doi: 10.15389/agrobiology.2015.3.353rus
УДК 635.655:581.1:631.453
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 14-16-00137).
МЕТОД ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ АЛЮМОТОЛЕРАНТНОСТИ
У ГОРОХА ПОСЕВНОГО (Pisum sativum L.)
М.А. ВИШНЯКОВА1, Е.В. СЕМЕНОВА1, И.А. КОСАРЕВА1, Н.Д. КРАВЧУК1,
С.И. ЛОСКУТОВ2, Я.В. ПУХАЛЬСКИЙ2, А.И. ШАПОШНИКОВ2,
А.Л. САЗАНОВА2, А.А. БЕЛИМОВ2
Сельскохозяйственные культуры существенно различаются по устойчивости к кислым почвам, при этом многие зернобобовые, включая горох посевной (Pisum sativum L.), относят к чувствительным или среднечувствительным культурам по сравнению с зерновыми. Основным фактором, определяющим фитотоксичность кислых почв, служит повышенная концентрация подвижных ионов алюминия в почвенном растворе. Аккумуляция алюминия в тканях корня нарушает процессы деления клеток, инициации и роста боковых корней, снабжения растения минеральными веществами и водой. В лабораторных условиях устойчивость растений к алюминию оценивается по степени повреждения корней алюминием с помощью красителей (гематоксилин, эриохромцианин R) и способности корней восстанавливать рост после токсического действия этого металла. Представляемое исследование посвящено разработке экспресс-оценки алюмотолерантности специально для гороха. Предложенный метод заключается в следующем: семена проращивали в фитотроне в питательном растворе в течение 3 сут (освещенность 7000 лк, температура 19 °С ночью и 21 °С днем, фотопериод 16 ч); обрабатывали токсичной концентрацией хлорида алюминия (3 мг Al/л) в течение 24 ч; инкубировали проростки в питательном растворе без алюминия в течение 2 сут и окрашивали корни 0,1 % раствором эриохромцианина R в течение 10 мин. Зона повреждения тканей корней алюминием окрашивалась в фиолетовый цвет. Устойчивость растений к алюминию определяли по длине отрастания кончика корня после воздействия токсиканта. С использованием 19 образцов гороха разного происхождения и хозяйственного направления из коллекции Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.В. Вавилова (коллекция ВИР) показано, что горох имеет высокую вариабельность по алюмотолерантности. Образцы с минимальной (1,0÷1,5 мм) длиной отрастания корня (к-2759, к-3654 и к-3283) характеризовались интенсивной фиолетовой окраской обработанного алюминием участка корня, а образцы с максимальной (14,0÷14,5 мм) длиной отрастания корня (к-4376, к-9504 и к-7307) имели слабое, но детектируемое окрашивание. Предлагаемый метод позволяет идентифицировать контрастные по устойчивости к алюминию генотипы, обладает высокой воспроизводимостью и может быть применен для скрининга и изучения внутривидовой изменчивости растений гороха по указанному признаку на самых ранних этапах вегетации.
Ключевые слова: алюминий, гематоксилин, горох, закисленность почв, кислотоустойчивость, эриохромцианин.
METHOD FOR RAPID ASSESSMENT OF ALUMINUM TOLERANCE
OF PEA (Pisum sativum L.)
C.I. Loskutov2, I.V. Pukhalskii2, A.I. Shaposhnikov2, A.L. Sazanova2,
A.A. Belimov2
Crops vary considerably in their resistance to acidic soils, and many legumes, including pea (Pisum sativum L.), considered to be sensitive or moderately sensitive crops compared to cereals. The main factor determining the phytotoxicity of acidic soils is the increased concentration of mobile aluminum ions in the soil solution. Accumulation of aluminum in root tissues interferes with cell division, initiation of growth of lateral roots and uptake of minerals and water by plants. Under laboratory conditions the resistance of plants to aluminum is estimated by the degree of damage to the roots by aluminum using dyes (hematoxylin, eriochrome cyanine R) and the ability of roots to restore growth after toxic effect of this metal. This work dedicated to the development of rapid assessment of aluminum tolerance especially for peas, which is as follows: the seeds were germinated in the growth chamber in the nutrient solution for 3 days (7000 lx illumination, temperature of 19 °С at night and 21 °С during the day, photoperiod 16 h), treated with a toxic concentration of aluminum chloride (3 mg Al/l) for 24 hours, incubated in fresh nutrient solution without aluminum for 2 days and stained with 0.1 % eriochrome cyanine R for 10 min. Zone of root tissue damage by aluminum painted in the color purple. Plant resistance to aluminum was determined by the length of the root re-growth area after exposure to the toxicant. Using 19 varieties of pea from the N.I. Vavilov Research Institute of Plant Industry collection (VIR collection) it was shown that pea has high variability in tolerance to aluminum. Varieties with a minimum (1.0÷1.5 mm) length of the root re-growth (k-2759, k-3654 and k-3283) were characterized by intense purple color of the root, but varieties with a maximum (14.0÷14.5 mm) length of the root re-growth (k-4376, k-9504 and k-7307) had a faint but detectable staining. The proposed method makes it possible to identify genotypes contrasting in aluminum tolerance, is highly reproducible and can be used for screening and study of intra-specific variability in this trait of pea plants at very early developing stage.
Keywords: aluminum, hematoxylin, peas, soil acidification, acid tolerance, eriochrome cyanine R.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ растениеводства 2ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
