doi: 10.15389/agrobiology.2025.5.rus
УДК 635.65:633.37:631.52:631.53.01
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 23-16-00195 от 15 мая 2023 года.
CРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН ГУАРА Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub, ВЫРАЩЕННОГО НА ПОЛИВЕ И В РЕЖИМЕ ИСКУССТВЕННОЙ ЗАСУХИ В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ
М.А. ВИШНЯКОВА1✉, Т.А. ЯВОРСКАЯ1, Р.А. ШАУХАРОВ1, 2,
Н.В. КОЧЕРИНА1, Е.А. ДЗЮБЕНКО1, Г.И. ФИЛИПЕНКО1
Исследование различных аспектов биологии культурного бобового растения гуар (Cyamopsistetragonoloba(L.) Taub) — нового интродуцента в ряд южных регионов Российской Федерации связано с оптимизацией размещения культуры в соответствующих агроклиматических условиях. С начала 2010-х годов — времени появления гуара в РФ отечественные селекционеры создали более полутора десятка сортов. Необходима организация семеноводства, ключевая задача которого — получение семян с высокими посевными качествами. Существенный практический интерес представляет изучение влияния на посевные качества семян стрессовых условий выращивания, в частности засухи. Водный дефицит считается важнейшей причиной снижения урожайности зернобобовых во всем мире. Негативное воздействие засухи выражается в снижении всхожести и энергии прорастания семян, а также в снижении их питательной ценности. В настоящей работе впервые проанализировано влияние засухи на посевные качества семян образцов гуара из коллекции ВИР, контрастных по отношению к засухе: толерантных и чувствительных к стрессору, а также нейтрально относящихся к режиму влагообеспечения. Цель работы — изучение влияния засухи на посевные качества семян гуара свежей репродукции и семян с имитацией длительного хранения (подвергнутых ускоренному старению), а также выявление возможного различия посевных качеств семян у образцов, по-разному реагирующих на водоснабжение культуры — толерантных, восприимчивых и нейтральных в своем отношении к засухе. Материалом служили 12 образцов гуара из коллекции ВИР, выращенных в 2023 году на Волгоградской ОС ВИР в условиях полива и искусственной засухи, создаваемой посредством прекращения полива на стадии формирования последнего боба в первой кисти (в конце июня) (параметр «режим выращивания»). В этом полевом эксперименте в изучаемой выборке выявили дифференциацию образцов на три группы по отношению к водоснабжению: толерантные, чувствительные к засухе и нейтральные по отношению к влагообеспечению (параметр «статус образца»). В настоящий лабораторный эксперимент 2024 года были включены по 4 образца из каждой группы. Ускоренное старение семян осуществляли посредством их размещения на сетке в эксикаторе над насыщенным раствором натрия хлористого (75 % относительная влажность воздуха) и инкубации в термостате при 40 °С. Было поставлено два опыта. В первом инкубацию в термостате проводили в течение 5 сут, во втором — в течение 10 сут (параметр «возраст семян»). Выравнивания семян по влагосодержанию достигали, размещая их в эксикаторе на сетке над насыщенным раствором кальция хлористого (35 % относительная влажность воздуха) в термостате при 20 °С в течение 5 сут. Всхожесть семян гуара анализировали до и после ускоренного старения посредством проращивания в рулонах фильтровальной бумаги в термостате в темноте при 30 °С днем и 20 °С ночью. Энергию прорастания подсчитывали на 3-и сут. На 7-е сут подсчитывали всхожесть — общее число нормально проросших семян. Сравнительный анализ посевных качеств семян, собранных с растений гуара, выращенных в условиях систематического полива и искусственной засухи в полевых условиях Волгоградской области, выявил гетерогенность образцов по анализируемым признакам и показал, что режим выращивания существенно влиял на лабораторную всхожесть семян. На изменчивость энергии прорастания и всхожести семян существенно влияет параметр, условно названный нами возрастом семян (соответственно р = 0,000 и р = 0,020), а на изменчивость показателей всхожести семян достоверное влияние имел статус отношения образцов к засухе (р = 0,003). Максимальную всхожесть показали семена толерантных к засухе образцов, выращенных как при поливе, так и на фоне засухи, подвергнутые и не подвергнутые ускоренному старению. То есть генетическая предрасположенность к адаптации к водному дефициту сыграла ключевую роль в сохранении посевных качеств семян растений, выращенных в условиях засухи. Это свидетельствует о способности толерантных генотипов адаптироваться к стрессовым условиям посредством мобилизации механизмов защиты от засухи, которые позволяют оптимизировать использование ресурсов и направлять их на формирование качественных семян.
Ключевые слова: гуар, семена, посевные качества, ускоренное старение, стрессор засухи.
M.A. Vishnyakova1 ✉, T.A. Yavorskaya1, R.A. Shaukharov1, 2,
N.V. Kocherina1, E.A. Dzyubenko1, G.I. Filipenko1
The study of various aspects of the biology of the cultivated legume guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub), an alien crop for a number of southern regions of the Russian Federation, is needed to optimize the placement of the crop in the appropriate agricultural enviroment. Since the early 2010s, when guar was introduced in the Russian Federation, domestic breeders have created more than a dozen varieties. Seed production is necessary, and its main goal is to obtain seeds with high germination rate. Studying the impact of stressful growing conditions, particularly drought, on seed quality is of significant practical interest. Water stress is considered the most important cause of reduced legume yields worldwide. The negative impact of drought is reflected in reduced germination and vigor of seeds, as well as a decrease in their nutritional value. In this work, for the first time, the effect of drought on the sowing qualities of guar seeds was analyzed with special attention to the accessions that exhibit contrasting responses to drought: drought-tolerant and drought-sensitive accessions, as well as accessions that are neutral to the water supply regime. The aim of the work was to investigate the effect of drought on the sowing qualities of freshly reproduced guar seeds and those that simulate long-term storage (subjected to accelerated aging), as well as to reveal possible differences in the sowing qualities of accessions that respond differently to water supply—those that are drought-tolerant, drought-sensitive, and drought-neutral. The material consisted of 12 guar accessions from the VIR collection, grown at the Volgograd experimental station VIR under irrigation and artificial drought conditions created by stopping irrigation at the stage of formation of the last pod in the first cluster (at the end of June) (the "growing regime" parameter). In a field experiment conducted in 2023-2024, the studied accessions were differentiated into three groups with respect to water supply: tolerant, drought-sensitive, and neutral (the "accession status" parameter). Four accessions from each group were included in the current experiment, conducted at the VIR Plant Genetic Resources Long-Term Storage Laboratory (St. Petersburg) in 2025. Accelerated seed aging was achieved by placing the seeds on a mesh in a desiccator over a saturated sodium chloride solution (75 % relative humidity) and incubating them in a thermostat at 40 °C. Two experiments were conducted. In the first, incubation in the thermostat was carried out for 5 days, in the second — for 10 days (the "seed age" parameter). Seeds were equalized in moisture content by placing them in a desiccator on a mesh over a saturated calcium chloride solution (35 % relative humidity) in a thermostat at 20 °C for 5 days. Guar seed germination was analyzed before and after accelerated aging by germination in filter paper rolls in a thermostat in the dark at 30 °C during the day and 20 °C at night. Germination energy was calculated on the 3rd day. On the 7th day, the germination rate was calculated—the total number of normally germinated seeds. A comparative analysis of the sowing qualities of seeds collected from guar plants grown under systematic irrigation and artificial drought in the Volgograd region revealed heterogeneity among the accessions for the analyzed traits and demonstrated that the growing regime significantly influenced laboratory seed germination. Variability in germination energy and seed germination was significantly affected by a parameter we conventionally termed “seed age” (p = 0.000 and p = 0.020, respectively), while the “accession status” significantly influenced the variability in seed germination (p = 0.003). The highest germination rates were demonstrated by seeds from drought-tolerant accessions grown under both irrigation and drought, and by those subjected to accelerated aging and those not subjected. Thus, the genetic predisposition of genotypes to drought played a key role in maintaining the sowing qualities of seeds grown under drought conditions. This demonstrates the ability of tolerant genotypes to adapt to stressful conditions by mobilizing drought defense mechanisms that optimize resource use and direct them toward the formation of high-quality seeds.
Keywords: guar, seeds, sowing qualities, artificial aging, drought stress.
1ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
