Введение к работе
Актуальность темы. Средний уровень прибыли, полученной в США за последние 30-50 лет от внедрения новых сортов пшеницы, кукурузы, сорго, хлопка и сои равен 1% в год, а их вклад в урожай составляет более 50% (Созинов, 1988; Жученко, 1990; Шевелуха, 1993).
Однако потенциальная продуктивность сельскохозяйственных растений в настоящее время реализуется не более чем на 20-30% по причине низкой устойчивости возделываемых сортов и гибридов к биотическим и абиотическим факторам среды, наряду с неоптимальными условиями культивирования (Молчан и др., 1996; Жученко, 2008). Поэтому требуются сорта нового поколения, формирующие не только высокий, но стабильный и качественный урожай. Их создание невозможно без использования физиологических знаний по таким вопросам как рост и развитие, фотосинтез, устойчивость (Физиологические основы селекции растений / Под ред. Удовенко В.Г. и Шевелухи В.С., 1995).
Весьма актуально это и для сои, особенно в связи с созданием сортов северного экотипа, так как эффективность их возделывания пока остается низкой. В данном случае необходимы комплексные физиологические исследования биологического потенциала растений и выявление эффективных путей его реализации средствами селекции.
Цель исследований - определить продуктивные, фотосинтетические и адаптивные возможности растений сои северного экотипа и обосновать их параметры у перспективного сорта для условий Центрально- Черноземного региона России.
Задачи исследований:
-изучить особенности роста и развития сортов сои;
-выявить морфологические особенности их растений;
-установить сортовые различия по фотосинтетической деятельности растений;
-определить потенциальную, максимально возможную и фактическую урожайность семян у сортов сои в условиях региона;
-обосновать перспективные пути совершенствования сортов сои северного экотипа для условий Центрально-Черноземного региона России;
-выявить источники высокой активности фотосинтетической деятельности для использования в селекции культуры.
Научная новизна. Впервые изучен продуктивный, адаптивный и фотосинтетический потенциал сортов сои северного экотипа в условиях Центрально-Черноземного региона России; определены степень и характер влияния на реализацию биологического потенциала сортовых особенностей растений, агроценотических, природно-климатических и погодных условий произрастания; выявлены особенности начального роста стебля и корня у 7, 14 и 21 суточных проростков и их влияние на последующее развитие растений; показан характер накопления и распределения сухой массы по органам растений; в полевых условиях на интактных растениях в режиме реального времени впервые изучена активность световых (квантовый выход разделения зарядов в фотосистеме II) и темновых реакций фотосинтеза (интенсивность фотосинтеза) сортов сои северного экотипа; выявлена зависимость интенсивности фотосинтеза от водного и температурного режима, освещенности растений и концентрации СО2 в воздухе.
Практическая значимость работы. Установлена потенциальная (6,11т/га), максимально возможная (4,99т/га) и фактическая (3,19т/га) урожайность семян у сортов сои северного экотипа в условиях Центрально-Черноземного региона России. На основе морфофизиологического и биохимического анализа выделены наиболее эффективные для возделывания в регионе сорта Свапа и Окская, а с учетом генотипических особенностей их растений определены и обоснованы оптимальные параметры у перспективного сорта, как цели селекции. Проведена оценка 24 коллекционных образцов сои ВНИИЗБК, в результате которой для селекции культуры предложены источники высокой активности фотосинтетической деятельности (сорта Светлая, Касатка, Малетка).
Апробация работы. Материалы диссертации представлены и доложены на: Первом Всероссийском молодежном инновационном конвенте (Москва, 2008); Втором Всероссийском молодежном инновационном конвенте (Санкт-Петербург, 2009); региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Неделя науки» Орел ГАУ (Орёл, 2010); Всероссийской конференции «Современные аспекты структурно-функциональной биологии растений и грибов» (Орёл, 2010); втором этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов Центрального федерального округа в номинации «Сельскохозяйственные науки» (Курск, 2011); на третьем финальном этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов Центрального федерального округа в номинации «Сельскохозяйственные науки» (Орёл, 2011); Конкурсе Департамента образования, культуры и спорта Орловской области «Лучшая научно-исследовательская работа молодых ученых 2011» (Орёл, 2011).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе в рекомендованных изданиях ВАК Минобразования РФ – 3.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 151 страницах. Включает в себя: обзор литературы, экспериментальную часть из 4 глав, заключение, выводы, предложения по использованию результатов исследования, список литературы и приложения. В работе содержится 37 таблиц, 36 рисунков. Список литературы включает 246 литературных источников, из которых 29 на иностранных языках.
