Способ определения устойчивости сортов сои к длительному переувлажнению и затоплению почвы Российский патент 2023 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к физиологии сельскохозяйственных растений и селекции сои.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ оценки адаптивного потенциала зерновых культур при стрессовом воздействии, включающий проращивание семян в рулонной культуре в термостате на воде. Затем часть двухдневных проростков исследуемой культуры переносят на 0,2 мМ раствор диквата и в 5-дневных проростках, после выдерживания на свету в течение 45 минут, определяют фотосинтетические пигменты, как показатели устойчивости к стрессовому воздействию и по разности фотосинтетических пигментов в контроле и после стрессового воздействия оценивают адаптивный потенциал исследуемой культуры (Патент RU № 2651284).

Содержание хлорофилла определяют по формуле Вернера (90%-ный ацетон):

где C_a, C_b – концентрация хлорофиллов a, b, мг/л.

Затем вычисляют содержание пигментов в растительном материале, мг/г сырой массы:

где: С – концентрация пигментов, мг/л; V – объем вытяжки, мл (25 мл); Р – навеска растительного материала, г.

Недостатком данного способа является отсутствие в перечне стрессов длительного переувлажнения или затопления. Данный способ оценки адаптивного потенциала зерновых культур при стрессовом воздействии не может быть использован для установления устойчивости растений сои к длительному переувлажнению или затоплению.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для сравнительной оценки сортов на устойчивость к длительному переувлажнению почвы при влажности почвы 100 % предельно полевой влагоемкости (ППВ) и при искусственном затоплении почвы до 120 % ППВ в лабораторных условиях.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

На первых этапах генеративного развития у сортов сои, не устойчивых к переувлажнению, наблюдаются колебания в изменении содержания хлорофилла b в течение первых 6 суток резкого повышения влажности почвы. Более четко эти колебания прослеживаются при изучении соотношения между хлорофиллом а и b. У сортов устойчивых к переувлажнению (сорт Евгения) колебаний в содержании хлорофилла b в листьях не происходит. Такие колебания являются показателем (маркером), указывающим на устойчивость сорта к переувлажнению (сорт Евгения, фиг.).

Целью изобретения является определение показателей, отражающих устойчивость растений сои к переувлажнению и затоплению почвы на основе закономерностей в изменениях содержания хлорофилла a и хлорофилла b, и соотношения между ними, в динамике по фазам роста и развития растений различных сортов сои.

Поставленная цель достигается тем, что в искусственных условиях затопления, с использованием гидропонной установки в сосудах с фазы R₁ (начало цветения) создаются условия длительного затопления почвы, на этапах роста и развития растений в течение 24 суток с момента затопления проводится отбор листьев и определяется содержание хлорофилла. Отборы проб листьев осуществляют при наступлении следующих репродуктивных фаз роста и развития: R₂ (полное цветение, 3 суток затопления), R₃ (начало образование бобов, 6 суток затопления), R₄ (формирование бобов, 10 суток затопления), R₅ (начало формирования семян, 15 суток затопления), R₆ (налив семян, 20 суток затопления и 24 суток затопления). Определение хлорофилла проводится в спиртовой вытяжке по методике А.П. Кудряшова (Физиология растений: лабораторный практикум для студентов биологического факультета (А. П. Кудряшов и др. – Минск: БГУ, 2011. – [Электронный ресурс] URL: http//www.elib.bsu.by). Определение оптической плотности полученного раствора производят на спектрофотометре при длинах волн 665 и 649 нм. Измерения проводят не менее трех раз и вычисляют среднее значение.

Концентрация пигментов (С) в мг/л вычисляется по формуле Вернера (этиловый спирт 96%):

где: С_a – концентрация хлорофилла a; C_b – концентрация хлорофилла b

в мг/л; D – найденный для исследуемого экстракта коэффициент оптической плотности (при толщине слоя 1 см) на указанных длинах волн. Определение количества пигментов в расчете на 1 г проводится по формуле:

где: A – количество пигментов, мг/г сухой или сырой массы; C – концентрация пигментов, в мг/л; V – объем вытяжки пигментов, в мл; m – навеска, в г.

Известных авторам из научно-технической и патентной литературы решений с данной совокупностью признаков не обнаружено.

Пример

В лаборатории, с использованием гидропонной установки, были созданы условия длительного затопления в сосудах, начиная с фазы R₁ (начало цветения). Корневая система растений находилась под слоем воды в течение 24 суток. Образцы листьев для определения содержания хлорофилла отбирали через 3, 6, 10, 15, 20, 24 суток после затопления почвы. Содержание хлорофилла определяли в спиртовой вытяжке, по формулам 5, 6 и 7. Для изучения использовали сорта, отличающиеся по данным селекционеров устойчивостью к переувлажнению почвы - сорт сои Евгения и неустойчивостью – сорт сои Китросса.

Установлено, что сорта по-разному реагируют на затопление почвы. При создании в лабораторных условиях режима затопления в динамике изменения уровня хлорофилла a в листья у среднеспелого сорта Китросса и устойчивого к переувлажнению сорта Евгения существенных изменений не наблюдали. Реакция фотосистемы неустойчивого к переувлажнению сорта Китросса проявляется в волнообразном изменении концентрации хлорофилла b в течение 15 суток затопления. При этом выявлено, что содержание хлорофилла b периодически то возрастает, то снижается. Наиболее четко такая волнообразность наблюдается при анализе динамики изменений соотношения между хлорофиллом a и хлорофиллом b (табл.).

Таблица. Динамика изменения содержания хлорофилла (мг/г) в листьях сортов сои при затоплении

Продолжительность затопления, сутки (фаза роста и развития) Затопление, влажность почвы 120 % ППВ сорт Евгения сорт Китросса а b а/b а b a/b 3 (R₂) 5,04 2,01 2,50 4,70 1,60 2,93 6 (R₃) 5,18 1,91 2,70 4,45 1,80 2,47 10 (R₄) 5,16 1,70 3,03 5,15 1,60 3,21 15 (R₅) 5,00 1,55 3,22 4,40 1,25 3,52 20 (R₆) 4,27 1,49 2,66 3,90 1,25 3,12 24 (R₆) 3,24 1,10 2,94 3,30 0,95 3,47 C_R 0.24 0.10 0,10 0,02

Таким образом, изучая в лабораторных условиях динамику изменения в содержании хлорофилла a и b в листья сои при затоплении почвы можно установить устойчивость того или иного сорта к длительному переувлажнению или затоплению почвы. Этот метод можно применить и в полевых условиях, в период длительного переувлажнения почвы, отбирая листья сои и определяя содержание хлорофилла a и b в листьях и их соотношение, что может быть использовано селекционерами в оценке сортов сои при передаче их в Государственное сортоиспытание.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к физиологии сельскохозяйственных растений и селекции. Способ включает создание в лабораторных условиях на гидропонных установках режима затопления почвы, определение содержания хлорофилла а и хлорофилла b в листьях и соотношения хлорофилла а к хлорофиллу b в динамике по фазам роста и развития растений на 3-и, 6-е, 10-е, 15-е, 20-е и 24-е сутки нахождения растений в условиях затопления почвы водой до 120% ППВ. На первых этапах генеративного развития у сортов сои, неустойчивых к переувлажнению, наблюдаются колебания в изменении содержания хлорофилла b в течение первых 6 суток резкого повышения влажности почвы. Динамика соотношения хлорофилла a к хлорофиллу b носит волнообразный характер с резкими колебаниями в течение периода затопления. У сортов, устойчивых к переувлажнению, колебаний в содержании хлорофилла b в листьях не происходит. Способ обеспечивает определение показателей, отражающих устойчивость растений сои к переувлажнению и затоплению почвы на основе закономерностей в изменениях содержания хлорофилла a и хлорофилла b, и соотношения между ними, в динамике по фазам роста и развития растений различных сортов сои. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ оценки устойчивости сортов сои к длительному затоплению, включающий создание в лабораторных условиях на гидропонных установках режима затопления почвы, определение содержания хлорофилла а и хлорофилла b в листьях и соотношения хлорофилла а к хлорофиллу b в динамике по фазам роста и развития растений на 3-и, 6-е, 10-е, 15-е, 20-е и 24-е сутки нахождения растений в условиях затопления почвы водой до 120% ППВ, на первых этапах генеративного развития у сортов сои, неустойчивых к переувлажнению, наблюдаются колебания в изменении содержания хлорофилла b в течение первых 6 суток резкого повышения влажности почвы, а динамика соотношения хлорофилла a к хлорофиллу b носит волнообразный характер с резкими колебаниями в течение периода затопления, у сортов, устойчивых к переувлажнению, колебаний в содержании хлорофилла b в листьях не происходит.