Ячмень является одной из самых востребованных культур мира. Он менее требователен к воде и более экономно расходует ее, чем пшеница, рожь и овес. В засушливых условиях ячмень дает более высокие урожаи, чем другие культуры [1]. Как известно, в южной зоне России весной часто наблюдаются почвенные засухи, что снижает всхожесть семян, приводит к изреженности посевов и снижению урожаев. В связи с этим актуальной является задача селекции сортов ячменя, семена которых способны прорастать в условиях дефицита влаги.
Прорастание семян условно разделяют на ряд этапов [2]: 1) физический – поглощение воды зародышем и эндоспермом семени; 2) биохимический – во время которого происходит переход питательных веществ в растворимое состояние и 3) морфологический – количественный видимый глазом рост органов зародыша и развитие его в самостоятельное растение.
Изучение особенностей поглощения воды в период физического набухания (за первые 120 минут от замачивания) семенами ярового ячменя сорта Стимул в условиях оптимального увлажнения в зависимости от их обработки ПЭМП ПЧ.
Исследуя изменение абсолютно сухой массы прорастающего семени ячменя, авторы брали в исследование, как правило, семена на определенный день проращивания. При этом в одну пробу попадают семена, находящиеся на разных этапах прорастания. На кафедре физиологии и химии разработана усовершенствованная шкала микрофенологических фаз прорастания семян (МФФ ПС) ячменя [4]. В этой шкале, кроме существующих в настоящее время фаз, представлены также МФФ, описывающие этапы роста и развития корневой системы проростка. Изучение развития активности амилолитических ферментов в прорастающем семени по МФФ ПС позволит охарактеризовать ход этого процесса в индивидуальном семени.
Целью работы было определение содержания абсолютно сухой массы прорастающего семени ярового и озимого ячменя по микрофенологическим фазам прорастания семени.
Методика. Объектом исследования служили семена трех сортов озимого (Зимур, Романс, Самсон) и трех сортов ярового ячменя (Мамлюк, Ратник, Зерноградец 770), которые внесены в реестр селекционных достижений и допущены к использованию в Северо-Кавказском регионе. Анализ провели на семенах, которые различались по гидротермическому режиму весенне-летнего периода. Семена проращивали в растильнях на фильтровальной бумаге в дистиллированной воде при температуре +200С согласно ГОСТу [2]. В анализ отбирали семена, находящиеся на одной МФФ ПС [3]. Результаты подвергали статистической обработке с использованием программ Excel ПК.
Результаты и обсуждение. В процессе прорастания каждое семя ярового и озимого ячменя проходит ряд микрофенологических фаз прорастания. При этом возрастает влажность семени, а часть пластических веществ эндосперма тратится на синтез тканей проростка. Для решения поставленной цели, необходимо было определить влажность семян изученных сортов ярового и озимого ячменя по этим фазам.
В таблице 1 представлены результаты определения процентного содержания абсолютно сухой массы (АСМ) в прорастающем семени ярового и озимого ячменя. Для семян ярового и озимого ячменя характерно то, что содержание АСМ семян в каждой МФФ ПС имеет очень близкие значения (а Квар – низкие значения), что свидетельствует об одинаковой степени обводненности тканей прорастающего семени на каждой МФФ ПС.
Таблица 1 – Процентное содержание абсолютно сухой массы в прорастающем семени ярового и озимого ячменя по МФФ ПС
В процессе прорастания семени происходит снижение доли АСМ у ярового ячменя на 53%, а у озимого – на 56%. Максимальное поглощение воды семенем происходит от замачивания семян до наклевывания (фаза «точка»), при этом процент АСМ снижается на 24% у ярового ячменя и на 36% – у озимого.
Следует отметить, что содержание АСМ по МФФ ПС имеет очень близкие значения для семян ярового и озимого ячменя. Можно сделать вывод, что для культуры ячменя в целом характерно наступление каждой последующей МФФ ПС при определенной влажности.
У культуры ячменя в целом самый низкий коэффициент вариации процентного содержания абсолютно сухой массы регистрируется в МФФ «сухая зерновка», в процессе прорастания варьирование увеличивается до фазы «проросток». От фазы «сухая зерновка» до фазы «проросток» увеличение коэффициента вариации происходит в 11 раз.
Таким образом, за период от сухого семени до проростка происходит снижение процентного содержания АСМ более чем в 2 раза.
Абсолютно сухую массу одного семени (эндосперм, росток и корешки) в процессе прорастания по МФФ определили для сорта ярового ячменя Ратник и озимого ячменя сорта Зимур за три года (таблица 2).
За период прорастания семена сорта Ратник в среднем теряют 8,5 мг, а семена сорта Зимур 6,3 мг. Наибольшая потеря массы семенем ярового ячменя происходит за период набухания до его наклевывания, а у семени озимого ячменя снижение массы происходит постепенно.
Определение АСМ одного семени по МФФ ПС позволило нам впервые выявить следующий факт: семена ярового и озимого ячменя к фазе «длинные корешки» увеличиваются в массе, а затем – резко снижаются.
Таблица 2 – Масса абсолютно сухого вещества одного семени по МФФ ПС ярового ячменя сорта Ратник и озимого ячменя сорта Зимур
Сорт |
Год |
Масса абсолютно сухого вещества одного семени по МФФ ПС, мг |
||||||
СЗ |
Т |
К1 |
К2 |
К3 |
Р |
П |
||
Ратник |
2007 |
49,9 |
43,3 |
42,7 |
43,3 |
43,7 |
41,8 |
41,2 |
2008 |
47,6 |
40 |
41,9 |
41,9 |
43,4 |
39,2 |
37,3 |
|
2009 |
48,6 |
44,5 |
43,6 |
44 |
44,4 |
40,5 |
42,1 |
|
Среднее |
48,7 |
42,6 |
42,7 |
43,1 |
43,8 |
40,5 |
40,2 |
|
Зимур |
2007 |
33,6 |
31,9 |
29,8 |
32,1 |
33,3 |
27,7 |
27 |
2008 |
39,4 |
38,9 |
37,9 |
36,5 |
35,2 |
34 |
33,1 |
|
2009 |
34,2 |
33,1 |
31,3 |
30,4 |
31,8 |
29,7 |
28 |
|
Среднее |
35,7 |
34,6 |
33,0 |
33,0 |
33,4 |
30,5 |
29,4 |
Если выразить массу семени по МФФ в процентах от массы сухого, то можно проследить динамику баланса между расходованием веществ эндосперма и новообразованием тканей ростка и корешков (рисунок).
Рисунок – Изменение абсолютно сухой массы индивидуального семени
по МФФ ПС ярового ячменя сорта Ратник и озимого ячменя сорта Зимур при проращивании в условиях оптимального увлажнения (среднее за 2007-2009гг.)
За период от сухого семени до фазы «длинные корешки» убыль массы семени у ярового ячменя 10%, а у озимого – 6,4%. Всего за период прорастания семя ярового ячменя теряет 17,5% от АСМ, а семя озимого ячменя – 17,8%.
Заключение. В процессе прорастания семя ярового и семя озимого ячменя теряют к МФФ ПС проросток 17,5% и 17,8%, соответственно. Потеря массы семенем происходит не равномерно, а скачками, в МФФ ПС «длинные корешки» происходит даже некоторое увеличение абсолютно сухой массы семени.
Библиографический список
- Грязнов, А.А. Ячмень Карабалыкский /А.А. Грязнов. – Кустанай: Кустанайский печатный двор, 1996. – 448 с.
- Куперман, Ф.М. Биологические основы культуры пшеницы / Ф.М. Куперман. Т.1. М., 1950, 200с.
- Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести: ГОСТ 12038-84; Введен 01.07.86. М.; ИПК Из-во стандартов. 2004. С. 34-38.
- Казакова, А.С. Шкала микрофенологических фаз прорастания семян ярового ячменя / А.С Казакова, С.Ю. Козяева // Сельскохозяйственная биология (серия Биология растений). – 2009. №3. C. 88-92.
- Мушкетова, О.В., Казакова, А.С. Поглощение воды семенами ярового ячменя на этапе физического набухания // Инновационные технологии и технические средства для АПК, 2009. – С. 90-94.