СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к лесному и сельскому хозяйству, и к ландшафтной архитектуре и предназначено для оценки устойчивости растений.

Известен способ определения устойчивости растений к почвенной засухе (пат. 2080057, кл. 6 А 01 Н 1/04) путем выращивания растений испытываемого сорта в засушнике, получения урожая и сравнения его с урожаем контрольных растений. По данному способу растения испытываемых сортов высевают на два типа засушника для оценки показателя засуховыносливости и засухоизбегания, при этом засушник первого типа полностью изолируют от почвенной влаги, а второй - только в вертикальной плоскости.

Известен способ отбора генотипов растений зерновых культур, устойчивых к лимитирующим факторам среды (пат. 2073422, кл. 6 А 01 Н 1/04) путем выращивания растений при воздействии на них лимитирующих факторов, оценки и выделения устойчивых генотипов. По данному способу при выращивании растений на ранних этапах развития на них осуществляют сопряженное воздействие лимитирующими факторами, характерными для заданного региона, оценку генотипов проводят в фазе третьего листа по критерию сопряженной устойчивости к_су
к_су=100-a•100/б, %
где а - сухая масса проростков, мг;
б - сырая масса проростков, мг.

В качестве устойчивых выделяют генотипы, у которых к_су>50%.

Известен способ определения устойчивости растений огурца к тепличной белокрылке и паутинному клещу (пат. 2151496, кл. 7 А 01 Н 1/04) путем оценки привлекательности растений для вредителей при питании и откладке яиц, отличающийся тем, что в качестве привлекательности используют светопропускную способность листьев, по которой судят об устойчивости растения одновременно к двум вредителям - тепличной белокрылке и паутинному клещу, причем чем меньше светопропускная способность листа, тем устойчивее сорт.

Известен способ отбора деревьев на постоянных семенных участках сосны обыкновенной (а. с. 1362422, кл. А 01 Н 1/04) путем определения показателя энергии роста и последующего выделения семенников по данному показателю, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности отбора семенников, дополнительно определяют показатель засухоустойчивости деревьев и генетическую структуру аллелей, контролирующих неспецифические эстеразы, а в качестве семенников отбирают деревья, характеризующиеся высокими значениями показателей и гомозиготные по аллелям, контролирующим арилэстеразу и карбоксилэстеразу.

Известен способ отбора на производственных питомниках сеянцев хвойных пород для создания лесосеменных плантаций (а.с. 1433438, кл. 4 А 01 Н 1/04) путем определения показателей интенсивности роста растений, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора за счет выявления генотипически лучших растений для посадки на лесосеменные плантации, в качестве материнских особей отбирают сеянцы, дополнительно обладающие повышенной устойчивостью оводненности ассимилирующих тканей.

Известно, что более засухоустойчивые растения отличаются особой анатомо-морфологической структурой, которую называют "ксероморфной". Признаками, характерными для растений с ксероморфной структурой, являются: сильноразвитая механическая ткань, слаборазвитые межклетники, многослойная палисадная паренхима, изолатеральное строение листьев, у которых отсутствует губчатая паренхима, толстая кутикула, густое опушение, глубокое расположение устьиц, группы клеток с крупным внутренним пространством вокруг проводящих пучков листьев [1].

Ни один из известных способов не может быть принят в качестве прототипа к предлагаемому способу диагностики засухоустойчивости растений.

Недостатками известных способов являются:
- их сложность;
- трудоемкость;
- продолжительность испытаний;
- ограниченность применения.

Предлагаемый способ диагностики засухоустойчивости растений, заключающийся в том, что определяют биофизические показатели растительных тканей, в качестве которых используют сформировавшиеся листья растений сорванных и высушенных в естественных условиях, которые облучают направленной энергией электромагнитного излучения ближней области инфракрасного спектра, одновременно регистрируют прошедший сигнал, при этом чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение.

Предлагаемый способ диагностики засухоустойчивости растений заключается в том, что определяют биофизические показатели растительных тканей, в качестве которых используют сформировавшиеся здоровые, неповрежденные листья одного адреса в кроне растения, сорванные и высушенные в естественных условиях. С перечисленными выше ксероморфными признаками детерменирована способность листьев отражать, поглощать и пропускать инфракрасное излучение. Способ основан на облучении листьев направленной энергией электромагнитного излучения ближней области инфракрасного спектра (от 0,75 до 2,5 мкм) с одновременной регистрацией прошедшего сигнала. При этом чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение.

Для исследования засухоустойчивости отбирают и нумеруют растения, диагностику которых необходимо произвести. У каждого пронумерованного растения берут по 5 здоровых, неповрежденных листьев одного адреса в кроне растения. Собранные листья протирают чистой тряпочкой от пыли и раскладывают для сушки. Сушку прекращают при полном высыхании (когда лист перестает терять влагу) и производят замер проходящего через лист потока излучения ближней области инфракрасного спектра. Мощность излучения, время воздействия и единицы измерения потока излучения определяются параметрами измерительных приборов (обычно мощность излучения лежит в пределах от 5 до 500 мВт, быстродействие не более 10 мс, излучение может измеряться в ваттах - непосредственно мощность, вольтах - вольтовая чувствительность, амперах - токовая чувствительность и т.д.).

Данные по замерам представляют в виде таблицы.

Затем вычисляют коэффициент пропускания энергии электромагнитного излучения Т как отношение прошедшего через образец потока излучения I_ПР к падающему на него излучению I₀
Т=I_ПР/I₀.

Далее рассчитывают коэффициент пропускания энергии электромагнитного излучения по всем листьям Т_Р, как среднее значение коэффициентов пропускания энергии электромагнитного излучения пяти листьев данного растения T₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅
Т_Р=(T₁+Т₂+Т₃+Т₄+Т₅)/5.

К засухоустойчивым относят растения, у которых Т_р>Т_ср+σ, к промежуточным - Т_ср-σ<Т_р<Т_ср+σ, к чувствительным - Т_р<Т_ср-σ, где Т_ср - среднее значение коэффициента пропускания энергии электромагнитного излучения исследуемых растений, σ - среднее квадратическое отклонение от Т_ср.

Чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение.

Заявляемый способ диагностики засухоустойчивости растений позволяет:
- упростить процедуру диагностики;
- выполнять диагностику непосредственно у растущих растений;
- определять засухоустойчивость растений на ранних этапах онтогенеза;
- отказаться от использования дорогостоящего "провокационного" фона.

Таким образом, заявляемый способ позволяет диагностировать засухоустойчивость растений и обладает свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Пример 1
Необходимо произвести сравнение двух растений по критерию засухоустойчивости. У каждого растения со 2 яруса, с середины ветки, с восточной стороны взяли по 5 листьев. Собранные листья протерли чистой тряпочкой от пыли и разложили на лист бумаги с номером образца для сушки. Сушку производили в помещении. При полном высыхании (когда лист перестал терять влагу) произвели замер проходящего через лист потока излучения ближней области инфракрасного спектра (I_ПР, В - вольтовая чувствительность, характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенное к единице падающего потока излучения).

Данные по замерам представлены в табл.1.

Вычислены коэффициенты пропускания энергии электромагнитного излучения каждого образца Т, как отношение прошедшего через образец потока излучения I_ПР к падающему на него излучению I₀
Т=I_ПР/I₀.

Далее рассчитаны коэффициенты пропускания энергии электромагнитного излучения по всем листьям каждого растения Т_Р, как среднее значение коэффициентов пропускания энергии электромагнитного излучения пяти листьев данного растения Т₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅
Т_Р=(Т₁+Т₂+Т₃+Т₄+Т₅)/5.

Порядок расчета (на примере первого растения): расчет коэффициента пропускания энергии электромагнитного излучения образцов T₁=3,45:5=0,69; Т₂= 3,40:5=0,68; Т₃=3,44:5=0,688; Т₄=3,44:5=0,688; T₅=3,46:5=0,692; расчет коэффициента пропускания энергии электромагнитного излучения по всем листьям Т_Р= (0,69+0,68+0,688+0,688+0,692)/5=0,6876.

В данном примере (см. табл.) первое растение устойчивее второго, так как имеет меньший коэффициент пропускания энергии электромагнитного излучения.

Пример 2
Необходимо произвести отбор засухоустойчивых растений (всего 100 растений). У каждого растения со 2 яруса, с середины ветки, с восточной стороны взяли по 5 листьев. Собранные листья протерли чистой тряпочкой от пыли и разложили для сушки. Номера образцов проставили на самих листьях фломастером. При полном высыхании (когда лист перестал терять влагу) произвели замер проходящего через лист потока излучения ближней области инфракрасного спектра (I_ПР, В - вольтовая чувствительность, характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенное к единице падающего потока излучения).

Вычислены коэффициенты пропускания энергии электромагнитного излучения каждого образца Т, как отношение прошедшего через образец потока излучения I_ПР к падающему на него излучению I₀
Т=I_ПР/I₀.

Далее рассчитаны коэффициенты пропускания энергии электромагнитного излучения по всем листьям каждого растения Т_Р, как среднее значение коэффициентов пропускания энергии электромагнитного излучения пяти листьев данного растения T₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅
Т_Р=(Т₁+Т₂+Т₃+Т₄+Т₅)/5.

Порядок расчета как в примере 1. Результаты расчетов представлены в табл.2.

По данным Т_р составлен ряд распределения, вычислено среднее значение Т_ср=0,6513 и среднее квадратическое отклонение σ=0,0866.

К засухоустойчивым относятся растения, у которых Т_р>Т_ср+σ(Т_р>0,7379), к промежуточным - Т_ср-σ<Т_р<Т_ср+σ(0,5646<Т_р<0,7379), к чувствительным - Т_р<Т_ср-σ(Т_р<0,5646), где Т_ср - среднее значение коэффициента пропускания энергии электромагнитного излучения исследуемых растений, σ - среднее квадратическое отклонение от Т_ср.

Засухоустойчивыми являются растения с номерами: 1, 10, 16, 22, 24, 27, 33, 35, 56, 58, 78, 79, 87, 91, 92, 94, 97.

Литература
1. Вальтер Г. Растительность земного шара, т. 1. Эколого-фозиологическая характеристика. - М.: Издательство прогресс, 1968, - 552 с.

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве. Способ включает определение биофизических показателей растительных тканей. В качестве последних используют сформировавшиеся листья растений, сорванных и высушенных в естественных условиях, которые облучают направленной энергией электромагнитного излучения ближней области инфракрасного спектра. Одновременно регистрируют прошедший сигнал, при этом чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение. Изобретение позволяет упростить процедуру диагностики и выполнять ее на растущих растениях на ранних стадиях онтогенеза. 2 табл.

Способ диагностики засухоустойчивости растений, заключающийся в том, что определяют биофизические показатели растительных тканей, в качестве которых используют сформировавшиеся листья растений, сорванных и высушенных в естественных условиях, которые облучают направленной энергией электромагнитного излучения ближней области инфракрасного спектра, одновременно регистрируют прошедший сигнал, при этом, чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение.