Влияние физиологических параметров растений риса на толерантность к длительному погружению в воду

Исследования проводили с целью оценки толерантности риса к длительному погружению в воду и способности энергичного роста из-под слоя воды для выделения лучших образцов и использования их в селекции устойчивых к затоплению сортов. Для исследований отобраны 180 сортов и образцов риса урожая 2021 г., полученных в лаборатории селекции и семеноводства риса Аграрного научного центра «Донской» от скрещивания отечественных сортов с азиатскими донорами генов устойчивости к затоплению. Лабораторные исследования проводили с использованием нескольких физиологических методов: оценка силы роста в аэробных условиях, оценка по способности к анаэробному прорастанию, а также ПЦР-анализ. Оценка 180 образцов риса по интенсивности роста проростков в аэробных условиях показала на 10-й день значительное варьирование длины ростка – от 2,4 до 7,4 см и корешка – от 2,2 до 15,3 см. Наибольшая средняя длина ростка и корешка отмечены у линии 1191. В анаэробных условиях проращивания семян риса через 5 суток большинство изучаемых сортов и линий (71 %) характеризовались средней длиной ростка от 0,1 до 2,0 см, только у 6 % она достигала 3,0…4,0 см. Минимальным приростом стебля ростка (0,2…0,5 см) характеризовались образцы 1177, 3137, 2407, 1337, 1176, 766, максимальным (3,0…4,0 см) – 11542, 1176 и 1191. Через 14 суток средняя длина проростков составляла 8,6 см, варьируя от 3,0 до 16,5 см. Самыми высокорослыми оказались образцы 1191 – 16,5 см и 1542 – 16,3 см, низкорослым 766 – 3,0 см. В процессе ПЦР-анализа выделены образцы, несущие гены Sub1A (5461, 5463), Snorkel 1 (1542) и Snorkel 2 (1041, 1191) в гомозиготном состоянии. Создан исходный материал, имеющий практическое значение для селекционного процесса.

1. Panda D., Barik J. Flooding tolerance in rice: Focus on mechanisms and approaches // Rice Science. 2021. Vol. 28. No. 1. P. 43–57. doi: 10.1016/j.rsci.2020.11.006.

2. Dynamic and rapid changes in the transcriptome and epigenome during germination and in developing rice (Oryza sativa) coleoptiles under anoxia and re-oxygenation / R. Narsai, D. Secco, M. D. Schultz, et al. // The Plant Journal. 2017. Vol. 89. No. 4. P. 805–824. doi: 10.1111/tpj.13418.

3. Snorkel genes relating to fl ood tolerance were pseudogenized in normal cultivated rice / K. Nagai, Y. Kurokawa, Y. Mori, et al. // Plants (Basel). 2022. Vol. 11. No. 3. Article 376. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/11/3/376 (дата обращения: 12.12.2022). doi: 10.3390/plants11030376.

4. Mechanisms of growth and patterns of gene expression in oxygen-deprived rice coleoptiles / R. Narsai, J. M. Edwards, T. H. Roberts, et al. // Plant J. 2015. Vol. 82. P. 25–40. doi: 10.1111/tpj.12786.

5. Development of submergence-tolerant rice cultivars: The Sub1 locus and beyond / E. M. Septiningsih, A. Pamplona, D. Sanchez, et al. // Annals of Botany. 2008. Vol. 103. No. 2. P. 151–160. doi: 10.1093/aob/mcn206.

6. Enriched-GWAS and transcriptome analysis to refi ne and characterize a major QTL for anaerobic germination tolerance in rice / H. Tnani, D. Chebotarov, R. Thapa, et al. // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. No. 9. Article 4445. URL: https://www.mdpi.com/1422-0067/22/9/4445 (дата обращения: 12.12.2022). doi: 10.3390/ijms22094445.

7. Genetic mapping of morpho-physiological traits involved during reproductive stage drought tolerance in rice / S. R. Barik, E. Pandit, S. K. Pradhan, et al. // PLoS One. 2019. Vol. 14. No. 12. Article e0214979. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0214979 (дата обращения: 12.12.2022). doi: 10.1371/journal.pone.0214979.

8. Bin Rahman A. N. M. R., Zhang J. H. Flood and drought tolerance in rice: Opposite but may coexist // Food Energy Security. 2016. Vol. 5. No. 2. P. 76–88. doi: 10.1002/fes3.79.

9. SUB1A-dependent and -independent mechanisms are involved in the fl ooding tolerance of wild rice species / R. K. Niroula, C. Pucciariello, V. T. Ho, et al. // The Plant Journal. 2012. Vol. 72. P. 282–293.

10. From QTL to variety-harnessing the benefi ts of QTLs for drought, fl ood and salt tolerance in mega rice varieties of India through a multi-institutional network / R. Singh, Y. Singh, S. Xalaxo, et al. // Plant Science. 2016. No. 242. P. 278–287. doi: 10.1016/j.plantsci.2015.08.008.

11. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям (методическое руководство) / под ред. Г. В. Удовенко. Л.: ВИР, 1988. 228 с.

12. Fukao T., Yeung E., Bailey-Serres J. The submergence tolerance regulator Sub1A mediates crosstalk between submergence and drought tolerance in rice // The Plant Cell. 2011. Vol. 23. P. 412–427.

13. Growth responses of seedlings under complete submergence in rice cultivars carrying both the submergence-tolerance gene Sub1a-1 and the fl oating genes Snorkels / S. Oe, D. Sasayama, Q. Luo, et al. // Plant Production Science. 2021. Vol. 25. No. 1. P. 70–77. doi: 10.1080/1343943x.2021.1943465.

14. Murray M. G., Thompson W. F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA // Nucleic Acids Res. 1980. Vol. 8. No. 19. P. 4321–4325. doi: 10.1093/nar/8.19.4321.