Способ оценки фотосинтетического аппарата растений Советский патент 1989 года по МПК A01G7/00 A01H1/04 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам физиологических исследований и селекции.

Цель изобретения - повышение объективности и ускорение оценки.

Способ основан на том, что проводят одноразовый отбор образцов во всех фотосинтезирующих в данную фазу органах, определяют их массу и скорость реакции Хилла в каждом органе, а о работе фртосинтетического аппарата судят по фотовосстановительному потенциалу побега, интегрирующему фотовосстановительный потенциал органов, который рассчитывают по формуле

ФВП

оргаир

где ФВП„р „ д

,

- фотовосстановительныи потенциал органа,

МгСМ у

m - масса органа, г;

хл - концентрация Хлорофилла, МГ/Г , скорость реакции Хил-

СРХ

ла, мкм восстановленного феррициани- да на 1 мг хлорофилла за 3 мин.

В качестве показателя отбора по органу, на который надо вести селекцию на улучшение фотосинтетического аппарата, используют отношение фотовосстановительного потенциала органа к фотовосстановительному потенциалу

побега. .

О перспективности генотипа судят по отношению его фотовосстановительного потенциала к фотовосстановитель- ному потенциалу сортостандарта, при

ФВП ФВПс тивному.

1 генотип относят к неперспек- ФВП1

при

ФВПс

1 - к равноцен1,25 - к перспективФВП1ному,

ному.

При определении перспективного генотипа (по отношению к сортостандар- ту) взят показатель 5- 1,25, а не 1 потому, что при различиях 25% разница считается существенной.

Способ осуществляется следующим

образом.

Растения выращивают до одной из фаз генеративного развития, затем расчленяют на органы, которые взвешивают, гомогенизируют-и колориметрически определяют в них концентрацию хлорофилла и скорость реакции Хшша. По полученным данным рассчитывают фотовосстановительный потен- 1щал каждого из органов по формуле

ФВП

органа

т.,

где m - масса органа, г ГхлТ - концентрация хлорофилла,

мг/г ,

СРХ - скорость реакции Хилла,мкм восстановительного ферри- цианида на 1 мг хлорофилла за 3 мин.

В качестве показателя отбора по органу, на который надо вести селекцию на улучшение фотосинтетического аппарата, используют отношение фотовосстановительного потенциала органа к фотовосстановительному потенциалу побега.

о перспективности генотипа судят по отношению его фотовосстановительного потенциала к фотовосстановительному потенциалу сортостандарта, при

ФВП1 ,

- 1 генотип относят к неперспекФВПс

тивному, при

ФВП1

ному, при

ФВПс ФВП1

1 - к равноцен 1 ,25 - к перспективФВПсному.

Пример. Необходимо дать оценку фотосинтетического аппарата г генотипов из коллекции ВИР под

№ 48762, 5201 и 31526 в сравнении с сортостандартом Ростовчанка.

Выращивают растения до одной из фаз генеративного развития, когда проявляется наиболее тесная связь фотосинтеза с продуктивностью.. Растения расчленяют на органы, удаляя те из них, которые уже не фотосинтези- руют, что видно по потере зеленой 5 пигментации. Оставшиеся зеленые органы взвешивают, гомогенизируют и колориметрически определяют концентрацию хлорофилла и скорость реакции Хилла (по фотохимической активности хлоропластов).

Результаты взвешивания и определения концентрации хлорофилла и скорости реакции Хилла исследуемых образцов и сортостандарта приведены в табл. 1. 35 Подставляя эти данные в формулу

ФВП

органа

т.

получают для образца № 48762

ФВП

чеы колоса

-,.,.1,25,ФВПд„стМВОр.«его .РЧСа

4,76 и ФБП ;„е лочзл«я 92.

Суммируют ФВП фотосинтезирующих в данную фазу органов и получают

ФВПпоее ФВПповега 7,93. Рассчитывают вклад органов в фотосинтетическую деятельность:

В,

ФВП

рргонд

В,

чеыцм колоса

органе. фВПпоеего.

0,16i В листьев 0,60;Вме АочЗЛИЙ - : 0,24.

По аналогичным расчетам у Рос- товчанки получают ФВПцешаи 0,38; ФВП листьев 1,59-,ФВП 0,83 и ФВП поъега 2,80. о перспективности образца № 48762 судят по отношению его фотовосстановительного потенциала к фотовосстановительному потенциалу сортостандадта: 2,8, т.е. образец

№ 48762 превосходит сортостандарт Ростовчанка по фотовосстановитель- ному потенциалу и его относят к . перспективному для селекции с целью улучшения фотосинтетического аппара- та, причем селекцию необходимо вести по листьям, так как процент их вкла-

да в ФВП

побега

составляет 60%.

Дпя оценки фотосинтетического аппарата образцов № 5201 и № 31526 производят аналогично все перечисленные операции и расчеты, результаты которых приведены в табл. 1. На основании полученных данных делают вывод о том, что образец № 5201 превосходит сортостандарт по фотовосстаФВП „ новительному потенциалу 2,99,

ФВПс

поэтому его относят к перспективным для селекции на улучшение фотосинтетического аппарата, причем селекцию необходимо вести на ости или листья поскольку они имеют наиболее высокий вклад (31 и 32%) в ФВП побега.

Образец № 31526 характеризуется также высоким ФВП побега, превосходя сортостандарт в 3,01 раза. При этом наибольший вклад в ФВП побега обеспечивается остями (35%). Вклад листьев у растений данного генотипа составляет наименьшую по сравнению с остальными образцами, в том числе и с сортостандартом, величину (21%), что незначительно превышает вклад чешуи IФВП

для этих ор(15%), показатели

ганов 0,96 и 1,11 соответственно, что указывает на нецелесообразность вести по ним селекцию, отдавая пред- почтение остям или междоузлиями.

Заключая анализ полученных цифр, следует сделать вывод о том, что безостый образец № 48762 превосходит

ig

702376

Сортостандарт по ФВП всех органов, а основную нагрузку выполняют листья. У остистых пшениц № 5201 и 31526 бо- . лее 30% нагрузки перераспределяется на ости, снижая в результате нагрузку на листья. Очевидно, что у этих образцов при селекции на улучшение фотосинтетического аппарата следует обращать внимание на ости,

Способ позволяет ускорить оценку генотипа в 8 раз за счет одноразово-. го отбора образцов и замены операции измерения площади листа на взвешива-...

15 ние фотосинтезирующих органов, повысить объективность оценки путем анализа каждого из органов на скорость фотовосстановления и сравнения генотипа с сортостандартом. Способ поз20 воляет определить за счет какого органа исследуемый генотип лучше сорто- стандарта и дает показатель отбора по органу, на который надо вести селекцию на улучшение фотосинтетичес25 кого аппарата.

Данные по оценке фотосинтетичес

кого аппарата в сопоставлении с продуктивностью колоса приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что продуктивность генотипа более тесно сопряжена с ФВП побега, чем с ФВП листа, роль которого в фотосинтезе растения значительно изменяется у разных генотипов, что свидетельствует о недостаточной объективности оценки по ФВП листа. Кроме того, роль листа особенно сильно снижается у генотипов с остистым колосом (№ 5201 и 31526), у которЕ 1х лучше развит фотосинтетический аппарат остей, что служит дополнительной информацией при оценке растений и отвечает на вопрос о целесообразности отбора по признакам либо листа, либо остей.

Таблица 2

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам физиологических исследований и селекции. Цель изобретения - повышение объективности и ускорение оценки. Растения выращивают до одной из фаз генеративного развития, расчленяют на органы, которые взвешивают, гомогенизируют и определяют в них концентрацию хлорофилла и скорость реакции Хилла. По полученным данным рассчитывают фотовосстановительный потенциал каждого из органов ФВП _органа=M^.[хл]^.СРХ, где ФВП_органа - фотовосстановительный потенциал органа, мкм

M - масса органа, г

[хл] - концентрация хлорофилла, мг/г

СРХ - скорость реакции Хилла, мкм, восстановленного феррицианида на 1 мг хлорофилла за 3 мин. О перспективности генотипа судят по отношению его фотовосстановительного потенциала к фотовосстановительному потенциалу сорта стандарта, при ФВПI*981 генотип относят к неперспективному, при ФВПI=1 - к равноценному, при ФВПI*981,25-к перспективному. 2 табл.

Формула изобретения .с где ФВП

Способ оценки фотосинтетического аппарата растений, включающий измерение скорости реакции Хилла в листе, отличающийся тем, что, с целью повьшения объективности и ускорения оценки, проводят одноразовый отбор образцов во всех фото- синтезирующих в данную фазу органах, определяют массу и скорость реакции Хилла в каждом органе, а о работе фотосинтетического аппарата судят по фотовосстановительному потентщалу побега, интегрирующему фотовосстановительный потенциал органов, который рассчитывают по формуле

ФВП

оргацс)

.ш ,

с где ФВП

вргана

0

5

0

m - фотовосстановительный потенциал оргаНЗ у ,МКМ f

масса органа, г; хп - концентрация хлорофилла, мг/г; СРХ. - скорость реакции

Хилла, в мкм,

восстановленного феррицианида на t мг хлорофилла за 3 мин, при этом о перспективности генотипа судят по отношению его фотовосстановительного потенциала к фотовосстановительному потенциалу сорта стандарта, при ФВП

ФВПс

:1 генотип относят к неперспек- ФВП1

тивному, при

1 - к равноцен5

ному, тивному

ФВПс

ФВП . -- при 1,25 - к перспек