Pages Navigation Menu
Submit scientific paper, scientific publications, International Research Journal | Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ПИ № ФС 77 - 51217, 16+

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.81.3.013

Download PDF ( ) Pages: 78-81 Issue: № 3 (81) () Search in Google Scholar
Cite

Cite


Copy the reference manually or choose one of the links to import the data to Bibliography manager
Kostylev P.I. et al. "STUDY OF SALT TOLERANCE OF RICE IN MICRO-CORES". Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal (International Research Journal) № 3 (81), (2019): 78. Sun. 21. Apr. 2019.
Kostylev, P.I., & Kudashkina, E.B., & Kostyleva, L.M., & (2019). IZUCHENIE SOLEUSTOYCHIVOSTI RISA V MIKROCHEKAH [STUDY OF SALT TOLERANCE OF RICE IN MICRO-CORES]. Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal, № 3 (81), 78-81. http://dx.doi.org/10.23670/IRJ.2019.81.3.013
Kostylev P. I. STUDY OF SALT TOLERANCE OF RICE IN MICRO-CORES / P. I. Kostylev, E. B. Kudashkina, L. M. Kostyleva // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. — 2019. — № 3 (81). — С. 78—81. doi: 10.23670/IRJ.2019.81.3.013

Import


STUDY OF SALT TOLERANCE OF RICE IN MICRO-CORES

ИЗУЧЕНИЕ СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ РИСА В МИКРОЧЕКАХ

Научная статья

Костылев П.И.1, *, Кудашкина Е.Б.2, Костылева Л.М.3

1 ORCID 0000-0002-4371-6848;

2 ORCID 0000-0002-3392-4774,

1, 2 ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской», Зерноград, Россия;

3 ORCID 0000-0003-3078-2296,

3 АЧИИ ФГБОУ ВО «Донской ГАУ», Зерноград, Россия

* Корреспондирующий автор (p-kostylev[at]mail.ru)

Аннотация

Засоление почвы понижает урожайность зерна риса. Статья посвящена анализу солеустойчивости 25 образцов риса при выращивании их в микрочеках на 0,5% растворе поваренной соли. Средняя высота растений значительно снизилась под влиянием засоления с 66,4 до 43,6 см и составила 65,8% от контроля. Длина метелки варьировала в опыте от 9,2 до 13,0 см, на контроле – от 9,8 до 17,5 см. Средняя длина ее снизилась на засоленном фоне на 2 см с 13,3 до 11,4 см и составила 87,7% от контроля. Среднее количество зерен снизилось при засолении на 9 штук, с 19,3 до 10,4, т.е. почти в 2 раза. Соответственно увеличилась пустозерность, среднее количество пустых колосков в опыте 74,7, на контроле 58,8 шт. Фертильность колосков в среднем в опыте составила 7,3%, на контроле – 26,8%. Соотношение опыт/контроль колебалось от 0% у неустойчивых форм до 93,7% – у толерантных. При выращивании растений в 0,5% растворе поваренной соли выделено 2 сорта и 7 солеустойчивых образцов с суммарным индексом устойчивости более 50%.

Ключевые слова: рис, гибрид, образец, индекс, солеустойчивость. 

STUDY OF SALT TOLERANCE OF RICE IN MICRO-CORES

Research article

Kostylev P.I.1, *, Kudashkina E.B.2, Kostyleva L.M.3

1 ORCID 0000-0002-4371-6848;

2 ORCID 0000-0002-3392-4774,

1, 2 Federal State Institution “Agrarian Scientific Centre Donskoy,” Zernograd, Russia;

3 ORCID 0000-0003-3078-2296,

3 Azovo-Chernomorsky Engineering Institute of FSBEI HE “Donskoy SAU”, Zernograd, Russia

* Corresponding author (p-kostylev[at]mail.ru)

Abstract

Salinization of ground lowers the yield of rice grains. The article is devoted to the analysis of salt tolerance of 25 samples of rice when growing them in micro-cores on a 0.5% solution of sodium chloride. The average plant height decreased significantly under the influence of salinization from 66.4 to 43.6 cm and amounted to 65.8% of the control. The panicle length varied from 9.2 to 13.0 cm in the experiment, and from 9.8 to 17.5 cm in the control. Its average length decreased by 2 cm from 13.3 to 11.4 cm in saline ground and comprised 87.7% of the control. The average number of grains decreased due to salinity by 9 pieces, from 19.3 to 10.4, i.e. almost by 2 times. Accordingly, blind-seed disease increased, the average number of empty spikelets in the experiment was 74.7, and 58.8 of the controls. On average, fertility of the spikelets comprised 7.3% in the experiment, and 26.8% in the control group. The experiment/control ratio ranged from 0% in unstable forms to 93.7% in tolerant ones. 2 varieties and 7 salt-tolerant samples were isolated with a total resistance index of more than 50% when growing plants in a 0.5% solution of sodium chloride.

Keywords: rice, hybrid, sample, index, salt tolerance.

Одной из основных проблем, связанных с мировым сельским хозяйством, является производство большего количества продовольствия для решения проблемы продовольственной безопасности, с которой сталкивается современное население и дополнительно 2,3 миллиарда человек к 2050 году во всем мире [1]. Засоление (избыточное количество растворимых солей в почвенном растворе) является серьезным стрессом, ограничивающим производство продовольственных культур. Засоление вызывает дефицит воды даже в хорошо увлажненных почвах, уменьшая осмотический потенциал растворенных в почве веществ, что затрудняет извлечение воды корнями из окружающей среды [2, C.1037]. Влияние высокой солености на растение можно наблюдать на уровне растений с точки зрения снижения их продуктивности и гибели [3, C.531]. Глобальный прогноз показывает, что площадь засоленных почв увеличивается, особенно на орошаемых территориях. По сообщениям ряда авторов, в последние десятилетия площадь засоленных территорий увеличилась с 20% (45 млн. га) до 33% (74,25 млн. га) [4, C.1], [5, C.123]. Эти цифры свидетельствуют о том, что в глобальном масштабе каждый день на площади около 2000 га орошаемых пахотных земель влияют различные уровни засоленности [6, C.282]. Было подсчитано, что более 50% пахотных земель будут засолены к 2050 году [7, C.307].

В России рис выращивается на 200 тыс. га, а в Ростовской области – на 15 тыс. га. Часть этих земель содержит повышенную концентрацию солей [8, C.76], [9, C.165]. Поэтому создание устойчивых к засолению сортов риса является актуальным [10, C.145]. Цель исследования – оценка солеустойчивости образцов риса гибридного происхождения от всходов до созревания.

Материал и методика. Так как рис имеет различную устойчивость к засолению на разных фазах развития, мы провели анализ солеустойчивости 25 образцов риса от посева до созревания в условиях микрочеков. Исходным материалом послужили  солеустойчивые образцы F4 из комбинаций от скрещивания IR 52713-2B-8-2B × Новатор, IR 74099-3R-3-3 × Новатор, NSIC Rc 106 × Новатор, а также сорта Новатор, Боярин, Южанин. Донорные образцы несли в 1-й хромосоме ген солеустойчивости Saltol.

Они были высеяны в почву микрочеков размером 300 х 100 см, изолированные от протекания полиэтиленовой пленкой. Схема опыта: контроль – вода без засоления, опыт – засоление 0,5% р-ром NaCl. Полив производили водопроводной водой до фиксированного уровня 10 см. Повторность 2-кратная, в каждом микрочеке разместили по 25 рядов с 50 семенами в каждом. Посев риса проведен 10 мая, уборка – 15 сентября 2016 г.

После созревания был проведен биометрический анализ растений по признакам: высота растения, масса снопа с делянки, кустистость, длина метелки, масса метелки, количество выполненных зерен, количество пустых колосков, общее число колосков, фертильность. В качестве критериев для оценки относительной солеустойчивости использовались соотношения опыт / контроль (О/К) по каждому признаку и средний индекс солеустойчивости. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы Excel и Statistica 6.

Результаты исследований. В результате исследований были установлены значительные различия образцов как по абсолютной величине признаков, так и по их соотношению О/К. Высота растений варьировала в опыте от 16,5 до 67 см, на контроле – от 50,3 до 77,6 см. Средняя высота снизилась под влиянием засоления значительно с 66,4 до 43,6 см и составила 65,8% от контроля (табл. 1). У одних образцов она снизилась значительно (23,6%), у других практически не изменилась.

 

Таблица 1 – Высота растений и длина метелок риса на опыте и контроле

21-04-2019 12-30-48

Длина метелки варьировала в опыте от 9,2 до 13,0 см, на контроле – от 9,8 до 17,5 см. Средняя длина ее снизилась на засоленном фоне на 2 см с 13,3 до 11,4 см и составила 87,7% от контроля (табл. 1). Коэффициент вариации этого признака был небольшим, от 10,7 до 13,1%. При этом у пяти образцов метелка в опыте не сформировалась.

Количество колосков и зерен риса на опыте и контроле варьировало в значительно большей степени, чем предыдущие признаки. Коэффициент вариации колебался от 38,3 до 73,5% (табл. 2).

 

Таблица 2 – Количество колосков и зерен риса на опыте и контроле

21-04-2019 12-46-24

Общее число колосков на метелке варьировало в опыте от 53,4 до 143,0 штук, на контроле – от 38,7 до 160,1. Количество выполненных зерен колебалось в опыте от 1,9 до 31,7 штук, на контроле – от 2,9 до 47,0. Среднее количество зерен снизилось при засолении на 9 штук, с 19,3 до 10,4, т.е. почти в 2 раза. Соответственно увеличилась пустозерность, среднее количество пустых колосков в опыте 74,7, на контроле 58,8 (табл. 2). При этом у 6 образцов все колоски были стерильными. В то же время имелись образцы №6 и №8 (IR 52713-2B-8-2B × Новатор) и др. с низкими значениями стерильности.

Фертильность колосков изменялась в опыте от 0 до 36% (в среднем 7,3%), на контроле – от 0 до 93,7% (в среднем 26,8%) (табл. 3). Помимо засоления большое влияние на фертильность оказали суховейные явления. Соотношение О/К колебалось от 0% у неустойчивых форм до 93,7% – у толерантных. Максимальная величина этого показателя была у образца №8 (IR 52713-2B-8-2B × Новатор). Коэффициент вариации был значительным.

 

Таблица 3 – Фертильность колосков, масса метелки риса на опыте и контроле и средний индекс устойчивости, %

21-04-2019 12-33-11

 

По массе метелки коэффициент вариации составил 35,9-61,7%. Образцы незначительно различались между собой по этому признаку: 0,1-0,6 г в опыте и 0,3-2,0 г на контроле, средняя величина его снизилась на 0,3 г. Среднее соотношение О/К составило 61,3%. У образца №9 (IR 52713-2B-8-2B × Новатор) оно составляло более 99,5% – на уровне солеустойчивого сорта Южанин (97,2%).

Средний индекс устойчивости, определенный по восьми О/К, колебался от 5,2 до 73,7%, составив в среднем 42,5%.

На рисунке 1 представлено распределение образцов по среднему индексу устойчивости. Гистограмма распределения этого показателя показала преобладание неустойчивых форм. Величиной индекса от 51,8 до 73,7% обладали 9 (36%) образцов. Они представлены в таблице 4.

21-04-2019 12-35-41

Рис. 1 – Распределение образцов риса по среднему индексу устойчивости

 

Таблица 4 – Выделившиеся по соотношению О/К (%) образцы риса

21-04-2019 12-37-55

Примечание: IR 52 – IR 52713-2B-8-2B, IR 74 – IR 74099-3R-3-3, NSIC – NSIC Rc 106

 

Следует отметить, что высокие значения суммарного индекса имел сорт Южанин, созданный на сильно засоленном фоне. Особенно выделились образцы из гибридной комбинации IR 52713-2B-8-2B × Новатор. Они отобраны в селекционный питомник в качестве кандидатов в будущие солеустойчивые сорта.

Выводы:

  1. Средняя высота растений значительно снизилась под влиянием засоления с 66,4 до 43,6 см и составила 65,8% от контроля.
  2. Длина метелки варьировала в опыте от 9,2 до 13,0 см, на контроле – от 9,8 до 17,5 см. Средняя длина ее снизилась на засоленном фоне на 2 см с 13,3 до 11,4 см и составила 87,7% от контроля.
  3. Среднее количество зерен снизилось при засолении на 9 штук, с 19,3 до 10,4, т.е. почти в 2 раза. Соответственно увеличилась пустозерность, среднее количество пустых колосков в опыте 74,7, на контроле 58,8 шт.
  4. Фертильность колосков в среднем в опыте составила 7,3%, на контроле – 26,8%. Соотношение О/К колебалось от 0% у неустойчивых форм до 93,7% – у толерантных.
  5. При выращивании растений в 0,5% растворе поваренной соли выделено 2 сорта и 7 образцов с высоким суммарным индексом солеустойчивости более 50%. 
Конфликт интересов

Не указан.

Conflict of Interest

None declared.

Список литературы / References

  1. State of the world‘s forests 2009. Rome, FAO, 2009. [http://www.fao.org/docrep/011/i0350e/i0350e00.htm] site visited on 12/01/2019
  2. Sairam R.K. Differential response of wheat genotypes to long term salinity stress in relation to oxidative stress, antioxidant activity and osmolyte concentration / R.K. Sairam, K.V. Rao, G.C. Srivastava // Plant Sci. – 2002. – 163. – P. 1037-1046.
  3. Parida A.K. Defense potentials to NaCl in a mangrove, Bruguiera parviflora: differential changes of isoforms of some antioxidative enzymes / A.K. Parida, A.B. Das, P. Mohanty // Journal of Plant Physiology. – 2004. – 161. – P. 531–542.
  4. Metternicht G.I. Remote sensing of soil salinity: Potentials and constraints / G.I. Metternicht, J.A. Zinck // Remote Sensing of Environment. – 2003. – 85(1). – P. 1-20.
  5. Kumar R. Soil salinity: A serious environmental issue and plant growth promoting bacteria as one of the tools for its alleviation / R. Kumar, P. Shrivastava // Saudi Journal of Biological Sciences. – 2015. – 22. – P. 123–131.
  6. Qadir M. Economics of salt-induced land degradation and restoration / M. Qadir, E. Quillérou, V. Nangia, et al. // Natural Resources Forum. – 2014. – 38. – P. 282–295.
  7. Flowers T.J. Improving crop salt tolerance / T.J. Flowers // Journal of Experimental Botany. – 2004. – 55. – P. 307–319.
  8. Azarin K.V. Effects of salt stress on ion balance at vegetative stage in rice (Oryza sativa L.) / K.V. Azarin, A.V. Usatov, N.S. Kolokolova, O.A. Usatova, A.V. Alabushev, P.I. Kostylev // OnLine Journal of Biological Sciences. – 2016. – 16. – No.1. – P. 76-81.
  9. Usatov A.V. Introgression the saltol QTL into the elite rice variety of Russia by marker-assisted selection / A.V. Usatov, A.V. Alabushev, P.I. Kostylev, K.V. Azarin, M.S. Makarenko, O.A. Usatova // American Journal of Agricultural and Biological Science. – 2015. – 10. – No.4. – P. 165-169.
  10. Hurkman W.J. Effect of salt stress on plant gene expression: A review / W.J. Hurkman // Plant and Soil. – 1992. – 146. ­– P. 145-151.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.