Подбор концентрации осмотика ПЭГ 6000 для определения засухоустойчивости генотипов проса в период прорастания семян

Актуальность. Использование для определения засухоустойчивости генотипов проса осмотика полиэтиленгликоля (ПЭГ) 6000 по сравнению с растворами сахарозы является наиболее простым и экономически оправданным. Применение ПЭГ 6000 при полулетальной дозе (LD₅₀) для отбора на засухоустойчивость проса на ранних этапах онтогенеза в наибольшей степени дифференцирует генотипы по изучаемому признаку, позволяет проводить оценку в соответствии с международными стандартами и дает возможность сравнения полученных результатов с данными зарубежных исследований.

Материалы и методы. Для проведения исследования в качестве исходного материала использовали сорта ‘Омрияне’, ‘Харьковское 57’, ‘Константиновское’, ‘Слобожанское’ и образец IR 5. Готовили пять концентраций растворов ПЭГ 6000: 11,5%, 15,3%, 19,6%, 23,5%, 28,9%, 0,0% (контроль). Проращивали по 50 семян в трехкратной повторности. На шестые сутки снимали показания всхожести семян проса. Для теоретического обоснования подбора оптимальной концентрации осмотика применяли регрессионный метод оценки LD₅₀ (полулетальной дозы) В. Б. Прозоровского.

Результаты и выводы. На степень прорастания семян проса раствор ПЭГ 6000 в концентрации от 15,3% до 28,9% оказывал негативное влияние. Резкое падение всхожести семян проса наблюдали при 23,5-процентной концентрации ПЭГ 6000 – всхожесть семян у всех сортообразцов (кроме IR 5) была ниже 50%. Результаты расчета по логистической кривой Ферхюльста и пробит-анализу методом В. Б. Прозоровского показали, что среднее значение концентрации LD₅₀ раствора ПЭГ 6000 у всех изучаемых образцов равнялось 23,03%. Таким образом, в результате анализа наших экспериментальных данных и их статистических обработок мы рекомендуем использовать 23,0-процентную концентрацию LD₅₀ раствора ПЭГ 6000 как наиболее дифференцирующую просо по засухоустойчивости в фазе прорастания.

1. Бабич П.Н., Чубенко А.В., Лапач С.Н. Применение пробит-анализа в токсикологии и фармакологии с использованием программы Microsoft Excel для оценки фармакологической активности при альтернативной форме учета реакции. Сучасні проблеми токсикології. 2003;(4):80-88.

2. Bayoumi T.Y., Eid M.H., Metwali E.M. Application of physiological and biochemical indices as a screening technique for drought tolerance in wheat genotypes. African Journal of Biotechnology. 2008;7(14):2341-2352.

3. Blum A. Drought resistance, water use efficiency, and yield potential – are they compatible, dissonant, or mutually exclusive? Australian Journal of Agricultural Research. 2005;56(11):1159-1168. DOI: 10.1071/AR05069

4. Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухаро ва А.Р. Кинетика прорастания семян. Методы исследования и параметры. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2017;(2):5-19.

5. Cheng B., Xie Z. Advance in water-saving culture of proso millet (Panicum miliaceum L.). In: Y. Chai, B. Feng (eds). Advances in Broomcorn Millet Research: Proceedings of the 1st International Symposium on Broomcorn Millet (Yangling, August 25–31, 2012). Yangling, Shaanxi: Northwest A&F University Press; 2012. p.203-209.

6. Чернышова С.В. Определение относительной засухоустойчивости образцов проса способом проращивания семян в растворах сахарозы (Методические указания). Ленинград; 1987.

7. Demuyakor B., Galyuon I., Kyereh S., Ahmed M. Evaluation of agronomic performance of drought–tolerant QTL introgression hybrids of millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.) in the Guinea Savannah zone of Ghana. International Journal of Agriculture Sciences. 2013;5(1):354-358. Available from: https://bioinfopublication.org/files/articles/5_1_4_IJAS.pdf [accessed Mar. 10, 2021].

8. Горлачова О.В.Особливості формування структури врожаю сортозразків проса в селекції на посухостійкість. Вісник ХНАУ. Серія «Рослинництво, селекція і насінництво, плодоовочівництво». 2011;1:121-127.

9. Govindaraj M., Shanmugasundaram P., Sumathi P., Muthiah A.R. Simple, rapid and cost effective screening method for drought resistant breeding in pearl millet. Electronic Journal of Plant Breeding. 2010;1(4):590-599.

10. Keshavars L., Farahbakhsh H., Golkar P. The effect of drought stress and super absorbent polymer on morph-physiological traits of pearl millet (Pennisetum glaucum). International Research Journal of Applied and Basic Sciences. 2012;3(1):148-154. Available from: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.177.7751&rep=rep1&type=pdf [accessed Mar. 04, 2021].

11. Коросов А.В. Имитационное моделирование в среде MS (на примерах из экологии): Монография. Петрозаводск: Петрозаводский государственный университет; 2002

12. Коросов А.В., Каланкина Н.М. Количественные методы экологической токсикологии. Петрозаводск; 2003.

13. Лакин Г.Ф. Биометрия. Москва; 1990.

14. Mitra J. Genetics and genetic improvement of drought resistance in crop plants. Current Science. 2001;80(6):758-763.

15. O’Donnell N.H., Møller B.L., Neale A.D., Hamill J.D., Blomstedt C.K., Gleadow R.M. Effects of PEG-induced osmotic stress on growth and dhurrin levels of forage sorghum. Plant Physiology and Biochemistry. 2013;73:83-92. DOI: 10.1016/j.plaphy.2013.09.001

16. Прозоровский В.Б. Статистическая обработка результатов фармакологических исследований. Психофармакология и биологическая наркология. 2007;7(3-4):2090-2120.

17. Radhouane L. Response of Tunisian autochthonous pearl millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.) to drought stress induced by polyethylene glycol (PEG) 6000. African Journal of Biotechnology. 2007;6(9):1102-1105.

18. Seghatoleslami M.J., Kafi M., Majini E. Effect of drought stress at different growth stages on yield and water use efficiency of five proso millet (Panicum miliaceum) genotypes. Journal of Crop Production and Processing. 2007:11(1):215-227.

19. Tadele Z. Drought adaptation in millets. In: A. Shanker, C. Shanker (eds). Abiotic and Biotic Stress in Plants – Recent Advances and Future Perspectives. London: IntechOpen Ltd.; 2016. p.639-662. DOI: 10.5772/61929

20. Яшовский И.В. Селекция и семеноводство проса. Москва: Агропромиздат; 1987.

21. Zhang P., Song H., Ma S., Cui W., Li C., Feng B. Physiological and biochemical indexes of drought resistance of broomcorn millet at seedling stage. In: Y. Chai, B. Feng (eds). Advances in Broomcorn Millet Research: Proceedings of the 1st International Symposium on Broomcorn Millet (Yangling, August 25–31, 2012). Yangling, Shaanxi: Northwest A&F University Press; 2012. p.229-238.