У значній частині сільськогосподарських ґрунтів світу кількість азоту, необхідного для росту й розвитку рослин, є недостатньою. Однією з альтернатив збільшенню внесення азотних добрив, особливо з огляду на їхню вартість і затрати під час внесення, може бути використання сортів пшениці з високою здатністю до ремобілізації азоту з вегетативних частин рослин в якості джерела цього елемента для наливання зерна. Накопичення запасів азоту в зерні здебільшого визначається ремобілізацією його з листків, оскільки поглинання азоту коренями після цвітіння в незрошуваних польових культур зазвичай невисоке. Зважаючи на те, що генотипи пшениці з покращеною ефективністю ремобілізації поживних речовин можуть бути краще пристосовані до різних умов вирощування, було оцінено вплив зменшення асиміляційної поверхні листків головного пагона впродовж періоду цвітіння—молочно-воскова стиглість на масу зернівок у різних сортів озимої пшениці з метою виявлення ознак для використання в селекції на високу врожайність. Опосередковане оцінювання реутилізації поживних речовин з листків у процесі старіння проводили за зменшенням маси сухої речовини зелених листків, розташованих нижче від прапорцевого, головного пагона рослин озимої пшениці й валової кількості хлорофілу в них упродовж періоду цвітіння—молочно-воскова стиглість у 2019/20—2022/23 рр. Встановлено, що обидва показники, залежали від умов року і в 2021 р. були найменшими порівняно з двома іншими роками. Також спостерігали й сортові відмінності. Так, у сортів сучасної селекції Київська 17 та Городниця втрати маси сухої речовини листків і валової кількості хлорофілу в них за цей період у середньому були вищими, ніж у сорту більш ранньої селекції Смуглянка в 2020 та 2022 рр. та в сорту Почайна в 2022 р. Маса 1000 зерен з колоса головного пагона сучасних сортів озимої пшениці в середньому за три роки досліджень мала тенденцію до вищих, ніж у сорту Смуглянка, значень — в перших вона варіювала від 44,8 до 48,3 г, а в останнього становила 41,1 г. Аналіз тісноти кореляційного зв’язку маси 1000 зерен зі зменшенням маси сухої речовини зелених листків, розташованих нижче від прапорцевого, й валової кількості хлорофілу в них упродовж періоду цвітіння—молочно-воскова стиглість показав, що для кожного із сортів існує позитивна залежність з обома показниками (коефіцієнти детермінації варіювали від 0,54 до 0,89). Отже, всі досліджені сорти, незалежно від терміну селекції, характеризувалися ефективною ремобілізацією поживних речовин з листків. Отримані дані засвідчують, що створення нових сортів, які мають вищу здатність до ремобілізіції поживних речовин з вегетативних органів, зокрема азоту, є важливим чинником збільшення виробництва пшениці за менших витрат на її вирощування. Сорти пшениці з вищим коефіцієнтом реутилізації азоту з листків можуть бути цінним вихідним матеріалом для селекції.
Ключові слова: Triticum aestivum L., старіння листків, наливання зерна, хлорофіл, реутилізація
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Spiertz, J.H.J. (1978). Grain production and assimilate utilization in relation to cultivar charactheristics, climatic factors and nitrogen supply. Doctoral thesis. Wageningen. 35 p.
2. Schnyder, H. (1993). The role of carbohydrate storage and redistribution in the source-sink relations of wheat and barley during grain filling-a review. The New Phytol., 123 (2), pp. 233-245. http://www.jstor.org/stable/2557991 https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1993.tb03731.x
3. Wakabayashi, Y., Morita, R., Yamagishi, J. & Aoki, N. (2022). Varietal difference in dynamics of non-structural carbohydrates in nodal segments of stem in two varieties of rice (Oryza sativa L.) at pre- and post-heading stages. Plant Prod. Sci., 25 (1), pp. 30-42. https://doi.org/10.1080/1343943X.2021.1914513
4. Evans, L.T., Wardlaw, I.F. & Fisher, R.A. (1975). Wheat / crop physiology: some case histories. Evans, L.T. (Ed.) (pp. 101-149). Cambridge Un-ty Press, Cambridge, UK.
5. Bancal, M.-O., Robert, C. & Ney, B. (2007). Modelling wheat growth and yield losses from late epidemics of foliar diseases using loss of green leaf area per layer and pre-anthesis reserves. Ann. Bot., 100 (4), pp. 777-789. https://doi.org/10.1093/aob/mcm163
6. Morgun, V.V., Tarasiuk, M.V., Priadkina, G.A. & Stasik, O.O. (2022). Depositing capacity of winter wheat stem segments under natural drought during grain filling in Ukrainian Forest Steppe conditions. Biosys. Divers., 30 (2), pp. 163-172. https://doi.org/10.15421/012217
7. van Herwaarden, A.F., Angus, J.F., Richards, R.A. & Farquhar, G.D. (1998). 'Haying-off', the negative grain yield response of dryland wheat to nitrogen fertiliser II. Carbohydrate and protein dynamics. Crop Pas. Sci., 49, pp. 1083-1094. https://doi.org/10.1071/A97040
8. Rebetzke, G., Van Herwaarden, A., Jenkins, C., Weiss, M., Lewis, D. & Ruuska, S. (2008). Quantitative trait loci for water-soluble carbohydrates and associations with agronomic traits in wheat. Aust. J. Agric. Res., 59, pp. 891-905. https://doi.org/10.1071/AR08067
9. Rattey, A., Shorter, R., Chapman, S., Dreccer, F. & Van Herwaarden, A. (2009). Variation for and relationships among biomass and grain yield component traits conferring improved yield and grain weight in an elite wheat population grown in variable yield environments. Crop Pas. Sci., 60, pp. 717-729. https://doi.org/10.1071/CP08460
10. Weiyu, L., Zhang, B., Li, R., Chang, X. & Jing, R. (2015). Favorable alleles for stem water-soluble carbohydrates identified by association analysis contribute to grain weight under drought stress conditions in wheat. PLoS One, 10, e0119438. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119438
11. Triboi, E. & Triboi-Blondel, A.M. (2002). Productivity and grain or seed composition: a new approach to an old problem-invited paper. Europ. J. Agr., 16 (3), pp. 163-186. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(01)00146-0
12. Sandhu, N., Sethi., M, Kumar, A., Dang, D., Singh, J. & Chhuneja, P. (2021). Biochemical and genetic approaches improving nitrogen use efficiency in cereal crops: a review. Front. Plant Sci., 12, 657629. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.657629
13. Gaju, O., Allard, V., Martre, P., Le Gouis, J., Moreau, D, Bogard, M., Hubbart, S. & Foulkes, M.J. (2014). Nitrogen partitioning and remobilization in relation to leaf senescence, grain yield and grain nitrogen concentration in wheat cultivars. Field Crops Res., 155, pp. 213-223. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2013.09.003
14. Kong, L., Xie, Y., Hu, L., Feng, B. & Li, S. (2016). Remobilization of vegetative nitrogen to developing grain in wheat (Triticum aestivum L.). Field Crops Res., 196, pp. 134-144. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.06.015
15. Sharma, S., Kumar, T., Foulkes, M.J., Orford, S., Singh, A.M., Wingen, L.U., Venkatesh, K., Lekshmy, S.N., Mandal, P.K., Griffiths, S., Hawkesford, M.J., Shewry, P.R., Bentley, A. R. & Pandey, R. (2023). Nitrogen uptake and remobilization from pre- and post-anthesis stages contribute towards grain yield and grain protein concentration in wheat grown in limited nitrogen conditions. CABI Agr. Biosci., 4, 12. https://doi.org/10.1186/s43170-023-00153-7
16. Xie, Q., Mayes, S. & Sparkes, D.L. (2016). Early anthesis and delayed but fast leaf senescence contribute to individual grain dry matter and water accumulation in wheat. Field Crops Res., 187, pp. 24-34. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2015.12.009
17. Morgun, V.V., Shvartau, V.V., Konovalov, D.V., Mikhalska, L.M. & Skriplev, V.O. (2022). Club of 100 centners. Modern varieties and systems of nutrition and protection of winter wheat. Kyiv: Vistka [in Ukrainian].
18. Wellburn, A.P. (1994). The spectral determination of chlorophyll a and b, as well as carotenoids using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J. Plant Physiol., 144 (3), pp. 307-313. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(11)81192-2
19. Sylvester-Bradley, R., Scott, R.C. & Wright, S.E. (1990). Physiology in cereal production and improvement. Home-grown cereals authority research review 18. HGCA, London.
20. Makino, A. (2010). Photosynthesis, grain yield, and nitrogen utilization in rice and wheat. Plant Physiol., 155, pp. 125-129. https://doi.org/10.1104/pp.110.165076
21. Xiong, D.L., Chen, J., Yu, T.T., Gao, W.L., Ling, X.X. & Li, Y. (2015). SPAD-based leaf nitrogen estimation is impacted by environmental factors and crop leaf characteristics. Sci. Rep., 5, pp. 1-12. https://doi.org/10.1038/srep13389
22. HШrtensteiner, S. & Kr¬utler, B. (2011). Chlorophyll breakdown in higher plants. Biochim. Biophys. Acta., 1807 (8), pp. 977-988. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2010.12.007
23. Fischer, A.M. (2007). Nutrient remobilization during leaf senescence. Gan, S. (Ed.) (pp. 87-107). Senescence Processes in Plants, Blackwell Publishing Ltd, Oxford, UK. https://doi.org/10.1002/9780470988855.ch5
24. Zhou, L., Chang, G., Shen, C., Teng, W., He, X., Zhao, X., Jing, Y., Huang, Z. & Tong, Y. (2024). Functional divergences of natural variations of TaNAM-A1 in controlling leaf senescence during wheat grain filling. J. Int. Plant Bio. https://doi.org/10.1101/2023.04.22.537891