Влияние различных условий увлажнения на пигментный комплекс листьев сортов мягкой яровой пшеницы разных групп спелости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Создание новых, более продуктивных сортов зерновых культур часто связано с усилением степени устойчивости к абиотическим факторам среды выращивания. Косвенно эту устойчивость можно оценить по количественным изменениям пигментного состава. Практический интерес представляет сравнение работы пигментного комплекса флаговых листьев сортов пшеницы разных групп спелости, что может дать информацию о направлении селекционного улучшения физиолого-генетических признаков растений в различных экологических условиях. Растения 9 селекционных линий и 2 сортов-стандартов выращивали в 2016–2018 гг. на опытном поле ФАНЦ Северо-Востока (г. Киров) в условиях континентального климата с умеренно холодной зимой и теплым летом. Исследование пигментного комплекса флаговых листьев в фазу цветения позволило выявить отличия раннеспелых и среднеспелых генотипов по изучаемым параметрам в разных гидротермических условиях. В среднем за годы изучения среднеспелые генотипы накапливали больше хлорофилла а, чем раннеспелые; это превышение составило около 10%. Изученные сорта различались распределением пигмента между структурными частями фотосистем: у среднеспелых линий больше хлорофилла a содержалось в реакционных центрах, тогда как количество хлорофилла a в светособирающих комплексах не отличалось. Гидротермические условия конкретного года значимо влияли на различия между группами сортов. Так, в засушливых условиях содержание хлорофилла b и каротиноидов во флаговых листьях у сортов двух групп спелости значимо не отличалось. Но в нормальных и влажных условиях среднеспелые сорта по сравнению с раннеспелыми содержали хлорофилла b на 11,0–12,6% больше, каротиноидов – на 7,6–23,1%. В засушливых условиях две группы сортов значимо различались по массовому соотношению хлорофиллов a и b: у среднеспелых сортов оно было на 5,0% выше, чем у раннеспелых. По содержанию хлорофиллов a и b в фазу цветения в группе среднеспелых сортов выделены селекционные линии С-64, С-65, С-103, С-129. Количество хлорофиллов у этих генотипов статистически значимо превысило показатели стандартного сорта Маргарита. В раннеспелой группе селекционные линии по содержанию пигментов находились на уровне стандарта Баженка. Сорта этой группы сильно реагировали на изменение абиотических условий выращивания (количество выпадающих осадков и температуру воздуха): коэффициенты вариации содержания хлорофилла a имели значения 6,5–16,3%, содержания хлорофилла b – 26,9–29,7%, каротиноидов – 4,1–17,2%.

Об авторах

Оксана Сергеевна Амунова

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого

Автор, ответственный за переписку.
Email: priemnaya@fanc-sv.ru

кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории селекции пшеницы

Россия, Киров

Евгений Михайлович Лисицын

Вятская государственная сельскохозяйственная академия; Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого

Email: edaphic@mail.ru

доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и зоологии, заведующий отделом эдафической устойчивости растений

Россия, Киров; Киров

Список литературы

  1. Croft H., Chen J.M. Leaf pigment content // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. Oxford: Elsevier Inc. 2017. P. 1–22. doi: 10.1016/B978-0-12-409548-9.10547-0.
  2. Chen M. Chlorophyll Modifications and Their Spectral Extension in Oxygenic Photosynthesis // Annual Review of Biochemistry. 2014. № 83. P. 317–340. doi: 10.1146/annurev-biochem-072711-162943.
  3. Тарасенко С., Живлюк Е. Пигментный состав сортов мягкой озимой пшеницы // Наука и инновации. 2009. № 7 (77). С. 25–28.
  4. Croce R., van Amerongen H. Natural strategies for photosynthetic light harvesting // Nature Chemical Biology. 2014. Vol. 10. P. 492–501. doi: 10.1038/nchembio.1555.
  5. Demming-Adams B., Adams W. The role of xanthophylls cycle carotenoids in the protection of photosynthesis // Trends and Plant Science. 1996. Vol. 1. P. 21–27. doi: 10.1016/S1360-1385(96)80019-7.
  6. Reynolds M.P., Balota M., Delgado M.I.B., Amani I., Fischer R.A. Physiological and morphological traits associated with spring wheat yield under hot, irrigated conditions // Australian Journal of Plant Physiology. 1994. Vol. 21. P. 717–730.
  7. Mohammadi M., Karimizadeh R.A., Naghavi M.R. Selection of bread wheat genotypes against heat and drought tolerance based on chlorophyll content and stem reserves // Journal of Agriculture & Social Sciences. 2009. Vol. 5. P. 119–122.
  8. Ristic Z., Bukovnik U., Prasad P.V.V. Correlation between Heat Stability of Thylakoid Membranes and Loss of Chlorophyll in Winter Wheat under Heat Stress // Crop Science. 2007. Vol. 47 (5). P. 2067–2075.
  9. Talebi R. Evaluation of chlorophyll content and canopy temperature as indicators for drought tolerance in durum wheat (Triticum durum Desf.) // Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 2011. Vol. 5 (11). P. 1457–1462.
  10. Sharifi P., Mohammadkhari N. Effects of drought stress on photosynthesis factors in wheat genotypes during anthesis // Cereal Research Communications. 2015. Vol. 44 (2). P. 1–11.
  11. Cao Z., Mondal S., Cheng D., Wang C., Lui A., Song J., Li H., Zhao Z., Lui J. Evaluation of agronomic and physiological traits associated with high temperature stress tolerance in the winter wheat cultivars // Acta Plant Physiol. 2015. Vol. 37. P. 80–90.
  12. Nahakpam S. Chlorophyll Stability: A Better Trait for Grain Yield in Rice under Drought // Indian Journal of Ecology. 2017. Vol. 44 (Special Issue-4). P. 77–82.
  13. Maglovski M., Gersi Z., Rybansky L., Bardacova M., Moravcikova J., Bujdos M., Dobrikova A., Apostolova E., Kraic J., Blehova A., Matusikova I. Effect of nutrition on wheat photosynthetic pigment responces to arsenic stress // Polish Journal of Environmental Studies. 2019. Vol. 28 (3). P. 1821–1829.
  14. Кобилецька M., Маленька У. Вплив саліцилової кислоти на вміст фотосинтетичних пігментів у рослинах кукурудзи за дії кадмій хлориду // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. 2012. Вип. 58. С. 300–308.
  15. Eggink L.L., Park H., Hoober J.K. The role of chlorophyll b in photosynthesis: Hypothesis // BMC Plant Biology. 2001. 1:2.
  16. Strzalka K., Kostecka-Gugala A., Latowski D. Carotenoids and Environmental Stress in Plants: Significance of Carotenoid-Mediated Modulation of Membrane Physical Properties // Russian Journal of Plant Physiology. 2003. Vol. 50, № 2. P. 168–172.
  17. Joshi P.N., Ramaswamy N.K., Iyer R.K. Nair J.S., Pradhan M.K., Gartia S., Biswal B., Biswal U.C. Partial protection of photosynthetic apparatus from UV-B-induced damage by UV-A radiation // Environmental and Experimental Botany. 2007. Vol. 59. P. 166–172. doi: 10.1016/j.envexpbot.2005.11.005.
  18. Ramel F., Birtic S., Cuine S., Triantaphylides C., Ravanat J.-L., Havaux M. Chemical Quenching of Singlet Oxygen by Carotenoids in Plants // Plant Physiology. 2012. Vol. 158. P. 1267–1278.
  19. Lichtenthaler H.K., Buschmann C. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV-VIS Spectroscopy // eds. R.E. Wrolstad, T.E. Acree, H. An, E.A. Decker, M.H. Penner, D.S. Reid, S.J. Schwartz, C.F. Shoemaker and P. Sporns. New York: John Wiley and Sons, 2001. F4.3.1-F4.3.8.
  20. Li Y., Liu C., Zhang J., Yang H., Xu L., Wang Q., Sack L., Wu X., Hou J., He N. Variation in leaf chlorophyll concentration from tropical to cold-temperate forests: association with gross primary productivity // Ecological Indicators. 2018. Vol. 85. P. 383–389.
  21. Junker L.V., Ensminger I. Relationship between leaf optical properties, chlorophyll fluorescence and pigment changes in senescing Acer saccharum leaves // Tree Physiology. 2016. Vol. 36. P. 694–711.

© Амунова О.С., Лисицын Е.М., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах