К.біол.н . Січняк О.Л., Давиденко В.Ю., Поліненко А.А.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Україна

Солестійкість гібридів мякої пшениці з неповним амфідиплоїдом НАД ( Triticum aestivum x Thinopyrum ponticum )

Засолення ґрунтів стає все більшою проблемою землеробства. В Україні більш 4% земель є солонцюватими і засоленими [2]. Іригація і підйом рівня води концентрують солі в зоні кореня хлібних злаків. Більшість видів польових культур надзвичайно чутливі до солі і, отже, їхні врожаї обмежені на засолених землях. Одним з рішень даної проблеми є розвиток толерантних до солі форм.

У пшениці існує міжсортова мінливість за стійкістю до сольового стресу [10] . Вважають, що толерантність гексаплоїдної пшениці до к солі обумовлена в більшому ступені генами D геному [11]. Методи клітинної селекції дозволили здобути значних успіхів у створенні солестійких форм пшениці [1], однак віддалена гібридизації як і раніше залишається важливим інструментом поліпшення стійкості пшениці до стресових чинників. Хромосоми 5-ї гомологічної групи представників триби Triticeae мають гени, які контролюють толерантність до сольового стресу [13]. Можливо, ці хромосоми також несуть гени, що обумовлюють стійкість до кількох абіотичних стресів, в тому числі толерантність до токсичної дії іонів важких металів, до низької температури тощо [8]. Види пирію добре схрещуються з пшеницею, мають господарсько-корисні ознаки, зокрема характеризуються стійкістю до ряду абіотичних і біотичних стресових факторів. Тому були створені численні пшенично-пирійні гібриди [6] і пшениці с інтрогресіями генетичного матеріалу пирію. Для інтрогресивної гібридизації зручно використовувати пшенично-чужорідні амфідиплоїди у якості мостових форм.

Досліджували F ₂ гібридів між м’якою пшеницею сортів Жатва Алтая і Фантазія одеська та 56-хромосомним неповним амфідиплоїдом НАД ( Triticum aestivum x Thinopyrum ponticum ). Обидва сорти пшениці характеризувалися чутливістю до сольового стресу [4]. Неповний амфідиплоїд характеризується гетерогенністю за толерантністю до сольового стресу [3]. Толерантність до сольового стресу оцінювали методом паростків [5], використовуючи 0,6% розчин NaCl . Для порівняння зразків використовували коефіцієнт солестійкості (відношення довжини / маси паростку за дії сольового стресу до контролю) [7], який ?80% у стійких, >60% у середньостійких і <60% у чутливих форм.

Усі гібриди реагували на сольовий стрес достовірним (Р?0,05) зменшенням довжини і маси паростків. Виявлені також відмінності між нащадками окремих рослин. Довжина паростків за умов сольового стресу зменшувалась у порівнянні з контролем на 20,2–45,2%, а маса – на 2,9–37,2%.

За довжиною паростків гібриди Фантазія одеська х НАД ( T. aestivum x Th . ponticum ) і НАД ( T. aestivum x Th . ponticum ) х Фантазія одеська продемонстрували середню стійкість. Коефіцієнти солестійкості склали 79,8 і 71,4%, відповідно. За масою паростків коефіцієнти солестійкості склали 97,2 і 75,0%, відповідно. В даному випадку складно казати про цитоплазматичні ефекти, адже неповний амфідиплоїд створений на цитоплазмі м’якої пшениці. З іншого боку він створений досить давно. За цей час певні ядерні гени пирію могли мігрувати в цитоплазматичні геноми амфідиплоїду . Крім того, не можна виключати і випадкові процеси, пов’язані з цитогенетичною нестабільністю гібридів. При дослідженні мейозу у батьківських рослин F ₁ з’ясувалося, що мейотичний індекс (частка нормальних тетрод мікроспор) був низьким: від 42,3 + 3,2 до 5,1 + 1,4%. Причому більша частка порушень приходилася на теради з мікроядрами , які у наступних клітинних циклах, як правило, елімінуються. А отже, певні компоненти, що детермінують таку мультифакторіальну ознаку, як солестійкість [12], могли бути втрачені, що і могло обумовити відмінності між реципрокними гібридами.

Гібрид Жатва Алтая х НАД ( T. aestivum x Th . ponticum ) виявився чутливим до сольового стресу. Його коефіцієнт солестійкості, розрахований на основі довжини паростків, склав лише 54,8%. Коефіцієнт солестійкості, розрахований на основі маси паростків, склав 62,8%.

В усіх випадках коефіцієнти солестійкості, розраховані на основі ваги паростків були вищими, ніж коефіцієнти, розраховані на основі довжини паростків. Можливо це може бути пояснене певним дисбалансом між поділом клітин и диханням. В умовах сольового стресу пригнічується дихання паростків [9], внаслідок чого зменшується витрата пластичних речовин і втрата вологи. Отже і за пригніченого внаслідок сольового стресу фотосинтезу маса паростків зменшується у меншому ступені, ніж їх довжина.

Список використаних джерел:

1.       Дубровна О.В. Клітинна селекція пшениці на стійкість до стресових чинників довкілля / О.В. Дубровна , Б.В. Моргун // Физиология и биохимия культурных растений . – 2009. – № 6. – Т. 41. – С. 463–476.

2.       Основні напрямки державної політики України в області охорони навколишнього середовища, використання природних ресурсів і забезпечення екологічної безпеки (Затверджені Постановою Верховної Ради України від 5 березня 1998 року №188/98-ВР).

3.       Сечняк А.Л. Солеустойчивость неполного амфидиплоида НАД ( Triticum aestivum x Thinopyrum ponticum ) / А.Л. Сечняк , А.А. Полиненко , В.Ю. Давиденко // Регуляція росту і розвитку рослин: фізіолого-біохімічні і генетичні аспекти: Матер . ІІ міжнар . наук. конф . Харків, 11–13 жовтня 2011 р. – Х., 2011. – С. 120–121.

4.       Січняк О.Л. Стійкість м’якої пшениці до сольового стресу / О.Л. Січняк // Аграрний вісник Причорномор’я: зб. наук. пр. біол. та с.-г. науки. – Вип. 35. – О.: ОДАУ , 2007. – С. 7–10.

5.       Удовенко Г.В. Методы исследования , применяемые во Всесоюзном институте растениеводства при изучении солеустойчивости растений / Г.В. Удовенко // Вопросы обмена веществ культурных растений . – Алма-Ата: Наука КазССР , 1972. – С. 131–138.

6.       Цицин Н.В. Многолетняя пшеница / Н.В. Цицин . – М.: Наука, 1978. – 288 с.

7.       Шихмурадов А.З. Устойчивость образцов твердой пшеницы Triticum durum L. к засолению почвы хлоридом натрия / А.З. Шихмурадов // Сельскохозяйственная биология . – 2009. – №1. – С. 34–37.

8.       Forster B.P. Chromosome location of genes controlling tolerance to salt ( NaCl ) and vigour in Hordeum vulgare and H. chilense / B.P. Forster , M.S. Philips , T.E. Miller , E. Baired , W. Powell // Heredity . – 1990. – №1. – V. 65. – P. 99–107.

9.       Moud А.М. Salt Stress Effects on Respiration and Growth of Germinated Seeds of Different Wheat ( Triticum aestivum L.) Cultivars / A. M. Moud , K. Maghsoudi // World Journal of Agricultural Sciences . – 2008. – №3. – V. 4. – Р. 351–358.

10.   Saved H.I. Diversity of salt tolerance in a germplasm collec tion of wheat ( Triticum spp .) / H.I. Saved // Theor . and Appl . Genet . – 1985. – №5–6. – V. 69. – P. 651–657.

11.   Shah S.H. Salt tolerance in the Triticeae : The contribution of the D genome to cation selectivity in hexaploid wheat / S.H. Shah , J. Gorham , B.P. Forster , R.G. Wyn Jones // J. Exp . Bot . – 1987. – №2. – V. 38. – Р. 254–269.

12. Tal M. Genetics of salt tolerance in higher plants : theoretical and practical consideration / М. Tal // Plant and soil . – 1985. – №1. – V. 89. – P. 199–226.

13.   Zhong G.Y. Evidence for common genetic mechanisms controlling the tolerance of sudden salt stress in the tribe Triticeae / G.Y. Zhong , J. Dvorak // Plant Breeding . – 1995. – №4. – V. 114. – P. 297–302.