VARIABILITY OF SEED QUALITY AND ITS IMPORTANCE IN SEED FARMING

Review article
DOI:
https://doi.org/10.23649/JAE.2023.36.9
Issue: № 8 (36), 2023
Suggested:
10.07.2023
Accepted:
31.07.2023
Published:
18.08.2023
1039
13
XML
PDF

Abstract

Seed variability is a negative phenomenon for seed farming, and its consequences are often uneven sprouting, multiple sprouts, and different ripening times. The phenomenon of seed quality is observed in the fact that the grains of one plant or even a spike are not identical in many respects. The study of grain quality processes is very important for determining the yield properties of plants and for controlling the stages of their formation. The article defines three categories of variability – genetic, matricial and ecological. The scheme of interdependence of seed quality with yield properties and sowing qualities is presented. The directions of use of variability in selection, agro-technological and seed farming areas are given.

1. Введение

В процессе роста и развития  растения озимого ячменя испытывают влияние комплекса внешних факторов и внутренних свойств, которые  оказывают непосредственное влияние на формирование зерновок. Вследствие чего семена по своей морфологии, биологии и биохимическим свойствам приобретают характерные особенности. Такое явление определяет разнокачественность семян

. Таким образом, разнокачественность – различие семян по морфологическим и биологическим признакам, также по биохимическому составу, физиологическому состоянию и  способности прорастать и производить определенную продуктивность растений в поколениях.

2. Основная часть

По международной стандартизации разнокачественность определяется термином «гетероспермия».

Явление разнокачественности семенного материала получило массовое распространение в растительном мире. Его проявление наблюдается  в том, что зёрна одного растения или даже колоса, неодинаковы по многим показателям

.

Разнокачественность семян  определяется множеством факторов: несинхронность прохождения фаз морфогенеза, неравноценность половых элементов, принимающих участие в процессе оплодотворения, анатомическое строение проводящей системы, разная деятельность ассимиляционного аппарата, разный уровень питания и обеспеченности минеральными элементами и водой

,
.

Исследование процессов разнокачественности зерна весьма важно для определения урожайных свойств растений и для контролирования этапов их формирования

,
,
.

Для семеноводства разнокачественность семян – явление отрицательное, его последствиями зачастую является неравномерность всходов, многоярусность колосостоя, разновременное созревание. Различная продуктивность растений и разнородность продукции во многом предопределяются высеянными семенами. Для устранения или ослабления разнокачественности семян в производстве используют селекционные, семено­водческие и агротехнологические  способы и методы

.

Разнокачественность семян дифференцирована на 3 категории: ге­нетическую, матрикальную и экологическую.

Генетическая (наследственная) разнокачественность проявляется вследствие слияния неравноценных гамет родительских форм. Так как сливающиеся гаметы в наследственном отношении по своему генному составу в известной степени разнокачествен­ны, то и формирующиеся семена генетически неравноценны. Известную роль играет здесь и так называемый множествен­ный эффект оплодотворения.

В процессе оплодотворения цветковых растений разли­чают три фазы: прогамную, гамогенеза, постгамную

.

В прогамной фазе выявлена разнокачественность пыльцы и пестика. В фазе гамогенеза, при двойном оплодотворении, генетическая разнородность образующихся зерен определяется не столько сочетанием разнокачественных гамет, сколько влиянием дополнительных, проникающих в семяпочки  пыльцевых трубок, обеспечивающих завязь питательными веществами и ферментами.  В постгамной фазе попадащие в завязь мужские элементы, не участвующие в двойном оплодотворении, влияют на процессы метаболизма развивающегося семени.

В течение всех фаз оплодотворения формирующаяся завязь подвергается воздействию комплекса метаболических факторов, что способствует возникновению модификационных изменений, которые предшествуют разнокачественности семенного материала. При этом вполне возможно образование продолжительных модификаций и изменений мутационного типа

.

Матрикальная (материнская) разнокачественность – следствие разного местонахождения зерновки в колосе. Этот факт определяет различные режимы питания, освещения и влияния материнского растения. Даже при соблюдении единообразия наследственности и почвенно-климатических условий, разное местоположение развивающегося семени ведет к  про­явлению разнокачественности.

Материнская составляющая разнокачественности обуславливается множеством причин. Расхождение в зерновках формируются еще до оплодотворения семяпочек. Это определяется биологией репродуктивных органов, и процессом снабжения пластическими веществами форми­рующиеся семена.

Большую роль в образовании неоднородных зерен у ячменя играет время начала образования генеративных органов и разные сроки прохождения этапов органогенеза. Степень разности определяется временем образования цветочных бугорков. Как правило, чем выше порядок и ярус заложения, тем быстрее проходит  развитие генеративных органов. Когда в нижних бугорках  цветок уже полностью сформирован, в средней части конуса нарастания он еще находится в процессе формирования, а в верхней части цветочные бугорки ещё на ранней стадии развития.

Существенную роль  играет и формирование репродуктивных органов в соцветии. На ячменном растении цветение и развитие зерен в пределах колоса идет с различной интенсивностью, так, в средней части колоса цветение и созревание зерен начинается раньше,  распространяясь вверх и вниз по соцветию. При анализе зерен одного колоса наблюдается сходство по размеру и накоплению сухого вещества, между зернами верхней и нижней части. Зерна с верхней части колоса отстают в накоплении сухого вещества, налив у них заканчивается на 1-3 дня раньше, чем в средней. У зерен с нижней части колоса период налива не длиннее, чем у средних, хотя они образуются позже. Зерна вторых и третьих колосков, хотя образуются и позже первых, быстрее наливаются.

Таким образом, зерновки, формирующиеся в средней части колоса лучше снабжаются питательными веществами, у них более длительный период налива, в связи с чем они бывают лучше выполненными, полновесными, с высокими значениями массы 1000 зерен. Неоднородность в процессе завязывания семян и разная обеспеченность жизненно важными элементами увеличивает их разнокачественность

.

Экологическая разнокачественность семян  – следствие взаимодействия растительного организма и условий внешней среды. Она возникает вследствие роста и развития  растений на почвах с разным уровнем плодородия и в различных климатических условиях, определяющих обеспеченность семян водой и питательными элементами. Эти основные экоусловия и предопределяют физиолого-биохимические при­знаки и свойства будущих семян

.

Органогенез ячменного растения протекает в мно­гообразном сочетании  почвенно-климатических условий среды. Кроме того, признаки и свойства формирующегося семени напрямую зависят и от вегетирующих листьев, которые осуществляют процесс фотосинтеза, и от корневой системы, обеспечивающей растение питательными элементами. Степень такой обеспеченности во многом определяется воздействием на растения природно-климатических факторов внешней среды, одни из которых воздействуют положительно, а другие ухудшают естественное обеспечение развивающихся семян метаболитами. Поэтому, даже при идентичных условиях питания, на растения по-разному влияет различная продолжительность длины дня, интенсивность освещения, разный температурный режим и т. д

.

Экологические условия определяют и химический состав се­мян. В первую очередь, биохимические свойства зависят от географии выращивания семян и сроков посева

.

Наличие белка в зерне ячменя в значительной мере определяется климатической зоной возделывания сорта. Так, сорта,  выращенные в условиях юга России, где достаточное количество солнечной инсоляции и плодородные почвы, будут отличаться повышенным содержанием белка, в сравнении с такими же сортами возделываемыми в более северных районах страны

.

Многие ученые сходятся в мнении, что пониженные температуры и относительная влажность воздуха в пределах 80% в период созревания зерна способствуют накоплению аминного азота, что может являться причиной торможения нормальному развитию зерна, увеличивает время послеуборочного дозревания и снижает посевные качества

.

Более существенное влияние на содержание белка  оказывает количество осадков в фазу налива зерна и сумма положительных температур. Если в период активной вегетации продуктивной влаги достаточно, содержание белка снижается, этому способствует увеличение продуктивности растений, что влечет за собой возрастающие требования к количеству питательных элементов, в том числе и азота.

Таким образом, неоспоримым фактом является влияние внешних условий на накопление питательных элементов. Внешние условия влияют на превращение метаболитов. Так, если в период созревания выпадают обильные осадки, у семян ячменя накапливается крахмал, а содержание белка снижается, и наоборот, при засухе задерживается накопление крахмала и возрастает образование белка.

Следовательно, семена формирующиеся в пределах одного растения, но попадающие в разные условия  внешней среды, оказываются неоднородными по химическому составу.

Взаимозависимость  разнокачественности  семян с урожайными свойствами и посевными качествами,  возможно продемонстрировать в виде схемы (рисунок 1).  
Взаимозависимость разнокачественности семян с урожайными свойствами и посевными качествами

Рисунок 1 - Взаимозависимость разнокачественности семян с урожайными свойствами и посевными качествами

Примечание: цитировано по [14]

3. Заключение

Разнокачественность семян используется в трех направлениях:

- селекционном;

- агротехнологическом;

- семеноводческом.

В селекционной практике, используя материнскую разнокачественность, возможно отобрать формы,  обладающие заданными признаками и свойствами.

Планируя агроприемы в технологии возделывания, также необходимо учитывать явление разнокачественности. Нормы, способы и сроки использования минеральных удобрений, оказывают непосредственное влияние на закладку и формирование репродуктивных органов ячменного растения. Особую важность нормы и сроки внесения удобрений приобретают в критические периоды вегетации. Используя неодновременность  в развитии растений, возможно своевременным внесением удобрений, например внекорневой подкормкой бором, фосфором, в условиях недостатка воды улучшать условия образования репродуктивных органов.

Проявление разнокачественности массово  используется в семеноводстве для увеличения физических, посевных и урожайных признаков посевного материала

. В настоящее время при сортировании семян их разделяют по размеру (длине, ширине, толщине), форме, массе. Установка соответствующих решет на зерноочистительных машинах, позволяет отсортировывать семена с лучшими и заданными параметрами
.

Таким образом, целенаправленное использование явления разнокачественности семян позволяет выделять биологически ценные растения, семьи, партии для производства высокоэлитного семеноводства.

Article metrics

Views:1039
Downloads:13
Views
Total:
Views:1039