В недалеком будущем гибриды рапса смогут обладать не только усиленными аллелопатическими свойствами по отношению к сорнякам, но и более конкурентной корневой системой, считают ученые.
эксклюзив 🔹
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей команды австралийских исследователей, которые работают над созданием гибридов рапса с высокой аллелопатической активностью.
Рапс (Brassica napus L.) — масличная культура, принадлежащая к семейству Brassicaceae. Она является результатом естественной гибридизации Brassica oleracea L. и Brassica rapa L.
Австралия является вторым по величине экспортером коммерческой разновидности рапса –канолы — в мире. Рапс, выращиваемый в Австралии, оправдывает высокие ожидания экспортеров, внутренних переработчиков и производителей интенсивного животноводства.
Однако сорняки являются важным биотическим ограничением для производства канолы, что приводит к потерям урожайности и качества. Злаковые сорняки, такие как однолетний райграс ( Lolium rigidum ), вульпия ( Vulpia myuros ) и дикий овес ( Avena fatua ), являются наиболее распространенными видами сорняков в посевах канолы на юго-востоке Австралии.
Химические гербициды и механическая прополка были наиболее часто используемыми методами борьбы с сорняками и служили для поддержания низкого уровня заражения сорняками в традиционном АПК.
Несмотря на значительный вклад этих методов, существуют также определенные связанные с ними проблемы. Механическая борьба с сорняками требует дополнительного оборота почвы, что может нарушить структуру почвы и истощить ее плодородие. Кроме того, она не всегда эффективна, может быть дорогостоящей и не иметь долговечности.
Аналогичным образом, устойчивые к гербицидам сорняки, последствия для здоровья и экологические проблемы являются основными ограничениями для повторного использования гербицидов.
В Австралии нехимические варианты борьбы с сорняками пользуются большим спросом для включения в улучшенные интегрированные системы борьбы с сорняками для преодоления устойчивости к гербицидам.
Вмешательство сельскохозяйственных культур в борьбу с сорняками включает в себя комбинированные эффекты конкуренции растений и аллелопатии.
Конкуренция — это отрицательное взаимодействие между двумя или более видами растений за ресурсы в ограниченном пространстве и отличается от аллелопатического взаимодействия растений.
На конкурентоспособность растения влияют различные морфологические, фенологические и агрономические признаки. Увеличение норм высева сельскохозяйственных культур — один из простейших агрономических способов повышения конкурентоспособности сельскохозяйственных культур, поскольку это увеличивает развитие растительного покрова и ускоряет использование питательных веществ, тем самым лишая эти ресурсы сорняков и, таким образом, снижая давление сорняков.
В отличие от конкуренции, аллелопатия — это выделение соединений корнями растений, которые могут подавлять рост соседних растений и влиять на семена и проростки других видов, расположенных в ограниченном диапазоне.
Хотя большинство видов растений, включая сельскохозяйственные культуры, могут производить и выделять биологически активные корневые экссудаты (аллелохимические вещества), относительно немногие обладают сильными аллелопатическими свойствами.
Несколько биоактивных соединений были выделены из сильно аллелопатических генотипов канолы, таких как AV-OPAL и PAK85388-502. Эти фитотоксичные или сигнальные химикаты предположительно привели к наблюдаемым ингибирующим эффектам на однолетний райграс ( L. rigidum ) в лабораторных условиях и также могут быть ответственны за значительное подавление других видов сорняков в поле.
Концентрации аллелохимических веществ являются функцией плотности аллелопатической культуры. Это говорит о том, что плотность может быть важным фактором в усилении аллелопатической активности канолы.
Недавние исследования дополнительно подчеркнули, что устойчивость культуры против сорняков может быть улучшена, если принять во внимание как конкурентоспособность, так и аллелопатию. Оценка аллелопатии культуры в полевых условиях является сложной задачей, однако исследовательская работа в этом направлении начинается.
Виды сельскохозяйственных культур и генотипы внутри вида различаются по признакам корней и их способности конкурировать за подземные ресурсы, что, в свою очередь, может влиять на надземные признаки и урожайность. Архитектура корней, включая длину, биомассу, количество боковых корней и рост, играет решающую роль в конкуренции и урожайности. Следовательно, скрининг сортов сельскохозяйственных культур с функциональными признаками растений может предложить новое понимание аллелопатии.
В 2016 году на юге Нового Южного Уэльса были выбраны три полевых участка: по одному в сельскохозяйственном институте Вагга-Вагга (WWAI) для исследователей генотипов канолы, которые отнесены к категории аллелопатических на основании предыдущих исследований. Это PAK85388-502, AV-OPAL, AV-GARNET и BAROSSA.
Результаты показали, что генотипы канолы и генотипы, взаимодействующие с плотностью культуры, действительно оказывают значительное влияние на рост сорняков.
Среди протестированных генотипов PAK85388-502 и AV-OPAL были наиболее подавляющими сорняки и при плотности растений 10 растений/м 2 они снизили биомассу сорняков дикой редьки, пастушьей сумки и однолетнего райграса более чем на 80%.
Не было обнаружено существенных различий в длине первичных корней среди сортов канолы; однако растения наиболее подавляющего сорняки генотипа PAK8538-502 показали 35%-ное увеличение числа боковых корней по сравнению с растениями менее подавляющего сорняки генотипа BAROSSA.
Таким образом, генотипы канолы PAK85388-502 и AV-OPAL были более подавляющими сорняки, чем AV-GARNET и BAROSSA, и могут выделять определенные биоактивные соединения в окружающую среду для подавления соседних сорняков.
По словам ученых, это исследование предоставляет ценную информацию, которая может быть использована в селекционных программах для отбора подавляющих сорняки сортов канолы. Кроме того, количество боковых корней может быть потенциальным целевым признаком для подавляющих сорняки сортов, другие признаки архитектуры корня могут способствовать подземному аллелопатическому взаимодействию, обеспечивая конкурентное преимущество для урожая.
По статье группы авторов (Мд Асадуззаман, Ханвен, Грегори Доран, Джим Пратли), опубликованной в журнале Agronomy 2024 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
