Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

GERMINATION OF COWPEA [VIGNA UNGUICULATA (L. ) WALP. ] SEEDS IN RELATION TO THE STORAGE DURATION UNDER LABORATORY CONDITIONS

Fotev Yu.V. 1 Belousova V.P. 1
1 Central Siberian Botanical Garden
The effect of the cowpea seed storage duration of 18 specimens under laboratory conditions (temperature 18 - 26°C) from 1 year to 11 years on their viability grown in unheated plastic greenhouse in the Central Siberian Botanical Garden (Novosibirsk, 55°01′N 82°56′E) have been studied. Cowpea seeds are capable to keep a high viability (above 70%) in such conditions for more than 10 years. Seeds with initial high germination (over 90%) after storage of 5–9 years were characterized by germination at level comparable with the same index of a one year storage. Seeds stored for 10 years characterized by the largest decrease germination (5,5%) compared with fresh seeds (seed storage of 1 year). Reproduction of cowpea specimens preferably carried out after 8 years of storage. If necessary, it is possible to reproduce cowpea seed samples stored 9–11 years.
germination capacity
germination energy
seed storage
cowpea

Вигна (Vigna unguiculata (L.) Walp.), относящяяся к семейству Fabaceae Lindl., – новый для России овощной интродуцент, характеризующийся ценным биохимическим составом и высокими потребительскими качествами [3]. В Центральном Сибирском ботаническом саду СО РАН (ЦСБС СО РАН) с начала 2000-х гг. проводятся изучение ее биологических особенностей, интродукция для условий Сибири и селекция новых гибридов и форм. В 2006 г. в ЦСБС СО РАН были созданы и включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, первые в России сорта вигны Сибирский размер и Юньнаньская, а также сформирована и поддерживается большая коллекция сортообразцов, естественным образом ставящая задачу оценки жизнеспособности их семян в процессе длительного хранения. К 2015 г. количество ее сортов, включенных в Государственный реестр селекционных достижений РФ разными научно-исследовательскими учреждениями, достигло 11 [1], что отражает существенный рост селекционно-генетической работы и востребованность культуры среди фермерского сообщества и овощеводов-любителей.

Семена вигны относятся к ортодоксальным (обычным) семенам, выдерживающим высушивание до низких значений их влажности и разные режимы хранения. Имеющиеся литературные данные по сохранению их способности к прорастанию после длительного хранения довольно неоднозначны, что объясняется действием комплекса факторов, начиная от степени их зрелости, «выполненности» и заканчивая режимом хранения, динамикой влажности и температурой в хранилище. В целом по результатам ряда исследований низкотемпературный режим способствует долговременному сохранению жизнеспособности семян. По данным J. D. Bewley et al. (2006, p.138) [4] семена Vigna radiata, родственного виду Vigna unguiculata, с влажностью 5±2% при хранении в неконтролируемых условиях (средняя температура 10оС при относительной влажности 60–75%) характеризуются снижением жизнеспособности до 50% за 19,5 лет, в то же время при контролируемом режиме хранения (5оС) – за период более 80 лет (при экстраполяции данных). Есть данные, что при хранении в неконтролируемых условиях [8] семена вигны сохраняют жизнеспособность в течение 3 или более лет. В разработанном ГНУ ВНИИССОК стандарте семена вигны, предназначенные для посева на будущий год, рекомендуется хранить в сухом помещении при температуре до +5°C [2]. При таком режиме семена сохраняют всхожесть в течение 5–6 лет. Согласно этой методике режим их проращивания включает постоянную температуру 20оС и проведение учета энергии прорастания на 3-и сутки, всхожести – на 10-е сутки. В Генбанках семена вигны рекомендуется проращивать при переменной (20–30оС) либо постоянной температуре 25оС [7], хотя оптимальная температура для прорастания ее семян 35оС [5].

В процессе селекционно-генетической работы с исходным материалом и гибридными поколениями обычно ежегодно создаются и требуют определенного периода хранения для последующего изучения десятки, иногда сотни отборных и гибридных форм. При этом далеко не каждое из исследовательских учреждений, работающих с вигной, располагает специализированным оборудованием для долговременного хранения ее семян при низкотемпературном режиме. Целью работы была оценка прорастания семян сортообразцов вигны, хранившихся продолжительное время в условиях лаборатории при комнатной температуре.

Материалы и методы исследования

Исходная коллекция семян сортообразцов вигны была получена из ВНИИР им. Н.И. Вавилова (образцы к-) и поступила по Делектусу. Для анализа прорастания семян использовали семена 18 ее сортообразцов, относящихся к разновидностям V. unguiculata (L.) Walp. ssp. sesquipedalis Verd. и V. unguiculata (L.) Walp. ssp. unguiculata Verd., выращенных в необогреваемой пленочной теплице ЦСБС СО РАН в 2004–2007 и 2009–2014 гг.: к-416 (КНР), к-602 (Япония), к-639 (КНР), Chinese Cowpea #4, Early Prolificacy #60 (КНР), Early Prolificacy Cowpea #70, Yunnan Vigna (КНР), к-607 (Мексика), к-639 (КНР), к-642 (КНР), к-797 (КНР), к-1290 (Казахстан), Вигна красноплодная (КНР), Вигна красно-пестрая (КНР), сорта Сибирский размер, Юньнаньская и Графиня.

Все семена были выделены из плодов в биологической спелости с растений, выращенных в пленочной необогреваемой теплице ЦСБС СО РАН (г. Новосибирск, 55°01′N 82°56′E) по стандартной для данного типа теплиц технологии и хранились в бумажных пакетах в металлических коробках при комнатной температуре (18–26оС). Влажность семян определяли по ГОСТ 12041-82, по режиму для зернобобовых культур. Этот показатель для разных сортообразцов составил 8,6±0,05%. В период хранения семена периодически закладывали на проращивание. Прорастание оценивали как количество проросших семян, сформировавших развитый главный зародышевый корешок размером более длины семени, согласно ГОСТ 12038-84. Каждый вариант включал закладку 50 шт. семян, взятых в трехкратной повторности. Семена проращивали на песке при постоянной температуре 25оС в соответствии с рекомендацией для генбанков [6]. Энергию прорастания оценивали на 5-й день, всхожесть – на 8-й день. Использовали стандартные методы статистической обработки опытных данных. Определяли среднее арифметическое (M), ошибку среднего (m), минимальные (Mmin) и максимальные (Mmax) значения признака, коэффициенты вариации (Cv) и корреляции (r).

Результаты исследования и обсуждение

Результаты исследования показали, что наименьшие энергия прорастания (64,0±9,22%) и всхожесть (69,2±8,39) отмечены у свежих семян вигны, хранившихся до 1 года (табл. 1). Период хранения семян от 1 года до 2 лет улучшил их показатели прорастания по сравнению со свежими семенами (со сроком хранения до 1 года): энергию прорастания на 6%, а всхожесть на 19%. Дальнейшее хранение семян от 3 до 5 лет с года их получения повысило энергию прорастания еще на 24%, а всхожесть – на 9%. Лучше всего прорастали семена, хранившиеся 3–5 лет, с показателями энергии прорастания и всхожести соответственно 83,9±4,98 и 89,7±3,28%. В этом же варианте продолжительности хранения семян отмечены наименьшие коэффициенты вариации этих показателей (21 и 13%). После 5 лет хранения (срок 6–8 лет) наблюдали постепенное 5–6%-ное снижение показателей прорастания семян. 9–11-летний период хранения в условиях лаборатории ухудшил их посевные качества еще на 1,5% (энергия прорастания) – 3% (всхожесть)  в сравнении с более свежими семенами (со сроком хранения 6–8 лет), с показателями соответственно 70,5±6,30% и 82,2±6,02%.

Интересно, что наибольшее варьирование показателей энергии прорастания и всхожести по образцам наблюдали в вариантах хранения семян до 1 года и с максимально длительным сроком их хранения – 9–11 лет (Cv= 33–45). В первом случае это, вероятно, объясняется разным количеством «твердых» семян в сортообразцах, уменьшающимся при хранении, а во втором случае – разной их долговечностью, зависящей в том числе от исходной выполненности, на которую в свою очередь влияют условия в период их формирования. Видно, что флуктуации показателя заметно выше у энергии прорастания (Сv=21–45%) по сравнению со всхожестью (Cv=13–38%). Между числом лет хранения с пределом в 11 лет и показателями прорастания семян вигны корреляционная связь слабая (r= 0,051, P<0,95 и 0,086, P<0,95) соответственно для энергии прорастания и всхожести (n=73).

Согласно рекомендации Международного института тропического растениеводства (Ибадан, Нигерия), располагающего самой большой в мире коллекцией видов и форм вигны, воспроизводство ее гермплазмы необходимо проводить при снижении показателя прорастания семян ниже 75% [6]. В нашем исследовании этот период наступает после 8 лет хранения семян.

Таблица 1

Энергия прорастания и всхожесть семян сортообразцов Vigna unguiculata (L.) Walp. в связи с продолжительностью их хранения

Показатель

Срок хранения семян, лет (M± m (Cv))

до 1 года

n=10

1–2

n=6

3–5

n=12

6–8

n=25

9–11

n=20

Энергия прорастания, %

64,0±9,22

12–100

(45)

67,8±8,03

52–100

(29)

83,9±4,98

44–100

(21)    

79,7±4,58

 16–100

(29)

70,5±6,30

4–100

(40)

Всхожесть, %

69,2±8,39

16–100

(38)

82,3±6,97

56–100

(21)

89,7±3,28

72–100

(13)

84,6±4,34

16–100

(26)

82,2±6,02

16–100

(33)

В числителе M± m, в знаменателе Mmin – Mmax, (Cv).

Всхожесть семян вигны с высокой исходной всхожестью (выше 90%) после продолжительного хранения (до 10 лет) также имеет высокую жизнеспособность (рис. 1). При сроке хранения 5–9 лет всхожесть семян была на уровне одногодичных семян, в пределах погрешности показателя. Лишь семена, хранившиеся в течение 10 лет, характеризовались наибольшим снижением всхожести (на 5,5%) по сравнению со свежими семенами (со сроком хранения 1 год).

Рис. 1. Всхожесть семян вигны с исходной всхожестью выше 90% после продолжительного хранения (n=16)

Заключение

Таким образом, семена сортообразцов вигны, выращенные в пленочной необогреваемой теплице ЦСБС СО РАН (г. Новосибирск), способны сохранять высокую (выше 70%) жизнеспособность свыше 10 лет. Такая высокая долговечность семян теплолюбивой выращенных в условиях Сибири культуры свидетельствует как о соответствии условий выращивания в пленочной необогреваемой теплице биологическим потребностям вида V. unguiculata (L.) Walp., так и о пригодности режима хранения в условиях лаборатории для среднесрочного сохранения репродукционных семян форм вигны. Воспроизводство сортообразцов вигны, выращенных в пленочной необогреваемой теплице ЦСБС СОР РАН, г. Новосибирск), при лабораторном хранении их семян желательно проводить после 8 лет хранения. При необходимости возможна репродукция образцов вигны из семян, хранившихся 9–11 лет. Кроме того, проблема промышленного семеноводства новых сортов вигны и получения выполненных, долговечных семян вполне надежно может решаться при использовании сезонных пленочных теплиц в условиях Сибири, а не только при их выращивании в южных регионах нашей страны или за рубежом.

Рецензенты:

Черёмушкина В.А., д.б.н., заведующая лабораторией интродукции лекарственных растений ФГБУН «Центральный сибирский ботанический сад СО РАН», г. Новосибирск;

Новикова Т.И., д.б.н., заведующая лабораторией биотехнологии ФГБУН «Центральный сибирский ботанический сад СО РАН», г. Новосибирск.