Исследована содержание фотосинтетических пигментов у сортов риса возделываемых в Казахстане и коллекционных образцов для использования в селекции солеустойчивых сортов. Показано, что повышенное содержание фотосинтетических пигментов в листьях риса способствует адаптации растений к действию неблагоприятных факторов среды.
Ключевые слова: хлоридное засоление; фотосинтетические пигменты; солеустойчивость.
The content of photosynthetic pigments in rice varieties cultivated in Kazakhstan and collection samples for use in breeding salt-tolerant varieties. It is shown that an increased content of photosynthetic pigments in leaves of rice plants contributes to adaptation to adverse environmental factors.
Keywords: chloride salinization; photosynthetic pigments; salt tolerance.
Устойчивость растений к засолению имеет большое практическое значение при выращивании сельскохозяйственных культур на засоленных почвах. Основным рисосеющим районом является Кызылординская область. Последние годы наблюдается ухудшение мелиоративного состояния почв под затоплением. На большей части орошаемых территорий Кызылординской области минерализация грунтовых вод достигает 5–10 г/л. Сильное засоленные земли Кызылординской рисовой системы 30 % от орошаемой площади, остальные земли среднее и слабозасоленные. При этом по химическому составу преобладает сульфатно-хлоридно-натриевый тип засоления, который является особо токсичным для сельскохозяйственных культур [1, с.23]. Важнейшим процессом, определяющим уровень энергетических ресурсов и метаболитов, необходимых для роста и поддерживания структур в растительной клетке, является фотосинтез. В литературе имеются данные, касающиеся влияния факторов среды на различные стороны фотосинтеза [2,с.320; 3,с.235].
В связи с этим, цель данной работы изучить содержание фотосинтетических пигментов у сортов риса возделываемых в Казахстане и коллекционных образцов для использования в селекции солеустойчивых сортов. В работе изучено влияние хлоридного типа засоления на содержание пигментов в 14-дневных проростков риса у отечественных, зарубежных сортов и коллекционных образцов, Ғ2 гибридов на ранних этапах онтогенеза. Опытные образцы проращивали в 0,75 % солевых растворах NaCl, контрольные — в дистиллированной воде. Концентрацию пигментов в вытяжке рассчитывали по формуле Lichtenthaler (1987) для определения хлорофиллов и каротиноидов. Экстракция проводилась в 90 % этаноле.
В условиях засоления у всех сортов риса в фазе прорастания повышается содержание групп хлорофилла а и b в 1,2–1,5 раза [4, с.24]. В исследованиях А. А. Мухамедова с соавторами [5,с.45] на листьях хлопчатника показано увеличение содержания как хлорофилла «а», так и «b» в начальные периоды роста проростков. Повышение содержания хлорофилла в условиях засоления может быть связано с накоплением продуктов окисления углеводов — органических кислот цикла Кребса, продуктов гидролиза белков (глицин, пролин и др.), необходимых для синтеза этих пигментов. Благоприятным условием является также образование натриевых комплексов кадаверина и путресцина, которые могут активировать биосинтез хлорофилла. Среди испытанных сортов выявлены более чувствительные и толерантные формы (таблица).
Таблица 1
Влияние хлоридного засоления содержание хлорофиллов и каротиноидов в листьях генотипов риса
|
Генотипы |
Контроль Chl a/b |
Засоление Chl a/b |
В % от контроля |
Контроль Car |
Засоление Car |
В % от контроля |
|
Маржан |
2,623±0,013 |
2,565±0,006 |
97 (-3) |
0,302±0,001 |
0,165±0,001 |
54 (-46) |
|
Курчанка |
2,545±0,019 |
2,587±0,026 |
101 (+1) |
0,221±0,001 |
0,142±0,001 |
64 (-36) |
|
Соната |
2,482±0,008 |
2,456±0,038 |
99 (-1) |
0,215±0,001 |
0,155±0,001 |
72 (-28) |
|
Лиман |
2,311±0,035 |
2,404±0,038 |
104 (+4) |
0,175±0,002 |
0,158±0,001 |
90 (-10) |
|
Кубань3 |
2,497±0,030 |
2,432±0,022 |
97 (-3) |
0,251±0,001 |
0,190±0,001 |
75 (-25) |
|
Кол.обр 34–09 |
2,503±0,021 |
2,432±0,022 |
97 (-3) |
0,188±0,001 |
0,190±0,002 |
101(+1) |
|
Ханкайский429 |
2,562±0,015 |
2,909±0,025 |
113 (+13) |
0,381±0,001 |
0,158±0,001 |
41 (-59) |
|
Дарий 23 |
2,622±0,010 |
2,696±0,031 |
103 (+3) |
0,347±0,001 |
0,237±0,001 |
68 (-32) |
|
Кол.обр 49–09 |
2,442±0,285 |
2,555±0,051 |
104 (+4) |
0,277±0,023 |
0,176±0,002 |
63 (-37) |
|
Баканасский |
2,706±0,017 |
2,829±0,024 |
104 (+4) |
0,378±0,000 |
0,232±0,001 |
61 (-39) |
|
Аналог 2 |
2,445±0,021 |
2,501±0,037 |
102 (+2) |
0,173±0,001 |
0,131±0,001 |
75 (-25) |
|
Кол.обр. 4–09 |
2,626±0,025 |
2,868±0,044 |
109 (+9) |
0,426±0,002 |
0,282±0,002 |
66 (-34) |
|
Регул |
2,632±0,041 |
2,699±0,024 |
102 (+2) |
0,190±0,002 |
0,202±0,001 |
106 (+6) |
|
Янтарь |
2,789±0,036 |
2,777±0,014 |
99 (-1) |
0,267±0,002 |
0,208±0,001 |
78 (-22) |
|
Славянец |
2,680±0,051 |
2,721±0,028 |
101 (+1) |
0,244±0,002 |
0,204±0,001 |
83 (-17) |
|
Атлант |
2,577±0,002 |
2,563±0,031 |
99 (-1) |
0,224±0,001 |
0,199±0,002 |
88 (-12) |
|
ВНИИР10173 |
2,799±0,020 |
2,838±0,042 |
101 (+1) |
0,329±0,001 |
0,191±0,001 |
58 (-42) |
|
Мадина |
2,646±0,034 |
2,879±0,003 |
108 (+8) |
0,213±0,001 |
0,211±0,001 |
99 (-1) |
|
Акдала |
2,596±0,133 |
2,598±0,013 |
100 (0) |
0,301±0,004 |
0,265±0,001 |
88 (-12) |
|
Фишт |
2,029±0,018 |
2,396±0,031 |
118 (+18) |
0,108±0,001 |
0,153±0,001 |
146 (+46) |
|
Серпантин |
2,219±0,015 |
2,621±0,023 |
118 (+18) |
0,275±0,001 |
0,208±0,001 |
75 (-25) |
|
Рапан |
2,709±0,016 |
2,633±0,054 |
97 (-3) |
0,234±0,073 |
0,156±0,002 |
66 (-34) |
|
FL748 НВ9093 |
2,645±0,036 |
2,706±0,042 |
102 (+2) |
0,343±0,002 |
0,294±0,002 |
86 (-14) |
|
BINAdhan8НВ9106 |
2,625±0,015 |
2,646±0,057 |
101 (+1) |
0,191±0,001 |
0,195±0,001 |
102 (+2) |
|
BRRIdhan47НВ9114 |
2,456±0,015 |
2,627±0,038 |
107 (+7) |
0,159±0,001 |
0,174±0,001 |
109 (+9) |
|
Ғ2♀Маржан × ♂Курчанка |
2,414±0,019 |
2,563±0,043 |
106 (+6) |
0,181±0,001 |
0,186±0,001 |
102 (+2) |
|
Ғ2 ♀Регул × ♂Курчанка |
2,487±0,018 |
2,294±0,015 |
92 (-8) |
0,198±0,00 |
0,082±0,001 |
41 (-59) |
|
Ғ2♀Соната ×♂Лиман |
2,634±0,034 |
2,505±0,061 |
95 (-5) |
0,226±0,001 |
0,122±0,003 |
54 (-46) |
|
Ғ2♀Кубань3 × ♂Кол.обр. 34–09 |
2,714±0,009 |
2,755±0,010 |
101 (+1) |
0,318±0,001 |
0,252±0,001 |
79 (-21) |
|
Ғ2♀Ханкайский429×♂Курчанка |
2,357±0,032 |
2,150±0,041 |
91 (-9) |
0,190±0,001 |
0,093±0,001 |
49 (-51) |
|
Ғ2♀Дарий23 × ♂Аналог2 |
3,403±1,155 |
2,671±0,035 |
78 (-22) |
0,195±0,023 |
0,170±0,001 |
87 (-13) |
|
Ғ2♀Дарий23 ×♂Кол.обр.49–09 |
2,176±0,024 |
2,200±0,019 |
101 (+1) |
0,167±0,001 |
0,106±0,001 |
63 (-37) |
|
Ғ2♀Бакансский ×♂Аналог2 |
2,680±0,024 |
2,582±0,043 |
96 (-4) |
0,219±0,001 |
0,134±0,001 |
61 (-39) |
|
Ғ2♀Ханкайский429 ×♂Кол.обр.4–09 |
2,327±0,042 |
2,345±0,022 |
100 (0) |
0,165±0,001 |
0,200±0,001 |
121 (+21) |
Как видно из таблицы, у большинство генотипов наблюдается повышения соотношения хлорофилла а /в, тогда как эта закономерность не сохраняется для каротиноидов. Повышенное содержание пигментов наблюдается только у «настоящих» солеустойчивых сортов по агрономической характеристике российского солеустойчивого сорта «Фишт» и коллекционных образцов из ИРРИ (FL748 НВ9093, BINAdhan8НВ9106, BRRIdhan47НВ9114), где явно присутствует ген Saltol. Среди гибридов солеустойчивыми по повышенному содержанию пигментов являлись Ғ2♀Маржан × ♂Курчанка и Ғ2 ♀Ханкайский429 × ♂Кол.обр. 4–09, из которых можно отбирать перспективный солеустойчивый исходный материал.
В результате исследований 34 различных генотипов риса нами выявлены солетолерантные формы, которые могут быть выращены в засоленных почвах, а также они могут быть использованы как исходной материал для получения более устойчивых форм риса.
Литература:
1. Елешев Р. Е. Состояние и приоритеты почвенно-агрохимических исследований в рисоводстве Казахстана // Матер. междунар. научно-прак. конф. «Научно-инновационные основы развития рисоводства в Казахстане и странах зарубежья».- Кызылорда: «Ақмешіт Баспа үйі», 2012. — С.23.
2. Годнев Т. Н. Хлорофилл, его строение и образование в растении. Минск: Наука и техника. -1963.-С.320
3. Тарчевский И. А., Заботин А. И. Влияние температуры на фотосинтетический метаболизм углерода //Физиология растений.–1964. –Т. 2 (вып. 2). — С. 232–239.
4. Тур Н. С. Фотосинтетическая продуктивность сортов риса в условиях засоления / Н. С. Тур, Г. П. Колесников, А. Г. Брус // Бюл. НТИ ВНИИ риса. 1980. — Вып. 28. — С. 20–25
5. Мухамедов А. А., Сафаров К. С., Касымов А. К. Влияние засоления на фотосинтетическую активность хлоропластов хлопчатника // Физиологические и биохимические основы солеустойчивости растений: тезисы докладов IV Всесоюзного симпозиума, Ташкент, 17–19 сентября 1986 г. — Ташкент: Фан, 1986. — С. 45.
