из общей массы растений растения, устойчиво повышающие не только массу 1000 зерен, но и число зерен в колосе.

Способ оценки потенциала продуктивности генотипов пшеницы по отклику сортов пшеницы на калийное питание на основе определения ацидофицирующей активности корневой системы, отличающийся тем, что в составе морфологически идентичных особей сорта выделяют биотипы, которые характеризуют показателем удельной ацидофицирующей активности корневой системы (УААКС), представляющим собой подкисляющую активность, измеряемую по увеличению концентрации водорода в растворе KCl, тестируют реакцию каждого выделенного биотипа на высокие уровни калийного и сочетания калийного и азотного питания по схеме, включающей следующие варианты - фон (высокий уровень почвенного плодородия, с высоким содержанием калия, фосфора и азота), K₁ (100 мг К на 1 кг почвы), K₁NP (100 мг К, 90 мг N, 45 мг Р на 1 кг почвы), K₂NP (260 мг К, 90 мг N, 45 мг Р на 1 кг почвы), описывают биотипы, выделяющиеся по УААКС, что позволяет диагностировать уровень продуктивности и пластичности каждого сорта по способности откликаться на высокие уровни калийного и сочетания калийного и азотного питания в указанном диапазоне доз, выделять биотипы, характеризующиеся специфическими особенностями реакций продуктивности на варианты минерального питания.