Арзамасский государственный педагогический институт им. А.П. Гайдара

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 1), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

Выведение высокоурожайных сортов зерновых культур в настоящее время является очень важной задачей. Для этого необходимо выявление физиолого-генетических связей, обуславливающих высокую продуктивность сортов, закрепление и использование их в дальнейшей селекционной работе. И главные усилия селекционеров в этом плане направлены на получение сельскохозяйственных растений, сочетающих ростовые параметры с высокой физиологической активностью. Одними из главных физиологических процессов, обусловливающих продуктивность растений, являются фотосинтез и минеральное питание.
Вопрос о зависимости продуктивности сельскохозяйственных растений от фотосинтеза и различных его составляющих изучался многими авторами. Однако до сих пор о прямой зависимости продуктивности растений от напряжённости фотосинтеза и его составляющих, в частности, пигментного состава, говорить преждевременно (Кренделева Т.Е. и др., 1985; Сафаров С.А., 1982). Очень важной является связь с морфологическими, анатомическими и физиологическими признаками корневой системы. Многими авторами отмечается положительная связь продуктивности с показателями, характеризующими общее развитие корней (масса, длина, объём, поглощающая поверхность) (Вареница Е.Т., 1991; Чернов В.К., 1991). Вместе с тем отмечается отрицательная зависимость: сорта с более мощной и развитой корневой системой могут быть ниже по урожайности (Шевелуха В.С. и др., 1980). Обеспечение же более высокой продуктивности таких сортов, по-видимому, может быть обусловлено только за счёт их большей физиологической активности.
Таким, образом, неоднозначность экспериментальных данных и относительно небольшой набор изученных сельскохозяйственных растений не позволяют до настоящего времени ответить, что же всё-таки определяет специфику высокопродуктивных сортов. Вместе с тем работ, выявляющих названные выше взаимосвязи с продуктивностью недостаточно. В этой связи изучение этого вопроса представляется очень важным.
Основной целью нашей работы явилось исследование физиологических параметров и процессов: роста, пигментного состава, адсорбирующей поверхности корней, поглощение и накопление К+ и NO-3 в органах сортов пшеницы и овса, различающихся по продуктивности.
В качестве объектов исследования были взяты районированные в Нижегородской области сорта пшениц (Инна, Мироновская 808) и овса (Комес, Метис).
Растения выращивали до 12-дневного возраста в условиях люминостата на 0,5н питательной смеси Кнопа, освещённость 8000 люкс с 6 до 22 часов, температура среды 24º±1ºС, рН=7,2.
В процессе исследования были определены следующие показатели:
1. Рост.
2. Отношение массы проростков к их длине по методу Н.М. Андреевой и     А.А. Лютеревич.
3. Концентрация пигментов − спектрофотометрически.
4. Поглощение ионов NO-3 в краткосрочных опытах (за 6 часов) из раствора КNO3 − ионометрическим методом.
5. Концентрация ионов NO-3 в органах растений тем же методом, но с дополнительным использованием алюмокалиевых квасцов.
6. Поглощение ионов К+ из того же раствора, что и нитраты, с использованием пламенного фотометра.
7. Концентрация ионов К+ в органах растений − на пламенном фотометре.
8. Общая и рабочая адсорбирующая поверхность корневой системы − методом Д.А. Сабинина и И.И. Колосова.
Как показали исследования проростки более продуктивного сорта Инна на первых этапах развития отстают в росте от проростков сорта Мироновская 808, отличающегося меньшей урожайностью. Они имеют меньшую длину корней и листьев, что в совокупности уменьшает размеры проростков Инны по сравнению с Мироновский 808 на 12%. Наряду с уменьшением ростовых показателей в длину проростки Инны аналогично имеют и меньшие значения масс, как сырой, так и сухой. Однако происходит это в данном случае только за счёт листьев при равенстве масс корневых систем.
У сортов овса другая закономерность – более урожайный Комес уже на ранних стадиях превосходит по этому показателю мене продуктивный сорт Метис как за счёт листьев, так и корней.
В результате для более урожайных сортов пшеницы и овса характерно увеличенное по сравнению с менее продуктивными значение отношения массы корней и листьев, которое является, по мнению В.С. Шевелухи, важным показателем, коррелирующим с продуктивностью растений (Шевелуха В.С., 1992). Кроме того, у продуктивных сортов Инна и Комес выше и другой показатель – отношение сухой массы к длине проростков, также довольно высоко коррелирующего с урожайностью (r=0,77±0,11).
Сказанное даёт основания предполагать, что более продуктивные сорта уже на ранних этапах развития обладают повышенной способностью к синтезу органических веществ. Они формируют ряд задатков, которые на дальнейших этапах развития растений играют очень важную роль в ростовых процессах и повышении урожайности.
Исследование пигментного состава сортов показало, что концентрация хлорофиллов в листьях проростков более продуктивных сортов Инна и Комес выше, чем у Мироновской 808 и Метиса. Превосходство достигается за счёт обеих форм хлорофилла – «а» и «b». Наряду с этим сорта Инна и Комес существенно превосходят сорта Мироновская 808 и Метис по содержанию каротиноидов.
Исследования в области поглотительных свойств корней проростков показывают, что более урожайные сорта Инна и Комес обладают и большей удельной адсорбирующей поверхностью, чем менее продуктивные Мироновская 808 и Метис, в особой степени, рабочей, которая является одним из главных факторов минерального питания, поскольку только она является деятельной в отношении поглощения ионов. И это очень важно, потому что между величиной рабочей поверхности корней и продуктивностью растений наблюдается высокая степень корреляции.
Непосредственное определение поглотительной активности корней в отношении важнейших питательных ионов показало, что проростки более продуктивных сортов Инна и Комес поглощают К+ активнее, чем менее продуктивные Мироновская 808 и Метис. Результатом этого является накопление больших количеств и создание более высоких концентраций катиона в органах проростков этих сортов. Особенно это важно для листьев, поскольку К+ стимулирует фотосинтез и ускоряет передвижение ассимилянтов как в вегетативные, так и в генеративные органы растений.
Наряду с этим, проростки сортов Инна и Комес отличаются и более высокой, по сравнению с сортами Мироновская 808 и Метис, интенсивностью поглощения  NO-3-ионов. Однако, по сравнению с менее продуктивными сортами, накапливают гораздо меньше нитратов в органах проростков, что свидетельствует о более высокой нитратвосстанавливающей активности проростков сортов Инна и Комес.
Таким образом, растения более продуктивных сортов пшеницы и овса, по сравнению с менее урожайными, уже на ранних этапах развития обладают целым рядом физиологических признаков и имеют тенденцию к повышенной синтетической активности органических веществ, что является одной из главных составляющих формирования урожая зерна. 

Литература
1.    Вареница Е.Т., Кочетыгов Г.В. Новые сорта озимой пшеницы//Селекция и семеноводство. - 1991. - №5.
2.    Кренделева Т.Е., Низовская Н.В., Тулбу Г.В. и др. К вопросу об организации фотосинтетического аппарата у различных по продуктивности сортов риса//Физиология растений. – 1985. – т.32. – в.4. – С.651-660.
3.    Сафаров С.А. Структура фотосинтезирующей системы пшеницы, внешние факторы и урожайность//Автореф. дисс. … канд. биол. наук. – Баку, 1982. –    20 с.
4.    Чернов В.К. Ростовые процессы и продуктивность яровой пшеницы//Материалы Всесоюзной научной конференции по сельскохозяйственной биотехнике. – Целиноград, 1991.
5.    Шевелуха В.С., Андреева Н.М., Безлюдный Н.Н. Морфофизиологические показатели продуктивности и устойчивости зерновых культур. – М.: Ураджай, 1980.