CC BY
32УДК 634.8.032
АНАТОМИЯ СОВМЕСТИМОСТИ
ТЕХНИЧЕСКИХ СОРТОВ ВИНОГРАДА ^те VINIFERA),
ПРИВИТЫХ НА ФИЛЛОКСЕРОУСТОЙЧИВЫЕ ПОДВОЙНЫЕ СОРТА
Замета О.Г., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; Иванченко В.И., доктор сельскохозяйственных наук, профессор; Иванова М.И., аспирант; Потанин Д.В., кандидат сельскохозяйственных наук,
Институт «Агротехнологическая академия» ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского».
Рассмотрены анатомические особенности срастания в местах прививки саженцев технических сортов винограда с филлоксероустойчивыми карбона-тоустойчивыми подвоями. Установлено, что в месте изготовления прививки у саженцев формируются каллусные ткани, обеспечивающие переход проводящих пучков от подвойной части растения к привойной, существенно отличающейся анатомически от других частей саженца. Структура тканей существенно отличается у прививок в зависимости от степени аффинитета сорто-подвойной комбинации.
Ключевые слова: виноград, со-рто-подвойные комбинации, срас-таемость прививок, механическая прочность, система «привой-подвой», приживаемость, анатомия совместимости.
ANATOMY OF AFFINITY OF TECHNICAL
GRAPE VARIETIES (VITIS VINIFERA) GRAFTED ON PHYLLOXERA-RESISTANT ROOTSTOCK VARIETIES
Zameta O.G., Candidate of Agricultural Sciences;
Ivanchenko V.I., Doctor of Agricultural Sciences, Professor; Ivanova M.I., postgraduate student; Potanin D.V., Candidate of Agricultural Sciences,
Institute «Agrotechnological academy» of the FSAEI HE «V.I. Vernadsky Crimean Federal University».
Anatomical features of accretion in the places of grafting of seedlings of technical grape varieties with phylloxera-resistant carbonate-resistant rootstocks are considered. It has been established that at the place of inoculation in seedlings, tissues are formed that ensure the transition of conductive bundles from the rootstock part of the plant to the graft, which differs significantly anatomically from other parts of the seedling. The structure of tissues differs significantly in plants depending on the degree of affinity of the variety-rootstock combination.
Keywords: grapes, variety-rootstock combinations, cohesion of grafts, mechanical strength, the system of «graft-rootstock», adaptability, anatomy of compatibility.
35
Введение. Современное виноградарство предполагает закладку промышленных насаждений исключительно привитым посадочным материалом в связи с тем, что культурные сорта винограда, в подавляющем большинстве, не являются устойчивыми к филлоксере. Применение же подвоев, устойчивых к этому вредителю столкнуло виноградарство с необходимостью изучать уровень совместимости (аффинитета) культурных сортов винограда с отдалёнными по генетической родственности гибридными формами подвоев, которые выведены с привлечением геноплазмы североамериканских видов винограда.
Исследования, проводимые разными авторами, показывают, что явление несовместимости у винограда может носить, в большей мере физиологический характер, который, в свою очередь, влияет и на механическую прочность тканей в месте соединения подвоя с привоем [6]. При этом, в большей мере наблюдается нарушение обмена в растении не только пластических веществ, от места их формирования к корням, но также и перенос фосфора, калия, азота из корневой системы в надземную часть [9, 10].
Подобные нарушения могут быть вызваны, а в дальнейшем уже и сами напрямую влиять на анатомическое строение тканей в месте прививки [2, 5], что можно изучить в процессе развития привитых растений в условиях питомника, проводя исследования анатомического анализа тканей мест прививки, развития каллусных тканей и дифференциации из них проводящей системы нового растения.
Работа проводилась в соответствии с Программой исследований кафедры плодоовощеводства и виноградарства Института «Агротехнологическая академия» ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского» по теме: «Совершенствование технологий возделывания и защиты садовых культур в условиях Крыма» (Код ГРНТИ 68.35.55), а также в соответствии с Грантом Государственного Совета Республики Крым молодым ученым Республики Крым в номинации «Сельскохозяйственные науки» проект «Разработка универсальных способов ранней диагностики совместимости сорто-подвой-ных комбинаций винограда» на основании Постановления Президиума Государственного Совета Республики Крым № п66-2/20 от 04.02.2020 г.
Цель работы — изучить анатомические особенности срастания у сорто-под-войных комбинаций при формировании каллусных тканей, обеспечивающих степень формирования проводящих пучков от подвойной части растения к привойной в зависимости от аффинитета прививочных компонентов.
Материал и методы исследования. Исследования проводились в 20182020 гг. на базе прививочного комплекса кафедры плодоовощеводства и виноградарства Института «Агротехнологической академии» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского». Объектами исследований были стандартные однолетние саженцы сорто-подвойных комбинаций винограда [1], представленные техническими районированными сортами Сира, Мальбек, Каберне Совиньон и перспективным Вионье, привитые на районированных подвойных сортах Берландиери х Рупестрис Рюгжери 140, Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ,
36
Берландиери х Рипариа СО4, Рипариа х Рупестрис 101-14 и Шасла х Берланди-ери 41Б. Берландиери х Рипариа Кобер 5 ББ.
Анатомический анализ тканей привитых саженцев винограда проводился в местах изготовления прививки как на стандартных саженцах, так и на растениях, имеющих отклонения в развитии и не относящихся к категории стандартных. Анализ осуществлялся совместно с параллельно проводимыми наблюдениями по определению водопроводимости тканей саженцев и их механической прочности на излом. Фиксация анатомических особенностей проводилась с помощью микроскопа МБИ-3 и томографической съёмки фотокамерой на 12 Мегапикселя в режимах макро- и микросъёмки. При этом выполнялись продольные и поперечные срезы в местах соединения привойной и подвойной частей растения микротомом салазочного типа [4].
Результаты и обсуждение. Анатомический анализ мест прививки на саженцах является одним из объективных показателей, объясняющих уровень совместимости сорто-подвойных комбинаций. У винограда, поскольку культурные сорта представлены одним видом - У^ Viшfera, а подвойные сорта имеют в себе генотипы различных североамериканских видов винограда (V. Rupestris, У.Шрапа и V. Berlandieri), возможны проблемы с совместимостью между компонентами. Различия могут проявляться как в скорости образования тканей, ферментном обмене, потреблении и передвижении элементов питания по проводящей системе, так и в отзыве на внешние воздействия, например, на температуру активации ростовых процессов.
При проведении визуального осмотра стандартных саженцев различных сорто-подвойных комбинаций винограда установлено, что у тех комбинаций, которые имеют относительно низкий процент выхода стандартных саженцев, могут наблюдаться утолщения в месте прививки (рис. 1).
Рисунок 1. Продольные разрезы мест прививки привитых саженцев винограда различных сорто-подвойных комбинаций
37
На рисунке представлены наиболее характерные места срастания прививочных компонентов у саженцев винограда сорта Вионье, привитых на различные подвои - Рипариа х Рупестрис 101-14 (а), Берландиери х Рипариа Ко-бер 5ББ (б), Шасла х Берландиери 41Б (в), а также Берландиери х Рупестрис Рюгжери 140 (г). При этом наибольший уровень выхода стандартных саженцев отмечен в комбинации с подвойным сортом Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ.
Место срастания прививочных компонентов в данной сорто-подвойной комбинации характеризуется достаточно равномерным, без существенных утолщений срастанием тканей, а в месте соединения сформированы как ткани древесины и проводящих пучков, так и одревесневшие к концу вегетационного цикла каллусные ткани, стыкующиеся в месте соединения сердцевины подвоя и привоя. Это свидетельствует о нормальном развитии данных компонентов, а выход стандартных саженцев из школки на уровне 80,27 % (по средним многолетним данным) от количества высаженных привитых черенков, подтверждает это утверждение (табл. 1).
Наибольшее разрастание каллусных тканей, существенно выходящих за пределы диаметров подвойной и привойной частей отмечено у сорто-подвой-ной комбинации с участием подвоя Шасла х Берландиери 41Б. Несколько меньшее разрастание также отмечено на подвое Берландиери х Рупестрис Рюгжери 140. В целом, саженцы сорта Вионье на этих подвоях показали не только более низкий процент приживаемости - 71,62 и 58,45 % соответственно, но также и несколько меньший прирост надземной части однолетнего прироста.
Основываясь на наших данных, а также результатах исследований других авторов [3, 7, 8], можно утверждать о нарушении обмена веществ между подвойной частью саженца и привоем, в виде нарушения оттока пластических веществ, которые скапливаются в месте прививки и стимулируют разрастание тканей. Также можно предположить, что подобное разрастание тканей связано с нарушением формирования проводящих пучков между подвойной и привой-ной частями саженцев и обмен питательных веществ может осуществляться через диффиузию между клетками. При этом разрастание каллуса со стороны привоя может объясняться необходимостью для растения увеличением площади соприкосновения и обмена пластическими веществами через клеточные мембраны и тяжи. Более глубокое разрезание тканей показывает, что последнее утверждение может подтверждаться на фоне проведения изучения водопрово-димости тканей с использованием пигмента нейтрального красного, который способен окрашивать исключительно стенки проводящих пучков без проникновения внутрь клеток и окрашивания рядом расположенных тканей.
38
Таблица 1. Выход стандартных привитых виноградных саженцев (%) в зави-
симости от сортоподвойных комбинаций за период 2019-2021 гг.
Сорт период исследований
2019 2020 2021 средние многолетние
Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ
Мальбек 40,82 56,67 78,33 58,61
Сира 60,00 58,33 90,00 69,44
Каберне-Совиньон 30,61 75,00 78,33 61,32
Вионье 64,15 85,00 91,67 80,27
Берландиери х Рипариа СО4
Мальбек 47,06 43,33 61,67 50,69
Сира 62,50 61,67 81,67 68,61
Каберне-Совиньон 60,42 81,67 85,00 75,69
Вионье 52,00 68,33 88,33 69,56
Шасла х Берландиери 41Б
Мальбек 35,29 23,08 48,72 35,70
Сира 50,94 55,88 79,41 62,08
Каберне-Совиньон 56,25 58,97 76,92 64,05
Вионье 53,33 71,79 89,74 71,62
Рипариа х Рупестрис 101-14
Мальбек 53,57 15,00 80,00 49,52
Сира 42,86 25,00 68,33 45,40
Каберне-Совиньон 66,67 35,00 81,67 61,11
Вионье 79,17 45,00 93,33 72,50
Берландиери х Рупестрис Рюгжери 140
Мальбек 7,14 5,00 31,67 14,60
Сира 58,33 11,67 68,33 46,11
Каберне-Совиньон 47,06 20,00 60,00 42,35
Вионье 73,68 23,33 78,33 58,45
Среднее за год 52,09 45,99 75,57
39
Продолжение таблицы 1
НСР05 А (подвойный сорт) 1,50
НСР05 В (привойный сорт) 1,34
НСР05 С (влияние года) 1,16
НСР05 Взаимодействие факторов АВ 2,32
НСР05 Взаимодействие факторов АС 2,60
НСР05 Взаимодействие факторов ВС 3,00
НСР05 Взаимодействие факторов АВС 3,00
НСР05 Для оценки существенности частных различий 5,20
Данное утверждение подтверждается ещё одной сорто-подвойной комбинацией этого же сорта Вионье, привитого на подвое Берландиери х Рипариа СО4 (рис. 2).
При послойном продольном срезе тканей в месте выполнения прививки видно, что разрастающаяся каллусная ткань буквально выдавливает саму при-войную часть черенка, пытаясь тем самым своими новыми, более активными с точки зрения поглощающей способности, тканями заместить менее активные сердцевину и перимедулярную часть одревесневшего черенка привоя (рис. 2в). С другой стороны, поперечные разрезы тканей подвойной части растения (рис. 2г) и привойной (рис. 2д) показывают, что при имитации сосущей силы окрашенный раствор свободно проходит по проводящим пучкам подвоя, но в привойной части поперечный раствор не фиксирует свободного движения этого же раствора. Подобная картина свойственна не только данной сорто-подвойной комбинации, но также и другим комбинациям, у саженцев которых формируются утолщения в месте изготовления прививок (у сортов Мальбек и Сира на подвое Берландиери х Рупестрис Рюгжери 140, а также Шасла х Берландиери 41Б).
Совершенно другая картина проявляется в проводимости воды у совместимых сорто-подвойных комбинаций (рис. 3). Это такие комбинации как Вионье на Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ, Каберне Совиньон на подвое Бер-ландиери х Рипариа СО4, а также все сорто-подвойные комбинации, привитые на подвое Рипариа х Рупестрис 101-14. Как видно, пигментированный раствор проходит свободно через место прививки и сращивания компонентов, что свидетельствует о высокой степени интегрированности тканей и срастания проводящих пучков между подвойной и привойной частями растений.
40
г) д)
Рисунок 2. Томография саженца виноградного в комбинации Вионье + Берландиери х Рипариа СО4 в месте прививки
Использование анатомического анализа позволяет существенно помочь в объяснении причин изменений, происходящих в саженцах растений винограда, имеющих различные уровни совместимости сорто-подвойных комбинаций. Естественно, причины неполной совместимости между подвойным и привойным сортом при данном методе могут носить исключительно уточняющий характер.
Установлено, что при анатомическом анализе срезов было выделено три основных группы сорто-подвойных комбинаций:
41
1. Комбинации, у которых отмечается свободное прохождение раствора, проводящие ткани развиты и соединены между подвойной и привойной частями растений, избыточного нарастания каллусных тканей в месте прививки не наблюдается. Такие сорто-подвойные комбинации характеризуются относительно высоким уровнем выхода стандартного посадочного материала.
2. Комбинации, у которых наблюдается прохождение раствора, проводящие ткани частично развиты и обеспечивают соединение отдельных тканей между подвойной и привойной частями растения. Наблюдается нарастание каллусных тканей в месте прививки, суммарно по диаметру не превышающего 30 % от максимального диаметра подвойной и привойной частей. Нарастание наблюдается равномерно относящееся к привойным и подвойным частям растения.
3. Комбинации, у которых окрашивание тканей наблюдается исключительно в подвойной части саженца, проводящие ткани между подвоем и привоем слабо развиты. Наблюдается разрастание каллусных тканей в месте прививки, суммарно по диаметру превышающего 30 % от максимального диаметра подвойной и привойной частей. Нарастание каллуса наблюдается в подавляющем количестве случаев со стороны привойной части саженца и окружает подвойную часть растения.
Рисунок 3. Продольный разрез тканей места прививки с визуализацией прохождения раствора пигмента (нейтрального красного) у сформировавшихся тканей проводящих пучков между привойной и подвойной частями растений
Выводы.
1. Нарушение формирования проводящих пучков между подвойной и при-войной частями саженцев приводит к образованию каллусных наростов.
2. Высокий уровень выхода стандартных саженцев отмечен в комбинации с подвойным сортом Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ. Место срастания прививочных компонентов характеризуется достаточно равномерным, без существенных утолщений срастанием тканей, и формированием как ткани древесины и проводящих пучков, так и одревесневшие к концу вегетационного цикла каллус-ные ткани, что свидетельствует о нормальном развитии данных компонентов.
42
3. У сорто-повойной комбинации с участием подвоев Шасла х Берландие-ри 41Б, Берландиери х Рупестрис Рюгжери 140 отмечено разрастание каллус-ных тканей, существенно выходящих за пределы диаметров подвойной и при-войной частей, что снижает качественные показатели посадочного материала.
Список использованных источников:
1. Национальный стандарт РФ на посадочный материал винограда ГОСТ Р 53025-2008, М. - 2009. - 10 с.
2. Жуков А.И. и др. Привитая культура винограда. - М.: Росагро-промиздат, 1989. - 160 с. 5-260-001559. ISBN: 5-260-00155-9.
3. Иванова М.И. Механическая прочность срастания прививки в зависимости от степени совместимости сортоподвойных комбинаций винограда / М.И. Иванова, В.И. Иванченко // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. - 2 Иванченко В.И. и др.
4. Питомниководство. Определение степени аффинитета (совместимости) сорто-подвойных комбинаций у винограда и плодово-ягодных культур: учебное пособие / Составители: Иванченко В.И., Замета О.Г., Потанин Д.В., Зотиков А.Ю., Иванова М.И., Корниенко П.С. - Симферополь : Полипринт, 2021. - 82 с.020. -№ 24(187). - С. 29-38.
5. Осадчий И.Я. Анатомия и морфология настольной виноградной прививки / И.Я. Осадчий. - Новочеркасск, 2011. - 86 с.
6. Asahina M., Satoh S. (2015). Molecular and physiological mechanisms regulating tissue reunion in incised plant tissues. J. Plant Res. 128 381-388. 10.1007/s10265-015-0705-z
7. Dogra K., Kour K., Kumar R., Bakshi P., Kumar V., Graft-Incompatibility in Horticultural Crops
References:
1. The national standard of the Russian Federation for planting grapes GOST R 53025-2008, M. - 2009. - 10 p.
2. Zhukov A.I. et al. Grafted grape culture. - M.: Rosagropromizdat, 1989. - 160 p. 5-260-00155-9. ISBN: 5-260-00155-9.
3. Ivanova M.I. Mechanical strength of grafting accretion depending on the degree of compatibility of grape variety combinations / M.I. Ivanova, V.I. Ivanchenko // News of agricultural science of Taurida. - 2 Ivanchenko V.I. et al.
4. Nursery breeding. Determination of the degree of affinity (compatibility) of varietal-rootstock combinations in grapes and fruit and berry crops: textbook / Compilers: Ivanchenko V.I., Zameta
0.G., Potanin D.V., Zotikov A. Yu., Ivanova M.I., Kornienko P.S. -Simferopol: Polyprint, 2021. - 82 p.020.
- No. 24(187). - p. 29-38.
5. Osadchy, I.Ya. Anatomy and morphology of table grape grafting /
1.Ya. Osadchy. - Novocherkassk, 2011.
- 86 p.
6. Asahina M., Satoh S. (2015). Molecular and physiological mechanisms regulating tissue reunion in incised plant tissues. J. Plant Res. 128 381-388. 10.1007/s10265-015-0705-z
7. Dogra K., Kour K., Kumar R., Bakshi P., Kumar V., Graft-Incompatibility in Horticultural Crops // International Journal of Current
43
// International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, Volume 7 № 02, 2018. - P. 1805 - 1820.
8. Gainza F., Opazo I., Muñoz C. Graft incompatibility in plants: Metabolic changes during formation and establishment of the rootstockscion union with emphasis on Prunus species (Review) // F. Gainza, - Chilean Journal of Agricultural Research, 2015 August. -Vol. 75. - P. 28-34.
9. Gautier A., Cookson S. J., Hevin C., Vivin P., Lauvergeat V., Mollier A. (2018). Phosphorus acquisition efficiency and phosphorus remobilization mediate genotype-specific differences in shoot phosphorus content in grapevine. Tree Physiol. 38 1742-1751. 10.1093/ treephys/tpy074
10. Pina A., Cookson S. J., Calatayud A., Trinchera A., Errea P. (2017). "Physiological and molecular mechanisms underlying graft compatibility," in Vegetable Grafting Principles and Practices, eds Colla G., érez-Alfocea F. P., Schwarz D. (Wallingford: CABI; ), 132-154. 10.1079/9781780648972.0132
Microbiology and Applied Sciences, Volume 7 № 02, 2018. - P. 1805 - 1820.
8. Gainza F., Opazo I., Muñoz C. Graft incompatibility in plants: Metabolic changes during formation and establishment of the rootstockscion union with emphasis on Prunus species (Review) // F. Gainza, - Chilean Journal of Agricultural Research, 2015 August. -Vol. 75. - P. 28-34.
9. Gautier A., Cookson S.J., Hevin C., Vivin P., Lauvergeat V., Mollier A. (2018). Phosphorus acquisition efficiency and phosphorus remobilization mediate genotype-specific differences in shoot phosphorus content in grapevine. Tree Physiol. 38 1742-1751. 10.1093/ treephys/tpy074
10. Pina A., Cookson S.J., Calatayud A., Trinchera A., Errea P. (2017). "Physiological and molecular mechanisms underlying graft compatibility," in Vegetable Grafting Principles and Practices, eds Colla G., érez-Alfocea F. P., Schwarz D. (Wallingford: CABI; ), 132-154. 10.1079/9781780648972.0132
Сведения об авторах:
Замета Олег Григорьевич — кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой плодоовоще-водства и виноградарства Института «Агротехнологическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», e-mail: zameta_oleg@rambler. ru, 295492, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, п. Аграрное, Институт «Агротехнологическая академия»
Information about the authors:
Zameta Oleg Grigoryevich -Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Department of the Horticulture and Viticulture of the Institute "Agrotechnological academy" of the of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", e-mail: zameta_oleg@ rambler.ru , Institute "Agrotechnological academy" of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", Agrarnoye
44
ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
Иванченко Вячеслав Иосифович — доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры плодоовощеводства и виноградарства Института «Агротех-нологическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», e-mail: [email protected], 295492, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, п. Аграрное, Институт «Агротехноло-гическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
Иванова Маргарита Игоревна — аспирант кафедры плодоовощеводства и виноградарства Института «Агро-технологическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», e-mail: [email protected], 295492, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, п. Аграрное, Институт «Агро-технологическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
Потанин Дмитрий Валерьевич — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры плодоовощеводства и виноградарства Института «Агротех-нологическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», e-mail: [email protected], 295492, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, п. Аграрное, Институт «Агротехноло-гическая академия» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
v., Simferopol, Republic of Crimea, 295492, Russia.
Ivanchenko Vyacheslav Iosifovich -Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Professor of the Department of the Horticulture and Viticulture of the Institute "Agrotechnological academy" FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", e-mail: magarach. [email protected], Institute "Agrotechnological academy" of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", Agrarnoye v., Simferopol, Republic of Crimea, 295492, Russia.
Ivanova Margarita Igorevna -postgraduate student of the Department of the Horticulture and Viticulture of the Institute "Agrotechnological academy" of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", e-mail: imi_2712@ mail.ru , Institute "Agrotechnological academy" of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", Agrarnoye v., Simferopol, Republic of Crimea, 295492, Russia.
Potanin Dmitry Valerievich -Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of the Horticulture and Viticulture of the Institute "Agrotechnological academy" of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", e-mail: potanin.07@ mail.ru, Institute "Agrotechnological academy" of the FSAEI HE "V.I. Vernadsky Crimean Federal University", Agrarnoye v., Simferopol, Republic of Crimea, 295492, Russia.
45
