Введение к работе
Актуальность исследований. Большое разнообразие погодно климатических ;: иочтііннх условия нашей страда, включающее зачастую неблагоприятные (систрзмзльиие: засуха, затопление, засоление, высокие и пизків темпзратури, оттепели и т.д.') условия для вегетации растений, способствует значительным потерям урожая многих сельскохозяйственных культур. Поэтому проблема устойчивости растений к неблагоприятным (стрессовым) условиям является'общегосударственной и имеет больяео научное теоретическое «.практическое значение. Разным аспектом во изучения посвящено большое количество исследований, проведены разноплановые съезди, Конференции» симпозиум", совещания, материалы которых отражены в многочисленных- монографиях, .обзорных научних публикациях, тематических сборниках, что свидетельствует о большой значимости данной проблемы.
Разработка теоретических и практических .аспектов проблемы ус-тойчивестп особо ваша для-различных целей растениеводства и селекции, направленнях на создание продуктивных и устойчивых сортов, в том число и для регионов рискованного, земледелия. Разработка офгіоктивннх способов и методов (селекционных, агротехнических, физиологических, интродунционных и т.д.), повышавших устойчивость растений к различным, экстремальным воздействиям,'является необходимой в решений вааїшх задач сельскохозяйственного производства и обеспечения продовольствие.? населения.
При рзиэнки вита перечисленных задач чрезвычайно вэлика роль сорта. Поэтому выявление устойчивых'сортов с хозяйственно ірнніїг mi признаками из генофонда различных сельскохозяйственных культур (широко прздетамтанннх в коллекциях мировых раститольных реоурсов Всероссийского института-растениеводства (ВИР) им. Н,И.Вавилова) moist внести существенный вклад в полохитэльное репение'ряд'а актуальных вопросов растениеводства-и сельского хоэяйства.
Селекционеры, используя источники мирового генофонда ВИР и применяя соврекеннне методы селекции, внесли определенный вклад в создание новых форм растений с" заданными свойствами генетических программ, раздвинули граница сортов интенсивного типа с потенциальной уроаайностьго. Однако, большинство из создаваемых сортов интенсивного типа менее устойчивы к стрессовым воздействиям по сравнению со старыми Йучёнко, 1980; Дученко, Урсул, 1983),хотя, по мнзнкй отих авторов, возможно достичь сочетания ..в одном генотипе высокой продуктивности и устойчивости н стрессам,
Существенный вклад в изучение, проблемы устойчивости к низкотемпературному фактору, на котором основаны принципи разработки ые тодов оценки, внесли исследования отечественных и эарубегиых авторов Максимов, 1913, 1952; Harvey , 1933; 'Туканов, 1940, 1979; Sa-kai, .19Ь5, 1966;.Dexter , 19Ь6; Трунова, 199, 1979; Wiiiiaxna , 1966; Васильев, 197 0; Дроздов, 1971, 1986, 1990; Levitt , 1972; Самыгин, 1974; Александров, 1975; Frosa , 1983; Коровин, 1984; Ба-тыгин, 1986; Авкшап и др., 1990; Рыбакова, 1993 и др.).
Только при содрухестве селекционеров с физиологами возмохно' уг
лубленное изучение потенциальных, адаптивных свойств различных кул
тур (сортов) и выделение високоустойчивых генотипов для расширения
селекции и эффективного использования в различных погодно-кликати-
ческих условиях. '. _ !
В связи с вшяоизлогенным изучение, оценка, выделение генетических источников и доноров мороэо- и холодостойкости ряда ценных сельскохозяйственных культур ймеш вааноа научнее и практическое вначеню, что и составило круг наших исследований.
Паль работы - установление общебиологичаских закономерностей фи апологических реакций'представите лей различных, ботанических семейств и родов на воздействие низких температур, выявление потенци ала их устойчивости; разработка эффективных способов и методов ' оценки для выявления генетических источников и доноров; прогнооиро ванне потенциальной продуктивности растений для различных селекционных программ.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Устойчивость различных сельскохозяйственных культур.базируется на характере физиологических реакций и их изменчивости у равных генотипов в онтогенезе при воздействии низкотемпературного стресса и еависима от. периода развития растений и напрялеиноети экстремально' го фактора. 2, Но специфичный характер поврэвдэния разных тканей и органов, раек ний в связи с их мороаостойкбстьв, особенности формирования элементов продуктивности у. равных по морозостойкости сортов (на примерз озимой пшницы) и прогнозирование потенциальной продуктивности для селекционных разработок. .
3. Разработанные, модифицированные эффективные подходы и экспресс-
методы диагностики устойчивости, вклїзчарщіїе биологические и физио
логические тести, позволясщке достоверно оценивать, генофонд куль
турных растении.
4. Выявленные генетические источники и доноры устойчивости к низке-
_ температуркому вовдаяствио при испольсовании апробированных матодої
. 4' " '" '."''
соотвотстлущих физиологическому состоянию и биологачэсному потенциалу растений,
Эащвдаомнэ положения сформулированы в результате экспэрикэн-
тальной работы, задачи которой состояли в следующем: '
-изучить биологические и физиологические, реакции у различных генотипов и их изменчивость в онтогенез?, при воздействии низкотемпературного стрэсса разной напряхенности;
видалить адаптивні» морфологические, анатомические, физиологические и биохимические признаки у ' разных' по устойчивости сортов (на примерз озимой пшеницы) для равработки эффективных катодов выявления потенциальной устойчивости и их продуктивности;
разработать и модифицировать кэтодн оценки генофонда растительных ресурсов, базирующиеся на физиологическом состоянии и биологическом потенциале устойчивости для ранней диагностики и прогнозирована продуктивности растений;
-' оценить генофонд различных сельскохозяйственных культур (мо-розо-, холодостойких, теплолюбивых) по степени устойчивости к низкотемпературному стрессу и выделить генетические источники и допори устойчивости для использования в селекции;
- виявить потенциал морозе—, и холодостойкости различных биоти
пов в гибродных поколениях и характер реакций растений на воз
действие стрэсса в последующих репродукциях для использования
в селекции.
Научная новизна исследований: впервые на представителях различных сельскохозяйственных культур изучен характер реакций и их изменчивость в онтогенезе на воздействие низкотемпературного стресса; раскрыты морфологические, анатомические, фиэиоло-гичэслиэ и биохдаическиз признаки, характеризующие, разную степень адаптации к низким- температура!.!, особенности формирования, продуктивности растений, включая прогнозирована урожая; экслэ-рикэнгально установлено, что у разных по морозостойкости, скороспелости и продуктивности сортов озимой- пшницн наблюдается нзепзцифичный характер повреждений тканей и органов, но разная степень их устойчивости, которая зависит от морозостойкости генотипа и напряженности экстремального фактора; впервые разрабо-тани и модифицированы яффэктивнне катоды изучения, диагностики и отбора биотипов .устойчивых к низкотемпературному фактору ози-. мнх озрновых, овощшк, крупяных культур, сорго, люпина'для растениеводческих к селекционных задач; предложены принципиально новые способы двукратного отбора на холодостойкость в одном по-
^- ' 5
колений на начальных етапах развития растений (А.С. СССР Р172М38') и отбора биотипов, устойчивых к 'лпмптируицки фпктораи среды при сопряженном и последовательном их воздействии на ранних этапах развития растений (Заявка на изобретение от 30,04, 1992,'г, 5? 5047190); при использовании разработанных и кодифицированиях методов оценки холодо- и морозостойкости (около 5 тыс,образцов доученных 11 культур) экспериментально установлена широкая (от Ідо У группы) амплитуда вариабельности по этому признаку; обнаружена дифференциация сортов по темпам прорастания семян в пределах каждой группы; выявлены 122 генетических источника, 5 доноров устойчивости, м.орозо-. и холодостойкие биотипы из. гибридных поколений;": показан характер реакции растений различных культур и сортов на' воздействие низких температур в последующих поколениях. ч"-' -
Практическая значимость и внедрение работы. Разработаны принципы двукратного отбора на начальных этапах развития растений при создании холодостойких аналогов сорговнх культур, а таюш и другга подходы. Они используются в НПО "Саратовсорго" и "Элита Поволжья (г. Саратов), ОЛХ "Иамышинское" (Волгоградская обл.), на Кубанской опытной станции ВИР (Краснодарский край), ііинель-ской г осев лекционной станции, НПО "Средне волі сков" (КуйбнЕЭВ-' екая обл.), ШЦВиИ "Агропрогрзсс"(Московская обл.).
Впервые разработан принципиально новый способ отбора устойчивых генотипов.к различным экологически обусловленный лимитирующим факторам среды при их сопряженном воздействии.
Разработана шкала прогноза продуктивности озимой пшеницы по степени повреждения разных органов низшей температурами для выделения устойчивых.генотипов по'этим Признакам,
Для селекционных целей подготовлены и переданы "Методические указания ВИР'Ч(8 выпусков) и "Каталоги ВИР" (6 выпусков), отражайте результаты изучения и оценки различных сельскохозяйственных культур; выделены 122 генетических источника и .5 доноров холодо- и .морозостойкости', ..'';
Разработаны методические подходы и способы, которые могут быть рекомендованы в селекционной работе при сортовом и индивидуальном отборе растений на устойчивость к низкотемпературному. :СТрЭССУ', .' ':'" :::У\'-.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и доложены на конференции'аспирантов и молодых ученых ВИР (г, Ленинград, 1979, 1981, 1982 гг.), научно-производственном со»оща-
ний отделов селекции (г. Саратов, г. Камышин, І988-1991 гг.;), совещании "Повышение устойчивости растений к низким температурам" (г. Днепропетровск, 1982 г.), У республиканской конференции "Фиэнолотачеснго основы повышения продуктивности и устойчивости верновых культур" (г, Цілиноград, І984 г.), совещаниях "Гэнети-ческю, физиологические и селекционные аспекты зимостойкости f верновых культур" (г. Москва, .1986 г.), "Экологическая генетика растений и хивотннх" (г. Кишинев, 1987 г.), "Проблемы и задачи по селекции,, семеноводству и технологии производства и переработки сорго :в СССР" (г. Зорноград, 1990 г.), на совещании по программе "Прогресе" - "Экологическое испытание сахарного сорго" (г. Ленинград, 1990 г.), Ш съезде ВОФР России (г. С~Пэтербургу 1993 г.), на совещаниях отделов ВИР (г. С-Петербург) - физиологии устойчивости растений (1979-198? гг.), нукурувн и крупяных культур в лабораторий сорго и просовидннх Культур (1988-199Эгг,).
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения,
четырех экспериментальных глав, заключения, основных выводов,
практических рекомендаций, приложения и списка цитируемой ли
тературы, вклшапщэго около 600 наименований. Общий объем дис
сертации составляет Jti страниц машинописного текста, содержит .
78 таблиц и 51 рисунков. -:
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 работ, 2 находятся в печати.
Автор'глубоко признателен коллегам за проведение совместных исследований и опубликование іїх реоультатов.
