CC BY
63
УДК 581.1
М.А. Раченко, Е.И. Раченко, Н.Е. Коротаева, Г.Б. Боровский, Е.Г. Худоногова
ИЗМЕНЕНИЯ В СОСТАВЕ ДЕГИДРИНОВ И ХОЛОДОУСТОЙЧИВОСТЬ ЯБЛОНИ
Ключевые слова: яблоня, сорта, Malus baccata L. Borkh., Malus domestica Borkh., холодоустойчивость, искусственное промораживание.
Введение
Низкая отрицательная температура является основным лимитирующим фактором для расширения ареала выращивания представителей рода Malus в северных регионах. Селекционерами получено достаточно большое число зимостойких сортов; однако полевые испытания не позволяют быстро определить, насколько надежен тот или иной сорт в конкретных условиях. Лабораторное моделирование стрессовых температурных условий дает возможность ускорить процесс отбора более устойчивых форм.
Основным повреждающим фактором является индуцируемая холодом дегидратация (обезвоживание) тканей и, соответственно, потеря функциональной структуры. В дополнение к другим защитным механизмам (накопление сахаров, пролина, бетаина) в растительной клетке происходит аккумуляция высокогидрофильных, термостабильных белков, получивших название дегидрины [1].
Целью настоящей работы было выяснить: меняется ли состав дегидринов в течение холодного периода года и есть ли связь между этими изменениями и холодоустойчивостью разных генотипов яблони при искусственном промораживании.
Материалы и методы
Объектом исследования послужили шесть генотипов яблони: яблоня сибирская, или ягодная (Malus baccata), и яблоня домашняя, или культурная (Malus domestica) сорта Папировка (селекция народная), а также гибриды яблони культурной и яблони ягодной разных поколений скрещивания: ранетка Пурпуровая (происхождение неизвестно), яблони полукультурные Веселовка (селекция Цен-
трального Сибирского Ботанического сада СО РАН), Краса Бурятии (селекция Бурятской плодово-ягодной станции), Алтайское румяное (селекция НИИ садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко) [2, 3]. Критерием выбора объектов исследования послужила охарактеризованная в полевых условиях контрастная зимостойкость названных генотипов яблони. В качестве подвоев использовали сибирскую ягодную яблоню. Исследования проводились в 2008-2010 гг. на базе Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск.
Оценку сортов яблонь проводили по показателям зимостойкости в условиях искусственного промораживания [4]. Степень повреждения тканей срезанных ветвей определялась по побурению в баллах от 0 до 5. Для создания температуры промораживания использовали низкотемпературную камеру с диапазоном отрицательных температур от -10 до -80оС. Условия оттепели (+5оС) моделировались в термостате фирмы Sanyo. Время промораживания составило от 8 до 24 ч.
В качестве материала для выделения белка послужили ветви текущего года, собранные с растений, растущих в выровненных агротехнических и климатических условиях. С ветвей снимали и замораживали в жидком азоте кору. Пробы хранились в кельвинаторе при -80оС до выделения белка. Общий белок выделяли по стандартной методике, принятой для древесных растений [5]. Концентрацию белка определяли по методу Лоури [6]. После разделения белков с помощью Na-ДДС-электрофореза в 14%-ном ПААГ проводили иммуноблоттинг с антителами на дегидрины (Agrisera AS07 206) [7].
Результаты
Промораживание проводили в три срока: декабрь (температура от -30 до -50оС), февраль (от -35 до -45оС), март (-40оС и через оттепель +5оС в темпера-
туру -30оС). Промораживание первого срока не выявило каких-либо повреждений древесины исследуемых генотипов. В феврале незначительное побурение (2 балла) древесины наблюдалось только у Папировки. В марте полная гибель наблюдалась у Папировки (5 баллов) после -40оС и значительные повреждения у Алтайского румяного (4 балла) при температуре -30оС после оттепели (рис. 1).
Анализ данных иммуноблотинга выявил существенные различия в скорости накопления и деградации дегидринов в коре разных генотипов яблонь на протяжении всего периода исследований (рис. 2).
Уже в ноябре-январе спектр дегидри-нов разных по устойчивости генотипов отличался и количественно, и качественно. Если у яблони сибирской, ранетки Пурпуровой, полукультурок Веселовка и Краса Бурятии наблюдается интенсивный процесс накопления дегидринов, то у Алтайского румяного и Папировки увеличения их количества не происходит. В этот период определяются белки с молекулярными массами 63, 60, 52, 34 и 32 кДа. Изменения в составе дегидринов происходят в феврале. Количество этих белков у яблони ягодной, ранетки, Веселовки и
1
Красы Бурятии значительно снижается по сравнению с Папировкой и Алтайским румяным. В марте в коре яблони ягодной и ранетки дегидрины практически отсутствуют, но это не снижает устойчивость этих генотипов ни при -40оС, ни при -30оС после оттепели +5оС. Изменения в спектре дегидринов в сторону увеличения у Алтайского румяного и Папировки в феврале-марте не способствовали лучшему перенесению экстремального температурного воздействия.
Выводы
На основании проведенных экспериментов можно предположить, что чем выше скорость накопления и деградации дегидринов, тем выше холодоустойчивость яблони. Изучение изменений в составе дегидринов плодовых деревьев представляет несомненный интерес для современных исследователей не только в области физиологии растений, но и практиков сельского хозяйства. Информация в этой области позволила бы скорректировать селекционный процесс в направлении повышения зимостойкости и ускорила интродукцию новых сортов в регионы с неустойчивым климатом.
.1 и 1.1 М и
2 ~" 3 4 я
Декабрь (-50оС — 24 ч)
!]) 1
1 I 4 * 5 6
Февраль (-45оС — 24 ч)
•г'УШЦМ*
Март (-30оС — 24 ч после оттепели +5оС)
Рис. 1. Повреждения древесины разных сортов яблонь при искусственном промораживании: 1 — сибирская ягодная яблоня; 2 — ранетка Пурпуровая; 3 — Веселовка; 4 — Краса Бурятии;
5 — Алтайское румяное; 6 — Папировка
4 I Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 7 (81), 2011
1 2 3 4 5 6
январь
февраль
60 45
32
63 60 52
32
63 60 52
34 32
63 60 52 34 32
63 52
34 32
март
Рис. 2. Изменения в спектре дегидринов коры яблони с ноября по март: 1 — яблоня ягодная; 2 — ранетка Пупуровая; 3 — яблоня полукультурная Веселовка; 4 — яблоня полукультурная Краса Бурятии; 5 — яблоня полукультурная Алтайское румяное;
6 — яблоня культурная Белый налив
Библиографический список
1. Close T.J. Dehydrins: A commonalty in the response of plants to dehydration and low temperature T.J. Close / / Physiol. Plantarum. - 1997. - V. 100. - P. 291-296.
2. Помология. Сибирские сорта плодовых и ягодных культур ХХ столетия / РАСХН. Сиб.отд-ние ГНУ НИИСС им. М.А. Лисавенко. - Новосибирск: ООО «Юпитер», 2005. - 568 с.
3. Помология: в 5 т. Т. I. Яблоня / под общ. ред. акад. РАСХН Е.Н. Седова. — Орел: Изд-во ВНИИСПК, 2005. - 576 с.
4. Программа и методика сортоизуче-ния плодовых, ягодных и орехоплодных культур / под общ. ред. акад. РАСХН Е.Н. Седова и д.с.-х.н. Т.П. Огольцовой. - Орел: Изд-во Всероссийского научно-
исследовательского института селекции плодовых культур, 1999. - 608 с.
5. Arora R. Cold acclimation in genetically related (sibling) deciduous and evergreen peach (Prunus persica [L] Batsch). I. Seasonal changes in cold hardiness and polypeptides of bark and xylem tissues / R. Arora, M.E. Wisniewski, R. Scorza / / Plant Physiol. 99. - 1992. - 1562-1568.
6. Lowry O.H., Protein Mesurement with the Folin Phenol Reagent / O.H. Lowry, N.J. Rosebrough, A.L. Farr, R.J. Randall // J. Biol. Chem. - 1951. - V. 193. -P. 265-275.
7. Timmons T.M. Protein Blotting and Immunodetection / T.M. Timmons, B.S. Dunbar // Methods Enzymol. - 1990. - V. 182. - P. 679-688.
+ + +
