СОРТОВОЙ ПОЛИМОРФИЗМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛИСТЬЕВ У РАСТЕНИЙ СОИ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЕКЦИИ

Аннотация

Фотосинтез – важный физиологический процесс, состоящий из световой и темновой фаз, которые обеспечивают преобразование восполняемой солнечной энергии в макроэнергетические связи и образование органических соединений, необходимых растениям. В совокупности
за счет фотосинтеза образуется свыше 95% сухого вещества урожаев. Поэтому учёт показателей фотосинтетической активности в селекции сельскохозяйственных культур имеет важное практическое
значение. Наши исследования показали, что показатели фотосинтетической активности листьев сои
характеризуются выраженным генотипическим полиморфизмом. Их значения изменялись у сортообразцов культуры в диапазоне: КВФХ – от 0,310 до 0,763 отн. ед.; активность ЭТЦ – от 75,94 до 128,65
отн. ед.; интенсивность фотосинтеза листьев – от 10,09 до 12,99 мкмоль CO2/м2с. Генотипические различия наиболее ярко проявлялись в период массового налива семян на уровне листьев генеративной сферы с 14 до 16 часов по московскому времени. Квантовый выход флуоресценции хлорофилла (КВФХ) и активность их электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) у листьев 3…4 сверху генеративной
сферы были у изученных сортов культуры выше, по сравнению с листьями средних ярусов в среднем
на 51%, а нижних – на 83%, а интенсивность фотосинтеза на 41,1 и 78,5%, соответственно. Сорт Ланцетная сохранял высокую фотосинтетическую активность листьев не только в благоприятных, но и
засушливых условиях вегетации, что даёт основание его рассматривать ценным исходным материалом в селекции культуры на адаптивность. В течение дня активность световых реакций фотосинтеза листьев изменялась по-разному: у сортов Ланцетная, Свапа, Славяночка отмечался один пик
активности ЭТЦ — с 12:00 до 14:00 часов по московскому времени, а у других два пика: первый с 8:00
до 12:00, а второй с 14:00 до 16:00 часов. Между величиной КВФХ и активностью ЭТЦ коэффициент
корреляции был отрицательным. Сделано заключение, что оценку селекционного материала и отбор
перспективных генотипов сои по показателям активности световой фазы фотосинтеза целесообразно
проводить в фазу плоского боба на 3…4 листе сверху с 8 до 11:00 и с 14:00 до 16:00 часов при интенсивности освещения 1000 мкмоль квантов света/м2с, а генотипов отзывчивых на высокую инсоляцию
при интенсивности освещения 1500–2000 мкмоль квантов света/м2с.

Ключевые слова: electron transport chain activity, photosynthesis, photosynthetic activity., quantum yield, selection, soybean, variety, активность электронно-транспортной цепи, интенсивность фотосинтеза., квантовый выход, селекция, сорт, соя, фотосинтез

Об авторах

Список литературы

1. Молчан И. М., Ильина Л. Г., Кубарев П. И. Спорные вопросы в селекции растений // Селекция и
семеноводство. 1996. №1–2. С.36.
2. Lawson T., Kramer D. M., Raines С. A. Improving yield by exploiting mechanisms underlying natural
variation of photosynthesis // Current Opinion in Biotechnology. 2012. Vol. 23. Is. 2. P. 215–220. https://doi.
org/10.1016/j.copbio.2011.12.012
3. Ничипорович А. А. Энергетическая эффективность фотосинтеза и продуктивность растений.
Пущино: НЦ БИ АН СССР. 1979. 37 с.
4.Zhu X. G. , Long S. P. , Ort D. R. Improving photosynthetic efficiency forgreater yield // Annual Review
of Plant Biology. 2010. V. 61. P. 235–261. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042809-112206
5. Амелин А. В., Чекалин Е. И. Селекция на повышение фотоэнергетического потенциала растений
и эффективность его использования, как стратегическая задача в обеспечении импортозамещения и
продовольственной безопасности России // Вестник Орел ГАУ. 2015. Т. 57. № 6. С. 9–17.
6. Мокроносов А. Т. Фотосинтетическая функция и целостность растительного организма. Москва : Наука, 1983. 64 с.
7. Ort D. R., Merchant S. S., Alric J, Barkan A., et al. Redesigning photosynthesis to sustainably meet
global food and bioenergy demand // PNAS. 2015. V. 112. No 28. P. 8529–8536. https://doi.org/10.1073/
pnas.1424031112.
8. Зеленский М. И. Фотосинтетические характеристики важнейших сельскохозяйственных культур
и перспективы их селекционного использования // Физиологические основы селекции растений /
под редакцией Г. В. Удовенк, В. С. Шевелухи. Санкт-Петербург: ВИР, 1995. Т.II. Ч.II. С. 466–554.
9. Carmo-Silva E., Andralojc P. J., Scales J. C., et al. Phenotyping of field-grown wheat in the UK
highlights contribution of light response of photosynthesis and flag leaf longevity to grain yield // Journal of
Experimental Botany. 2017. Vol. 68. No. 13 P. 3473–3486. https://doi.org/https://doi.org/10.1093/jxb/erx169.
10. Гаврикова А. А., Лаханов А. П. Особенности выращивания селекционного материала зерновых
бобовых культур в условиях теплиц // Научно-техн. бюл. ВНИИЗБК. 1981. Вып. 28. С. 41–46.
11. Bilger W., Schreiber U., Bock M. Determination of the quantum efficiency of photosystem II and of
nonphotochemical quenching of chlorophyll fluorescence in the field. Oecologia, 1995. 102 : 425–32.
12. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов
исследований). Москва : Агропромиздат, 1985. 351 с.
13. Hao D, Chao M, Yin Z, Yu D. Genome-wide association analysis detecting significant single nucleotide polymorphisms for chlorophyll and chlorophyll fluorescence parameters in soybean (Glycine max) landraces //
Euphytica. 2012. V. 186(3). P. 919–931.
14. Gordon A. J., Hesketh J. D., Peters D. B. Soybean leaf photosynthesis in relation to maturity classification
and stage of growth // Photosynthesis Research. 1982. № 3. P. 81–93.
15. Чекалин Е. И., Амелин А. В. Общие и частные особенности фотосинтеза растений у зерновых,
зернобобовых и крупяных культур // Вавиловские чтения – 2020: Сборник статей Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию открытия закона гомологических рядов и
133-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Саратов: Амирит, 2020. С. 268–275.
16. Atkinson C. J., Policarpo M., Webster A. D., Kingswell G. Drought tolerance of clonal Malus determined
from measurements of stomatal conductance and leaf water potential // Tree Physiology. 2000. 20. P. 557–
563.
17. Jin J., Liu X., Wang G., Mi L., Shen Z., Chen X., Herbert S. J. Agronomic and physiological contributions
to the yield improvement of soybean cultivars released from 1950 to 2006 in Northeast China // Field Crops
Research. 2010. Vol. 115. Issue 1. P. 116–123. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2009.10.016
18. Morrison M. J., Voldeng H. D., Cober E. R. Agronomic changes from 58 years of genetic improvement
of short-season soybean cultivars in Canada // Agronomy Journal. 2000. Vol. 92. Issue 4. P. 780–784. https://
doi.org/10.2134/agronj1999.914685x