Лабораторна посухостійкість селекційних зразків гороху на розчині ПЕГ-6000

Автор(и)

  • Л.М. Шевченко Інститут рослинництва імені В.Я. Юр’єва НААН, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30835/2413-7510.2021.251035

Ключові слова:

горох, ПЕГ-6000, рівень депресії ростових процесів, ранг показника депресії, сорт, селекційна лінія

Анотація

Представлені результати встановлення лабораторної посухостійкості шляхом пророщування насіння гороху у розчині ПЕГ-6000 концентрації 8,6%. Визначено рівень депресії ростових процесів кореня і пагону на насінні різних років репродукції (2018–2020 рр.). Мета дослідження полягала у встановленні лабораторної посухостійкості шляхом пророщування насіння гороху у розчині ПЕГ-6000 концентрації 8,6%.

Матеріали і методи. В якості дослідного об’єкта використовували насіння репродукції 2018–2020 рр. 59 зразків гороху посівного (Pisum sativum L.), представлених селекційними сортами, селекційним матеріалом та колекційними зразками. Насіння гороху пророщували на розчині ПЕГ-6000 концентрацією 8,6%. Контрольний варіант був пророщений на дистильованій воді. Температура при пророщуванні становила 20°С. На сьому добу вимірювали довжину пагону і корінців на контролі і досліді та визначали депресію ростових процесів.

Обговорення результатів. За роки досліджень рівень депресії довжини корінця у зразків гороху, представлених сортами та селекційним матеріалом, варіював з -96,3% до 67,8%, а показник депресії ознаки довжина пагону за роки досліджень не мав від’ємних значень і становив від  8,3% до 91,7%. Рівень варіювання депресії показника довжина корінця у зразків гороху у 2018 році становив від -52,1% до 67,8 %, у 2019 році -96,3% до 67,7%, у 2020 році -33,6% до 61,6%. Рівень депресії ознаки довжина пагону також значно варіював за роками і становив у 2018 році  від 22,3% до 88,7 %, у 2019 році від 8,3% до 91,7 %, у 2020 році від 15,8 % до 87,1%.

Якщо взяти до уваги значний рівень коефіцієнта варіації депресії ростових процесів кореня, то це може підтвердити той факт, що відмінності у рівні реакції на посуху можна прогнозувати за цією ознакою. Для зручності аналізу отриманих результатів було проведено ранжування зразків за показником депресії ознаки «довжина корінця» та «довжина пагону». Слід звернути увагу, що рівень коефіцієнту варіації показника депресії ознаки «довжина пагону» у 2018 та 2020 рр. був високим (23,0% та 28,3%), але практично тотожним. І в цілому, по цьому показнику не спостерігали стимулюючої дії розчина ПЕГ-6000, як це було щодо ознаки «довжина кореня» у деяких зразків. Враховуючи той факт, що зразки Зекон, Готік, Маскара є сортами західноєвропейської селекції, але за рівнем показника депресії вони виявились одними з групи найкращих серед зразків саме цієї вибірки. Серед зразків гороху селекції ІР НААН найкращою була селекційна лінія СЛ 15-95. Сорт Рамонский 77, листочковий сорт ще радянської селекції, виявився високостійким за рівнем депресії ростових процесів. Необхідно відмітити, що рівень депресії ростових процесів, визначений нами на розчині ПЕГ-6000, виявився не пов’язаним із рівнем урожайності. Так, зразок із найменшою сумою рангів СЛ 15-95 мав у середньому за 2018–2020 рр. урожайність на рівні 1,86 т/га. В той же час сорт Резонатор із сумою рангів 261 – 1,84 т/га, сорт Готік, у якого сума рангів 89 – 1,90 т/га, зразок Рамонский 77 із сумою рангів 83 мав показник урожайності 1,49 т/га, а Чекригінський із найбільшою сумою рангів у досліді 294 мав показник урожайності 1,33 т/га.

Розрахований нами коефіцієнт Спірмена для матриць рангів показників депресії показав високу тотожність. Так, між матрицями за всі роки досліджень рівень коефіцієнта Спірмена становив rs = 0,98. Таким чином, для встановлення лабораторної посухостійкості методом пророщування на розчині ПЕГ-6000 достатнім є повторення досліджень на насіннєвому матеріалі двох років репродукції.

Висновки. Таким чином, отримані характеристики зразків за рівнем депресії ростових процесів на розчині ПЕГ-6000 не є остаточними і потребують подальшого, більш глибокого вивчення.

Посилання

Osmolovskaya N, Shumilina J, Kim A, Didio A, Grishina T, Bilova T, Keltsieva OA, Zhukov V, Tikhonovich I, Tarakhovskaya E, Frolov A, Wessjohann LA. Methodology of drought stress research: experimental setup and physiological characterization. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19: 4089. DOI:10.3390/ijms19124089.

Priya S, Bansal R, Kumar G, Dikshit HK, Kumari J, Pandey R, Singh AK, Tripathi K, Singh N, Kumari NKP, Kumar S, Kumar A. Root trait variation in lentil (Lens culinaris Medikus) germplasm under drought stress. Plants. 2021; 10: 2410. DOI: 10.3390/plants10112410.

Beliaeva RV, Holovina EV. Peculiarities of variability of economic characteristics in peas of various origins. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2021; 2(38): 45–51. DOI: 10.24412/2309-348X-2021-2-45-51.

Cokkizgin A. Effects of hydro and osmo-priming on seed vigor of pea (Pisum sativum L). Agriculture, Forestry and Fisheries. 2013; 2(6): 225–228. DOI: 10.11648/j.aff.20130206.14.

Marjani A, Farsi M, Rahimizadeh M. Investigation of drought tolerance of ten pea genotypes in seedling stage using Polyethylene glycol 6000. Journal of Agricultural sciences. 2006; 12(1): 17–30. URL: https://www.sid.ir/en/Journal/ViewPaper.aspx?ID=102029.

Horlacheva OV, Horbachova SN, Liutenko VS, Antsyferova OV. Selection of osmotic PEG 6000 concentration to determine the drought resistance of millet genotypes during seed ger-mination. Trudy po prikladnoy botanike, genetike I selektsii. 2021; 182(3): 30–36. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-30-36.

Daouda Osmani S, Mouhamadou Mounkaila B. Effect of polyethylene glycol (PEG) 6000 on germination and seedling growth of pearl millet [Pennisetum glaucum (L.) R. Br.] and LD50 for in vitro screening for drought tolerance. African Journal of Biotechnology. 2014; 13(37): 3742–3747. DOI: 10.5897/AJB2013.13514.

Koskosidis A, Khah E, Mavromatis A, Pavli O, Vlachostergios DN. Effect of PEG-induced drought stress on germination of ten chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes. Notulae Botan-icae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2020; 48(1): 294–304. DOI: 10.15835/nbha48111799.

Muscolo A, Sidari M, Anastasi U, Santonoceto C, Maggio A. Effect of PEG-induced drought stress on seed germination of four lentil genotypes. Journal of Plant Interactions. 2014; 9(1): 354–363. DOI: 10.1080/17429145.2013.835880.

Punya SDS, Sujatha B. Drought – induced accumulation of soluble sugars and proline in two pigeon pea (Сajanus cajan l. millsp.) cultivars. International Journal of Innovative Research & Development. 2014; 3(4): 302–306. URL: http://www.internationaljournalcorner.com/ in-dex.php/ijird_ojs/article/view/134692/93815.

Rezayian M, Niknam V, Ebrahimzadeh H. Effects of drought stress on the seedling growth, development, and metabolic activity in different cultivars of canola. Soil Science and Plant Nutrition. 2018; 64(3): 360–369. DOI: 10.1080/00380768.2018.1436407.

Heikal MMD, Shaddad MA. Alleviation of osmotic stress on seed germination and seedling growth of cotton, pea and wheat by proline. Phyton (Austria). 1982; 22(2): 275–287 URL: https://www.zobodat.at/pdf/PHY_22_2_0275-0287.pdf.

Wang C, Zhou LB, Zhang GB, Xu Y, Gao X, Jiang N, Zhang LY, Shao MB. Effects of drought stress simulated by polyethylene glycol on seed germination, root and seedling growth, and seedling antioxidant characteristics in Job’s tears. Agricultural Sciences, 2018; 9: 991–1006. URL: https://doi.org/10.4236/as.2018.98069.

Attia H, Alamer KH, Ouhibi C, Oueslati S, Lachaâl M. Research article interaction between salt stress and drought stress on some physiological parameters in two pea cultivars. Int.J.Bot. 2020; 16(1): 1–8. DOI: 10.3923/ijb.2020.1.8.

Okçu G, Kaya MD, Atak M. Effects of salt and drought stresses on germination and seedling growth of pea (Pisum sativum L.). Turk. J. Agric. For. 2005; 29: 237–242. URL: https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/119916.

Wu C, Wang Q, Xie B, Wang Z, Cui J, Hu T. Effects of drought and salt stress on seed ger-mination of three leguminous species. African Journal of Biotechnology. 2011; 10(78): 17954–17961. DOI: 10.5897/AJB11.2018.

Soboleva HV, Suvorova GN, Bobkov SV, Uvarov VN. Results pea breeding for drought re-sistance. Zemledelie. 2014; 4: 21–23. URL: na-zasuhoustoychivost/viewer.

Soboleva HV, Zelenov AA, Sobolev AN. Characterization of chameleon pea accessions in terms of drought resistance. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2021; 2(38): 38–44. DOI: 10.24412/2309-348X-2021-2-38-44.

Soboleva HV, Zelenov AA, Sobolev AN. Evaluation of hybrid pea populations for osmo-resistance and creation of promising lines on their basis in breeding for drought resistance. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2020; 4(36): 18–23. DOI: 10.24411/2309-348X-2020-11199.

Soboleva HV, Sobolev AN. Screening of different pea types for resistance to osmotic stress in in vitro selective systems. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2019; 3(31): 22–27. DOI: 10.24411/2309-348X-2019-11109.

Soboleva HV, Zelenov AA, Sobolev AN. Comparative assessment of resistance of prom-ising pea breeding lines with modified architectonics of the leaf apparatus to osmotic stress. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2018; 3(27): 5–40. DOI: 10.24411/2309-348X-2018-11029.

Soboleva HV, Budarina HA, Sobolev AN. Comprehensive evaluation of regenerant pea lines obtained by in vitro cell selection. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2017; 2(22): 36–41. URL: https://journal.vniizbk.ru/jurnals/22/j_vniizbk_2017_2-036-041.pdf.

Zinchenko MO, Bavol AV, Dubrovna OV, Lialko II. Effectiveness of different selective systems for selection of drought-tolerant bread wheat forms. Faktory eksperymentalnoyi evo-liutsii organizmiv. 2011; 11: 258–263. URL: http://utgis.org.ua/images/pdf/faktory/ tom_11.pdf.

Vus N, Vasylenko A, Lutenko V, Kobyzeva L, Besuhla O, Shevchenko L, Ponurenko S, Baili F, Saliy D. Concentration effect of polyethylene glycol in evaluation of grain legumes for drought tolerance. Žemės Ūkio Mokslai. 2020; 27(2): 149–159.

Dospekhov BA. Metods of field experience. Moscow: Kolos, 1985. 351 p.

Bilgili D, Atak M, Mavi K. Effects of peg-induced drought stress on germination and seed-ling performance of bread wheat genotypes. Yyü Tar Bil Derg (Yyu J Agr Sci). 2019; 29(4): 765–771. DOI: 10.29133/yyutbd. 595627.

Kachout SS, Benyoussef S, Zoghlami A, Chakroun M. Research article effect of water deficit during germination and flowering period of grass pea (Lathyrus sativus L. Int. J. Plant Breed. Genet. 2019; 13(1): 12–18. DOI: 10.3923/ijpbg.2019.12.18.

Soboleva HV, Beliaeva RV. Evaluation of pea accessions from the collection of the All-Union Research Institute of Plant Breeding named after NI Vavilov for relative drought re-sistance. Zernobobovyie I krupianyie kultury. 2020; 3(35): 26–31. DOI: 10.24411/2309-348X-2020-11181.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-30

Номер

Розділ

МЕТОДИ І РЕЗУЛЬТАТИ СЕЛЕКЦІЇ