Способ определения надежности жизнеобеспечения растений

(5) 5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ения и агрохимии А .Рустамова и Х.Х,С ической сущ способ опре растений по и живых рас прикладываи корневой бности судят ий при пря- рикладываемертвых и оотношение увеличиваетпособы опй к специ- неспецили, засуха,пределение еспособнопрототипа -раметра (жи иологиче- еделение ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетМ 1205796, кл. А 01 О ельство СССР 7/00, 1984,ЕЛЕНИЯ НАДЕЖНОЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ иология, агрономичепрактика, способы тояния вегетирующих изобретения; измеряго сопротивления(54) СПОСОБ ОПРЕД СТИ ЖИЗНЕОБЕСПЕ (57) Использование: б ская и селекционная функционального сос растений. Сущность ют изменение удельно Изобретение относится к общим вопросам теоретической и практической биологии и может быть использовано в агрономической и селекционной практике для оценки функционального состояния вегетирующих растений.Известен способ определния физиологического состояния растений по активности пероксидазы, который характеризует жизнеспособность растительного организма. Известны многочисленные с ределения устойчивости растен фическим фитопатогенным и фическим поражениям (мороз, с инфекции и пр,). Однако для характеристики ской надежности растений опрастительных тканей в процессе ускоренного завядания, Выявляют кинетическую зависимость изменения удельного сопротивления от времени завядания, На основании ее определяют время наступления максимального значения удельного сопротивления, скорость прижизненного нарастания удельного сопротивления и интегральную мощность сопротивления в первый час завядания. Растения относят к надежно жизне- обеспеченным, если интегральная мощность сопротивления более 5 кОм см ч2, и время наступления максимального значения удельного сопротивления в три и более раз превышает скорость нарастания удельного сопротивления, или к маложизнеобеспеченным, если - менее 5 кОм см ч и2, менее 3,0 соответственно, 2 ил 4 табл. изнеспособности и устойчивости недостачно. Наиболее близким по технности к изобретению являетсяделения жизнеспособностиизмерению электропроводносттений с помощью электродов,емых к апикальному концушейке, при этом о жизнеспосопо соотношению сопротивленмой и обратной полярности имого напряжения. Дляизмельченных растений эторавно 1, а для живых растенийся до 12 и более.Недостаткитолько одного па5 10 15 20 25 сти) и малая информативность анализа для живых растительных тканей.Цель изобретения - повышение точности определением количественных критериев надежности жизнеобеспечения растений,На фиг, 1 представлена кинетика изменения величин удельных сопротивлений (в) черешков растений со временем ускоренного увядания для хлопчатника сорта 108-Ф, выращенного до 2-х месячного возраста в лизиметрах ИПА АН УЗССР на различных агрофонах; на фиг, 2 - то же, для растений 3-х сортов перца сладкого: "Зумрад", "Дар Ташкент", "Заря Востока", и двух вариантов опыта с растениями огурца сорта "Узбекский 740",Сущность изобретения заключается в и ериодичес ком измерении удел ьн ого сопротивления выхода электролитов в водный раствор из свежесрезанных односантиметровых черешков растений, выдерживаемых в условиях ускоренного старения, например, завядания, в термошкафу при оптимальной температуре, По величинам удельных сопротивлений черешков растений Ь каждого варианта опыта в течение всего периода ускоренного старения и гибели составляют таблицу и строят график кинетической зависимости изменения удельного сопротивления от времени завядания (м/т), которая имеет вид экстремальной кривой с максимумом вмакс в момент гибели живых клеточных структур и необратимым увеличением выхода ионов(соответственно, снижением в) в последующее время, Из анализа зависимости в/1 определяют следующие количественные параметры: начальное сопротивление иЮ; время наступления максимального значения удельного сопротивления - критерий устойчивости (КрУ); скорость прижизненного нарастания удельного сопротивления критерий реактивности (КрР); интегральную мощность сопротивления в первый час завядания - критерий жизнеспособности (Крж),Надежность жизнеобеспечения растений определяется соотношением критериев устойчивости, реактивности ижизнеспособности. При этом высокую надежность жизнеобеспечения обнаруживают растения, если КрЖ 5 кОм смч, а время наступления максимума удельного сопротивления более чем втрое превышает скорость нарастания удельного сопротивления (КрУ/КрР 3,0); растения относят к малонадежным, если КрЖ 5 кОм см ч и Кру/КрР 3,0. 30 35 40 45 50 55 Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается следующим. В качестве биофизического показателя измеряется удельное сопротивление черешков; параметры надежности определяются в динамике ускоренного старения. Функциональное состояние растения оценивается по трем количественным критериям с четкой характеристикой степени надежности жизнеобеспечения. Так как фактором ускоренного старения выбрано обезвоживание при повышенной (35 С) температуре, то именно к этим условиям определяют: критерий жизнеспособности - как потенциальный запас сопротивления гибели; критерий устойчивости - как время продолжительности сохранения живых структур, в течение которого удерживается выход ионов в условиях ускоренного старения; критерий реактивности - как мера отзывчивости и скорости ответных реакций для мобилизации "жизненного потенциала" растений; степень надежности - по абсолютной величине критерия жизнеспособности и отношению количественных критериев устойчивости и реактивности. П р и м е р 1, Для определения параметров жизнеобеспечения растений хлопчатника сорта 108-Ф, выращенных в лизиметрах ИПА АН УЗССР на различных агрофонах: без удобрений; с минеральными удобрениями йгбоР 1 ьоК 1 б; с органикой - навоз 50 т/га; со смесью РпБКтц навоз (20 т/га). с 8 до 9 ч утра отбирают в холодильную сумку листья с черешками - главные листья среднего яруса в определенной фазе развития. Затем листья протирают увлажненной марлей и укладывают на фильтровальную бумагу в сушильный термошкаф при с=35 +1 С, Параметр измерения - удельное сопротивление контрольных и увядающих листьев - определяют в кинетических условиях съемки электропроводности на 5-й минуте выхода ионов после помещения двух свежесрезанных 1-сантиметровых отрезков (на расстоянии 0,5 см от основания листа) черешков в термостатируемую при 1=25+0,1 С ячейку кондуктометра ОК/1 "РабеЬз", Венгрия, снабженную 3-кольцевым коаксиальным платиновым микроэлектродом и укрепленную на магнитной мешалке ММЗМ со скоростью вращения 500 об/мин. Кинетика выхода ионов регистрируется на самописце КСУ, сопряженном с кондуктометром (ширина ленты 250 мм), Скорость протяжки ленты 1800 мм/ч. Объем дистиллированной воды в измерительной ячейке 645 50 55 мл, диапазон измерений 50,из микросименс (10 Ом ).Общая площадь поверхности срезов 2-х отрезков определяется по их диаметрам, просматриваемым под градуированной картографической лупой; 2+ ( - ) /= 1,57 ( сб + б 3 )/ 100 где б 1 и б 2 - диаметры срезов, мм.В табл. 1 приводятся величины электропроводности (к), измеренные по кондуктограммам на 5-й минуте кинетики выхода ионов в абсолютных величинах (мм шкалы КСУ), пересчетных - в микросименсах (и/ з) и с учетом общей площади поверхности срезов испытуемых черешков - величины удельной электропроводности (к /з), из которых рассчитывают обратные величины удельных сопротивлений (в),На фиг. 1 представлен график зависимости изменения удельных сопротивлений растительных образцов со временем ускоренного увядания ( щ/т) для растений хлопчатника сорта 108-Ф, выращенных на агрофонах;1 - без удобрений (б/у); 2-ЯРК;3 - органика; 4 - РК навоз,Кинетическая зависимость щ/т имеет экстремальный характер с максимумом в критический момент деградации мембранных структур (искрит. при вакс), определяющим критерий устойчив)сти (КрУ=1 крит,), Тогда до наступления скрыт, наблюдается этап прижизненного нарастания В в последующее время необратимо увеличивается выход ионов с падением удельного сопротивления в результате деструкции растительных тканей,По скорости прижизненного нарастания удельного сопротивления определяют критерий реактивности (КрР): КрР= м, кОм см 2 ч 1. Имакс Ио ткрТогда Сдмакс=630+ КРВ КРУ, КОМ см2По интегральной мощности сопротивления в первый час завядания определяют критерий жизнеспособности каждого варианта растений:КрЖ= вот+КрРт /2=(йа+КрР/2), (1=1 ч) кОм см ч.В табл. 2 приводятся вычисленные значения количественных параметров для испытуемых вариантов растений. 5 10 15 20 25 30 35 40 Наибольшую величину критерия жизнеспособности показали растения, выращенные на органических удобрениях (КрЖ=9,38 кОм см, ч). Наименьшую - растения, выра 2щенные на агрофоне без удобрений (КрЖ=4,65 кОм см. ч),Критерий жиэнепособности так же, как величина максимального удельного сбпротивления (вмакс) увеличивается в ряду вариантов:б/у РК РК навоз органика.В то же время абсолютная величина отношения КрУ/КрР для них варьирует от 0,83 до 16,1 (табл. 2),Как видно из табл. 3 самая низкая продуктивность показана для варианта 1 - без удобрений (9,87); для варианта 2 с ЯРК выявлена высокая урожайность и одновременно высокая заболеваемость вилтом (36 - 39 о ), что резко влияет на качество волокна, его длину, прочность и другие технологические свойства, Самая высокая сопротивляемость к инфекции. выявлена у варианта 3, которая согласуется с оценкой критерия жизнеспособности. Для варианта 4 относительно высокая сопротивляемость базируется и на более оптимальном соотношении критериев устойчивости и реактивности (5,75).Если величина КрУ/КрР мала (3,0), то растения проявляют чрезмерную лабильность и чувствительность к такому стрессовому фактору, как ускоренное увядание, если велика ( 10), то растения обладают большей жесткостью, устойчивостью мембранных структур в ущерб реактивности, поэтому высоконадежные растения, выращенные на вариантах с органическими удобрениями, проявляют наибольшую жизнеспособность и оптимальное соотношение критериев устойчивости и реактивности (5- 10),П р и м е р 2. Определяют надежность жизнеобеспечения растений перцасладкого 3-х сортов:"Зумрад", "Дар Ташкент", "ЗаряВостока" и огурца сорта "Узбекский740", выращенного на агрофонах - без удобрений и с минеральными удобрениями1250 Р 150 К 150 КГ/гд.У всех испытуемых растений отобралилистья с черешками, поместили их на фильтровальную бумагу в термостат при с=350,5 С и периодически по мере завяданияизмеряли величину удельных сопротивлений черешков растений по стандартной методике,На фиг. 2 представлен график кинетикиизменения в/тдля каждого варианта опыта,из которого определяют количественные5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 параметры и степень надежности для каждого испытуемого образца (табл, 4).Из данных табл. 4 очевидно, что самая низкая жизнеспособность (2,78 кОм.см,ч) иг низкая величина отношения КрУ/КрР (2,25) соответствуют малой надежности жизнеобеспечения для варианта 4 - растений огурца сорта "Узбекский 740", выращенных без удобрений. Другие варианты, для которых величина КрУ/КрР 3,0 и КрЖ 5, относят к надежно жизнеобеспеченным. Самую высокую степень надежности жизнеобеспечения проявили растения перца сладкого сорта "Зумрад", для которых высокая величина КрЖ=8,00 сопряжена с оптимальным соотношением КрУ/КрР= 8,26,Как показали испытания, надежность жизнеобеспечения наравне с величиной критерия жизнеспособности (поскольку для них КрУ/КрР 3,0) увеличивается в ряду сортов перца: "Заря Востока""Дар Ташкент""Зумрад", что согласуется с повышением полевой устойчивости к инфекциям по наблюдениям сотрудников УзНИИ овощебахчевых культур и картофеля САО ВАСХНИЛ,Таким образом, оценка 3-х критериев и степени надежности жизнеобеспечения дает более полную характеристику истинного функционального состояния растения, изменяющегося на каждой фазе вегетационного развития,Способ можно осуществить и на других морфологических структурах растения, например на высечках листьев - дисках определенного диаметра. В этом случае трудность заключается в точном определении площади деструктированной поверхности - площади среза с учетом толщины листовой пластинки, еще больше уменьшающейся при увядании. Поэтому выбор 1- сантиметровых черешков более обоснован ввиду возможности точного определения площади срезов для расчета удельного сопротивления в кинетике кондуктометрических измерений,Предлагаемый способ позволяет в минимальные сроки (7 - 10 ч) определить количественные параметры надежности жизнеобеспечения испытуемых сельхозкультур, оценить степень надежности, распознать причинный характер ее вариаций и выполнить целенаправленный отбор растений с требуемыми хозяйственно-ценными и физиологическими качествами,Использование способа эффективно как для оценки условий выращивания растений, так и для характеристики различных генотипов, выращиваемых на одном и том же агрофоне.Использование предлагаемого способа определения параметров жизнеобеспечения растительных систем обеспечивает по сравнению с известными способами определения устойчивости и жизнеспособности следующие преимущества.Количественное определение критерия реактивности позволяет оценить вклад чувствительности растительных структур с стрессовым фактором в надежность жизнеобеспечения растительных систем.Применение условий ускоренного старения позволяет одновременно оценить 3 критерия надежности жизнеобеспечения растений: жизнеспособность, устойчивость и реактивность.Количественные определения параметров и каждого критерия в отдельности позволяет распознать причинную связь изменения степени надежности с вариацией количественных значений анализируемых критериев,Формула изобретения Способ определения надежности жизнеобеспечения растений, включающий измерение биофизического показателя, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности способа, в качестве биофизического показателя измеряют изменение удельного сопротивления растительныхтканей в процессе ускоренного завядания, выявляют кинетическую зависимость изменения удельного сопротивления от времени завядания, на основании ее определяют время наступления максимального значения удельного сопротивления, скорость прижизненного нарастания удельного сопротивления и интегральную мощность сопротивления в первый час завядания, растения относят к надежно жизнеобеспеченным, если интегральная мощность сопротивления более 5 кОм см ч и время наступления максимального значения удельного сопротивления в три и более раз превышает скорость нарастания удельного сопротивления, или к маложизнеобеспеченным, если - менее 5 кОм см ч и менее 3,02,соответственно.1 О 1739896 табли ца 1 Ю, а вс/аЙ)8/смг 8 ариантыопыта Время суток й черешков, мм аремяувядания, ч З сре- Ь, ммзов) см ЯкОм смг 127828704173 е21,81,5Показатели роста и продуктивнОСти с е нее за 1986-1988 гг, ВарианТЫ ОПЫта Урожайхлопка 1986 г. 1987 г. Количество коробочек на 1 растение шт Вес ОДНОЙ коробочки, г Высота главного стеб- ля, см Крж 0,83 16,1 1 б/у 2 ЯРК 3 Органика 4 РК-наВОЗ+Кру Крр,Начальноесопротивление,Я,кОмсмз кОмсмз 7,74 4,2 0,51 8,0 9,88 8,262 Перец сладкий "ДарТашкента" 7,28 0,42 7,49 5,0 9,38 11,90 + 3 Перец сладкий "ЗаряВостока" 5,42 0,89 5,87 8,36 3,71 + 4 Огурец "Узбекский 740"агрофон безудобрений 2,6 2,20 2,78 1)15 5,20 2,25 5 Огурец "Узбекский 740",агрофонир,. к. 5,05 0,38 5,24 6,76 11,82 + Варианты опыта 1 Перец сладкий "Зумрад" ВремянаступленияСО максКРУ Скоростьприжизненного нарастанияЮ,КрР, кОмххсмз, ч Интегральнаямощностьсопротивленияв 1 час КрЖ,кОм смзч Таблица 4 Степеньнадежностижизнеобес"печения1739896кОмсм 10 4 0 6 2 4 ректор С,Шевкун Бандура акт каз 2025 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 город, ул.Гагарина, 10 Составитель Е,ШкрадюкТехред М,Моргентал Производственно-издательский комбинат "Патент 2 1