Введение к работе
Лкпщальностпь проблемы. Устойчивость растительного организма проявляется в способности противостоять стрессовому воздействию условий окружающей среды. Поэтому изучение жизнедеятельности растений в зависимости от внешних факторов всегда привлекало внимание физиологов.
Из физических факторов среды в полевых условиях наиболее лабильны это: свет и температура, довольно тесно взаимосвязанные друг с другом. Но именно температура, как правило, определяет ареал распространения растений.
В силу того, что многие земледельческие регионы находятся на территории с суровым климатом и недостаточной тешюобеслечен-ностью, устойчивость растений к низким температурам интенсивно разрабатывалась учеными и практиками на протяжении многих лет. В этом направлении были достигнуты значительные успехи как отечественными Н.А.Максимов (1913), И.М.Васильев (1953), И.И.Туманов (1979), так и зарубежными исследователями J.Levitt (1972), J.M.Lyons (1973).
Установлено, что адаптация растений к низкой температуре сопровождается торможением ростовых процессов (Васильев, 1956; Федоров, Чельцова, 1990), накоплением значительного количества запасных и криопротекторных метаболитов (Туманов, 1979; Трунова, 1979; Olien, Clark, 1993), синтезом ряда белков (Войников, 1989; Колес-ниченко, 1996), изменением водного статуса растений и фракционного содержания воды (Айсакулова, Стаценко, 1993; Goldstein, Nobel, 1991), сменой липидного состава и свойств мембран (Климов и др..1990).
Устойчивость растений к низким температурам сложный признак, проявление которого зависит от многих причин: условий вегетации, силы повреждающего фактора и генотигшческих особенностей растений (Туманов, 1979).
Изучение механизмов адаптации растений к действию низких температур имеет большое значение как с необходимостью познания причин криотолерантности и криочувствительности растительных клеток, так и с целью преодоления низкотемпературного ограничения при возделывании озимых растений.
Цель ц задачи исследования. Целью настоящей работы являлось изучение роста и развития растений озимой пшеницы в осенний пери-
од вегетации и определение некоторых физиолого-биохимических характеристик морозоустойчивой озимой пшеницы в условиях резко континентального климата Восточной Сибири. Для достижения этого было необходимо решить следующие задачи:
-
Из коллекции номеров озимой пшеницы выделить морозоустойчивые генотипы, способные переносить жесткие условия Восточной Сибири.
-
Изучить влияние длительности осенней вегетации на рост и развитие озимой пшеницы (скорость развития растений, формирование биомассы, площади листьев и поверхности корневой системы)
-
Рассмотреть влияние условий осенней вегетации на работу ключевого фермента ассимиляции азота - нитратредуктазы
-
Определить динамику накопления водорастворимых Сахаров и оводненность тканей озимой пшеницы в осенний период.
-
Выявить зависимость зимостойкости озимой пшеницы в условиях Восточной Сибири от указанных выше физиолого-биохимических характеристик.
Нодчная новизна. Отобран зимостойкий и урожайный генотип озимой пшеницы ДКІІ), из коллекции предоставленной Новосибирским институтом цитологии и генетики СО РАН. Эта линия перспективна для районирования в Восточной Сибири в качестве сорта озимой пшеницы.
На примере линии ДКП) впервые проведено изучение физиолого-биохимических показателей осеннего развития озимой пшеницы в условиях Восточной Сибири. Показано, что основным лимитирующим фактором осенней вегетации этой культуры является температура окружающей среды.
Рассмотрены адаптационные изменения на уровне углеводного и водного статуса растений линии ДІ(ІІ). В проявлении адаптивности озимой пшеницы решающее значение имеет осенний период, его температурный режим, оказывающий влияние на продолжительность вегетации, закаливание и структурно-функциональные перестройки.
Продолжительность осенней вегетации сказывается на накоплении в тканях озимой пшеницы водорастворимых Сахаров, но не на оводненности тканей. Морозостойкость растений внутри вида Triti-cum aestivura четко зависит от количества накопленных к зиме Сахаров и степени обезвоживания. При сравнении родов Triticum aestl-vum с Secale cereale подобной закономерности обнаружить не уда-
лось.
Показано, что торможение ростовых процессов во время осеннего закаливания у растений всех сроков посева сопровождалось падением потенциальной активности нитратредуктазы - ключевого фермента азотного метаболизма.
Рассмотренный комплекс показателей отражает физиологическое содержание признака зимостойкости и его реализацию в конкретных условиях региона. Исход перезимовки в Восточной Сибири определяется способностью растений переносить резкие колебания температуры после схода снега и весенние заморозки
В результате работы установлено, что наиболее зимостойка в условиях Восточной Сибири озимая пшеница в фазе кущения с одним реже двумя стеблями,с высоким содержанием углеводов и низкой оводненностью тканей к началу зимы. Этому соответствуют растения срока посева 25 августа.
Научная и практическая ценность работы. Работа проведена в Восточной Сибири, где озимая пшеница не является традиционней культурой. Данные по биологии ее развития позволяют лучше понимать механизмы устойчивости растений к низким температурам в природных условиях. Кроме того, эти исследования позволяют расширить ареал возделывания этой культуры и на Восточно Сибирский регион.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, 1 работа находится в печати. Результаты исследований по теме диссертации были доложены и обсуждены на научных сессиях Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (1992, 1996 г.). региональной конференции "Воспроизводство плодородия почв и увеличения продукции растениеводства в Иркутской области (Иркутск, 1992), на 3 сьезде Всероссийского общества физиологов растений (Санкт-Петербург, 1993).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, изложения экспериментального материала и его обсуждения, заключения, выводов и библиографии, включающей 295 наименований, из них 220 на русском языке. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста содержит 28 таблиц, 20 рисунков и 5 фотографий.
