Фитотоксичная и биохимическая оценка овса посевного (Avena sativa L.) Тюменской селекции к действию ионов алюминия

Цель исследований – изучить фитотоксичное влияние возрастающей концентрации ионов алюминия на генотипы овса посевного (Avena sativa L.) в ювенильный период. Объектом испытаний были сорта овса, которые являются селекционным достижением НИИСХ СЗ – филиал ТюмНЦ СО РАН и имеют повсеместное распространение в сельском хозяйстве. Оценку фитотоксичности различных концентраций ионов алюминия проводили по методической рекомендации МР 2.1.7.2297-07 путём сопоставления показателей длины семидневных корешков контрольных и опытных образцов. Водные растворы для проращивания образцов овса готовили из сульфата алюминия (Al₂ (SO₄ )₃ ) с концентрацией ионов алюминия 4, 9 и 15 моль/л. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. В результате исследований выявлен наиболее устойчивый к токсическому воздействию ионов алюминия на ранних этапах онтогенеза с концентрацией 4 и 9 ммоль/л сорт Тоболяк – фитоэффект достиг 43 и 80% соответственно. Восприимчивым к стресс-фактору был сорт Отрада, который характеризовался сильным ингибирующим эффектом. Негативное влияние ионы алюминия оказали и на массу первичных корешков, что привело к её снижению на 72–80% относительно контроля (CV=7–12%). Индекс соотношения массы корней и побегов на контроле составлял 1, тогда как при стресс-факторе он снижался до 0,2–0,4 ед., что объясняется перераспределением питательных веществ в растениях в наземную массу независимо от генотипа овса. Для биохимической оценки выделяли геномную ДНК из семидневных колеоптилей и корешков растений овса, проросших в дистиллированной воде (контроль) и при концентрации ионов алюминия в растворе 15 ммоль/л. Далее проводили электрофорез в 1% агарозном геле, содержащем 10 мкл 1% бромистого этидия. При визуализации целостности ДНК колеоптилей контрастных генотипов при помощи Гель-документирующей системы GelDoc Go отклонений относительно контроля не наблюдалось. Тогда как при воздействии ионов алюминия на первичные корешки растений выявлена деградация ДНК, что может использоваться как маркер для ранней диагностики восприимчивых и устойчивых генотипов овса.

1. Иванова Ю. С., Фомина М. Н., Брагина М. В. Оценка технологических показателей коллекционных сортов овса в Тюменской области // Аграрный вестник Урала. 2023. Т. 23, № 10. С. 2-10. DOI: 10.32417/1997-4868-2023-23-10-2-10. EDN JLENNF

2. Кононенко Н. В., Диловарова Т. А., Канавский Р. В., Лебедев С. В., Баранова Е. Н., Федореева Л. И. Оценка морфологических и биохимических параметров устойчивости различных генотипов пшеницы к хлоридному засолению // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. 2019. Т. 14, № 1. С. 18-39. DOI: 10.22363/2312-797X-2019-14-1-18-39. EDN BABIAD

3. Клостер Н. И., Азаров В. Б., Лоткова В. В. Изменение кислотности чернозема типичного и формирование урожайности зерновых культур при биологической системе земледелия в условиях Центрально-черноемной зоны // Земледелие. 2023. № 5. С. 42-45. DOI: 10.24412/0044-3913-2023-5-42-45. EDN TGSEGX

4. Лоскутов И. Г., Блинова Е. В., Новикова Л. Ю. Изучение разнообразия алюмоустойчивости образцов овса из коллекции ВИР // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2024. Т. 185, № 1. С. 129-138. DOI: 10.30901/2227-8834-2024-1-129-138. EDN CZZPYG

5. Любимова А. В., Еремин Д. И., Кочнева Д. А. Изменение показателей генетической структуры популяции сортов овса, возделываемых в Тюменской области, за 90-летний период // Вестник КрасГАУ. 2022. № 12(189). С. 32-41. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-12-32-41. EDN JVDCDC

6. Русаков Н. В., Крятов И. А., Пиртахия Н. В., Тонкопий Н. И., Карцева Н. Ю., Стародубов А. Г. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности: Методические рекомендации // Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. Москва. 2008. 15 с.

7. Яковлева О. В. Генетический контроль признака алюмоустойчивости у образцов ярового ячменя // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2025. Т. 186, № 1. С. 170-176. DOI: 10.30901/2227-8834-2025-1-170-176. EDN PGAGWI

8. Loskutov I. G., Butris V., Kosareva I. A., Blinova E. V., Novikova Yu. L. Aluminum tolerance and micronutrient content in the grain of oat cultivars with different levels of breeding improvement from the VIR collection // Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2022. Vol. 183, No. 3. P. 96-110. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-3-96-110. EDN WCLSXA

9. Ofoe R. Thomas R. H., Asiedu S. K., Wang-Pruski G., Fofana B., Abbey L. Aluminum in plant: Benefits, toxicity and tolerance mechanisms // Front. Plant Sci. 2022. Vol. 13. DOI: 10.3389/fpls.2022.1085998

10. Rodriguez J.M., Estevez V., Bascunan K., Ayala J., Araya M. Commercial oats in gluten-free diet: A persistent risk for celiac patients// Sec. Nutritional Immunology. 2022. Vol. 9. DOI: 10.3389/fnut.2022.986282

11. Zuev E. V., Lebedeva T. V., Yakovleva O. V., Kolesova M. A., Brykova A. N., Lysenko N. S., Tyryshkin L. G. Genetic Diversity for Effective Resistance in Wheat Landraces from Ethiopia and Eritrea to Fungal Diseases and Toxic Aluminum Ions // Plants. 2024. Vol. 13, No. 8. DOI: 10.3390/plants13081166. EDN GMBLVY.