Введение. Ячмень (Hordeum vulgare L.) является одной из ключевых сельскохозяйственных культур, выращиваемых в различных регионах мира на площади 55 млн га. Около 74 % мирового объема производства ячменя обеспечивается десятью странами, в числе которых Российская Федерация (РФ) [1].Высокий потенциал урожайности ячменя в нашей стране достигается систематической селекционной работой. Несмотря на усилия, экстремальные колебания факторов окружающей среды оказывают заметное влияние на ее результаты. В частности неблагоприятные погодные условия в сочетании с сокращением посевных площадей привели к снижению валового сбора ячменя в РФ с 21,1 млн т в 2023 г. до 16,67 млн т в 2024 г. [2].Повышение устойчивости растений к абиотическим стрессам представляет собой сложную задачу. В отличие от устойчивости растений к биотическим стрессам, имеющей моногенную природу, генетически сложные ответы на абиотические стрессы являются мультигенными. Устойчивость к абиотическим стрессам является комплексным признаком, формирующимся в результате взаимодействия стрессора с различными молекулярными, биохимическими и физиологическими процессами [3]. В связи с этим ответные реакции растений на абиотические стрессы сложно контролировать и тем более управлять ими.Эффективным способом повышения генетического разнообразия растений и получения стрессоустойчивых форм является направленная селекция in vitro клеточных (каллусных) культур на селективных питательных средах с последующей регенерацией растений. Использование каллусов в качестве модельных систем для получения устойчивых форм оправдано сходством морфогенетических процессов в растениях в естественных условиях (in planta) и в культивируемых каллусах in vitro [4]. В исследованиях, посвященных оценке регенерантов ячменя, было показано, что технологии in vitro позволяют получать линии, превосходящие исходные сорта по урожайности [5–7]. Однако проблемой остается сохранение стабильности приобретенных хозяйственно-полезных признаков регенерантных генотипов.Листья верхнего яруса выступают ключевым элементом, определяющим продуктивность сельскохозяйственных культур. Однако данные по зерновым зачастую отличаются. С одной стороны, на примере овса (Avena sativa L.) показано, что генотипы с большими подфлаговыми листьями имеют более крупную метелку с большим числом колосков, зерен и массой зерна, это свидетельствует о положительной связи между морфометрией листьев и урожайностью [8]; с другой стороны, для ячменя установлено, что при оптимальных гидротермических условиях генотипы, обладающие большей площадью флаговых и подфлаговых листьев, затеняют друг друга и конкурируют, это снижает их урожайность [9].Изменения физиологических, морфологических и анатомических признаков листьев также являются частью общей стратегии адаптации растений к экстремальным факторам окружающей среды. В частности, уменьшение площади листьев при действии различных стрессоров (засуха, повышенные температуры, тяжелые металлы) позволяет снизить потери воды, уменьшить токсическое воздействие ионов металлов и таким образом сохранить жизненно важные функции [10, 11].Цель исследования – оценка изменений морфометрических и биохимических параметров листьев регенерантных и исходного генотипов ячменя при действии почвенных стрессоров.Объекты и методы. Исследования проводили в 2024 г. на базе ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого» (ФАНЦ Северо-Востока) (Киров, Россия). Объектом исследования служили исходный сорт ярового ячменя Боярин селекции ФАНЦ Северо-Востока (включен в Госреестр по Волго-Вятскому региону, среднеранний, устойчивый к полеганию и засухе) и его регенерантные формы во втором поколении, индуцированные в каллусной культуре на среде Мурасиге–Скуга (МС) с селективными агентами (табл. 1). Таблица 1Характеристика генотипов ячменяCharacteristics of barley genotypes Сорт,генотипФорма генотипаУсловия полученияБояринИсходный сортВнутривидовая ступенчатая гибридизацияRA-СdРегенерантная линияРегенерация в каллусной культуреin vitro на селективной среде МС15 мг/дм3 Cd2+, рН = 4,5RA-Al40 мг/дм3 Al3+, рН = 4,0RA-ПЭГ15 % ПЭГ, рН = 5,6  Семена каждого генотипа в количестве 35 шт. засевали рядками в вегетационные емкости размером 1,5 × 1,3 × 0,3 м. Площадь питания растений составляла 4 × 15 см. Для опыта использовали типичную для Кировской области почву (дерново-подзолистая суглинистая, содержание гумуса – 1,2–2,0 % (ГОСТ 26213-2021), подвижного фосфора – 51,6–82,2 мг/кг, нитратного азота – 2,3–2,8 мг/г по (ГОСТ Р 54650-2011). Моделировали четыре почвенных фона (табл. 2).  Таблица 2Схема опытовScheme of experiments СтрессорПочвенный фонКонтрольныйС кадмиемКислыйЗасухаСd (подвижная форма), мг/кг0,036±0,00419,2±0,50,706±0,0180,036±0,004рН солевой вытяжки из почв6,8±0,14,6±0,14,6±0,16,8±0,1Атмосферные осадкиБез изоляцииИзоляция  В качестве модельного токсиканта при загрязнении почвы кадмием использовали дигидрат ацетата кадмия(II) Cd(CH3COO)2 ∙ 2H2O. Уровень содержания подвижных соединений кадмия, внесенных искусственным образом, в почве кадмиевого фона составил 19 ОДК (СанПиН 1.2.3685-21). Исходное содержание кадмия в почве кислого фона составляло 0,706 мг/кг, что значительно превышало (в 20 раз) показатели контрольной почвы и почвы, испытывающей засуху, но не достигало значений ОДК согласно действующим санитарным нормам. Разный уровень содержания кадмия в почвах этих вариантов был обусловлен разным уровнем кислотности (рН 4,6 и 6,8), что влияло на подвижность соединений кадмия в этих условиях. Кратковременная засуха обеспечивалась пленочным покрытием вегетационной емкости в межфазный период развития растений «выход в трубку – начало колошения».Выращивание растений осуществляли в естественных условиях. В период длительного отсутствия атмосферных осадков осуществляли полив растений водопроводной водой. Исключение составлял засушливый фон в сроки моделирования засухи.На стадии колошения с 20 случайных растений ячменя срезали подфлаговый лист для исследования параметров роста (длина, площадь), определения содержания фотосинтетических пигментов (хлорофилл a, хлорофилл b, каротиноиды) и фенольных соединений (ФС).Измерение длины и площади листьев проводили автоматизированным способом по фотоснимкам с помощью программы Image J. Определение содержания антиоксидантов осуществляли спектрофотометрическим методом. Для извлечения пигментов из листьев использовали 100 %-й ацетон [12]. Свободные ФС экстрагировали 70 %-м этиловым спиртом при температуре 5 °С в течение 16 ч, общие (сумма) ФС, в том числе связанные с клеточной стенкой, – раствором гидроксида натрия (2 н.) при температуре 80 °С в течение 2 ч. Содержание ФС было стандартизовано по галловой кислоте [13].Реакции различных генотипов на почвенные условия были проанализированы с помощью дисперсионного анализа. Данные представляли в виде средних значений ± стандартное отклонение. Разные буквы в таблице 3 указывают на значительную разницу при р < 0,05 по критерию LSD (наименьшее значимое различие). Взаимосвязи между признаками выявляли с помощью корреляционного анализа, доступного в MS Excel.Результаты и их обсуждение. В ходе исследования было установлено, что генотип (F-Ratio 7,3–7,8) оказывал наибольшее по сравнению с почвенным фоном (F-Ratio 2,8) влияние на морфометрические характеристики подфлагового листа (см. табл. 3).Среди исследованных стрессоров засуха в большей степени ограничивала рост листьев. Снижение длины листа при засухе составило 8 % по сравнению с кислым фоном, длины и площади – 8 и 16 % по сравнению с кадмиевым фоном. Однако различия с контролем не были статистически достоверными, что указывало на отсутствие выраженного угнетающего действия заявленных абиотических факторов, в том числе кадмия, на рост листьев. Аналогичные результаты были описаны в работе Vassilev et al. [14], которые исследовали физиологическую реакцию ячменя на загрязнение почвы кадмием в концентрации 45 мг/кг. Визуальные признаки фитотоксичности в этом случае наблюдали только на уровне корневой системы, они связаны с большим (в 10 раз), чем в надземной массе, накоплением токсиканта в растительной ткани.В наших исследованиях, независимо от почвенного фона, наибольшей длиной листа характеризовался исходный сорт. Регенеранты по данному показателю уступали исходному сорту. По площади от исходного сорта отличался только один регенерант – RA-ПЭГ. Для него фиксировали самые низкие значения исследуемого параметра, в том числе за счет наличия скрученности листьев. Следует отметить, что скрученность листьев у ячменя чаще всего рассматривается как симптом нехватки воды и ассоциируется с адаптацией к дефициту влаги [15]. В представленной работе скрученность листьев у RA-ПЭГ наблюдали на всех почвенных фонах, что свидетельствовало о стабильности данного признака в процессе целенаправленного отбора in vitro на селективной среде с осмотиком (ПЭГ 6000). В литературе аналогичные признаки были описаны при отборе перспективных генотипов риса (Oryza sativa L.) [16].Площадь листьев характеризовалась более высоким коэффициентом вариации (Cv) – 27,8– 42,2 %, чем длина (16,9–24,1 %). При этом максимальная ее вариабельность зафиксирована на почвенном фоне с кадмием (Cv = 42,2 %). Наибольшая изменчивость данного показателя была присуща регенеранту RA-ПЭГ (Cv = 36,6 %).  17Таблица 3 Изменчивость параметров подфлагового листа ячменя в зависимости от почвенного фона и генотипаVariability of barley subflag leaf parameters depending on soil light and genotype Градации фактораМорфометрическиеБиохимическиеДлинаПлощадьПигментыФенольные соединенияХлорофилл аХлорофилл bКаротиноидыСвободныеСуммаХ , смСv, %Х , см2Сv, %Х , мг/гСv, %Х , мг/гСv, %Х , мг/гСv, %Х , мг/гСv, %Х , мг/гСv, %Фактор А (почвенный фон)Контроль10,6ab19,14,8ab31,72,9a30,71,2a36,50,8a26,64,9b9,214,9b9,9С кадмием11,3b24,15,2b42,22,9a42,31,8b43,30,7a28,94,5a7,714,9b8,1Кислый11,3b20,14,8ab31,23,7a30,91,5ab32,10,7a25,74,5a9,514,0ab7,7Засуха10,5a16,94,5a27,83,3a31,31,3ab36,00,8a27,44,4a10,513,1a10,7F-Ratiо2,8*нз22,6*43,9*6,1*3,9*6,9*Фактор Б (генотип)Исходный сорт11,9b19,85,2b32,22,2a15,20,9a15,90,5a21,74,5a9,712,9a9,8RA-Сd10,6a19,84,9b32,53,2b42,41,9c32,60,7b28,74,4a8,014,4b9,6RA-Al10,8a19,85,1b31,33,7b27,21,5b32,20,8bc10,44,3a8,714,7b9,2RA-ПЭГ10,3a19,74,0a36,63,8b20,11,5b21,10,9c9,64,9b9,314,8b8,1               F-Ratio7,3*7,84*81,9*157,6*95,4*6,2*6,9*Взаимосвязь факторов (А×Б)F-Ratioнзнз47,4*41,5*17,3*нзнз                Примечание: * – средние значения статистически различаются при P = 0,05; нз – средние значения статистически не различаются при P = 0,05.     Согласно данным литературы, сокращение площади листа при засухе часто связано с уменьшением удлинения размера его эпидермальных клеток [17]. При низком давлении тургора осмотически обусловленное расширение клеток становится ограниченным, что в итоге приводит к снижению урожайности [15]. Уменьшение листовой площади более характерно для засухоустойчивых сортов [18]. В представленной работе в условиях засухи ячмень не развивал значительно большую площадь подфлагового листа, что, возможно, также связано со снижением эвапотранспирации [11], но в дальнейшем позволило сохранить продуктивность.В наших исследованиях длина подфлагового листа положительно коррелировала с продуктивностью (r = 0,49) только на кислом фоне, в то время как на почвенном фоне с кадмием и при засухе наблюдалась отрицательная корреляция между продуктивностью и площадью листа (r = –0,48 и r = –0,75 соответственно) (табл. 4). Таблица 4Корреляционные связи продуктивностис морфометрическими параметрами оценки подфлагового листаCorrelation links between productivity and morphometric parameters of subflag leaf assessment Параметр листаПочвенный фонКонтрольныйС кадмиемКислыйЗасухаДлина–0,260,030,49–0,17Площадь–0,03–0,480,12–0,75 ГенотипИсходный сортRA-СdRA-AlRA-ПЭГДлина0,770,16–0,390,99Площадь0,750,19–0,870,82  У исходного сорта (r 0,77–0,75) и регенеранта RA-ПЭГ (r 0,99–0,82) изменение длины и площади листьев было более мобильным параметром, тесно связанным с продуктивностью. При изменении условий роста продуктивность регенерантов RA-Сd в меньшей степени определялась морфометрическими характеристиками. RA-Al демонстрировал обратную связь площади листа и продуктивности.Следующим этапом работы явилась оценка содержания пигментов в листьях. Использование данного показателя в качестве критерия отбора стрессоустойчивых сортов было связано с тем, что фотосинтетические пигменты, наряду с участием в процессе фотосинтеза, выполняют роль антиоксидантов [19, 20]. Результаты исследования выявили значительное влияние на данный параметр оценки как генотипа (F-Ratio 6,2–157,6), так и почвенного фона (F-Ratio 6,2–43,9). В отличие от длины и площади листа, влияние генотипа на содержание фотосинтетических пигментов, существенно определялось условиями его роста (F-Ratio 17,3…47,4). Однако не все пигменты были чувствительны к абиотическим стрессорам. Так, содержание хлорофилла а и каротиноидов в листьях на различных почвенных фонах статистически не различалось, что согласовывалось с результатами сохранения продуктивности генотипов при засухе: снижение длины и площади листьев компенсировалось накоплением пигментов на уровне значений, характерных для нестрессированных растений. Одним из объяснений выявленного эффекта может быть увеличение удельной эффективности фотосинтеза в листьях при засухе [21].Содержание хлорофилла b изменялось в зависимости от условий почвенной среды. Так, загрязнение почвы кадмием сопровождалось увеличением данного показателя на 50 % по сравнению с контролем. Для этого же почвенного фона регистрировали самую высокую среди исследованных абиотических стрессов вариабельность содержания пигментов (СV 28,9–43,3 %). Согласно данным научной литературы, растения ячменя могут справляться с низкоуровневым стрессом, вызванным кадмием [22]. Кадмий, как показано на примере различных растений, может оказывать неоднозначное влияние на фотосинтез в зависимости от его концентрации [23]. В низких (5–20 мг/кг) он может стимулировать фотосинтетические процессы, тогда как при высоких концентрациях (50–100 мг/кг) его воздействие становится ингибирующим [24]. Различия в ответных реакциях также можно связать с разной чувствительностью фотосинтетических пигментов к кадмию. Например, в гидропонной культуре декоративных растений показано, что уровень хлорофилла a достоверно снижается только при уровне кадмия в среде 100 мг, в то время как содержание хлорофилла b статистически не отличается от контроля при уровне 10–100 мг [25].Независимо от почвенных условий, исходный сорт имел более низкое по сравнению с регенерантами содержание фотосинтетических пигментов в подфлаговом листе. Различие между этими генотипами в содержании хлорофилла a составило 45–73 %; хлорофилла b – 67–110 %; каротиноидов – 40–80 %. Среди исследованных генотипов наибольшая изменчивость в содержании пигментов в подфлаговом листе отмечена у RA-Cd, что, вероятно, указывает на наличие у данного генотипа адаптационных механизмов, связанных с фотосинтезом.Важное значение в повышении адаптационного потенциала растений имеет фенольный синтез. Помимо различных физиологических функций в растениях, ФС способны удалять избыток активных форм кислорода, что позволяет растениям справляться со стрессорами [26]. Ответная реакция на стресс может обеспечиваться как связанными с гликозидами ФС, потенциально участвующими в процессах лигнификации, так и их свободной фракцией [27]. Общее содержание ФС, в отличие от фотосинтетических пигментов, в равной степени определялось как генотипом, так и почвенными условиями, что подтверждалось равными значениями F-Ratio (6,9). К числу стрессоров, в наибольшей степени ограничивающих накопление ФС в подфлаговом листе, относилась засуха. Разница с контролем составила 14 %. Также при засухе отмечали наибольшую неоднородность генотипов по общему содержанию ФС в листьях (СV = 10,7 %). Учитывая, что ФС клеточной стенки делают ее менее эластичной, более плотной и жесткой [28], снижение общего содержания ФС в подфлаговом листе при засухе указывало на большую предрасположенность генотипов к скручиванию листьев как одному из способов выживания растений в данных условиях.Наименьшим суммарным содержанием ФС в листьях характеризовался исходный сорт. Его разница с регенерантами по данному параметру составила от 12 до 15 %. Согласно данным литературы, более высокий уровень накопления ФС является признаком большей адаптированности генотипов к стрессовым условиям [29]. В связи с этим регенеранты по сравнению с исходным генотипом следует считать более устойчивыми к стрессовым факторам.В отличие от суммы, содержание свободной фракции ФС в листьях ячменя в большей степени определялось генотипом. Наибольшим содержанием ФС характеризовался RA-ПЭГ. Разница с исходным генотипом и прочими регенерантами по свободной фракции ФС составила 12–19 %. Усредненные значения содержания свободных ФС в листьях на контрольном фоне были выше, чем в условиях абиотических стрессов, на 9–10 % и противопоставлялись данным по общему содержанию ФС, что частично затруднило их интерпретацию. Одна из причин ее возникновения обусловлена неуточненностью химической структуры ФС при их определении [30].Заключение. Таким образом, установлено сложное взаимодействие генотипических и средовых факторов, которые оказывают влияние на морфологические и биохимические показатели листьев ячменя. Исходный сорт в большинстве случаев превосходил регенеранты по длине и площади листа, независимо от почвенного фона, однако при отрицательной корреляции с продуктивностью. На почвенных стрессовых фонах регенеранты обладали более высоким антиоксидантным потенциалом, диагностируемым по содержанию фотосинтетических пигментов и ФС в листьях, что привело к повышению продуктивности регенерантных генотипов в этих условиях по сравнению с исходной формой. Среди исследуемых генотипов выделялся регенерант RA-ПЭГ, характеризующийся в условиях засухи большим преимуществом по исследуемым параметрам. Снижение площади листа у RA-ПЭГ расценивали как проявление адаптационного механизма.