Биологический способ неразрушающего прижизненного контроля параметров развития корневой системы растений

Биологический способ неразрушающего прижизненного контроля параметров развития корневой системы растений

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для решения различных задач в мелиорации, агрономии, почвоведении, ботанике.

Известны способы изучения корневой системы растений, в которых для установления расположения корневой системы культурных растений применяют почвенные раскопки [Рожков В.А. Методы изучения корневых систем растений в поле и лаборатории: учебн.-методич. пособие 1 В.А. Рожков, И.В. Кузнецова, X.Р. Рахматуллоев. 2-е изд. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. 51 с.]. Этот традиционный способ весьма трудоемок и требует значительных затрат квалифицированного ручного труда.

Следить за характером расположения корневой системы можно в вегетационных сосудах, используя для этого плоскую стенку, изготовленную из прозрачного стекла [Авторское свидетельство SU №40036, кл. 421,13, опубл. 30.11.1934].

Существенным недостатком использования данного способа контроля над расположением корней растения является значительное ограничение объема вегетационного сосуда, не позволяющее получать приоритетную информацию о характере формирования корневой системы растений, выросших в условиях полномасштабных натуральных площадей питания.

Известно, что некоторые виды культурных растений из семейств (пасленовых, тыквенных, астровых, крестоцветных и др.) поражаются различными видами цветковых растений-паразитов из семейства заразиховых - Orobanchaceae Vent. Подавляющее число видов заразих обладают достаточно выраженной степенью специализации, для того чтобы этот феномен мог быть использован для обнаружения корней именно изучаемого вида растений. Определенный вид заразихи приспособлен паразитировать на ограниченном круге питающих растений, принадлежащих в большинстве случаев только одному, в редких нескольким семействам, родам и видам [Терехин Э.С. Определитель заразиховых флоры СССР (с атласом плодов и семян) / Э.С. Терехин, Г.В. Шибакина и др. СПб.: НАУКА, 1993]. Например, заразиха египетская, или бахчевая (О. aegyptiaca Pers.), поражает около 70 видов растений, в том числе картофель, табак, капусту, томат, тыквенные. Такая особенность биологии семейства заразиховых позволяет использовать некоторые из видов после искусственного их внесения в почву для биологического способа неразрушающего прижизненного контроля параметров развития корневой системы опытных растений посредством учета координат цветоносов видоспецифичных облигатных подземных цветковых растений-паразитов. Например, заразихой вида О. aegyptiaca Pers. поражаются хозяева из семейств Cucurbitaceae L. и Solanaceae L., а видом заразихи О. cumana Wallr. поражаются хозяева из семейства Asteraceae L. - подсолнечник. Ввиду того, что заразихи относятся к категории малораспространенных карантинных сорняков, то их появление на поверхности поля однозначно укажет на место присутствия в почве корней хозяина, а именно - изучаемого культурного растения без проведения трудоемких раскопок почвы. Для приведения в действие данного способа наблюдения в почву на специально отведенных контролируемых участках перед посевом проводится искусственное внесение семян растения-паразита - равномерно по всей глубине пахотного слоя.

Целью предлагаемого изобретения является значительное сокращение затрат ручного труда на проведение исследований по установлению местоположения корневой системы изучаемых растений на этапе ознакомительного анализа ситуации, привлекая биологический способ неразрушающего прижизненного контроля параметров развития корневой системы опытного растения.

Поставленная цель достигается тем, что без проведения трудоемких раскопок корней посредством учета координат цветоносов видоспецифичных облигатных подземных цветковых растений-паразитов (например, заразиховых Orobanchaceae Vent.), паразитирующих на растениях (Cucurbitaceae L. и Solanaceae L., Asteraceae L., и др.), выросших из семян заразихи, предварительно размещенных на специально отведенных контролируемых участках в пахотном слое почвы по возможности равномерно, устанавливается местоположение корня изучаемого растения по появляющимся на поверхности поля цветоносам заразихи.

В предлагаемом способе наблюдение за расположением корневой системы растений производится без использования традиционных раскопок почвы, для чего в качестве индикаторов на присутствие в подземном пространстве корневой системы изучаемого растения используются облигатные цветковые растения-паразиты из семейства заразиховых - Orobanchaceae Vent., паразитирующие на нем, и которые в почве самостоятельно обнаруживают изучаемое растение, вступают с ними в контакт, а затем прорастают, растут, прикрепившись к корням хозяина, появляются на поверхности поля, достоверно указывая на наличие в основании их цветоноса корня сопряженного хозяина.

Для индикации местоположения корня предлагаемым способом необходимы следующие действия. До посева изучаемого растения в почву, на специально отведенных контролируемых участках вносятся равномерно по всему пахотному слою семена заразихи, сопряженного с хозяином вида. Растения заразихи при осуществлении заражения корней исследуемого растения обнаруживают себя, а следовательно, и местоположение корней по цветоносам, появляющимся на поверхности поля. Таким образом, цветоносы заразихи, появляющиеся на плоскости поля, предоставляют возможность наблюдать за расположением под землей корневой системы растения-хозяина без проведения трудоемких, требующих высокой квалификации, раскопок корневой системы. Фиксирование мест появления цветоносов заразихи облегчается тем обстоятельством, что у заразихи отсутствует хлорофилл, цветоносы обесцвечены, а ее цветки на контрастном фоне зеленой листостебельной массы опытного растения окрашены в синий и желтый цвет (см. рисунок). Проведя малозатратные раскопки непосредственно у цветоносов заразихи, можно дополнительно определить и глубину залегания корней.

Способ реализуется следующим образом.

После вспашки в процессе предпосевной подготовки поля на специально отведенных контролируемых участках, где будут размещены опытные растения, заранее производится внесение семян заразихи того вида, который входит в сопряженную пару (паразит-хозяин). Семена размещаются равномерно по всему профилю почвы, например, используя фрезерование. Затем, в процессе роста и развития опытного растения, выделяемая корневой системой растения-хозяина пасока, по мере приближения почвы к устойчивой температуре 22-25°C, стимулирует прорастание семян заразихи. Проростки заразихи, образуя присоски, вступают в контакт с корнем хозяина. После чего начинается развитие паразитического растения, заканчивающееся появлением на поверхности поля цветоноса заразихи. Во время учетов на плоскости поля производится установление конфигурации корневой системы изучаемого растения. Кроме того, проведя на местах появления цветоносов незначительные раскопки, при необходимости можно установить и глубину заложения корней. По мере продолжения вегетационного сезона возможно проведение повторных учетов, ввиду того, что прорастание всех семян заразихи, находящихся в зоне жизнедеятельности одного хозяина, не синхронизовано по времени.

Заготовить семена заразихи для проведения эксперимента несложно. На одном растении заразихи их может быть до 100 тыс. Семена мельчайшие, длиной 0,2-0,6 мм, шириной 0,17-0,25 мм. Заразиха относится к карантинным сорнякам и распространена не повсеместно, в связи с чем данный вид анализа следует проводить на специально отведенных контролируемых участках. Кроме того, по окончании исследований изучаемые растения обрабатываются раствором ГМК-Na, который подавляет развитие растений заразихи для предотвращения дальнейшего развития карантинного сорняка. Все успевшие появиться цветоносы заразихи собираются, подсушиваются и сжигаются, не допуская их обсеменения и попадания семян в почву.

Предлагаемый способ обеспечит значительную экономию затрат ручного труда на проведение изучения расположения корней опытных растений.

Биологический способ неразрушающего прижизненного контроля параметров развития корневой системы растений, отличающийся тем, что посредством учета координат цветоносов видоспецифичных цветков растений-паразитов, например, заразиховых – Orobanchaceae Vent., паразитирующих на растениях-хозяевах, например Cucurbitaceae, Solonaceae, Asteraceae, выросших из семян заразихи, предварительно размещенных в пахотном слое почвы по возможности равномерно, устанавливается местоположение корня и его конфигурация, а также глубина залегания корней изучаемого растения по появляющимся на поверхности поля цветоносам заразихи.