Учитывая растущую частоту и интенсивность чрезмерных осадков, а также стремясь извлечь выгоду из распространенной технологии выращивания риса, селекционеры сои стремятся вывести сорта, устойчивые к затоплениям на любой стадии развития растения.
Об этом пишет Джон Ловетт в релизе Университета Арканзасса.
Сегодня фермеры, которые используют поля нулевого уровня для риса в качестве своей основной производственной системы, сильно заинтересованы в устойчивых к затоплению сортах сои для севооборота, говорит Кайо Виейра, доцент кафедры селекции сои и научный сотрудник Арканзасской сельскохозяйственной экспериментальной станции, исследовательского подразделения Арканзасского Университета. Поля нулевого уровня выравниваются для минимизации дренажа - стратегия сохранения воды, которая стала ключевой практикой устойчивости в производстве риса.
Виейра - старший автор исследования, предлагающего более глубокое понимание того, как растения сои реагируют на затопление на критической ранней репродуктивной стадии, когда растение начинает цвести. Исследование «Влияние затопления на ранней репродуктивной стадии роста на урожайность и состав семян сои» опубликовано в журнале Crop Science.
«Исследования затопления были сосредоточены на ранней репродуктивной стадии просто потому, что именно тогда стресс наиболее выражен и вызывает наибольшую потерю урожая. На Среднем Юге соя наиболее восприимчива к наводнениям на стадии R1», - сказал Виейра.
R1 - это название ранней стадии цветения в росте сои. Существует восемь стадий репродуктивного роста растений сои, от R1 - начала цветения - до R8 - полной зрелости.
Виейра отметил, что изменения температуры в Соединенных Штатах позволили провести более раннюю посадку сои, поэтому изменение характера осадков также приводит к дополнительному стрессу для растений сои. Соевые бобы также очень чувствительны к затоплению во время прорастания семян.
«Интенсивность и частота дождей смещаются на более ранние сроки сезона, так что мы в значительной степени получаем потенциал для наводнений в течение всего вегетационного периода. Обычно соевые бобы в Арканзасе высаживают с начала апреля до середины мая, что помещает стадию R1 в конец июня - начало июля. Поскольку производители видят преимущества более ранней посадки, включая повышение урожайности, естественно, ранняя репродуктивная стадия также сместится. Это может быть как удача, так и неудача. Вы можете получить год, когда этот период будет полной засухой, или вы можете получить год, когда типичный период R1 будет полностью влажным с интенсивными дождями. Это трудно, очень трудно предсказать», - поясняет ученый.
Исследователи экспериментальной станции также работали над повышением засухоустойчивости сои.
Джереми Росс, профессор и агроном-консультант по выращиванию сои в сельскохозяйственном отделе Университета Арканзаса, заметил, что все больше американских фермеров начинают сев раньше - в конце февраля или начале марта, а не в апреле и мае. «Было сделано много попыток провести посев на месяц раньше, чем 10 лет назад, поскольку у нас есть данные, показывающие, что это приводит к повышению урожайности на 10 процентных пунктов», - сказал Росс.
Он добавил, что ранняя посадка, ставшая возможной благодаря изменению погодных условий, может помочь избежать проблем с насекомыми в конце сезона и, возможно, обогнать более высокие температуры в июле. Более ранний урожай также позволил тем, кто сеял раньше, подготовить свои поля к следующему сезону, когда земля осенью будет сухой. Если, конечно, ураганы не пройдут по Арканзасу, как это произошло дважды в сентябре 2024 года.
Виейра отметил, что, хотя потери урожайности зерна из-за затопления хорошо документированы, в литературе имеется пробел в отношении влияния затопления на состав семян сои.
Исследование проводилось в Центре исследований и распространения риса Отдела сельского хозяйства Университета в Штутгарте, где сравнивался 31 генотип сои в течение вегетационных сезонов 2019 и 2020 годов. Растения подвергались воздействию незатопленных и затопленных условий, чтобы изучить урожайность и состав семян, в частности, содержание масла и белка.
По словам Виейры, удивительным открытием стало то, что четырехдневное затопление на ранней репродуктивной стадии не оказало существенного влияния на состав семян сои ни одного из испытанных сортов по сравнению с контрольной группой, не подвергавшейся затоплению.
Визуальный осмотр соевых бобов, поврежденных наводнением, был полезен, отметил Виейра, но он не рассказывает всей истории. Исследование показало, что некоторые генотипы, визуально классифицированные как «умеренно устойчивые» к наводнению, имели более высокую урожайность, чем те, которые классифицировались как «устойчивые».
«Хотя было показано, что устойчивость к наводнениям обеспечивает безопасность урожая при краткосрочном воздействии наводнений, потери все еще наблюдаются в толерантных генотипах, и мало что известно о стабильности толерантности и множестве экологических эффектов этого признака. Это подчеркивают необходимость новых и улучшенных методов для точной классификации генотипических реакций», - рассказал ученый.
В среднем, на каждую единицу увеличения балла ущерба от наводнения исследование показало, что урожайность зерна снизилась на 17,4 процента. Устойчивые генотипы испытали примерно 33-процентную потерю урожая между обработками с затоплением и без затопления, в то время как «умеренно» устойчивые и «восприимчивые» генотипы испытали 44-процентную и 51-процентную потерю урожая соответственно.
Виейра отметил, что исследование поможет его команде выявить и включить характеристики, устойчивые к наводнениям, в будущую генетику сои, что потенциально позволит снизить потери урожая, вызванные наводнениями в различных условиях окружающей среды.
«Мы работали над тем, чтобы определить, какие потенциальные гены регулируют реакцию на стресс в условиях затопления и являются ли гены одинаковыми на вегетативной и репродуктивной стадиях. Из того, что могу сказать, они не одинаковы. Второй этап этой работы заключается в том, что мы должны объединить благоприятную генетику для каждой стадии роста, чтобы иметь устойчивость к затоплению в течение всего сезона. Мы разработали сорта сои, устойчивые к затоплению, включая новый коммерческий выпуск 2024 года под названием R19C-1012, который был протестирован в более чем 40 средах по всему Среднему Югу. При обычном орошении он работает исключительно хорошо; когда же вы подвергаете его стрессу от затопления, он значительно превосходит подверженные затоплению коммерческие образцы в той же группе спелости. Данные показывают более чем 75-процентное преимущество в урожайности - это гигантская разница», заключил ученый.
Источник: University of Arkansas. Автор: Джон Ловетт.
Фото: U of A System Division of Agriculture.