RU2206977C1

RU2206977C1 - Plant frost resistance evaluation method

Info

Publication number: RU2206977C1
Application number: RU2001126632A
Authority: RU
Inventors: А.П. Стаценко; Е.Н. Кузин; А.Ю. Кузнецов
Original assignee: Пензенская государственная сельскохозяйственная академия; Стаценко Александр Петрович
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: method involves providing germination of seeds of crops or sorts under test for 14 days in thermostat on wetted filtering paper without access of light; providing stepped cooling of sprouts in cooling chamber under temperature mode: first day at temperature of 10 C, second day at temperature of 5 C; determining content of proline in leaves and calculating plant frost resistance coefficient, which is expressed as ratio of said amino acid content in plant leaves mass to initial value. Three groups of frost resistance are determined: high frost resistance corresponds to coefficient of 3.01 or higher; average frost resistance corresponds to coefficient of 1.51-3.00; low frost resistance corresponds to coefficient of 1.50 and below this value. EFFECT: intensified and simplified evaluation process and increased objectiveness of evaluation. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства /растениеводства/ и может быть использовано для определения холодостойкости культурных растений различных систематических групп, а также новых сортов и селекционного материала. The invention relates to the field of agriculture / crop production / and can be used to determine the cold resistance of cultivated plants of various systematic groups, as well as new varieties and breeding material.

Известны прямые и косвенные лабораторные методы определения холодостойкости растений, в основе которых лежит учет всхожести семян при низких температурах, скорость роста первичного корня при охлаждении, время наступления плазмолиза, величина центробежной силы смещения хлоропластов и др. [1]. There are known direct and indirect laboratory methods for determining the cold hardiness of plants, which are based on taking into account seed germination at low temperatures, the growth rate of the primary root upon cooling, the time of onset of plasmolysis, the value of the centrifugal displacement force of chloroplasts, etc. [1].

Названные методы отличаются относительно низкой объективностью, продолжительным временем оценки, невозможностью проведения массовых /серийных/ анализов, что препятствует их широкому использованию в сельскохозяйственной практике. The above methods are characterized by relatively low objectivity, a long evaluation time, and the impossibility of conducting mass / serial / analyzes, which impedes their widespread use in agricultural practice.

Известен также биохимический метод оценки холодостойкости растений, основанный на учете изменчивости содержания макроэргических соединений фосфора в растительных тканях в процессе охлаждения [2]. Also known is a biochemical method for assessing the cold hardiness of plants, based on taking into account the variability of the content of macroergic phosphorus compounds in plant tissues during cooling [2].

Однако этот метод сложен в исполнении, требует высокой квалификации исполнителя и дорогостоящего лабораторного оборудования, что не позволяет широко использовать для серийной оценки холодостойкости растений. However, this method is difficult to implement, requires highly skilled performer and expensive laboratory equipment, which does not allow widespread use for serial assessment of cold resistance of plants.

Имеются также сведения о том, что в процессе охлаждения в вегетативных органах растений различных систематических групп накапливается в свободном виде аминокислота пролин, которая обладает свойством защищать клеточные структуры в условиях холодового стресса [3, 4]. Используя названные качества пролина, нами разработан наиболее совершенный, по сравнению с упомянутыми выше, способ оценки холодостойкости растений. There is also evidence that during cooling, the proline amino acid accumulates in the vegetative organs of plants of various systematic groups in free form, which has the property of protecting cellular structures under conditions of cold stress [3, 4]. Using the above-mentioned qualities of proline, we have developed the most advanced, in comparison with the aforementioned, method for assessing the cold resistance of plants.

Целью предлагаемого изобретения является повышение объективности и существенное ускорение процесса оценки, а также его упрощение, что открывает перспективу для массовой /серийной/ оценки холодостойкости растений. The aim of the invention is to increase the objectivity and significantly accelerate the evaluation process, as well as its simplification, which opens the prospect for mass / serial / evaluation of cold resistance of plants.

Поставленная цель достигается путем двухнедельного проращивания семян испытуемых культур /или сортов/ в термостате на увлажненной фильтровальной бумаге без доступа света с последующим ступенчатым охлаждением проростков в холодильной камере в температурном режиме: первые сутки при 10^oС, вторые - при 5^oС с последующим определением содержания свободного пролина в листьях и вычислением коэффициентов холодостойкости растений, которые вычисляются отношением содержания аминокислоты в листовой массе после охлаждения растений к исходной. При этом выделяется три группы устойчивости: высокохолодостойкая /коэффициент холодостойкости 3,01 и выше/; среднехолодостойкая /1,51-3,00/; низкохолодостойкая /1,50 и ниже/.The goal is achieved by two-week germination of the seeds of the tested cultures / or varieties / in a thermostat on moistened filter paper without light access, followed by stepwise cooling of the seedlings in the refrigerator in the temperature regime: the first day at 10 ^o C, the second at 5 ^o C with subsequent determination the content of free proline in the leaves and the calculation of the coefficients of cold resistance of plants, which are calculated by the ratio of the amino acid content in the leaf mass after cooling the plants to the original. In this case, three stability groups are distinguished: highly cold-resistant / coefficient of cold resistance 3.01 and higher /; medium cold / 1.51-3.00 /; low cold resistant / 1,50 and below /.

Для этого в партиях проростков до и после охлаждения с помощью скальпеля или лезвия отделяются первичные листья. Двухграммовые навески заливаются 20 мл 3%-ной сульфосалициловой кислоты и гомогенизируются на гомогенизаторе или растираются в ступке с кварцевым песком до получения однородной массы. После фильтрования к 2 мл фильтрата добавляется 2 мл кислого нингидрина и 2 мл ледяной уксусной кислоты. Кислый нингидрин готовится непосредственно перед анализом путем нагревания смеси из 1,25 г нингидрина, 30 мл ледяной уксусной кислоты и 20 мл 6-молярной ортофосфорной кислоты до кипения. To do this, in the batches of seedlings before and after cooling, primary leaves are separated with a scalpel or blade. Two-gram samples are poured with 20 ml of 3% sulfosalicylic acid and homogenized on a homogenizer or rubbed in a mortar with quartz sand until a homogeneous mass is obtained. After filtration, 2 ml of acid ninhydrin and 2 ml of glacial acetic acid are added to 2 ml of the filtrate. Acidic ninhydrin is prepared immediately before analysis by heating a mixture of 1.25 g of ninhydrin, 30 ml of glacial acetic acid and 20 ml of 6 molar phosphoric acid to a boil.

Приготовленная смесь выдерживается в течение одного часа на кипящей водяной бане с последующим резким охлаждением пробирок в проточной водопроводной воде. The prepared mixture is aged for one hour in a boiling water bath, followed by rapid cooling of the tubes in running tap water.

Образовавшееся окрашенное соединение экстрагируется добавлением в пробирки по 4 мл толуола с последующим интенсивным взбалтыванием в течение 20 с. После 15-ти минутного отстаивания верхний слой сливается в кюветы /5 мм/ фотоэлектрокалориметра ФЭК-56М. Интенсивность окраски измеряется при длине волны 520 нм. The resulting colored compound is extracted by adding 4 ml of toluene to the tubes, followed by vigorous agitation for 20 s. After 15 minutes of sedimentation, the upper layer is merged into cells / 5 mm / photoelectric calorimeter FEK-56M. The color intensity is measured at a wavelength of 520 nm.

Концентрацию свободного пролина определяют по стандартной кривой и расчитывают в мг% на сырую массу листьев. На основании полученных данных расчитываются коэффициенты холодостойкости, которые позволяют оценить уровень устойчивости группы растений и отнести ее к той или иной группе устойчивости. The concentration of free proline is determined by a standard curve and calculated in mg% on the wet weight of the leaves. Based on the data obtained, cold resistance coefficients are calculated, which make it possible to assess the level of resistance of a plant group and attribute it to a particular resistance group.

В качестве примера приводим сравнительную оценку холодостойкости культурных растений различных систематических групп. As an example, we give a comparative assessment of the cold resistance of cultivated plants of various systematic groups.

Анализ оценки холодостойкости позволяет разделить все испытуемые культуры на три группы: высокохолодостойкие /ячмень, горох, свекла/, среднехолодостойкие /салат, бобы, гречиха/ и низкохолодостойкие /кукуруза, просо, огурец/, что вполне согласуется с данными, полученными при использовании традиционного метода холодового проращивания семян. An analysis of the assessment of cold hardness allows us to divide all the tested cultures into three groups: highly cold-resistant / barley, peas, beets /, medium-cold / salad, beans, buckwheat / and low-cold / corn, millet, cucumber /, which is consistent with the data obtained using the traditional method cold germination of seeds.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям /Под ред. Г.В. Удовенко, ВИР. - Л. - 1998. - /с.62/.SOURCES OF INFORMATION
1. Diagnosis of plant resistance to stress / Ed. G.V. Udovenko, VIR. - L. - 1998. - / p. 62/.

2. Алешин Е.П. Воробьев Н.В. Изучение влияния пониженной температуры на фосфорный обмен как метод оценки сортов риса на холодостойкость. - Труды Кубанского СХИ, 1975. - Краснодар. - Т.98. - Вып.126, - /с.25/. 2. Aleshin EP Vorobiev N.V. Study of the effect of low temperature on phosphorus metabolism as a method for assessing rice varieties on cold resistance. - Proceedings of the Kuban Agricultural Institute, 1975. - Krasnodar. - T. 98. - Issue 126, - / p. 25/.

3. Савицкая Н.Н. О физиологической роли пролина в растениях // Научные доклады Высшей школы, 2. - 1976. - /с.70/. 3. Savitskaya N.N. On the physiological role of proline in plants // Scientific reports of the Higher School, 2. - 1976. - / p. 70/.

4. Кузнецов В.В. Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: Биохимическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений, 1999. - Т.46 2. - /с.322/. 4. Kuznetsov VV Shevyakova N.I. Proline under stress: Biochemical role, metabolism, regulation // Plant Physiology, 1999. - T. 46 2. - / p.322/.

Claims

A method for evaluating the cold hardiness of plants, including two-week germination of seeds of the tested cultures or varieties in a thermostat on moistened filter paper without access to light, characterized in that stepwise cooling of the seedlings in the refrigeration chamber in the temperature regime is used: the first day at 10 ^o C, the second day at 5 ^o C, followed by determination of free proline content in the leaves, and calculating the coefficient cold resistance of plants which express the ratio of the content of this amino acid in sheet weight After cooling to the original plant, and there are three groups of stability: vysokoholodostoykuyu - cold resistance coefficient of 3.01 or higher; medium cold - 1.51-3.00; low cold resistant - 1.50 and below.