Введение к работе
Актуальность темы. Рапс, Brassica napus L., является одной из ценных кормовых и масличных сельскохозяйственных культур, получивших большое распространение в Канаде, Китае, Индии, европейских странах и других регионах мира (Kazan et al., 1999). Так, в Иране в 2004 году объем производства рапса на посевной площади 72000 га составил 108000 т (РАО Production Yearbook); площади под культурой рапса ежегодно увеличиваются - планируется, что уже в ближайшие годы площадь посевов рапса вырастет до 800-900 тыс. га. В связи с поиском возобновляемых источников энергии все большее значение также приобретает использование рапсового масла в качестве биологического топлива. Все это свидетельствует о важном экономическом значении данной культуры и необходимости увеличения ее производства за счет совершенствования агротехники и создания новых высокопродуктивных сортов. Изучение физиологической регуляции роста и развития растений рапса актуально как с точки зрения выявления механизмов экологического контроля прохождения онтогенеза, так и с практической в связи с задачами селекции и интродукции (Canola Report, 1989; Canola production and Management, 1992).
Особенности прохождения онтогенеза и организация продукционного процесса у сортов рапса, относящихся к разным экотипам, в значительной мере определяются световыми и температурными условиями. В растении функционирует сложная регуляторная сеть, включающая ряд путей перехода к цветению; эквифиналыюсть развития обусловлена участием в этой сети генов-интеграторов (Simpson, Dean, 2002). Фотопериодическая и температурная (яровизация) регуляция роста и развития играют важную роль в приспособлении растений к сезонным изменениям климата, обеспечивая реализацию их репродуктивных стратегий. В отличие от фотопериодической индукции яровизация непосредственно не приводит к эвокации цветения, но подготавливает растение к нему, снимая репрессию флорального морфогенеза (Sung, Amasino, 2005). Доминирование определенных путей регуляции перехода к цветению у конкретных генотипов связано с особенностями эколого-географических условий их произрастания.
Разные по происхождению экотипы рапса характеризуются высокой пластичностью, основанной на сочетании механизмов автономного и индуцированного контроля развития, что делает их ценными объектами исследований в экологической физиологии растений.
Цель и задачи исследований Цель работы - изучить особенности морфогенеза растений рапса Brassica парт L. (10 генотипов разного географического происхождения, представленных яровыми и озимыми формами) в зависимости от фотопериодических и температурных условий (в связи с прохождением яровизации).
В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
- Изучить особенности фотопериодического и температурного контроля
развития растений рапса у сортообразцов российской и иранской селекции,
выращиваемых в разных эколого-географических зонах.
-Изучить характер участия гиббереллинов в трансдукции сигналов, регулирующих прохождение растениями этапов онтогенеза путем постановки гапокотильных биотестов.
Изучить характер связи уровня морозостойкости растений с прохождением ими акклимации в период яровизации.
Изучить изменчивость генотипов рапса, в том числе внутри популяций, по уровню фотопериодической чувствительности и потребности в яровизации, путем проведения ступенчатых посевов в естественных условиях на широте Москвы и на анализирующем фоне в контролируемых условиях фитотрона,
Осуществить отбор в сортовых популяциях генотипов с нужным уровнем фотопериодической чувствительности и яровизационного контроля для создания исходного селекционного материала.
Научная новизна и практическая значимость.
В результате реализации программы намеченных исследований на контрастных генотипах рапса получены новые данные по роли света и яровизационного воздействия в механизмах регуляции роста и развития растений в разных эколого-географических условиях. Выявлен неоднородный состав изучаемых сортовых популяций ярового и озимого рапса. Впервые установлено, что популяции сортообразцов рапса иранского происхождения в значительной степени представлены растениями-двуручками, характеризующимися повышенной морозостойкостью. Показана связь прохождения растениями яровизации и акклимации при действии на них низких положительных температур. В гапокотильных тестах на непрошедших яровизацию проростках впервые показана более низкая чувствительность к гиббереллинам растений озимых генотипов. Получен исходный материал ярового и озимого рапса для использования в селекционной работе.
Наряду с теоретическим материалы имеют и важное практическое значение для интродукционной работы, при разработке технологического паспорта сорта и для оптимизации продукционного процесса в связи с реализацией генетического потенциала культуры при ее районировании и определении сроков выращивания.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (VI съезд ОФР России, Сыктывкар, 2007), на 1-й и 2-й Конференциях иранских исследователей в Европе (Москва, 2007, 2008), на семинаре кафедры и лаборатории физиологии растений РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (2008).
По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре физиологии растений в лекционном курсе и при проведении лабораторного практикума.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, трех глав
