CC BY
68
УДК 634.11: 581.192.1: 581.19
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ НА СОДЕРЖАНИЕ АМИНОКИСЛОТ В ЛИСТЬЯХ ЯБЛОНИ*
Ю. В. ТРУНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, директор
Е.М. ЦУКАНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
E.H. ТКАЧЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ВНИИСим. И. В. Мичурина H.H. СЕРГЕЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Ю. Ф. ЯКУБА, кандидат технических наук, старший научный сотрудник СКНИИСиВ
E-mail: solom79@yandex.ru
Резюме. Использование экспресс-методов для изучения содержания органических соединений в растениях, а также физиологической доступности питательных веществ в конкретных почвенно-климатических условиях, перспективное направление диагностики состояния многолетних плодовых растений с целью выявления и обоснования механизмов саморегуляции растительного организма, разработки элементов системы управления определёнными физиологическими процессами с помощью специальных удобрений и биоактивных веществ нового поколения. Ключевые слова: яблоня, минеральное питание, некорневые подкормки, диагностика функционального состояния, аминокислоты.
В отечественных и зарубежных источниках имеются сообщения о взаимосвязи обеспеченности растений элементами минерального питания и содержания свободных аминокислот в индикаторных органах, а также о возможности использовании биохимических индикаторов для диагностирования симптомов дефицита отдельных микроэлементов в листьях цитрусовых культур [6] и об изменении содержания аминокислот при недостатке микроэлементов на фоне стрессовых погодных ситуаций |7]. В результате обобщения литературных данных и оригинальных исследований авторами публикаций были выдвинуты гипотезы о различной степени накопления аминокислот индикаторными органами цитрусовых культур, подвергнутых экологическому стрессу (дефицит мак-ро- и микроэлементов, засуха и засоленность почв, температурные экстремумы и др.) [6, 7].
В связи с изложенным мы изучили динамику изменения содержания свободных аминокислот в листьях плодоносящей яблони при разном минеральном питании с целью установления взаимосвязей между
* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 09-04-99097 р_офи.
условиями питания культуры и содержанием аминокислот в индикаторных органах на различных этапах органообразовательного процесса с использованием метода капиллярного электрофореза (экспресс-метод) для определения потенциала устойчивости к абиотическим стресс-факторам и его коррекции.
Условия, материалы, и методы. Эксперимент по изучению возможностей определения обеспеченности растений минеральными питательными веществами по изменению аминокислотного состава листьев кольчаток и однолетних приростов был заложен в плодоносящих насаждениях яблони сорта Богатырь на слаборослом клоновом подвое 62-396 (2001 г. посадки схема посадки — 4,5x1,5 м) в ОГТХ ВНИИС им. Мичурина на чернозёме выщелоченном тяжёлосугли-нистого мехсостава. Схема опыта включала следующие варианты: контроль (вода); акварин, 1 % + эда-гум, 0,1 %; акварин, 1 % + В, 0,1 % (борная кислота); эдагум, 0,1 %; В (борная кислота), 0,1 % + Zn (сульфат цинка), 0,1 %; эда1ум + В (борная кислота), 0,1 %.
Акварин — это комплексное растворимое удобрение (N|9P6K20Mg, 5S, 4Fe|U)54Zn|)014Cu0ülMn0 042 Мо0Л04 В0(12). Эдагум — гуминовое удобрение, биостимулятор роста и развития растений, выработанный на основе торфа. В его состав входят гуминовые и фульвокис-лоты, органические кислоты (янтарная, щавелевая, яблочная и др.), аминокислоты, углеводы, витамины, макро- и микроэлементы в форме биодоступных органических соединений. Обработки проводили двукратно (в фазе завязывания плодов и перед июньской редукцией завязей) при помощи аэрозольного генератора. Для получения из свежего растительного материала (листья) экстрактов подвижных форм неорганических соединений использовали СВЧ-минерали-затор «Минотавр-1», для анализа физиологически активных компонентов — систему капиллярного электрофореза «Капель-ЮЗР» [1, 5]. Анализ проводили дважды на разных стадиях развития яблони: в период формирования генеративного потенциала (II-III этапы органогенеза), характеризуемый дефицитом корневого питания, засухой, температурными экстремумами и в период съёмной зрелости плодов.
Содержание связанной воды определяли методом Окунцова-Маринчик [3], сахарозы — по методике Гусевой [4].
Отбор растительных проб (листья розеток и однолетних приростов) в плодоносящих насаждениях яблони осуществляли в соответствии с общепринятой методикой [2]. Для выявления изменения содержания аминокислот в зависимости от питательного режима растений проводили анализ общего содержания макро- и микроэлементов в листьях ростовых побегов яблони.
Для установления возможности диагностирования состояния многолетних плодовых растений, оценки
Таблица 1. Изменение минерального состава (ГЧ, Р, К, Са, листьев яблони под влиянием некорневых подкормок
Вариант Содержание макроэлементов, % СВ
N Р к Са Мд
1 срок отбора проб
Контроль (вода) 2,89 0,26 1,16 1,69 0,53
Акварин, 1 % + эдагум, 0,1 % 3,14 0,27 0,87 1,81 0,54
Акварин, 1 % + В, 0,1 % 3,21 0,24 0,92 2,10 0,47
Эдагум, 0,1 % 3,43 0,23 1,06 2,00 0,49
В, 0,1 %+ 2п, 0,1 % 2,76 0,25 1,24 1,82 0,50
Эдагум, 0,1 % + В, 0,1 % 3,33 0,24 1,22 2,23 0,51
2 срок отбора проб
Контроль (вода) 2,95 0,21 0,56 2,28 0,65
Акварин, 1 % + эдагум, 0,1 % 2,92 0,22 0,59 3,11 0,70
Акварин, 1 % + В, 0,1 % 3,13 0,23 0,68 1,74 0,59
Эдагум, 0,1 % 2,75 0,21 0,60 2,24 0,58
в, ои %+ гп, 0,1 % 2,97 0,24 0,58 1,85 0,60
Эдагум, 0,1 % + В, 0,1 % 2,62 0,20 0,57 2,83 0,66
активности обменных процессов и уровня обеспеченности минеральными элементами в периоды стрессовых ситуаций (длительные засухи, температурные перепады в зимний период), характерные в последние годы для средней зоны плодоводства России, проводили определение содержания свободных аминокислот в листьях однолетних приростов.
Результаты и обсуждение. В условиях центральной зоны России в листьях однолетних приростов
Полученные результаты демонстрируют непродолжительное влияние некорневых подкормок плодовых деревьев изучаемыми комплексными органическими и минеральными удобрениями на концентрацию макроэлементов в листьях растений, что, вероятно, связано с перераспределением этих веществ в процессе метаболизма в дереве с физиологической их направленностью на биологические реакции повышения устойчивости растений к абиотическим стресс-факторам, а также на продукционные процессы (лучший вегетативный рост и продуктивность — данные не представлены) По результатам двух лет исследований в период формирования продуктивного потенциала яблони мы установили, что увеличение содержания общего азота в результате применения некорневых подкормок соответствовало росту количества аминокислот в листьях (см. табл. 1,2).
Таблица 2. Аминокислотный состав растительных образцов (листья) определенный с помощью экспресс-метода капиллярного электрофореза (свободные аминокислоты), мг/кг
Вариант Аргинин Лейцин Метионин Валин Пролин Треонин Триптофан Серин ¡3-ала-нин Гпицин
Контроль (вода) 18,97 3,266 103,7 32,52 35,43 41,57 16,52 17,12 26,08 8,355
Акварин, 1 % + эдагум 28,87 3,503 82,70 47,16 32,41 31,26 6,007 15,24 13,45 7,528
Акварин, 1 % + В, 0,1 % 19,86 13,28 50,46 31,08 36,98 19,60 10,67 26,48 30,63 11,17
Эдагум 57,44 2,912 152,3 75,00 59,23 56,27 10,71 34,87 30,16 19,19
В, 0,1 %+ гп,0,1 % 18,32 3,705 130,9 62,96 59,55 67,35 22,07 30,46 21,64 12,38
Эдагум + В, 0,1 % 59,22 2,58 109,7 49,62 55,80 93,68 16,92 40,42 41,17 16,03
плодоносящей яблони сорта Богатырь в период летнего спада ростовой активности (фаза развития плода «грецкий орех») установлено увеличение содержания азота (табл. 1) в результате применения некорневых подкормок (до 30 % выше, чем в контроле) при незначительных изменениях концентрации фосфора, калия и магния (в пределах нормы). Следует также отметить существенное (до 30 %) повышение содержания кальция в листьях однолетних приростов при 1 сроке отбора проб в вариантах акварин+бор (2,10 % СВ), эдагум (2,00 % СВ) и эдагум+бор (2,23 % СВ), по сравнению со значениями этого параметра в контроле (1,69 % СВ).
В более поздний срок различия между вариантами опыта и контролем (обработка водой) нивелировались. При этом пропорционального увеличения общего содержания изучаемых минеральных элементов в листьях плодоносящей яблони не наблюдалось за исключением кальция, где высокая эффективность отмечена при обработке акварином в сочетании с эда-гумом (3,11 % СВ против 2,28 % СВ в контроле).
В период начала формирования генеративного потенциала яблони в регионе (2 срок отбора образцов -16-18 июля) концентрация общего калия в листьях яблони значительно снижалось, а кальция и магния — росло (см. табл. 1). В это же время выявлено самое высокое содержание аргинина, метиони-на, валина, пролина и треонина. Наибольшее их количество в листьях яблони установлено в вариантах с использованием препарата эдагум и его комбинации с бором (эдагум + В), где оно составило соответственно 57,44 и 59,22 мг/кг (аргинин); 152,3 и 109,7 мг/кг (метионин); 75,0 и 49,6 мг/кг (валин); 59,23 и 55,8 мг/кг (пролин); 101,6 и 376,8 мг/кг (треонин), значительно превысив контроль.
В ходе исследований отмечено, что наиболее высокими показателями засухоустойчивости (содержание сахарозы, соотношение свободной и связанной воды) отличались растения в вариантах акварин + эдагум и акварин + В (см. рисунок). Полученные результаты в значительной степени коррелируют с содержанием макроэлементов в листьях однолетних приростов и их
Рисунок. Засухоустойчивость яблони в зависимости от варианта некорневых подкормок: сахароза, мг/г; ■ — связанная свободная вода.
аминокислотным составом (г=0,81). Следовательно, диагностика аминокислотного и минерального состава позволяет контролировать и своевременно корректировать потенциал устойчивости деревьев яблони к засухе путем дифференцированного применения некорневых подкормок комплексными удобрениями.
Выводы. Таким образом, по динамике содержания свободных аминокислот в индикаторных органах (листьях) деревьев можно оценивать функциональное состояние плодовых растений на различных этапах органообразовательного процесса в конкретных почвенно-климатических условиях. Это позволяет определять их устойчивость к абиотическим стрессорам, с возможностью ее последующей коррекции и прогнозирования устойчивости растений с использованием установленных взаимосвязей с условиями питания культуры.
Литература.
1. Комарова, Н.В. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ»/Н.В. Комарова, Я. С. Каменцев. - СПб.: ООО «Веда», 2006. - 212 с.
2. Методические указания по проведению исследовании в длительных опытах с удобрениями/Под ред. В.Д. Панникова. — Ч. III. — М.-.ВАС-ХНИЛ, 1976. - 135 с.
3. Баславская С.С., О.М Трубецкова. Практикум по физиологии растении. — М., ¡964.-328 с.
4. Гусева М.В. Малый практикум по физиологии растении — М., 1997 -183с.
5. Якуба Ю.Ф. Применение СВЧ-экстракции и высокоэффективного капиллярного электрофореза для анализа вегетативных органов растений // Современное приборное обеспечение и методы анализа почв, кормов, растений и сельскохозяйственного сырья: Сб. матер. II Между нар. конф. - М„ 2004. — С. 71-74.
6. Егпег, У, Schwartz, S., Bar-Akiva, A., Kaplan, У. Soil and foliar application ofmagnesium compounds for the contrd ofmagnesium deficiency in "Shamouti" orange trees. HortScience. — 1984. — V. 19. — N 5. — pp. 651 — 653.
7. Rabe, E. Stress physiology: The functional significance of the accumulation of nitrogen-containing compounds. J. Hortic. Sc. — 1990. — V. 65. — N 3. -pp. 231-243.
ELUCIDATION OF MINERAL NUTRIENTS SUPPLY ON APPLE LEAVES AMINO ACIDS CONTENTS
Trunov Yu.V., Tzukanova E.M., Tkachev E.N., Sergeeva N.N., Yakuba Yu.F.
Summary' The usage of express-screening for organic compounds studying along with physiological suitability of nutrition in particular soil and climatic conditions are a promising direction in perennial fruit trees' state screening aiming to monitor and elucidate mechanisms of plant's self-regulation, development of operation system elements for certain physiological
processes via using of special fertilizers as well as bio-active substances of a new generation. Keywords: apple-tree, minerals supply, foliar-fertilization, functional state screening, amino acids.
УДК 635.656:631.52
СЕЛЕКЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ГОРОХА
А.Н. ФАДЕЕВА, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
К.Д. ШУРХАЕВА, старший научный сотрудник, аспирант
Е.А. ФАДЕЕВ, младший научный сотрудник Татарский НИИСХ E-mail: fadeeva 211 @mail. ru
Резюме. В результате изучения генофонда гороха выделены источники высокой устойчивости к осыпанию семян с беспергаментными бобами. Проведена оценка гибридов с выделенными формами, определена их селекционная значимость.
Ключевые слова: горох, устойчивость, осыпание.
Биологические особенности строения традиционной формы растений гороха определяют негативные хозяйственные свойства культуры (полегаемость растений, осыпаемость семян), которые приводят приводят к значительной потере урожая. Селекционная работа, направленная на повышение технологичности возделывания культуры, способствовала значительному увеличению её потенциала. Современные коммерческие сорта способны формировать урожай на уровне 5...6 т/га. В качестве селекционного признака ученые успешно использовали мутант-ное видоизменение листа (усатый тип), контролиру-
