Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Министерство аграрной политики Украины

Института агроэкологии и биотехнологии

УКРАИНСКАЯ УААН

пузико ВЛАДИМИР КУЗЬМИЧ

УДК : 581.524.1: [581.13: 633.1

алелопатично ДЕЙСТВИЕ экзометаболиты культурных злаков В агрофитоценозов

Специальность: 03.00.16 экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
 доктора сельскохозяйственных наук

Киев 2004

Актуальность темы

Работа выполнена в Харьковском национальном аграрном университете

им. Докучаева (кафедра генетики, селекции и семеноводства) Министерства аграрной политики Украины

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация: |

доктор биологических наук, профессор

Головко Эраст Анатольевич

Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко

НАН Украины, заведующий отделом

доктор сельскохозяйственных наук

Бублик Людмила Ивановна

Институт защиты растений НАН Украины,

старший научный сотрудник, заведующий лабораторией;

доктор биологических наук, профессор

Гуляев Борис Иванович

Институт физиологии растений и генетики

ведущий научный сотрудник

отдела экологии фотосинтеза

доктор сельскохозяйственных наук

Рахметов Джамал Бахлул Оглы

Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко

НАН Украины, заведующий отделом новых культур

Уманский государственный аграрный университет

Министерства аграрной политики

Защита диссертации состоится 23.02. 2004г. о_13_год. на заседании диссертационного совета Д26.371.01 при Институте агроэкологии и биотехнологии УААН по адресу: 03143, г.Киев, ул. Метрологическая, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института по адресу: 03143, Киев-143, ул. Метрологическая, 12

Автореферат разослан 22сичня 2004г.

Ученый секретарь

Ученого советови

кандидат сельскохозяйственных наук Заякина Г.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Необходимость производства качественной сельхозтехники-ственной продукции требует дальнейшей разработки ряда коренных проблем биологии, в частности, изучение особенностей взаимоотношений растений, наряду с другими факторами определяют характер их роста и развития и производительность растительного сообщества.

За последние почти 50 лет доказано существование химического взаимодействия растений (аллелопатия) путем прижизненных выделений и продуктов распада растительных остатков (Гродзинский, 1965,1973,1991; Райс, 1978; Матвеев, 1994; Головко, 2002). Несмотря на большое количество публикаций о характеристики алелопатично активных выделений различных культур, в литературе мало сведений о выделений зерновых злаков, их использование для решения практических задач растениеводства и селекции. Большую работу в этом направлении осуществлял Ф. Наумов (1975, 1985, 1991, 1992), который разработал методику получения экзометаболитов прорастающих семян и начал изучение алелопатично свойств зерновых злаков.

Случаи спонтанного возникновения отдаленных гибридов различных видов пшеницы, пшеницы и ржи в искусственно созданных агрофитоценозов в литературе описываются очень часто (Zohary, 1961; Дорофеев, 1984; Жученко, 1988). Известны и возможные причины их возникновения, которые в основном сводятся к различного рода нарушений в росте и развитии растений и их репродуктивных органов. Без сомнения, эти причины играют большую роль в образовании отдаленных гибридов и в определенной степени могут объяснить причины их спонтанного возникновения. Однако в литературе нет объяснения причин, приводящих к нарушениям в росте и развитии растительного организма и его репродуктивных органов. Их возникновение объясняется действием спонтанных факторов и не уточняется, каких именно. Совсем не рассматривается действие алелопатично активных веществ, которые выделяются в процессе роста теми или другими растениями. Вместе с тем изучение алелопатично свойствкультурных злаков, понимание биологической роли их выделений даст возможность по-новому подойти к некоторым проблемам теоретических основ растениеводства и селекции.

Св Связь работы с научными программами, планами, темами. В основу диссертационной работы положены результаты, полученные автором при выполнении планов научных тем проблемной лаборатории алелопатии семян при кафедре генетики, селекции и семеноводства Харьковского национального аграрного университета имени В. В. Докучаева, в которых автор был ответственным исполнителем отдельных разделов. Это такие темы: "Разработать теоретические основы получения биологически активных веществ стимулирующего и регулирующего действия из прорастающих семян-доноров и практические приёмы предпосевной обработки ими семян полевых культур для улучшения их посевных качеств и урожайных свойств и использования в селекционно-семеноводческой роботе" (ГР №01830074969 , 1981-1990 г.г.); "Практические приемы использования алелопатично (физиолого-биохимических) свойств прорастающих семян, растений и микроорганизмов в экологизации земледелия и производства экологически чистой продукции". (ДР №01974008169, 1996-2000 гг.).

Цель и задачи исследований. Главная цель наших исследований изучение механизмов алелопатично действия эдификаторов злаковых фитоценозов и их роли в межвидовой взаимодействия различных видов и сортов злаков в зависимости от условий окружающей среды и этапа онтогенеза.

Исследованиями предполагалось:

· определить алелопатично активность и алелопатично толерантность зерновых злаков;

· установить биохимическую природу и количественный состав биологически активных веществ в корневых выделениях различных видов и сортов зерновых злаков;

· с выяснить характер и количественный состав выделений алелопатично активных веществ в зависимости от условий окружающей среды и этапа онтогенеза;

· выяснить влияние алелопатично активных веществ на скрещиваемость различных видов пшеницы, пшеницы и ржи, жизнеспособность и одуктивнисть отдаленных гибридов первого поколения и их роль в формообразовании в популяциях гибридов второго поколения;

· изучить механизм действия алелопатично активных веществ в растение, их роль в повышении производительности и качества зерна пшеницы.

Об объект исследований видовая и сортовая специфичность культурных злаков; алелопатично активность и толерантность; алелопатично активные вещества эдификаторов культурных фитоценозов, которые выполняют функцию экологических хеморегуляторив и их роль во взаимодействии различных видов злаков; производительность пшеницы в зависимости от действия алелопатично активных веществ.

Предмет исследования: алелопатично особенности представителей семейства Poaceae: Tr. & Nbsp; аestivum L., Tr.Desf., Secale cereale L., Triticum aestivum.

Методы исследования: полевой; лабораторный; лабораторно-полевой; биохимический для определения содержания нуклеиновых кислот в корневых выделениях; микробиологический для определения содержания витаминов группы В и инозита в корневых выделениях; химический для определения концентрации хлорофилла, фосфора, сахаров, белка; измерительно-весовой для определения биометрических показателей гибридов первого и второго поколения и родительских растений по вариантам опытов; удаленная межродовая и межвидовая гибридизация; электрофорез легкорастворимых белков; цитологические для определения митотического индекса и митотической активности и хромосомных нарушений; математически-статистический для оценки достоверности полученных результатов и определения корреляционных отношений; расчетно-сравнительный для оценки действия алелопатично активных веществ.

Научная новизна работы. Впервые изучены алелопатично свойства наиболее распространенных в культуре видов пшеницы Tr.aestivum L., Tr. durum Desf., ржи (Secale cereale L.), тритикале (Triticum aestivumУстановлено, что алелопатично активность и толерантность культурных злаков зависит от вида, сорта, этапа онтогенеза и условий окружающей среды. Доказательствомвеществ. На основе проведенных исследований разработана методика использования экзометаболитов прорастающих семян для допосевного обработки семян зерновых культур, позволяет существенно повысить их производительность - на 3,6 6,3 ц / га.

Результаты исследований по использованию экзометаболитов прорастающих семян для допосевного обработки семян внедрены в коллективных и фермерских хозяйствах Сумской, Харьковской и Донецкой областей на площади 250 га, что подтверждается справками и актами конкретных хозяйств.

Личный вклад соискателя. Соискателем выдвинута гипотеза, разработана программа исследований и в соответствии с выбранными методик проведены лабораторные, полевые и производственные опыты. Работа выполнена автором самостоятельно, а также при участии сотрудников проблемной лаборатории алелопатии семян при кафедре генетики, селекции и семеноводства Харьковского национального аграрного университета имени В. В. Докучаева.

В исполнении отдельных опытов участвовали сотрудники лаборатории массовых анализов вышеуказанного университета Л. Ф.Опара, М.В.Солодовникова; кафедры растениеводства С.О.Билецька, земледелия Н.А. Кудря. Исследования по определению содержания витаминов в корневых выделениях проведенные в лаборатории физиологии растений Института растениеводства им. В. Я. Юр ева канд. биол. наук Л. В. Закревской, электрофорез легкорастворимых белков в лаборатории белковых веществ и азотистого обмена Института экспериментальной ботаники им. Купревича АН Белоруссии канд. биол. наук С. И. Шелег. Автор искренне благодарен всем сотрудникам, которые помогали в выполнении этой работы.

Особого благодарности заслуживает ныне покойный профессор Г.Ф.Наумов, который инициировал эту работу и способствовал ее выполнению.

В проведении исследований и их обобщении доля автора составляет 80%.

В совместных с коллегами публикациях участие автора составляет 50-90%.

Апробация работы. Результаты исследований, основные положения и высновкы диссертации докладывались, обсуждались и опубликованы в материалах: международной научной конференции "Научные основы стабилизации растениеводства" (Харьков, 1999); международной научно-производственной конференции (Пенза, 2000); XI с езду Укр. бот. общества (Харьков, 2001); научной конференции НАН Украины, посвященной 75-летию со дня рождения акад. А. М. Гродзинского (Киев, 2001), научных семинаров Национального ботанического сада НАН Украины "День алелопатии" (Киев, 1998, 2002); ежегодных научных конференций профессорско-преподавательского состава Харьковского национального аграрного университета

им. В.В. Докучаева.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано две монографии и 30 экспериментальных работ, в том числе 23 статьи в ведущих профессиональных изданиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, 8 разделов изложение результатов исследований, заключения, списка цитируемой литературы (553 первоисточника) .Материал работы изложены на 375 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 82 таблицы и 60 рисунков.

содержание работы

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Этот раздел состоит из трех подразделов, в которых приведены данные о направлениях исследований в алелопатии, обобщены данные о химической природы алелопатично активных веществ и их воздействия на растения а также показана возможность их использования для решения практических задач растениеводства и селекции. Проанализирована информация о механизмах взаимодействия и трудности использования отдаленной гибридизации в селекции растений и методические аспекты допосевного обработки семян различных сельскохозяйственных культур. На основании проведенного анализа обоснована необходимость и перспективы проведения исследований.

УСЛОВИЯ, О ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Об объектами исследований были представители семьи Poaceae: Triticum durum Desf. 2n = 28; Triticum aestivum L. 2n = 42; Secale cereale L. 2n = 14; Triticumaestivum forme 2n = 42. Виды злаков, которые использовались в экспериментах, представленные сортами твердой пшеницы Харьковская 46, Харьковская 5, Macome, Безенчукского 182, Людмила (hordeiforme), Саратовская 52, Саратовская 40 (melanopus), г. которая пшеница Саратовская 29 Mano, Жигулевская (lutescens), Грекум 114 (graecum), Siete cerros 66 (erythroleucon), Red river 68, Индия 6006, Саратовская 53, Краснокутская 9, Луганская 7 (erythrospermum). Яровая рожь в опытах представлено сортами Ленинградское местное и Somro (К 9693, Германия); озимая пшеница - сортом м мягкой пшеницы Мироновская 808 (lutescens) тритикале - сортом Аист Харьковский.

Материалом для исследований были корневые выделения прорастающих семян твердой и м мягкой пшеницы, ржи и тритикале разного возраста. Для изучения взаимодействия растений разных видов злаков создавали агрофитоценозов, в котором растения одного вида были высеяны в абсолютном большинстве, а другой одиночно. Одинокие растения использовали в качестве материнской формы при отдаленных скрещиваниях. Контролем служили растения, которые выращивали в традиционных агрофитоценозов.

допосевного обработка семян озимой и яровой пшеницы проводилась экзометаболиты (экстрактом) прорастающих семян, которые получали по методике Г. Ф. Наумова и др. (1975, 1978). Для выполнения поставленных задач были применены комплексный подход, предусматривающий использование лабораторных, лабораторно-полевых и полевых методов. Количество нуклеиновых кислот в проростках различных видов пшеницы определяли по методике А. Н. Кулаев и Е. С. Поповой (1965). Нуклеиновые кислоты в выделениях определяли спектрофотометрическим методом (Ермаков и др., 1972). Содержание сахаров и NPK в узлах кущения и листьях озимой пшеницы - по методикам А. И. Ермакова и др. (1972) и Г. М. Лясковского (1969). Площадь листовой поверхности по методике Х. Н. Починка (1976). Технологические свойства зерна определяли в соответствии с ГОСТ 135861-68 и ГОСТ 10846 64. С помощью микробиологического метода Е. М. Одинцовой (1959) определяли содержание витаминов группы В и инозита в корневых выделениях проростков: тиамина (В1), пиридоксина (В3), пантотеновой и никотиновой кислот и инозита. Митотический индекс и митотическую активность в корешках различных видов пшеницы определяли по методике С. П. Паушевои (1980), хромосомные нарушения С. В. Абрамовой и др. (1974). Электрофоретический анализ легкорастворимых белков проводили по методике В. И. Сафонова и М. П. Сафоновой (1971).

Учеты и наблюдения за характером роста и развития вели в соответствии с Методикой госсортоиспытания (1981). При достижении растениями фазы колошения проводили скрещивания по общепринятой методике. Опыление растений принудительное и ограничено принудительное. Жизнеспособность отдаленных гибридов первого поколения определяли по сходству гибридных зерновок и выживаемостью, то есть по количеству растений, сохранившихся к моменту уборки. Структуру урожая отдаленных гибридов определяли по Методике госсортоиспытания сельскохозяйственных культур (1981), фертильность отдаленных гибридов первого поколения определяли как в среднем, так и в группах, для чего условно разбивали их на растения с количеством зерен от 1 до 10 и от 11 до 20 и от 21 до 30 и от 31 до 40. при делении отдаленных гибридов второго поколения на фенотипа ведущим признаком было принято отношение длины колосковой чешуи к его ширине. Как считали М. Г. Мейстер (1930) и Л. М. Наумова (1964), этот признак наиболее надежна при группировке растений. Кроме того, для характеристики гибридов второго поколения по фенотипу использовали признаки видов и разновидностей.

Озимую пшеницу размещали по черному пару, эспарцета и кукурузе на силос. Площадь участка 100 м2, повторность четырехкратная. В производственных опытах площадь участка ограничивалась границами поля, но обязанности Обязательным условием было наличие контрольного участка, площадью 2 га. Производственные опыты оводили в учхоза университета и хозяйствах Сумской, Харьковской и Донецкой областей. Допосевного обработку семян осуществляли малооб емким способом, при котором в период обработки происходит только поверхностное увлажнение посевного материала. Для этого использовали экстракт 100% концентрации в количестве 3-4% от массы семян. Обработку проводили на машине для протравливания семян ПС-10 и "Супермобитокс". На гектарную норму высева семян тратили 6-7 л экстракта. После обработки семян озимой пшеницы затарювалы в мешки. Влажность семян сразу после обработки повышалась на 3-3,5%, но в течение суток снижались на 2%. Такие семена высевали в день обработки или на следующий день.

Для интерпретации полученных результатов использовали дисперсионный, корреляционный и кластерный анализ (доспехов, 1973; Пакудин, Лопатина, 1984; Eberhart, Russell, 1996). Статистические ошибки в опытах были в пределах 5%.

нуклеиновые кислоты В КОРНЕВЫХ выделении
Культурных злаков

Сортовая и видовая специфичность корневых выделений по содержанию нуклеиновых кислот. Исследования по сортовой и видовой специфичностью корневых выделений по содержанию нуклеиновых кислот приведены на примере десятидневных проростков м которой и твердой пшеницы, ржи и тритикале. Опыты с м которой пшеницей показали, что ее сорта существенно различаются по содержанию нуклеиновых кислот в корневых выделениях (табл.1).

Таблица 1

Содержание нуклеиновых кислот в корневых выделениях десятидневных

проростков м мягкой пшеницы

Сорт | Содержание, мг / 100 см3 | Соотношение

РНК / ДНК

ДНК | РНК

Мироновская 808 | 0.427 | 4.150 | 9.719

Саратовская 52 | 0.456 | 4.310 | 9.452

Саратовская 48 | 0.468 | 4.380 | 9.359

Самарская | 0.417 | 3.930 | 9.424

Жигулевская | 0.398 | 3.630 | 9.121

Mano | 0.381 | 3.550 | 9.317

Индия 6006 | 0.376 | 3.490 | 9.282

Red river 68 | 0.365 | 3.380 | 9.260

Грекум 114 | 0.351 | 3.180 | 9.0,404 ± 0,003 | 3,778 ± 0,084 | 9,33 ± 0,01

Triticum durum Desf. | 0,412 ± 0,002 | 4,008

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4 5