Научный журнал

Научное обозрение. Биологические науки

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Мухаммадиева Ш.Н. 1

---

1 Национальный университет Узбекистана имени М.Улугбека

Целью исследования было изучение солеустойчивости семей и линий, полученных на основе географически отдаленной гибридизации хлопчатника в условиях различных фонов засоления. В качестве исходного материала были использованы 13 сортов семей и линий со сложной генетической основой, полученных при участии видов G. thurberi Tod., G. raimondii Ulbr., G. arboreum L., G. hirsutum L. и G. barbadense L. В статье представлен анализ полученных результатов оценки семей и линий со сложной генетической основой на устойчивость к засолению в лабораторных и полевых условиях. Всхожесть семян в лабораторных условиях сравнивали с контролем на питательных средах с 5 различными концентрациями солей (50, 100, 150, 200, 250 мкм/моль). По результатам исследований определено, что толерантность семей линий со сложной генетической основой значительно выше, чем у стандартных сортов, и установлено, что они устойчивы к засолению почвы. Cорт СП-1303 и семьи О-117-125/18, О-87-91/18 и одна линия Л-1379 показали высокий процент устойчивости в полевых и лабораторных условиях, и статистически доказано, что естественная устойчивость, характерная для диких видов, формировалась в их генотипе. Отбор устойчивых семей и линий в дальнейших исследованиях дает возможность создания новых линий и сортов с высокими показателями к солеустойчивости.

Статья в формате PDF

520 KB

хлопчатник

сорт

гибридизация

сложная межвидовая гибридизация

генотип

геном

толерантность

семья

линия

1. Ажиметова Г.Н. Мировой опыт и обзор развития хлопководства в Казахстане // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 1. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=4578 (дата обращения: 10.07.2024).

2. Завриев С., Игнатов А. Потенциальные угрозы в сфере сельскохозяйственной и продовольственной безопасности // Мировая экономика и международные отношения. 2020. Т. 64, № 7. С. 98–105. DOI: 10.20542/0131-2227-2020-64-7-100-107.

3. Кошкин Е.И., Андреева И.В., Гусейнов Г.Г. Влияние глобальных изменений климата на продуктивность и устойчивость сельскохозяйственных культур к стрессорам // Агрохимия. 2019. № 12. С. 83–96.

4. Кошкин Е.И., Андреева И.В., Гусейнов Г.Г., Гусейнов К.Г., Джалилов Ф.С.-У. Реакция сорного компонента агрофитоценоза на изменение климата // Агрохимия. 2020. № 11. С. 90–104.

5. Hussain S., Bai Z., Huang J., Cao X., Zhu L., Zhu C., Khaskheli M.A., Zhong C., Jin Q., Zhang J.1-Methylcyclopropene modulates physiological, biochemical, and antioxidant responses of rice to different salt stress levels // Front Plant Sci. 2019. Vol. 10. Р. 124. DOI: 10.3389/fpls.2019.00124.

6. Hussain S., Shaukat M., Ashraf M., Zhu C., Jin Q., Zhang J. Salinity stress in arid and semi-arid climates: Effects and management in field crops // Climate Change and Agriculture. 2019. DOI: 10.5772/ intechopen.87982.

7. Hafeez M.B., Raza A., Zahra N., Shaukat K., Akram M.Z., Iqbal S., Basra S.M. Gene regulation in halophytes in conferring salt tolerance. 2021. P. 341–370. DOI: 10.1016/B978-0-12-819382-2.00022-3.

8. Аманов Б.Х. Получение генетически обогащенных линий на основе внутри- и межвидовой гибридизации перуанских видов хлопчатника: автореф. дис. … докт. биол. наук. Ташкент, 2019. 47 с.

9. Бобоев С.Г., Муратов Г.А. Межвидовая гибридизация хлопчатника. Ташкент: Nishon noshir, 2017. 167 с.

10. Манжина С.А. К вопросу выявления химизма и степени засоления почв: российские и зарубежные практики // Мелиорация и гидротехника. 2021. Т. 11, № 3. С. 163–181.

11. Ризаева С.М. Отдаленная гиридизация хлопчатника и получение новых доноров (на примере новосветских видов).: автореф. дис. … докт. биол. наук. Ташкент. 1996. 50 с.

12. Ишчанов Ж.К., Юлчиев Д.Г., Шерматов Е. Экспресс-метод оценки засоленности орошаемых земель // Ирригация и мелиорация. Спецвыпуск. 2020. С. 7-9.

13. Иванищев В.В., Евграшкина Т.Н., Бойкова О.И., Жуков Н.Н. Засоление почвы и его влияние на растения // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2020. № 3. С. 28-42.

14. Прокопьева К.О., Конюшкова М.В., Новикова Н.М., Соболев И.В. Цифровая фитоиндикация засоления почв в сухой степи (республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. 2021. № 2 (87). С. 68-81.

15. Руководство по управлению засоленными почвами / Под редакцией Р. Варгаса, Е.И. Панковой, С.А. Балюка,

П.В. Красильникова, Г.М. Хасанхановой. Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная Организация Объединенных Наций, 2017. 153 с.

16. Садиев Ф.Ф., Широкова Ю.И., Палуашова Г.К. Исследование мелиоративного воздействия препарата «Биосольвент» на засоленные почвы при промывке и орошении // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2021. № 1. C. 24–46

17. Рузметов М.И., Ахмедов А.У., Мырзамбетов А.Б., Турдалиев Ж.М. Причины засоления и современное почвенно-экологическое состояние орошаемых земель низовьев Амударьи // Научное обозрение. Биологические науки. 2019. № 3. С.37-41.

18. Кудратов Т.У. Экологические проблемы в сельскохозяйственном производстве Бухары // Экологические проблемы в сельском хозяйстве. 2017. № 3. С. 5.

19. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Логос, 2012. 352 с

Введение

По всему миру хлопок является самой выращиваемой непищевой культурой – более 20 миллионов тонн ежегодного производства хлопкового волокна получают из растений, занимающих 30 миллионов гектаров посевов [1]. Современные глобальные изменения климата, способствующие ослаблению иммунитета растений, усилению вредоносности и распространенности патогенов и их переносчиков [2], снижению устойчивости полевых культур к абиотическим [3] и биотическим факторам, негативно сказываются на сельскохозяйственном производстве [4]. Среди абиотических стрессов засоление является глобальной проблемой и в основном встречается в засушливых и полузасушливых регионах из-за накопления свободной соли [5-7]. Для снижения факторов, влияющих на хлопковое сырье и выход волокна, важно создание новых сортов и развитие хлопководства путем переноса признаков естественной толерантности диких видов хлопчатника в генотип культурных сортов путем гибридизации. Поэтому на данный момент большое внимание уделяется изучению уникальных признаков и особенностей дикорастущих и культурных видов хлопчатника, привлечению их к гибридизации, обогащению генотипа G. hirsutum L. и G. barbadense L. и получению генетически обогащенных уникальных форм хлопчатника. Для этого необходимо проводить исследования для создания новых гибридов путем скрещивания видов, принадлежащих к разным геномным группам хлопчатника, определения закономерностей наследования, изменчивости и формирования уникальных признаков в гибридных поколениях, в результате объединения в них уникальных признаков в один генотип, с новыми генетически обогащенными трансгрессивными рекомбинантными формами, семьями, линиями.

Изучение существующих диких и культурных видов хлопчатника, перенос уникальных признаков диких видов в генотип культурных сортов, оценка уровня устойчивости гибридов, линий и сортов хлопчатника к различным стрессовым факторам, вопросы определения закономерности наследственности и изменчивости признаков у гибридов со сложной генетической основой обсуждались отечественными и зарубежными учеными [8, с. 19; 9, с. 57].

В исследовании автора Манжина С.А. было показано, что семена, выращенные в засоленной почве в течение двух лет были более приспособлены к засолению, чем семена, выращенные в незасоленной почве. Отмечается, что при посадке этих семян в высококонцентрированную засоленную почву всхожесть составила 72%, а в незасоленную почву – 28% [10].

Засоленные почвы – это группа почв разного генезиса и свойств, имеющих в профиле такое количество легкорастворимых солей, которое ухудшает плодородие почв и отрицательно влияет на рост и развитие большинства растений. По химизму засоления различают почвы с нейтральным засолением – рН < 8,5 (хлоридное, сульфатно-хлоридное, хлоридно-сульфатное, сульфатное) и щелочным засолением – рН > 8,5 (хлоридно-содовое, содово-хлоридное, сульфатно-содовое, содово-сульфатное, сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатное). При оценке засоления почв, как правило, определяют анионы (СО3 2- , HCO3-, Сl-, SО4 2-) и катионы (Са2+, Мg 2+, Nа+, К+) легкорастворимых солей. В некоторых случаях дополнительно определяют ионы боратов, нитратов и нитритов [11]. По данным Ишчанова Ж.К. и соавторов, наиболее опасным для растений считается засоление с избыточным содержанием карбоната натрия [12; 13], а по данным авторов статьи [14] – более токсично хлоридное засоление.

Засоление орошаемых земель в Сырдарьинской области распространено более чем на 90% орошаемой площади, приблизительно 20% из них – это земли со средней и сильной степенью засоления [15]. В Хорезмской области площадь засоленных земель составляет 68,8%, из них почти 50% – земли средней и сильной степени засоления [16; 17].

Из-за засоления почв Бухарской области каждый год урожай растений хлопчатника собирается намного меньше по сравнению с незасоленной почвой. И, как следствие засоления почв, понижается и качество урожая [18].

Цель исследования – оценка семей и линий со сложной генетической основой на устойчивость к засолению в лабораторных и полевых условиях.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования выбраны 13 межгеномных сортов семей и линий со сложной генетической основой, полученных при участии видов G. thurberi Tod., G. raimondii Ulbr., G. arboreum L., G. hirsutum L. и G. barbadense L.

По результатам полевых исследований проведены гибридологический и вариационно статистический анализ, где в условиях единого опыта изучались все родительские сорта, сорта-индикаторы и межсортовые гибриды F1 – F2. Статистическая обработка данных проводилась по Б.П. Доспехову [19].

Результаты исследования и их обсуждение

Проведены исследования по определению толерантности к засолению почв межгеномных семей и линий. Солеустойчивость этих семей и линий определяли путем предварительного выращивания их в лабораторных условиях на соленых питательных средах с разной концентрацией солей, то есть уровень всхожести семян на соленых питательных средах различной концентрации. Потому что при выращивании хлопчатника на засоленных почвах основное внимание уделяется получению полноценных всходов. На средне- и сильнозасоленных почвах не все образцы хлопчатника всходят и семена загнивают. Поэтому всхожесть семян сравнивали с контролем на питательных средах с 5 различными концентрациями солей (50, 100, 150, 200, 250 мкм/моль).

Для определения устойчивости этих семей и линий на каждую питательную среду высевали по 40 семян, в качестве образцовых сортов были взяты сорта С-4727 и С-6524, выращенные на полях средней и низкой засоленности (табл. 1). Всхожесть изучаемых семей линий колебалась от 85,0% (О-107-116/18) до 95,6% (О-117-125/18).

Таблица 1

Всхожесть семей и линий, полученных на основе комплексной межвидовой гибридизации хлопчатника в условиях засоления различной концентрации, % (в лабораторных условиях)

Низкий результат по уровню всхожести наблюдался у семей О-160-171/18 (5,4%), О-312-313/18 (3,5%) на среде 250 мкм/моль, что касается семян, относящихся к О-132 -141/18, обнаружено, что они не устойчивы к засолению (табл. 1). Можно сделать вывод, что эти семейства неустойчивы к засолению почв. Положительный результат отмечен у О-117-125/18, О-87-91/18 и Л-1379, а всхожесть этих семей и линий находилась в пределах 47,5-54,5% даже на питательной среде с солевым раствором концентрация 250 мкм/моль. То есть, хотя всхожесть этих семей и линий была в пределе 40-45% при концентрации соли 250 мкм/моль по сравнению с контрольным вариантом, они были полностью устойчивы к другим образцам и стандартным сортам. Следует отметить, что всхожесть семян образцов С-4727 и С-6524 в 250 мкм/моль питательной среде составляет 19,5% и 13,4%, что соответствует О-117-125/18, О-87-91/18 и Л-1379, это в 2-3 раза ниже индикаторных и стандартных сортов. Исходя из этого, наличие генов устойчивости к засолению почв в генотипе линий О-117-125/18, О-87-91/18 и Л-1379 свидетельствует о том, что они обеспечивают устойчивость к засолению.

Для того, чтобы дать полное заключение об устойчивости этих семей и линий, дальнейшие исследования проводились в полевых условиях на научно-опытной станции в условиях умеренного (0,2-0,4%) засоления почвы. Уровни всхожести регистрировали в одно и то же время на одной и той же глубине (4 см) (в каждую лунку высаживали по 3 семени) с 5-го по 12-й день после посева.

Как уже говорилось выше, в условиях засоленной почвы важным вопросом является всхожесть, ведь при получении полноценного саженца также есть возможность повысить урожайность. Согласно полученным данным, всхожесть семян у изучаемых сортов С-4727, С-6524 в полевых условиях составила 58,4% и 63,5% соответственно (табл. 2). В семьях и линиях всхожесть семян в полевых условиях колебалась от 56,4% (О-132-141/18) до 86,8% (О-87-91/18). Всхожесть ниже 60% отмечена у семей О-132-141/18 и О-201-204/18 в условиях среднезасоленной почвы.

Среди семей и линий со сложной генетической основой выделяют следующие образцы: О-142-147/18 (76,4%), СП-1303 (77,5%), Т-1379 (79,4%), О-117-125/18 (80,2%) и О-87-91/18 (86,8%) показали высокую всхожесть семян на среднезасоленных почвах в полевых условиях по сравнению с другими семьями и стандартными сортами, а показатель остальных семей находился в пределах 65-75%.

Таблица 2

Всхожесть семей и линий, полученных на основе комплексной межвидовой гибридизации хлопчатника в условиях засоления различной концентрации, % (в полевых условиях)

Заключение

Полученные результаты показывают, что всхожесть семян изученных семей и линий хлопчатника в среднезасоленных почвах различна, что подтверждает ее прямую зависимость от их генотипа. Семьи и линии, у которых зафиксирована высокая всхожесть семян в лабораторных условиях с различной концентрацией соли, также показали высокую всхожесть и в полевых условиях. Определено, что всхожесть у семей и линий со сложной генетической основой значительно выше, чем у стандартных сортов, и установлено, что они устойчивы к засолению почвы. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что естественная устойчивость, характерная для диких видов вследствие межгеномного скрещивания, передана семьям О-117-125/18, О-87-91/18 и линии Л-1379, что обеспечило их толерантность.

Библиографическая ссылка