Солевой стресс считается одним из наиболее важных абиотических факторов, ограничивающих продуктивность сельскохозяйственных культур, а предполагаемые глобальные издержки из-за засоления составляют более 12 миллиардов долларов в год. Это связано с широким использованием орошения и высокой скоростью эвапотранспирации, что приводит к повышенному накоплению солей в почве.
Исследование, проведенное Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Университете Висконсина, оценило реакцию разнообразной зародышевой плазмы моркови на засоление, выявило зародышевую плазму солеустойчивой моркови, которая может быть использована селекционерами, и определило соответствующие критерии скрининга для Оценка солеустойчивости прорастающих семян моркови.
Адам Болтон и Филипп Саймон сосредоточились на моркови в своих исследованиях гликофитных растений. Большинство культур, в том числе культурная морковь, относятся к гликофитным растениям. Рост гликофитов значительно снижается в засоленных почвах, потому что им не хватает физиологических механизмов, таких как солевые железы и пузыри, которые позволяют галофитам или солелюбивым растениям процветать в условиях высокой засоленности.
Болтон и Саймон постулируют, что такой тип обширной оценки необходим для создания сортов моркови, которые считаются полностью солеустойчивыми на каждой стадии развития.
Их исследования объясняются в статье «Изменение устойчивости к засолению во время прорастания семян в разнообразной зародышевой плазме моркови», найденной в журнале HortScience, опубликованном Американским обществом садоводческих наук.
Болтон и Саймон отмечают, что одним из подходов к борьбе с негативным воздействием солевого стресса на гликофитные культуры является выявление новых генетических источников толерантности и эффективных фенотипических методов для создания солеустойчивых сортов.
Данные, собранные по многим видам сельскохозяйственных культур, показывают, что уровень солеустойчивости сильно зависит от стадии развития растения. Эта специфичная для стадии жизни толерантность означает, что генотип, обладающий толерантностью на одной стадии жизни, может быть нетолерантным на любой другой стадии своей жизни. Следовательно, для более эффективной идентификации толерантных генотипов их оценки необходимо было продолжать на различных стадиях онтогенеза растения, от прорастания до репродуктивной фазы..
Скрининг на солеустойчивость на стадии прорастания является первым шагом в определении толерантных генотипов, поскольку это критическая стадия развития растений. К счастью, исследователи обнаружили, что скрининг на этом этапе является одним из самых быстрых и экономичных этапов разработки для оценки большого количества разнообразных образцов зародышевой плазмы.
Болтон и Саймон использовали несколько критериев для количественной оценки солеустойчивости. Этот широкий подход продемонстрировал широкие фенотипические вариации на стадии прорастания семян среди различных образцов моркови. Значительные различия в проценте прорастания семян в нестрессовых условиях и при всех измерениях солеустойчивости наблюдались среди 14 различных регионов происхождения образцов моркови.
В конечном счете, это исследование выявило широкий спектр фенотипических вариаций солеустойчивости на стадии прорастания в коллекции различных образцов моркови. Эти образцы могут служить потенциальными родителями для создания картирующих популяций для определения конкретного генотипа, связанного с солеустойчивостью. Это открытие является многообещающим для селекционеров, поскольку оно предлагает им путь к созданию здоровых культурных сортов растений с дополнительными инструментами для выращивания на засоленной почве..
Саймон добавляет: «В предыдущих исследованиях морковь характеризовалась как культура, чувствительная к засолению. В этом исследовании оценивалась большая коллекция зародышевой плазмы дикой и культивируемой моркови, и было подтверждено, что на самом деле многие сорта моркови засолены. -чувствителен во время прорастания семян, но многие изученные образцы зародышевой плазмы были вполне устойчивы к засолению. Интересно, что многие из оцененных более солеустойчивых видов моркови были культивируемыми, что, возможно, отражает непреднамеренный отбор фермерами, которые выращивали эту культуру с использованием соленой поливной воды. Это исследование дает оптимистичный прогноз по селекции моркови с улучшенной устойчивостью к засолению во время прорастания. Терпимость во время посева и последующего развития растений также потребуется, поскольку засоление становится более серьезной проблемой для фермеров».