Введение.

Пшеница – самая древняя и распространенная культура на земном шаре. Эта хлебная культура большинства стран мира, возделываемая от северных полярных районов до южных пределов пяти континентов. Пшеница – важнейшая продовольственная культура: ее потребляет в пищу свыше половины населения земного шара, среди зерновых она занимает ведущее место по занимаемым площадям и валовому сбору зерна, который составляет почти половину урожая зерновых культур. Пшеничная мука широко используется в хлебопечении и кондитерской промышленности. Пшеничный хлеб отличается высокими вкусовыми, питательными свойствами и хорошей переваримостью. Зерно пшеницы используется также для производства крупы, макаронных изделий и др. специальные сорта ее служат для получения кормов.

С помощью селекции удалось коренным образом улучшить качество зерна и повысить урожайность зерновых культур на основе выведения новых сортов. Перед учеными всего мира все с большей остротой ставится вопрос о новых нетрадиционных подходах и методах, которые позволили бы выявить все потенциальные возможности растительного организма и вместе с тем в более короткие сроки получить новые формы и сорта.

Индивидуальное развитие растительного организма и познание сущности и причин происходящих в этот период формообразовательных процессов – одна из важнейших проблем нашего времени, так как потенциал мягкой пшеницы в настоящее время практически исчерпан. В связи с этим возросла необходимость обогащения генофонда за счет других видов пшеницы. Наиболее ценной в этом отношении является персидская пшеница (Triticum persicum), относящаяся тетраплоидной группе.

В связи с тем, что все процессы, происходящие в цветке, конечным результатом которых является образование хлебных зерен, сложны и многогранны. Поэтому целью данной работы является изучение характера цветения сортообразцов Triticum persicum и влияние внешних погодных условий на этот процесс развития в условиях Тюменской области.

Глава 1. Обзор литературы.

Потенциал мягкой пшеницы по таким признакам как скороспелость, полегание, прорастание в валках и на корню и т.д., в настоящее время практически исчерпан. В связи с этим возросла необходимость обогащения генофонда Triticum persicum за счет редких видов пшеницы. Наиболее ценной в этом отношении является персидская пшеница. Кроме скороспелости достоинствами Triticum persicum, по мнению Н. И. Вавилова (1964 г.), является устойчивость к низкой температуре, прорастанию на корню и в валках, комплексный иммунитет к болезням, высокое содержание белка в зерне. Устойчивость к прорастанию зерен в колосьях до жатвы и в валках, по мнению Н. И. Вавилова (1964 г.), связанное с естественным отбором в условиях избыточного увлажнения горных районов Кавказа.

Персидская пшеница отзывчива на орошение, мирится с повышенной влажностью в период созревания.

Ось цветка называется цветоложем. На основании цветоложа к верхушке формируется чашелистики, лепестки, тычинки и плодоножки. Чашелистики формируют чашечку, лепестки – венчик, тычинки –андроцей, плодолистики – шнецей. У большинства растений цветение характеризуется раскрыванием цветков (хазмоганные цветки), обусловленные сильным ростом основания цветка с внутренней стороны и появлением осмотического давления. Но цветение может происходить и при закрытых цветках (клестоганные цветки). Цветок раскрывается из-за набухания ладикула (околоцветковая пленка), принимающих форму полушарий. От начала раскрытия цветка до полного смыкания цветковых чешуй проходит не более 20 минут. Цветок открывается быстро менее чем за 1 минуту, примерно в течение 2 – 3 минут у цветка появляются  пыльники. Замыкание цветка идет 15 – 20 минут. Колос мягкой пшеницы цветет в зависимости от погоды 2 – 6 дней, твердой озимой – 4 – 9 дней. По данным Курганского сельскохозяйственного института продолжительность открытого цветения у мягкой пшеницы составляла 11,2 до 15,4 минут, кастрированных – 30,7 до 73 минут. В Азербайджане твердая и мягкая пшеница цветут круглосуточно с утренним максимум с 1 до 11 часов и вечерним максимумом с 16 – 17 часов, слабое количество 8 – 10% цветков открывается ночью. У твердой пшеницы в Курганской области при засушливом лете продолжительность открытого цветения колебалась от 22 до 78 минут, а кастрированных 51 – 138 минут. Озимая мягкая пшеница, как и хазмоганно, так и клестоганно, но в основном хазмоганно (78 – 97% озимой мягкой пшеницы и 52 – 92% озимой твердой пшеницы). Цветение сортов мягкой пшеницы зависит от сорта, температуры, облачности и других метеоусловий.

Многолетними исследованиями установлено, что фологении рода Triticum – хазмогания является первичной, а клестогания является вторичной.

По мере цветения плоидности у пшениц чаще встречается закрытое цветение. Так, диплоидные пшеницы образуют 12 – 17,6 тыс. пыльцевых зерен на цветок, тетраплоидные – 7,6 – 12,8 тыс., гексаплоидные – 5,3 –8,7 тыс.

Цветки хлебных злаков развиваются в колосках, которые в свою очередь собраны в общие соцветия – колос, плетенку и початок. Обычно на оси колоска формируются колосковые и цветковые чешуи, лодикулы, пестик, тычинки. Число цветков в колосе, так же как и число колосков в колосе варьируется у разных видов злаков. В колоске пшеницы развиты нормально не все цветки, есть и недоразвитые (их число варьирует и зависит от вида пшеницы), которые проходят только какую-то часть этапов развития. Например, у некоторых форм мягкой пшеницы в колоске закладывается более 10 цветков, но только 2 – 4 развиваются нормально, образуя зерновки (Абрамова З. В., Елимбаева Е. М., 1973 г.).

Цветок злаков – единая сложная целостная интегрированная система. В которой в процесс приспособительной эволюции создались наиболее благоприятные условия для обеспечения полового размножения. Во время развития в цветке происходит дифференциация различных взаимосвязанных и взаимообусловленных функционирующих органов и структур, обеспечивающих зарождение и развитие нового организма. Цветок злаков – совокупность стерильных (лодикулы и цветковые чешуи) и фертильных (пестики и тычинки) структур. Пестик, в свою очередь, дифференцируется на нижнюю фертильную часть (завязь) и верхнюю стерильную (столбик и рыльце). У большинства хлебных злаков столбик отсутствует и формируется сидячее перистое рыльце. В завязи различают гнездо и стенку. В гнезде завязи формируется семязачаток. Тычинки, как и пестики, являются структурами, в которых формируются мужские и женские половые клетки – гаметы. В завязи происходят оплодотворение и развитие зародыша -–первые этапы жизни нового индивидуума. Формирование тычинки и пыльника – единый процесс развития сложной интегрированной системы. Первой формируется наружная цветковая чешуя, затем внутренняя, и, почти одновременно с последней закладываются тычинки в нижних цветках колосков. В верхних цветках колоска заложение тычиночных бугорков начинается позднее, когда в тычинках нижних цветков происходит мейоз.

В развитии пыльника различают 3 периода: в первый период формируется стенка пыльника и пыльцивие гнезда. Во второй происходят дальнейшая дифференциация слоев стенки пыльника и мейоз в микромороцитах (материнских клетках микроспор). В третий период созревает пыльца (Кириченко В. И., 1985 г.)

Шнецей злаков различают на нижнююю фертильную часть – завязь, и верхнюю стерильную часть – рыльце. В завязи формируется гнездо, в котором развиваются семяночки (семязачатки); завязь выявляется в виде миристематического бугорка. Развитие завязи и семяпочки злаков идет очень специфично: отсутствует семяножка, наклонное строение семяпочки и завязи и т.д. (Орел Л. И., 1982 г.).

Исследования реакции растений на действие каких-либо факторов среды позволяют вскрыть критические периоды на разных этапах онтогенеза. В результате выявлено, что факторы окружающей среды больше всего влияют на развитие генеративных органов (тычинка, пестик); при неблагоприятных условиях процесс их образования, что приводит к снижению продуктивности растений. Потеря урожая зерна зависит также и от длительности действия неблагоприятных факторов (высоких температур и засуху); в фазе кущения – это уменьшение числа продуктивных побегов, некроз закладывающихся колосков в колосе; в фазе трубкования – повреждение ткани закладывающихся цветков и генеративных клеток; в фазе цветения – нарушение процессов опыления и оплодотворения; в фазе налива зерна – снижение его массы.

Критическим периодом в водопотреблении у пшеницы является мейоз пыльника и формирование пыльцы. Снижение уровня зерна при засухе связано с возрастанием количества стерильной пыльцы, появляющейся в результате нарушения редукционного деления. При длительном и глубоком дефиците влаги возможны нарушения и в женской генеративной сфере (деформирование зародышевого мешка). Эффективное защитное средство в критические периоды – внекорневая подкормка растений, страдающих от недостатка воды в почве, микроэлементами ( в частности, бором) в период формирования репродуктивных органов. В период спорогенеза столь же губителен и избыток влаги в почве. Например, затопление пшеницы, начиная с фазы выхода в трубку, приводит к резко выраженной череззернице.

Влажность воздуха также определяет урожай зерна. Эксперименты показали, что в период формирования цветка и его элементов, наиболее опасна воздушная засуха. Дефицит влаги в период формирования гамет резко снижает фертильность пыльцы, что приводит к бесплодию большого числа цветков и к череззернице.

Наблюдение за реакцией растений пшеницы (сорт Диамонт) на снижение температуры в почве до 6 - 7°С показало, что их развитие задерживается на 6 – 14 суток; колосья формируются мелкими, снижается число цветков и зерен.

Эмбриологические исследования показали, что на холодных почвах уменьшаются размеры завязи и семязачатки, а это обычно выражается в щуплости зерновки.

Экспериментально подтверждено, что внесение никотиной кислоты оказывает положительное влияние на образование высокого урожая. На формирование генеративных структур оказывают отрицательное действие высокие температуры воздуха.

Наиболее чувствительным периодом в онтогенезе растений к высокой температуре оказался процесс формирования колоса; аномалии наблюдаются при развитии пыльника. Повреждения пыльника, выявленные при воздействии высоких температур, обычно приводили к увеличению стерильности колоса, уменьшению его озерненности и, тем самым, к снижению урожая.

Развитие женских генеративных органов происходит без особых аномалий. Корневая подкормка микроэлементами (цинк, бор, кобальт) благоприятно влияет на развитие генеративных структур и является одним из возможных путей ослабления их повреждения при высокой температуре воздуха (Абрамова З. В., Орлова И. Н., Вишнякова М. А., Константиновна Л. Н., Орел Л. И., Огородникова В. Ф., 1987 г.).