Способ ранней диагностики солеустойчивости растений Советский патент 1992 года по МПК A01G7/00 

1

(21)4853698/15 (22) 20.07.90 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (71) Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева (72)А, А. Захарин, Л. А. Паничкин и О. М. Вольф

(56)Авторское свидетельство СССР № 599766, кл. А 01 G 7/00, 1975.

(54) СПОСОБ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ СО- ЛЕУСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ

(57)Использование: изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для отбора растений в селекционной работе. Сущность изобретения: с

целью получения возможно более полной и подробной информации производят дифференцированное измерение электропроводности разных зон и участков корня путем автоматического сканирования корня по длине при помощи сканирующего сифона. При этом, передвигающийся вдоль корня мениск раствора выполняет функцию подвижного кольцевого контакта. На одном образце последовательно получают сканег- раммы для низкой и высокой концентраций солевого раствора и вычисляют отношение их электропроводностей. Степень солеустойчивости для культур растений связана обратной корреляцией с величиной этого отношения. 4 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к методам исследования сельскохозяйственных растений, и может быть использовано для отбора растений в селекционной работе.

Целью изобретения является повышение точности диагноза за счет получения возможно более полной информации об объекте.

Поставленная цель достигается тем, что в способе диагностики солеустойчивости растений, включающем многократное измерение электропроводности корней, последнюю измеряют путем автоматического сканирования корней проростка по длине растворами с различной концентрацией соли, после чего вычисляют отношение электропроводностей корней при повреждающей (высокой) и физиологически нормальной (низкой) концентрациях раствора. О солеустойчивости судят по величине этого отношения, которая для ряда культур прямо

коррелирует со степенью устойчивости их к солям.

На фиг. 1 изображен прибор для диагностики и принципиальная электрическая схема; на фиг. 2 показан образец записи в момент замены сканирующей жидкости: вместо дистиллированной воды 100 мМ-ный раствор на фиг. 3 представлены окончательные результаты определения в виде отношения сопротивлений корня на низкой (1 мМ) и высокой (100 мМ) концентрации раствора NaCI для четырех видов растений; на фиг. 4 - то же, для трех сортов огурца.

Пример. Прибор состоит из стеклянного или пластикового сифона 1, в вертикальный цилиндр которого помещают корень (или корневую систему) проростка 2 В заданном режиме (медленно), сифон наполняется раствором, при этом мениск раствора двигается с постоянной скоростью от кончика к базальной части корня, выполняя функцию подвижного кольцевого контакта. Таким способом осуществляют сканироваСО

С

о

4 СЛ О 00

ние корня по длине, при котором происходит измерение практически всех возможных участков и зон корня. Когда жидкость в цилиндре достигает верхнего заданного уровня (там расположена корневая шейка проростка), производят быстрый слив сифона и начинается следующий аналогичный цикл.

В качестве источника 13 импульсного напряжения используют электростимуля- тор ЭСЛ-2. Применяют импульсы электрического напряжения прямоугольной формы длительностью 200 - 600 мс с интервалом между импульсами 1 - 10 с при напряжении 0,05 - 0,5 В. При этом на самописце 4 оеги- стрируют ток в пределах 0,25 - 10 мкА. Используют нихромовые, вольфрамовые или графитовые электроды 5. Верхний электрод вводят в стебель чуть выше корневой шейки, нижний - в нижнюю часть вертикального цилиндра сифона. Раствор подают при помощи микронасоса 6. Время прохождения одного цикла сканирования варьируют от 2 до 10 - 15 мин (в разных опытах), что соответствует линейной скорости 1- 5 см дли- ны корня в мин и объемной скорости 2-10 мл/мин. Слив сифона осуществляется строго по достижении заданного уровня 7 и про- должается не более 10 - 30 с. На сканеграмме получают ряд повторяющихся фигур, в которых каждая точка соответствует определенному участку корня.

Установка работает следующим образом.

Сразу после слива сифона электриче- екая цепь разомкнута, так как уровень раствора в цилиндре ниже кончика корня. По мере наполнения цилиндра мениск поднимается и входит в соприкосновение с апикальным концом корня. В это время ток идет через всю длину корня, а сопротивление в цепи максимально. При дальнейшем заполнении цилиндра сифона все меньшая часть корня остается вне раствора, и сопротивление в цепи последовательно снижается. Об- щее сопротивление слагается из двух составляющих: сопротивление отрезка корня вне раствора (предмет измерения) и сопротивление раствора (артефакт измерения) - Ro RK + Rp. Однако отношение R : RD составляло в большинстве случаев 101-102, так что величина регистрируемого тока зависит преимущественно от RK, а величиной Rp можно пренебречь. При замене сканирующей жидкости фигура сканирова- ния изменяется, однако не сразу, а за несколько циклов сканирования, поскольку изменения связаны не с заменой раствора, а с взаимодействием нового раствора с корнем, (это видно на фиг. 2). Возраст проростков не играет роли, необходимо только, чтобы высота цилиндра сканирующего сифона соответствовала длине корня. Оптимальными для диагностики являются проростки в возрасте 3-7 дней. Корни более молодых растений могут не обладать еще достаточной функциональной активностью.

Для выявления различий солеустойчи- вости и типа солевого обмена растений ис- пользуют в качестве сканирующей жидкости растворы NaCI низкой (0,1 - 1) и высокой (100 мМ) концентрацией. Рассчитанные отношения электропроводностей, представленные на фиг. 3, показывают различия между видами. При этом у кукурузы (К) и бобов (Б) зависимость от концентрации NaCI выражена слабо (коэффициент RI/RIOOMM близок к единице), а для подсолнечника (П) и фасоли (Ф) - сильно. Первым двум растениям присущ соленепроницае- мый тип солевого обмена, а двум вторым - соленакапливающий. На фиг. 4 представлены аналогичные данные для трех сортов огурца. Весенний салатный (В) имеет большой концентрационный коэффициент, характеризуется высокой проницаемостью корня для солей и высокой солеустойчиво- стью, сорт Фортуна (Ф) обладает противоположными характеристиками, Плодовитый (П) занимает промежуточное положение, причем видно, что апикальные и базальные участки корня у этого сорта резко различны по чувствительности к солям. Аналогичные данные по огурцам представлены в таблице, из которой видно, что разницы между контрастными по солеустойчивости сортами Ф - В и Ф - П достоверны (с уровнем вероятности 0,95), а между близкими по солеустойчивости сортами В - П - недостоверны.

Эффективность способа диагностики солеустойчивости обусловлена его высокими чувствительностью и точностью, что позволяет уверенно различать сорта, а также выявлять более тонкие различия, связанные с предварительной обработкой семян. Применение этого неповреждающего, сравнительно простого и доступного метода в селекционной работе может дать выигрыш во времени, по крайней мере, на длину вегетационного периода данной культуры или больше. Одновременно снизятся затраты, связанные с выращиванием растений в течение целого вегетационного периода.

Формула изобретения Способ ранней диагностики солеустойчивости растений, включающий измерение физического фактора при пропускание электрического тока через корневую систе- му растения, выдержанную в солевых рас

творах различных концентраций, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности способа, в качестве физического фактора используют электропроводность корневой системы, которую измеряют при передвижении вдоль корня мениска раствоРезультаты сравнительной диагностики солеустойчивости 3-х сортов огурцов.

ра, после чего определяют отношение максимальных величин электропроводностей корня, полученных на растворах, различных концентраций, причем растение с большей величиной этого отношения считают более солеустойчивым.

nj MM

К 100 мм

Фиг. 2

bВ

Фиг.з

(Nad)

12 l корня, см