Попов В. Я.
СТІЙКОСТІ РОСЛИН ДО ЕКЗОГЕННОЇ ДІЇ
КСЕНОБІОТИКІВ
В загальній проблемі дослідження адаптивних
можливостей рослин до комбінованого впливу комплексу стрес-факторів оточуючого
середовища суттєву питому вагу займають питання оцінки стійкості рослин.
Ефективність існуючих методів оцінки стійкості рослин залежить від їх
відповідності загальним вимогам до диференційної здатності, достовірності
результатів оцінки, придатності для точного інструментального вимірювання,
технічній базі, трудоємкості, тривалості оцінки та
пропускній здатності. Серед перелічених загальних вимог суттєве значення мають
вимоги до достовірності результатів оцінки. Достовірність відомих методів
оцінки стійкості, яки передбачають застосування контрольних рослин, суттєво
залежить від ступеня чистоти контрольних культур. Але у сучасних умовах
прогресуючого техногенного забруднення оточуючого середовища забезпечення
експерименту потрібними сортами-класифікаторами як контрольними рослинами є
проблематичним. Застосування рослин з невизначеним ступенем чистоти як
контрольної культури у ряді випадків призводить до схібних
результатів і, у підсумку, суттєво зменшує ефективність відповідних відомих методів
визначення стійкості рослин до стрес-факторів.
В основу запропонованого підходу (Вінниченко, Попов, 2004) що до рішення вищенаведеної
проблеми була поставлена наступна задача: у одному з найбільш відомих засобів
оцінки стійкості рослин, наприклад, зернових культур до впливу важких металів
методом кореневого тесту, передбачити додаткову послідовність операцій, що
забезпечує можливість визначення кінцевої оцінки толерантності досліджуваної
рослини з урахуванням кількісної оцінки ступеня чистоти контрольної культури.
Поставлена задача розв'язується наступним чином. У
відомому способі оцінки стійкості рослин до екзогенної дії ксенобіотиків,
що включає визначення індексу толерантності як відношення
приросту кореня досліджуваної рослини на розчині
з ксенобіотиками до приросту кореня контрольної
рослини на розчині того ж складу, але без ксенобіотика
згідно з запропонованим підходом додатково призводять оцінку індексу аутентичності контрольної рослини. При цьому остаточну
оцінку толерантності досліджуваної рослини до дії ксенобіотика
призводять з урахуванням чисельного значення індексу аутентичності
контрольної рослини.
Тут і надалі під терміном аутентичность
розуміється дійсність відповідності морфометричних
характеристик контрольної рослини наступним основним еталонним вимогам:
належність контрольної рослини до групи (таксону), що містить досліджувану
рослину, на основі їх схожості одне з одним, вплив у минулому нескінченно
великої кількості різноманітних і різноспрямованих стрес-факторів, у тому числі
ксенобіотиків, на рослини таксону на генотипічній і еволюційній основі, що виключає домінування
окремих стрес-факторів.
Згідно запропонованому способу при слабкій та
середній відповідності контрольної рослини еталонним вимогам (індекс аутентичності менше 0,7) така рослина вилучається з
експерименту і замінюється культурою з більш високим ступенем чистоти. При
сильній відповідності (індекс аутентичності
дорівнює 0,7 – 1,0)оцінка
індексу толерантності досліджуваної рослини, отримана відомим способом, приймається
остаточною. Цим досягається більш високий ступінь достовірності оцінки
стійкості рослин до дії ксенобіотиків. При цьому для
оцінки індексу аутентичності контрольної рослини у
такті з виміром довжини кореня вимірюють довжину пагону. Потім обчислюють індекс
корелятивного росту пагону та кореня як відношення довжини кореня до суми
довжин кореня і пагону для вибіркової сукупності контрольних рослин, що
приймають участь в експерименті. Після обчислення індексу корелятивного росту
пагону та кореня будують криву розподілу контрольних рослин за цим індексом,
визначають коефіцієнт кореляції емпіричної та еталонної кривих, який і
використовують як індекс аутентичності контрольної
рослини.
В якості еталонної кривій розподілу сукупності
контрольних рослин за індексом корелятивного росту застосовують
стандартизований нормальний розподіл з генеральною середньою , яка дорівнює
0,618, та стандартним відхиленням, яке дорівнює 0,125. Наведені дані отримані
після проведення багаточисельних експериментів,
пов'язаних з дослідженням адаптивних можливостей паростків кукурудзи, пшениці і
жита. Оцінку аутентичності контрольних зразків рослин
доцільно призводить у ювенільній фазі онтогенезу, яка пов'язана з автотрофним
живленням і досягненням рослиною стану псевдогомеостазу.
Цей стан фіксують в момент максимального наближення до дробі 0,618 середнього
значення індексу корелятивного росту кореня та пагону вибіркової сукупності
контрольних рослин.
Нижче наведені деякі результати однієї з
реалізацій запропонованого підходу на прикладі оцінки стійкості паростків
кукурудзи гібриду Кадр 267 МВ до екзогенної дії важкого металу – іонів свінцю Pb2+ у концентрації 2,25·10-4 моль/л.
У якості контрольних випробувались два варіанта
рослин. Варіант 1 – зріле зерно кукурудзи, яке раніше вирощувалось в умовах інгібування росту бур'янів гербіцидом Мерлін
у концентрації 130 г/га. Варіант 2 – зріле зерно кукурудзи, яка вирощувалась в
умовах знищення бур'янів механізованою обробкою ґрунту без використання
гербіцидів. Кінцеві результати оцінки стійкості паростків кукурудзи при
трикратному повторенні відбору проб наведено у таблиці.
Таблиця. Порівняльні результати оцінки стійкості паростків кукурудзи
|
Варіанти контрольних рослин |
Індекс аутентичності (при значенні довірчої ймовірності Р³0,95) |
Індекс стійкості |
Результати кінцевої оцінки стійкості |
|
1 |
0,560 |
1,05 |
незадовільні |
|
2 |
0,935 |
0,75 |
0,75 |
Відповідні результати отримано у експерименті з житом сорту Харківське 55 та пшениці сорту Одеська 161.
Таким чином, запропонований підхід до підвищення ефективності відомих методів оцінки стійкості зернових культур до екзогенної дії ксенобіотиків забезпечує суттєве підвищення достовірності оцінок і, як слідство, підвищення ефективності проведення в перспективі високовартісній селекційній та інтродукційній практиці в польових умовах.