Пути повышения жароустойчивости растений.

Помимо методов диагностики жаростойкости немаловажное значение имеют пути повышения жаростойкости растений. На любом отрезке жизненного цикла растение, застигнутое жарой, так или иначе приспосабливается к этому неблагоприятному фактору. Однако это приспособление дается растению не простой ценой. А именно: приостанавливается его рост, затем начинают тратиться накопленные им ранее запасы питательных веществ, расходуются метаболиты и растение перестраивается на новый обмен и ритм своего развития. При этой перестройке растение может или ускорить, или сильно задержать свое развитие. Естественно , что продуктивность при этом будет сильно падать. Более слабые растения сильно повреждаются или даже погибают.

При разработке метода повышения жароустойчивости растений применяется биологический подход с использованием приспособительных возможностей растения. Данный подход заключается в том, что слегка наклюнувшиеся семена и зерновки растений подвергаются обезвоживанию. Их жизнедеятельность при этом пробудилась, но ростовые процессы задерживаются из-за минимума воды, которая им давалась для наклевывания. Такие набухшие или слегка наклюнувшиеся семена и зерновки выдерживают 24 -48 часов в намоченном состоянии, затем подсушивают на воздухе или в сушилках до воздушно-сухого состояния. Так молодое растение переносит засуху перед посевом и приспосабливается к ней, что приводит к глубокой физиолого-биохимической перестройке растений и к повышению их жароустойчивости. Этот метод был назван методом предпосевного закаливания. Положительная сторона данного метода в том, что закаленные растения по сравнению с незакаленными приносят более высокий урожай.

Помимо повышенной жароустойчивости, закаленные растения обнаруживают еще один феномен – стимуляционный эффект (тенденцию к усилению роста). Стимуляционный эффект от закаливания связан с большей активностью хроматина.

Закаленные растения демонстрируют ряд отличительных особенностей[8]:

· закаленные растения обладают высоким энергетическим уровнем из-за содержания в них органического кислоторастворимого фосфора.

· закаленные растения имеет более прочную ультраструктуру митохондрий, и лучше переносят высокие температуры.

· у закаленных необезвоженных растений по сравнению с незакаленными наблюдается более интенсивный распад РНК. В цитоплазме клетки увеличивается содержание конечных продуктов рибонуклеазной деполимеризации РНК - рибонуклеозидномофосфатов, усиливается рибонуклеазная активность. Предпосевное закаливание сказывается не только на усиленном синтезе РНК, но и на усиленном ее распаде.

Также повышенное внимание уделяется увеличению урожайности зерна в варианте удобрение + закаливание. Очевидно, что закаленные растения эффективнее используют удобрения, нежели незакаленные.

Предпосевное закаливание отражается как на анатомических, так и на морфологических особенностях растений( на структуре их клеток и мощности их корневой системы).

Достаточно интересным фактом является то, что наблюдается передача свойств высокой жароустойчивости у закаленных растений следующим поколениям, причем она носит характер длительной модификации, так как постепенно исчезает через несколько поколений.

Все изложенное выше приводит к выводу, что закаленные растения являются значительно более продуктивными. Очень важным является то обстоятельство, что с ростом урожая разница между закаленными и контрольными растениями в абсолютных величинах не только не падает, но даже возрастает.

Существует еще один метод, позволяющий повысить жароустойчивость. Свойство солей кальция повышать вязкость протоплазмы было использовано для повышения жароустойчивости.

Сухие зерновки обрабатываются 1/40 М раствором CaCl2, погружая их в гипертонический раствор на 18-24 часа без последующего промывания водой. После чего немного просушивают и высевают. Наблюдается повышение вязкости цитоплазмы и жаростойкости клеток. Растения отличает более благоприятный водный режим за счет увеличения объема и поглощающей поверхности корней. Обработка семян CaCl2 благоприятно сказывается на росте, развитии растений и повышении урожая.

В.Ф. Альтергот [2] предложил метод закаливания (повышения жароустойчивости) проростков. В своих опытах он чередовал действие повышенных и нормальных температур на проростки и этим сильно повышал жароустойчивость. Под влиянием повышенных температур происходит подавление синтетических реакций и энергетическое значение дыхания меняется, накапливаются сахара, аскорбиновая кислота и др. В поврежденных высокой температурой органах растений находятся легко ресинтезируемые продукты деполимеризации неглубокого распада. В результате происходит отток метаболитов из поврежденных тканей к физиологически активным с неповрежденными точками роста. Если поочередно то повышать температуры, то опускать до нормального уровня, то можно наблюдать восстановление повреждений. При этом получаются жароустойчивые растения с большой регенерационной способностью .

Комплексный метод повышения жароустойчивости. На 100 г зерновок добавляется 10 мл 0,5 % раствора БЭС (бромистый деметил-β-бромэтилсульфанит) или 5% раствора хлорхолинхлорида (ССС). Зерновки встряхиваются в течение 6 часов с ретардантами, затем их высевают в сосуды с почвой. Контролем служат зерновки, опрыснутые таким же количеством воды. У закаленных растений всходы появляются на 2-3 дня раньше, а также наблюдается углубление узла кущения. Комплексная обработка повышает жароустойчивость растений, усиливает защитные механизмы, способствует углублению узла кущения и увеличивает стойкость к полеганию.

Предпосевное закаливание картофеля.

Сначала картофель промывают 0,5 % раствором формалина, затем разрезают. Одну половину оставляют на свету до появления ростков, а другую – в темноте при температуре 15-18°С. Через 10 дней весь материал делят на 3 части. Первую отправляют в сушильный шкаф на сутки при температуре 30-35°С, затем переносят в помещение с температурой 15°С, затем выдерживают на свету или в темноте 2 суток. Прогреванию она подвергается 2 раза и высаживается. Вторая часть - подсушивается при температуре 15°С. Третья часть – контрольная, не подвергается дальнейшей обработке, хранится при 3°С в подвале и промывается перед посевом 0,5 % формалином. В конце отмечается повышение урожая и товарности клубней во всех вариантах. Наилучшими вариантами будут десятидневное проращивание, а затем подсушивание при 30-35°С в течение суток.

Таким образом, данные методы демонстрируют довольно широкий диапазон приспособительных возможностей растительных организмов. Закаляя растение на разных этапах жизненного цикла, можно наблюдать довольно интересные особенности проявления устойчивости живых организмов к повышенным температурам. К примеру, при адаптации к обезвоживанию растения проявляют сопряженную устойчивость, повышая способность лучше переносить не только обезвоживание, но и перегрев. Можно сказать, что закаленные растения являются жароустойчивыми .

Климат Рязанской области

В Рязанской области преобладает умеренно-континентальный климат. Характерными его чертами являются теплое лето, умеренно-холодная зима с более менее устойчивым снежным покровом и выраженными сезонными переходами[15].

Теплый сезон.

Начало теплого сезона приходится на середину весны. В третьей декаде марта наблюдается весеннее снеготаяние. Средняя месячная температура самого теплого месяца – июля – колеблется в пределах от 18,5 до 19,5 °С. Иногда температура воздуха может повышаться до 38-41 °С (так назывемый абсолютный максимум). Продолжительность теплого периода года в среднем составляет 210-218 дней ; безморозного периода - 170-180 дней.

Холодный сезон.

Температура воздуха самого холодного месяца – января - составляет –10,5-11,0 °С, а в очень холодные суровые зимы может снижаться и до –40-45 °С (так называемый абсолютный минимум). В зимнее время образуется устойчивый снежный покров, высота которого к концу зимы достигает 25-30 сантиметров.

Амплитуда среднемесячных температур составляет 30-31 °С. По увлажнению Рязанская область входит в группу неустойчивого увлажнения. Атмосферные засухи наблюдаются на севере области в среднем в 70% случаев, из них в 20% бывают дни и с интенсивными засухами; в центральной части в 90% , из которых 30% - с интенсивной засухой; а на юго-востоке засухи наблюдаются почти ежегодно. Число таких дней за теплый период – от 5 до 10.

Годовое количество атмосферных осадков около 500-575 мм с колебаниями в отдельные годы от 170-200 мм (1920 г.) до 750-850 мм (1952, 1962 гг.). Две третьи осадков выпадает в виде дождя, а одна треть в виде снега. Осадки в летний период носят преимущественно ливневой характер.

ГЛАВА 4