Opis botaniczny i dystrybucja pszenicy

Systematyka i pochodzenie pszenicy

Wśród zbóż rodzaj Tritikum l. wyróżnia się największym polimorfizmem. Wszystkie rodzaje pszenicy - (i jest ich 27) są podzielone na cztery grupy zgodnie z liczbą chromosomów, tworząc rząd poliploidalny.

1. Diploidalne gatunki pszenicy (n = 7), genom A - T. boeoticum Boiss., T. urartu Thum, i Gandil., T. monococcum L., T. sinskajae A. Filat, i Kurk. Wśród diploidalnych gatunków znajdują się próbki o wysokiej zawartości białka w ziarnie, sięgającej 35-37 i odporności na choroby grzybowe (szczególnie w uprawianych odnozerennitsa).

2. Tetraploidalne gatunki pszenicy (n = 14). Genomy A i B. - T. dicoccoides Körn., T. dicoccum Schuebe., T. ispahanicum Heslot., T. paleocolchicum Men., T. turgidum L., T. durum Dest., T. turanicum Jakubz., T. aethiopicum Jakubz., T. polonicum L., T. persicum Vav. et. Zhuk. Genomy A i G. - T. araraticum Jakubz., T. timopheevii Zhuk. ., T. militinae Zhuk. et migusch.

Kwestia pochodzenia pszenicy tetraploidalnej nie została jeszcze w pełni zbadana. Ostatnie specjalne badania cytogenetyczne umożliwiły określenie filogenezy całej serii tetraploidów. Większość badaczy uważa, że ​​dziki pączek był najbardziej prawdopodobnym dawcą genomu A. T. boeoticuim boiss, i genom W - Tak speltoides tausch. Synteza gatunków w oparciu o amfifloidyzację miała miejsce w czasach prehistorycznych na obszarach wspólnego wzrostu aegilops i dzikich odnozerenniki.

Ustanowiono dwa ośrodki pochodzenia pszenicy tetraploidalnej - bliską azjatycką (Zakaukazie) i afrykańską (Etiopia). Większość gatunków pszenicy typu tetraploidalnego charakteryzuje się zwiększoną zawartością białka ziarna i odpornością na choroby grzybowe, co pozwala na wykorzystanie ich w programach hodowlanych do tworzenia materiału syntetycznego. Podczas krzyżowania ich z heksaploidalną pszenicą obserwuje się częściową zgodność genetyczną.

Wśród pszenicy tetraploidalnej T. durum Dest. (pszenica durum) ma największą wartość produkcyjną, zajmuje drugie miejsce na świecie (po pszenicy miękkiej) na obszarach uprawnych.

3. Gatunki pszenicy heksaploidalnej (n = 21). Genomy A, B i D - T. aestivum L., T. macha Dek. i Men., T. spelta., T. vavilovii Jakubz., T. campactum Host., T. sphaerococcum Perc., T. petropavlovskyi Udacz. et migusch.

Genomy A, A i C. - T. Zhukovskyi Men, i Er.

Obecnie uważa się, że ustalono, że dawca genomu D. jest Ae sguarrosa L.. Genom D. ma wielkie znaczenie ewolucyjne dla pszenicy. Dzięki temu gatunki heksaploidalne tworzą łagodny gluten i wysoką zimotrwalość, co zwiększa ich wartość produkcyjną i przyczynia się do szerokiej dystrybucji. Jednak genom D. niesie podatność na choroby.

Pierwotnym centrum pochodzenia większości gatunków z serii heksaploidalnej jest Zakaukazie. Spośród pszenicy heksaploidalnej najczęściej występuje pszenica miękka (T. aestivum L.) Jest to główna uprawa chleba w wielu krajach świata. Zasięg tego gatunku obejmuje wszystkie kontynenty globu: od koła podbiegunowego po południowe granice Afryki i Ameryki, uprawiane na terenach położonych poniżej poziomu morza, a także do 4000 m (w górach Peru). Wszystko to wskazuje na wielką plastyczność miękkiej pszenicy. Gatunek jest wyłącznie polimorficzny zarówno pod względem życia (formy zimowe, wiosenne, pół-zimowe i wiosenne, dwuramienne), jak i pod względem właściwości morfobiologicznych. Obecnie pszenica miękka jest przedmiotem zainteresowania hodowców. Wyjątkowe bogactwo genotypu pozwala tworzyć odmiany, które spełniają wymagania intensywnego rolnictwa.

Hybrydyzacja pszenicy miękkiej z gatunkami heksaploidalnymi z genomami AED z łatwością się udaje - gatunki z genomem G. niekompatybilny z miękką pszenicą.

4. Ośmioroidowe gatunki pszenicy (n = 28), stworzone przez człowieka w sztuczny sposób. Genom A, A, G, G - T. timonovum Heslot i Ferrary uzyskane przez francuskiego botanika Eslo z T. timopheevi, Jest wysoce odporny na choroby grzybowe, dobre źródło męskosterylności cytoplazmatycznej dla miękkiej pszenicy. Genom A, A, W, G. - T. fungicidum Zhuk. otrzymane przez P. M. Żukowskiego z krzyżowania T. carthlicum var. fuliginosum i T. timopheevi a następnie leczenie F1 0,02-tym roztworem kolchicyny. Charakteryzuje się dużą odpornością na choroby grzybowe..

Pszenica oktoploidalna nie jest kompatybilna z gatunkami heksaploidalnymi.

Opis botaniczny i właściwości biologiczne pszenicy

System korzeniowy

Roślina pszenicy nie tworzy głównego korzenia rdzenia i już od momentu kiełkowania nasion ma kilka prawie równo rozwiniętych korzeni zarodkowych lub pierwotnych. W procesie późniejszego wzrostu i rozwoju korzenie przydatkowe lub węzłowe zaczynają tworzyć się z dolnych węzłów macierzystych, które tworzą włóknisty system korzeniowy.

Nasiona pszenicy kiełkują w kilku korzeniach: najpierw pojawia się jeden korzeń, 3-4 dni później niż pierwszy, drugi i trzeci, następnie czwarty i piąty, które znajdują się w płaszczyźnie równoległej do tarczy ziarna.

Jak pokazują liczne badania (A. Nosatovsky, 1965), pszenica ozima i jare, w zależności od odmiany, mogą tworzyć od dwóch do ośmiu korzeni. Ich ilość zależy również od wielkości nasion, żyzności i wilgotności gleby, terminu siewu i innych czynników. Równolegle z pojawieniem się pędów bocznych, po utworzeniu węzła krzewiastego, zaczynają się rozwijać korzenie łodygi (wtórne) węzła. Dzieje się tak 14–26 dni po kiełkowaniu. Na Ukrainie w pszenicy ozimej optymalne terminy siewu z wystarczającą wilgotnością gleby, krzewienie zwykle rozpoczyna się w dniach 14-16 dnia po wschodzie (Bondarenko V.I., Fedorova N.A., Lebedev E.M., Artyukh A.D., 1977). W mniej sprzyjających warunkach proces ten jest opóźniony..

Ustalono, że każdy nowo pojawiający się pęd tworzy parę korzeni i dlatego ma własny system korzeniowy.

Powołanie systemu korzeniowego pszenicy, podobnie jak inne rośliny, przyswajanie wody i składników odżywczych z gleby oraz ich dostarczanie do innych organów rośliny. Ponadto badania sowieckich naukowców (Prutskov F.M., 1970) przy użyciu znakowanych atomów wykazały, że korzenie są miejscem syntezy aminokwasów i innych złożonych związków organicznych. Na wzrost i rozwój systemu korzeniowego wpływa wiele czynników, sowieccy naukowcy (Prutskov F.M., 1970), używając znakowanych atomów, stwierdzili, że korzenie są miejscem syntezy aminokwasów i innych złożonych związków organicznych. Na wzrost i rozwój systemu korzeniowego ma wpływ wiele czynników, w szczególności temperatura, wilgotność gleby, zawartość składników odżywczych i inne. Łodyga jest cylindryczną słomką, może być pusta (w miękkiej pszenicy) lub wypełniona luźną tkanką miąższową pod uchem (w pszenicy durum).

Grubość słomy, jej anatomiczna struktura (grubość ścianek słomy i pierścienia ze sklejek, liczba wiązek przewodzących) determinują odporność pszenicy na wyleganie. Trzon wzdłuż długości jest podzielony na 5-6 sekcji węzłami w postaci pierścieniowych zgrubień. Sekcje macierzyste między węzłami nazywane są międzywęźłami. Pierwsza dolna międzywęźla nazywana jest szczeliną między dwoma pierścieniowymi pogrubieniami znajdującymi się nad węzłem kosiarki. Jego długość nie jest taka sama: w zależności od odmiany i warunków wzrostu może wynosić od 2 do 15 cm Długość drugiej i kolejnych międzywęźli w normalnych warunkach wzrostu przekracza długość pierwszej. Najdłuższa w roślinach jest ostatnia międzywęźla przypominająca kolec (Tabela 1).

Jak widać, odmiany pszenicy ozimej różnią się nieznacznie długością i grubością niższych międzywęźli, bardziej znaczące różnice przejawiają się w rozmiarach czwartej i piątej międzywęźli. Z reguły w odmianach pół karłów (rocznica Chersoniu, pół karła w Odessie) międzywęźla górnych kolców są znacznie krótsze niż w innych, wyższych. Można uznać, że ustalono, że główne różnice między odmianami w całkowitej długości łodygi wynikają z długości górnych międzywęźli. Intensywność wzrostu łodygi nie jest taka sama w poszczególnych fazach ontogenezy. Na początku wyjścia rośliny do rurki łodyga rośnie powoli (1,5–2 cm wzrostu na dzień), następnie stopniowo rośnie jej tempo wzrostu, a podczas nagłówka - kwitnienie osiąga maksymalną wartość (4–6 cm na dzień). Długość łodygi zależy od biologicznych właściwości odmiany, wilgotności i żyzności gleby, nawozów, gęstości łodygi i innych warunków. Zwiększone dawki nawozów (zwłaszcza azotu), pogrubienie upraw przyczynia się do wydłużenia łodygi.

Liście Pszenicy

Liście pełnią ważną funkcję fizjologiczną. W nich zachodzi proces fotosyntezy, czyli absorpcja dwutlenku węgla ze środowiska zewnętrznego na skutek energii światła słonecznego i jego zamiana w energię chemiczną substancji organicznych.

Liście rośliny pszenicy pojawiają się z górnej warstwy merystemu stożka wzrostu. Są one podzielone na podstawowe i macierzyste (Cooperman F.M., 1969). Kiedy zarodek powstaje w nasionach, guzki liściowe tworzą się z warstwy powierzchniowej merystemu stożka wzrostu. Wzrost guzka pierwszego liścia prowadzi do powstania pierwszego liścia. Następnie, w ten sam sposób, w pewnej sekwencji, formowane są drugie i trzecie zarodkowe lub podstawowe liście. Wszystkie liście łodygi pszenicy układa się na II etapie organogenezy, zanim rozpocznie się różnicowanie kolca, tj. Zanim stożek wzrostu pędu przejdzie do III etapu organogenezy. Wzrost liści, procesy różnicowania ich tkanek, którym towarzyszy rozkwit liści, zachodzą od pojawienia się sadzonek do IX etapu organogenezy - kwitnienia i zapłodnienia. Na głównym pędzie w większości odmian pszenicy układa się tylko 8-10 liści. Na pędach bocznych powstaje krzewienie, w zależności od kolejności krzewienia, 1-3 arkusze mniej. Liść łodygi składa się z pochwy i blaszki liściowej. Pochwa jest przymocowana do trzonu i dolną częścią zakrywa ją w postaci rurki. W strefie przejścia pochwy do blaszki liściowej pszenica ma cienki półprzezroczysty film zwany ligulą lub językiem. Język jest dość ściśle przymocowany do trzonu i chroni rurkę pochwy przed wnikaniem do niej wody i pasożytów. Uszy powstają po obu stronach języka..

Długość pochwy liścia zmienia się wraz z wysokością przymocowania liścia, z każdą warstwą od dołu do góry. W związku z tym zwiększa się długość i szerokość blaszki liściowej (Tabela 2). Często, szczególnie w południowych regionach stepowych, blaszka liścia górnego jest nieco krótsza niż przedostatnia. Szerokość liści z reguły wzrasta z poziomu na poziom. Struktura anatomiczna tkanki liści pszenicy została szczegółowo odzwierciedlona w monografii A. I. Nosatovsky`ego (1965), dlatego podajemy tylko podstawowe informacje na ich temat.

Tabela 1

Długość (licznik, cm) i średnica (mianownik, mm) międzywęźli w różnych odmianach pszenicy ozimej (UNIIOZ, 1979–1981)

Długość (licznik, cm) i szerokość (mianownik, mm) międzywęźli w różnych odmianach pszenicy ozimej (UNIIOZ, 1979–1981)

Wszystkie wiązki naczyniowe liści pszenicy mają strukturę boczną, ksylem jest skierowany na górną powierzchnię płytki, łyk na dolną. Duże pakiety z wysoko rozwiniętym ksylemem pełnią funkcje zaopatrzenia w wodę. Małe pakiety, składające się głównie z łyka, są zaangażowane w zbieranie i odpływ produktów asymilacyjnych. Dane z wielu badań naukowych wskazują, że rozmiar blaszek liściowych, żywotność liści i wydajność powierzchni liści znacząco wpływają na tworzenie suchej masy rośliny i plon ziarna. Wydajność jednostki powierzchni liścia na III, VI, VIII, a zwłaszcza na etapie organogenezy X, jest znacznie wyższa w wysoce produktywnych odmianach (F. Cooperman, 1969). Jednocześnie bardziej wydajne odmiany pszenicy mają wyższą całkowitą zawartość chlorofilu na jednostkę powierzchni powierzchni liścia, a maksymalny chlorofil spada na liście wyższych warstw.

Kolec pszenicy

Kwiatostan w pszenicy to kłos pszenicy, który składa się z wieloetapowej łodygi i kłosków. Na każdym występie kolca znajduje się jeden kolec. Kolec składa się z dwóch symetrycznie rozmieszczonych szerokich łusek kolczastych, które mają zewnętrzną (dolną) i wewnętrzną (górną) żyłę, kil umieszczony z boku, ząb kolczasty (kil) i ramię. Pomiędzy kłoskami w ścisłej kolejności znajdują się kwiaty, są biseksualne, jednopienne. Metoda zapylania oznacza pszenicę samozapylającą. W upalne suche dni, szczególnie w południowych regionach naszego kraju, może wystąpić zapylenie krzyżowe.

Każdy kwiat na pszenicy jest pokryty z dwóch stron dwiema kwiatowymi łuskami - zewnętrzną i wewnętrzną: pierwszy jest wypukły, duży, stępkowy, z kilkoma żyłkami - w odmianach kolczastych ma on markizę, w odmianach bez kości, ostrzenie sferoidalne pokryte wzdłuż krawędzi rzęskami, drugie bez markizy i ostrzenie osteoidów, w przeciwieństwie do zewnętrznej, ma dwa stępki. Pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną łuską kwiatową znajdują się najważniejsze części kwiatu - słupek i trzy pręciki. Tłuczek jest jajnikiem z pierzastym piętnem z dwoma klapami. U podstawy jajnika znajdują się dwie bezbarwne folie lub kłaczki, które pęcznieją podczas kwitnienia, przyczyniając się w ten sposób do otwarcia kwiatu. W kłosie znajduje się 2-5 lub więcej kwiatów, z których górne 1-2 kwiaty są zwykle niepłodne. W dobrych warunkach rozwojowych (duży obszar żerowania, optymalne zaopatrzenie gleby w glebę) w każdym kłosie pszenicy ozimej można sadzić do 11 kwiatów i do 8-9 ziaren.

W kształcie kłosy pszenicy miękkiej dzielą się na trzy typy: wrzeciono - środkowa część ucha jest najszersza, zwężająca się ku górze i częściowo do podstawy - pryzmatyczna - szerokość kłosów jest prawie taka sama na całej długości, z wyjątkiem górnych i dolnych kłosków - maczugowatych lub uszach, gdy uszy do góry rozwinąć, a kłoski są zagęszczone. Przekrój uszu może być kwadratowy, prostokątny, zaokrąglony lub owalny (Prutskov F.M., 1970). Uszy są podzielone według długości: pszenica miękka - na małą (do 8 cm długości), średnia (8-10 cm) i duża (powyżej 10 cm) - twarda pszenica - na krótką (do 6 cm), średnią (7-8 cm), długi (9-10 cm lub więcej). Długość kolca, jego inne morfostrukturalne elementy produktywności (liczba kłosków i ziaren w kolcu) różnią się znacznie w zależności od warunków wzrostu. Kolor łuski jest biały lub czerwony, a markizy są czerwone, białe lub czarne..

Ziarno pszenicy

Owocem pszenicy jest ziarno, które w praktyce rolniczej nazywa się ziarnem. W ziarniaku wyróżnia się samo ziarno, składające się z zarodka, bielma i błon nasiennych oraz błony owocowej lub owocni, która jest ścianą jajnika. W górnej części zwijacza znajduje się herb. Zarodek składa się z tarczy, która łączy go z bielma, nerką i szczątkowymi guzkami korzenia. Zarodkowy pąk nasienia składa się ze stożka wzrostu, pierwotnej łodygi zarodkowej i liści zarodka pokrywających stożek wzrostu w formie nasadki. Reszta ziaren jest wypełniona mącznym bielmo, które zawiera rezerwowe składniki odżywcze. W bielmie można wyróżnić warstwę zewnętrzną - warstwę aleuron, która składa się z jednego rzędu komórek, w których prawie nie ma skrobi, i samego bielma, którego komórki zawierają ziarna skrobi. Przestrzenie między ziarnami skrobi są wypełnione substancjami białkowymi..

Wielkość ziarna różni się znacznie w zależności od rodzaju pszenicy, odmiany i warunków uprawy. Jego długość wynosi od 4 do 9 mm, szerokość od 0,8 do 2,2, a grubość od 1,5 do 3,5 mm. Różnią się również wagą: od 20 do 90 mg.