Оцінка різних генотипів льону олійного до дії низьких температур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут олійних культур НАН України

ОЦІНКА РІЗНИХ ГЕНОТИПІВ ЛЬОНУ ОЛІЙНОГО ДО ДІЇ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР

Ю.С. Вітковська, І.О. Полякова

Анотація

У статті наведені результати оцінки холодостійкості 26 генотипів льону олійного методом холодового пророщування насіння. Відповідно до результатів дослідження сорти, лінії та зразки розділені на 5 груп: найстійкіші, високостійкі, середньостійкі, низькостійкі та нестійкі. Виявлено, що найвищий рівень резистентності до гіпотермічного стресу мають генотипи Водограй, Sideral, Linum bienne, А-11 і В-11, які є найбільш селекційно цінними донорами генів холодостійкості.

Ключові слова: льон олійний, гіпотермія, генотип, холодостійкість, проростання, оцінка.

Аннотация

ОЦЕНКА РАЗНЫХ ГЕНОТИПОВ ЛЬНА МАСЛИЧНОГО К ДЕЙСТВИЮ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Ю.С. Витковская, И.А. Полякова

Институт масличных культур НААН Запорожский национальный университет

В статье указаны результаты оценки холодоустойчивости 26 генотипов льна масличного методом холодового проращивания семян. В соответствии с результатами исследования сорта и линии разделены на 5 групп: наиболее устойчивые, высокоустойчивые, среднеустойчивые, низкоустойчивые и неустойчивые. Обнаружено, что наиболее высокий уровень резистентности к гипотермическому стрессу имеют генотипы Водограй, А-11, В-11, Sidйral и Linum bienne, которые являются наиболее селекционно ценными донорами генов холодоустойчивости.

Ключевые слова: лён масличный, гипотермия, генотип, холодоустойчивость, прорастание, оценка.

Annotation

EVALUATION OF DIFFERENT GENOTYPES OF OILSEED FLAX TO THE IMPACT OF LOW TEMPERATURES

Yu.S. Vitkovska, I.O. Poliakova

Institute of Oilseed Crops NAAS 1Zaporizhzhia National University

In Ukraine, flax refers to the crops of early sowing, therefore, plants are constantly exposed to the negative effects of cold in the early stages of vegetation. According to studies that were conducted earlier, prolonged exposure to low positive temperatures causes growth retardation, elongation of the stems, and late flowering. Low negative temperatures cause the death of leaves and stems of plants. The possibility of sowing this crop earlier (the so-called “February-March windows”) will allow plants to effectively use moisture for vegetative and generative processes and to avoid water stress in the middle of summer.

The aim of our research is to study the low temperature resistance of oilseed flax genotypes of different geographical origin and the search for cold resistance donors for further selection work.

The study was carried out on 26 genotypes of oilseed flax of various geographical and genetic origin: six Ukrainian (Pivdenna Nich, Iceberg, Vodogray, B-11, A-11, No. 38124), five Russian (Issykulsky (K-7481), Yuzhnyiy Altai (K- 1353), Bakhmalskyiy (K-6056), Severnyiy (k-8156), Dyushes (K-7154)); one Belarusian (Solnechnyiy) one French (Sideral) six Canadian (K-6875, K-4037, IU33173, Saskatoon, K-8085, Norstar) seven American (Linota, Culbert, NPR 714, Texas, Skyscraper) and wild-growing one-year species L.bienne.

According to the results of the experiment, we distributed the studied genotypes by resistance to low positive temperature into 5 groups: 1 - the most stable (germination > 90%); 2 - highly resistant (89-80%); 3 - medium resistant (79-60%); 4 - low resistant (59-50%) and 5 - unstable (<50%). The most stable group is represented by 5 genotypes: Vodogray (97%), A-11 (96.7%), Sideral (96.7%), B-11 (95.3%) and the wild-growing species Linum bienne (91.3% ).

Also, a rather high level of tolerance to hypothermia is demonstrated by two genotypes that are included in the highly resistant group: Iceberg (86.7%) and Southern Night (83.3%). The medium resistant group is represented by four genotypes, which includes 3 varieties of Russian origin: Issykulsky (62%), Bakhmal (60%), Northern (60%) and 1 variety of Canadian origin - K-8085 (68%).

The most plenty was the low-tolerant group, which included 11 genotypes of different geographical origin: 1 Belarusian - Solnechnyiy (58.7%), 2 Russian - Yuzhniyi Altai (50.1%) and Dyushes (56%), 4 Canadian - K-6875 (53.3%), K-4037 (51.3%), Saskatoon (54%) and Norstar (52.7%) and 4 American - Culbert (56%), NPR 714 (54%), Texas (58 %), Normandy (58%).

The lowest level of resistance to hypothermic stress is observed in genotypes No. 38124 (Ukraine) - 48%, IU 33173 (Canada) - 48.7%, Linota and Skyscraper (USA), respectively, 47.3% and 49%.

The assessment and distribution of the studied genotypes into groups for resistance to hypothermic stress will be used in the subsequent genetic and breeding work to create a valuable breeding material for oil flax with enhanced cold resistance.

Keywords: oil flax, hypothermia, genotype, cold resistance, germination, assessment.

Вступ

Низька температура є одним з головних абіотичних факторів, що лімітує продуктивність та поширення сільськогосподарських рослин. Створення сортів та ліній, які характеризуються стійкістю до низькотемпературного стресу є актуальним напрямком селекції та проводиться на багатьох економічно рентабельних культурах.

За умови холодового впливу в рослин з'являються видимі симптоми, такі як в'янення, хлороз та некроз. Низькотемпературний стрес істотно впливає на клітинну мембрану, спричиняючи її деполяризацію внаслідок зміни потоку електронів та зміну білково-ліпідного складу. У клітинах відбувається втрата електролітів та амінокислот, підвищення вмісту кальцію у цитоплазмі, зниження активності ферментів, фосфорилювання білків тилакоїдів тощо. Оскільки хлоропласти є чутливими до холоду органелами, тривала низькотемпературна дія прискорює руйнування хлорофілу. На фізіологічному рівні цей різновид абіотичного стресу пригнічує фотосинтез внаслідок зменшення використання вільної енергії (Ghoreishi et al. 2017).

В останні роки значно зріс інтерес до льону олійного, зокрема, через значний експортний попит на насіння та олію, яка широко використовуються у харчовій, хімічній та фармацевтичній промисловості. Лляна олія характеризується високим вмістом есенціальних поліненасичених жирних кислот, які використовуються як харчова добавка людини, що має антисклеротичну дію. Олія насіння цієї культури збагачене а --ліноленовою та а- лінолевою кислотою (ALA та LA). З цієї причини лляна олія легко полімеризується під впливом кисню, що робить її корисним для виготовлення різних промислових продуктів, наприклад, лаку і лінолеуму; а їжа з пресованого насіння корисна в якості корму для тварин. Високий вміст а-лінолевої кислоти зумовлює лляну олію цінним джерелом омега-3 кислот. Доведено, що високий рівень ALA та LA в раціоні може знизити рівень розвитку раку та серцево- судинних захворювань, зокрема, атеросклерозу. ALA також має виражену антидепресивну дію. Крім цього, а-ліноленова кислота є попередником довголанцюгових поліненасичених жирних кислот: ейкозапентаєнової та докозагексаєнової. Ці жирні кислоти позитивно впливають на ліпідний склад мозку, зір, нейротрансмісію, поведінкові та когнітивні функції; а також чинять важливий вплив на внутрішньоутробний розвиток. Лляна олія визнана також цінним джерелом аланіну для людини (Hall et al. 2010, Pellet, Voullioud 2004).

В Україні льон належить до культур раннього висіву, отже, рослини постійно зазнають негативного впливу холоду на ранніх стадіях вегетації. Згідно досліджень, які проводились раніше, тривалий вплив низьких позитивних температур спричиняє затримку росту, подовження стебел, пізнє цвітіння. Низькі негативні температури є причиною загибелі листя та стебел рослин. Можливість більш раннього посіву цієї культури (у так звані «лютнево-березневі вікна») дозволить рослинам ефективно використовувати вологу для вегетативних та генеративних процесів та уникнути водного стресу в середині літа (Poliakova, Vitkovska 2017).

Окремим надзвичайно перспективним напрямком селекції є створення озимих сортів льону. Є дані, що паростки цієї культури здатні витримувати охолодження до -3°С, а окремі сорти - до -10°С взимку та до -6°С весною, що свідчить про можливість пошуку агентів резистентності до низьких температур роду Linum L. (Pellet, Voullioud 2004, Bonner et al. 1993).

Згідно численних досліджень, стійкість рослин до різноманітних абіотичних факторів є генетично зумовленою ознакою (Levchuk, Voitovich 2009). Отже, першочерговим вектором створення сортів є пошук резистентних генотипів. холодостійкість генотип льон олійний

Метою нашої роботи є вивчення резистентності до низької температури генотипів льону олійного різного географічного походження та пошук донорів холодостійкості для подальшої селекційної роботи.

Матеріали та методи дослідження