ВПЛИВ ПОСУХИ НА ПШЕНИЦЮ НА РІЗНИХ СТАДІЯХ РОСТУ

Автор(и)

  • М. В. Сидоренко Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, кафедра генетики и молекулярної біології, Ukraine
  • С. В. Чеботар Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, кафедра генетики и молекулярної біології Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення НААН України (CГІ - НЦНС),, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/2077-1746.2020.1(46).205848

Анотація

Кліматичні умови України та Одеської області зокрема поступово змінюються: середні температури зростають, розподіл опадів стає нерівномірним, частішають випадки екстремальних погодних умов, таких як посухи, зливи, значні коливання температури. Це призводить до необхідності проведення детальних досліджень впливу кліматичних факторів на економічно важливі рослини та механізмів формування ними посухостійкості. Така інформація сприятиме процесу створення універсальних сортів та покращенню систем агротехнічних заходів.  Метою даної роботи була систематизація інформації про вплив дефіциту вологи на біохімічні процеси, ріст, розвиток та продуктивність пшениці м’якої озимої (Triticum aestivum L.), залежно від фази розвитку, під час якої трапляється посуха у Південному степу України, зокрема в Одеському регіоні. Для цього було проаналізовано сучасні публікації на тему впливу посухи на пшеницю під час різних фенологічних фаз, а також простежено агрометеорологічні умови за останні двадцять років у Одеському регіоні, відзначено  сучасні сорти пшениці, пристосовані до  умов вирощування у посушливому південному регіоні України. Відмічено, що посуха впродовж вегетативної стадії чинить негативний вплив на накопичення біомаси та формування продуктивних пагонів, а під час цвітіння та дозрівання зерна зменшує врожай та погіршує його якість. На стадії проростання посуха спричиняє нерівномірну появу сходів, погіршує мінеральне живлення, пригнічує ріст надземних частин. На стадії кущіння формується менше продуктивних пагонів, знижується інтенсивність фотосинтезу, фенологічні фази зсуваються у бік прискорення. Посуха під час колосіння призводить до зменшення кількості зерен у колоссі. Під час цвітіння нестача вологи негативно впливає на фертильність та життєздатність гамет, а під час дозрівання зерна, пригнічує поділ клітин ендосперму та погіршує якість зерна. В цілому, не всі аспекти впливу посухи на біохімічні та фізіологічні процеси розвитку  пшениці м’якої озимої  відомі, тому необхідні подальші дослідження.

Ключові слова: Triticum aestivum L.; фенологія; водний дефіцит; клімат; сорти.

Key words: Triticum aestivum L.; phenology; water stress; climate; cultivars.

Посилання

  1. Abid M., Ali S., Qi L. K., Zahoor R., Tian Z., Jiang D., Snider J. L., Dai T., (2018), «Physiological and biochemical changes during drought and recovery periods at tillering and jointing stages in wheat (Triticum aestivum L.)», Scientific Reports, Vol. 8, №. 1, P. 1-15.
  2. Acevedo E., Silva P., Silva H., (2011), «Wheat growth and physiology», Bread Wheat, Improvement and Production, http://www.fao.org/3/y4011e06.htm
  3. Balla K., Rakszegi M., Li Z., Békés F., Bencze S., Veisz O., (2011), «Quality of winter wheat in relation to heat and drought shock after anthesis», Czech Journal of Food Sciences, Vol. 29, №. 2, P. 117-128.
  4. Barnabás B., Jäger K., Fehér A., (2008), «The effect of drought and heat stress on reproductive processes in cereals», Plant, Cell and Environment, pre-print
  5. Blum A., (2017), «Osmotic adjustment is a prime drought stress adaptive engine in support of plant production», Plant, Cell and Environment, Vol. 40, №1, P. 4-10.
  6. Demirevska K., Simonova-Stoilova L., Vassileva Vol., Vaseva I., Grigorova B., Feller U., (2008), «Drought-induced leaf protein alterations in sensitive and tolerant wheat varieties», General and Applied Plant Physiology, Vol. 34, №1-2, P. 79-102.
  7. Duan H., Zhu Y., Li J., Ding W., Wang H., Jiang L., Zhou Y., (2017), «Effects of drought stress on growth and development of wheat seedlings», International Journal of Agriculture and Biology, Vol. 19, №. 5, P. 1119-1124.
  8. Forrest K. L., Bhave M., (2007), «The TIP and PIP aquaporins in wheat form a large and diverse family with unique gene structures and functionally important features», Functional and Integrative Genomics, №8 (2), P. 115-133.
  9. Ghobadi M. E., Ghobadi M., Zebarjadi A., (2011), «The response of winter wheat to flooding», World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 78, P. 440-442.
  10. Hu Y., Burucs Z., SchmidhalterU., (2006), «Short-term effect of drought and salinity on growth and mineral elements in wheat seedlings», Journal of Plant Nutrition, Vol. 29, №. 12, P. 2227-2243.
  11. Ilyas M., Rasheed A., Mahmood T., (2016), «Functional characterization of germin and germin-like protein genes in various plant species using transgenic approaches», Biotechnology Letters, Vol. 38, №9, P. 1405-1421.
  12. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri andL.A. Meyer (eds.)]. IPCC,Geneva,Switzerland, 151 pp.
  13. Keskin B. C., Sarikaya A. T., Yüksel B., Memon A. R., (2010), «Abscisic acid regulated gene expression in bread wheat (Triticum aestivum L.)», Australian Journal of Crop Science, Vol. 4, №8, P. 617-625.
  14. Kicheva M. I., Tsonev T. D., Popova I. P., (1994), «Stomatal and nonstomatal limitations to photosynthesis in two wheat cultivars subjected to water stress», Photosynthetica, Vol. 30, P. 107-116.
  15. Li C., Zhang W., Yuan M., Jiang L., Sun B., Zhang D., Shao Y., Liu A., Liu X., Ma J., (2019), «Transcriptome analysis of osmotic-responsive genes in ABA-dependent and –independent pathways in wheat (Triticum aestivum L.) roots», PeerJ, Vol. 7, doi: 10.7717/peerj.6519
  16. Lioubimtseva E., Henebry G. M., (2012), «Grain production trends in Russia, Ukraineand Kazakhstan: New opportunities in an increasingly unstable world? », Frontiers of Earth Science, Vol. 6, №. 2, P. 157-166.
  17. Lipiec J., Doussan C., Nosalewicz A., Kondracka K., (2013), «Effect of drought and heat stresses on plant growth and yield: a review», International Agrophysics, Vol. 27, №. 4, P. 463-477.
  18. Müller D., Jungandreas A., Koch F., Schierhorn F., (2016), «Impact of Climate Change on Wheat Production inUkraine», Kyiv: Institute for Economic Research and Policy Consulting, 41 pp.
  19. Németh C., Sellyei B., Veisz O., Bedő Z., (2005), «Phenological and yield responses of wheat to changes in soil moisture in various developmental stages», Cereal Research Communications, Vol. 33, №. 1, P. 283-286.
  20. Nicolas M. E., Gleadow R. M., Dalling M. J., (1985), «Effect of post-anthesis drought on cell division and starch accumulation in developing wheat grains», Annals of Botany, Vol. 55, №. 3, P. 433-444.
  21. Onyemaobi I., Liu H., Siddique K. H. M., Yan G., (2017), «Both male and female malfunction contributes to yield reduction under water stress during meiosis in bread wheat», Frontiers in Plant Science, Vol. 7, https://doi.org/10.3389/fpls.2016.02071
  22. Pradhan G. P., Prasad P. Vol. Vol., Fritz A. K., Kirkham M. B., Gill B. S., (2012), «Effects of drought and high temperature stress on synthetic hexaploid wheat», Functional Plant Biology, Vol. 39, №. 3, P. 190-198.
  23. Saeidi M., Abdoli M., (2015), «Effect of drought stress during grain filling on yield and its components, gas exchange variables, and some physiological traits of wheat cultivars», Journal of Agricultural Science and Technology, Vol. 17, P. 885-898.
  24. Saradadevi R., Palta J. A., Siddique K. H. M., (2017), «ABA-mediated stomatal response in regulating water use during the development of terminal drought in wheat», Frontiers in Plant Science, Vol. 8, https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01251
  25. Sarto M. Vol. M., Sarto J. R. W., Rampim L., Rosset J. S., Bassegio D., da Costa P. F., Inagaki A. M., (2017), «Wheat phenology and yield under drought: a review», Australian Journal of Crop Science, Vol. 11, №. 8, P. 941-946.
  26. Selote D. S., Khanna-Chopra R., (2010), «Antioxidant response of wheat roots to drought acclimation», Protoplasma, Vol. 245, P. 153-163.
  27. Selote D. S., Khanna-Chopra R., (2006), «Drought acclimation confers oxidative stress tolerance by inducing co-ordinated antioxidant defense at cellular and subcellular level in leaves of wheat seedlings», Physiologia Plantarum, №127, P. 494-506.
  28. Siddique M. R. B., Hamid A., Islam M. S., (1999), «Drought stress effects on photosynthetic rate and leaf gas exchange of wheat», Botanical Bulletin of Academia Sinica, Vol. 40, P. 141-145.
  29. Singh S., Singh G., Singh P., Singh N., (2008), «Effect of water stress at different stages of grain development on the characteristics of starch and protein of different wheat varieties», Food Chemistry, Vol. 108, №. 1, P. 130-139.
  30. Soltani A., Gholipoor M., Zeinali E., (2006), «Seed reserve utilization and seedling growth of wheat as affected by drought and salinity», Environmental and Experimental Botany, Vol. 55, №. 1-2, P. 195-200.
  31. Wang J. Y., Xiong Y. C., Li F. M., Siddique K. H. M., Turner N. C., (2017), «Effects of drought stress on morphophysiological traits, biochemical characteristics, yield, and yield components in different ploidy wheat: A meta-analysis», Advances in Agronomy, Academic Press, Vol. 143, P. 139-173.
  32. Zhang J., Jia W., Yang J., Ismail A. M., (2006), «Role of ABA in integrating plant responses to drought and salt stresses», Field Crops Research, Vol. 97, P. 111-119.
  33. Zhang J., Zhang S., Cheng M., Jiang H., Zhang X., Peng C., Lu X., Zhang M., Jin J., (2018), «Effect of Drought on Agronomic Traits of Rice and Wheat: A Meta-Analysis», International Journal of Environmental Research and Public Health, Vol. 15, №. 5, https://doi.org/10.3390/ijerph15050839
  34. Adamenko Т. І., (2014) «Agroclimatic zoning ofUkraineterritory taking into account climate change» [«Ahroklimatychne zonuvannia terytorii Ukrainy z vrakhuvanniam zminy klimatu»], Kyiv, 16 p.
  35. Arifov M. B., Arifova T. M., Lyfenko S. P., (2004), «Reaction of the modern cultivars and perspective lines of common winter wheat on different sewage terms» [Reaktsiia suchasnykh sortiv ta perspektyvnykh linii ozymoi miakoi pshenytsi na rizni stroky sivby], Collection of Scientific Papers of PBGI-NCSC [Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS], Vol. 6 (46), P. 45-54.
  36. Balabukh V. O., Odnolietok L. P., Kryvoshein O. O., (2017) «The impact of climate change on the productivity of winter wheat in Ukraineduring periods of vegetation cycle» [Vplyv zminy klimatu na produktyvnist ozymoi pshenytsi v Ukraini u periody vehetatsiinoho tsyklu], Hydrology, hydrochemistry and hydroecology [Hidrolohiia, hidrokhimiia i hidroekolohiia], № 3, P. 72-85.
  37. Blyshchyk D. V., (2015), «Agrometeorological conditions of growth and development of winter wheat during autumn-winter period in the Southern Ukraine» [Ahrometeorolohichni umovy rostu ta rozvytku ozymoi pshenytsi v osinno-zymovyi period na pivdni Ukrainy], thesis of cand. geogr. sc.: 11.00.09 – meteorology, climatology, agrometeorology, Odesa, 237 p.
  38. Blyshchyk D. V., Polovyi A. M., Feoktistov P. O., (2014), «Formation of freezing tolerance by winter wheat plants under the influence of the climate change in the Southern Ukraine» [Formuvannia morozostiikosti roslynamy ozymoi pshenytsi pid vplyvom zminy klimatu na pivdni Ukrainy], Culture of the Black Sea People [Kultura narodov Prychernomoria], №274 (60), P. 211-215.
  39. Kovalenko O. A., Korkhova M. M., (2011), «The estimation of drought tolerance and selection of the cultivars of winter wheat (Triticum aestivum L.), which are suitable for spreading in Mykolaiv region» [Otsinka posukhostiikosti ta dobir sortiv pshenytsi ozymoi (Triticum aestivum L.) prydatnykh do poshyrennia v umovakh Mykolaivskoi oblasti], Collection of Scientific Papers of VNAU [Zbirnyk naukovykh prats VNAU], № 9 (49), P. 62-73.
  40. Lytvynenko M. A., (2016), «Creation of the cultivars of soft winter wheat (Triticum aestivum L.), which are adapted to the climate change in the Southern Ukraine» [Stvorennia sortiv pshenytsi miakoi ozymoi (Triticum aestivum L.), adaptovanykh do zmin klimatu na pivdni Ukrainy], Collection of Scientific Papers of PBGI-NCSC [Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS], Vol. 27 (67), P. 36-52.
  41. Lytvynenko M. A., (2004), «Duration of the vegetation period in connection with productivity and drought tolerance of cultivars and lines of winter wheat in the Southern Ukraine» [Tryvalist vehetatsiinoho periodu v zviazku z urozhainistiu y posukhostiikistiu sortiv ta linii ozymoi pshenytsi na pivdni Ukrainy], Collection of Scientific Papers of PBGI-NCSC [Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS], Vol. 5 (45), P. 91-104.
  42. Musich V. N., Pylniev V. V., Nefodov O. V., Rabinovych S. V., (1996), «Photoperiodic sensitivity and adaptability of different cultivars of winter wheat in the Southern Ukraine» [Fotoperiodychna chutlyvist ta adaptyvnist riznykh sortiv ozymoi pshenytsi na pivdni Ukrainy], Realisation of potential opportunities of cultivars and hybrids of Plant Breeding and Genetics Institute in Ukraine [Realizatsiia potentsiinykh mozhlyvostei sortiv ta hibrydiv Selektsiino-henetychnoho instytutu v umovakh Ukrainy], P. 76-83.
  43. Narhan T. P., (2003), «The dependence of economically beneficial features of soft winter wheat from the duration of the vegetation period» [Zalezhnist hospodarsko korysnykh oznak ozymoi miakoi pshenytsi vid tryvalosti vehetatsiinoho periodu], Collection of Scientific Papers of PBGI-NCSC [Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS], Vol. 4 (44), P. 56-62.
  44. Pysarenko V. M., Pysarenko P. V., Pysarenko V. V., Horb O. O., Chaika T. O., (2019), «Droughts in the context of the climate change of Ukraine» [Posukhy v konteksti zmin klimatu Ukrainy], Bulletin of Poltava State Agrarian Academy [Visnyk Poltavskoi derzhavnoi ahrarnoi akademii], №. 1, P. 134-146.
  45. Prokopik N. I., Chuhunkova T. V., Khomenko S. O., (2019), «Estimation of drought tolerance of the soft winter wheat cultivars of different ecogeographical origin under osmotic stress» [Otsinka posukhostiikosti sortiv pshenytsi miakoi ozymoi riznoho ekoloho-heohrafichnoho pokhodzhennia za umov osmotychnoho stresu], Scientific Reports of NUBP of Ukraine [Naukovi dopovidi NUBiP Ukrainy], №. 3 (79), http://dx.doi.org/10.31548/dopovidi2019.03.004
  46. Romanenko O. L., Konova S. R., Baloshenko S. V., Datsko L. V., (2016), «Moisture supply of the winter wheat sowings under global warming in the Southern Steppe of Ukraine» [Volohozabezpechenist posiviv ozymoi pshenytsi v umovakh hlobalnoho poteplinnia na pivdni Stepu Ukrainy], Melioration and water industry [Melioratsiia i vodne hospodarstvo], Vol. 102, P. 54-58.
  47. Savranchuk V. V., Mostipan M. I., Liman P. B., (2004), «Formation of productivity and sowing features of winter wheat seeds depending on the sowing terms in the Northern Steppe of Ukraine» [Formuvannia vrozhainosti ta posivnykh yakostei nasinnia u ozymoi pshenytsi zalezhno vid strokiv sivby v umovakh pivnichnoho stepu Ukrainy], Collection of Scientific Papers of PBGI-NCSC [Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS], Vol. 6 (46), P. 55-62.
  48. Ulich L. I., Bochkarova L. P., Lysikova V. M., Semenikhin O. V., (2008), «Drought tolerance of the cultivars of winter wheat (Triticum aestivum L.), which are suitable for the distribution in Ukraine» [Posukhostiikist sortiv pshenytsi ozymoi (Triticum aestivum L.), prydatnykh do poshyrennia v Ukraini], Cultivar studies and protection of rights on plant cultivars [Sortovyvchennia ta okhorona prav na sorty roslyn], №. 1, P. 106-113.
  49. Khomenko L. O., Sandetska N. V., (2018), «The sources of complex tolerance of winter wheat (Triticum aestivum L.), in the selection on adaptability» [Dzherela kompleksnoi stiikosti pshenytsi ozymoi (Triticum aestivum L.) u selektsii na adaptyvnist], Plant Varieties Studying and Protection, Vol. 14, № 3, P. 270-276.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-18

Як цитувати

Сидоренко, М. В., & Чеботар, С. В. (2020). ВПЛИВ ПОСУХИ НА ПШЕНИЦЮ НА РІЗНИХ СТАДІЯХ РОСТУ. Вісник Одеського національного університету. Біологія, 25(1(46), 67–87. https://doi.org/10.18524/2077-1746.2020.1(46).205848

Номер

Том 25 № 1(46) (2020)

Розділ

ГЕНЕТИКА І МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Вісник Одеського національного університету. Біологія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.