CC BY
3Вестник АПК „ ,
Растениеводство
УДК 581.1.036:634.11(471.63)
:№ 2(14), 2014
Ненько Н. И., Киселева Г. К., Ульяновская Е. В.
Nenko N. I., Kiseleva G. K., Ulyanovskaya E. V.
ОЦЕНКА АДАПТАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ К ЗАСУХЕ СОРТОВ ЯБЛОНИ РАЗЛИЧНОГО ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
EVALUATION OF ADAPTIVE DROUGHT RESISTANCE OF APPLE TREE VARIETIES OF DIFFERENT ECOLOGICAL AND GEOGRAPHICAL ORIGIN UNDER THE CONDITIONS OF KRASNODAR REGION
Рассмотрены вопросы адаптации сортов яблони различного эколого-географического происхождения и разной плоидности к условиям юга России. На основе физиолого-биохимических показателей (содержание связанной формы воды, катионов калия, пролина, фенолкарбоновых кислот, коэффициента повреждения мембран) выявлено, что сорта яблони отечественной селекции обладают большим резервом потенциальных возможностей адаптироваться к засухе и жаре в сравнении с интродуцированными сортами зарубежной селекции. Местные сорта яблони, причем три-плоидные сорта в большей степени, чем диплоидные, обладают большей экологической пластичностью, позволяющей на основе изменения физиологических реакций лучше приспособиться к экстремальным факторам среды.
Ключевые слова: яблоня, засухоустойчивость, пролин, жаростойкость, плоидность.
The article deals with the issues of adaptation of apple trees of different ecological and geographical origin and different ploidy to the conditions of southern Russia. On the basis of physiological biochemical indices (content of the bounded form of water, kalium cations, proline, phenolcarboxylic acids, coefficient of membrane damage) it was revealed that apple tree varieties selected in Russia possess more potential possibilities for drought and heat resistance in the comparison with foreign introduced varieties. The local varieties of apple tree, especially triploid ones (more than diploid) possess the better ecological elasticity, which allows to adapt better to the extreme factors of environment on the basis of a changing physiological reactions.
Key words: apple, drought resistance, proline, heat resistance, ploidy.
Ненько Наталия Ивановна -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заведующая лабораторией физиологии и биохимии Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства Россельхозакадемии, г. Краснодар, Тел.: 252-70-74
E-mail: nenko.nataliya@yandex.ru
Киселева Галина Константиновна -
кандидат биологических наук,
доцент, старший научный сотрудник лаборатории
физиологии и биохимии
Северо-Кавказский зональный научно-
исследовательский институт садоводства
и виноградарства Россельхозакадемии, г. Краснодар
Тел.: 252-70-74
E-mail: galina-kiseleva-1960@mail.ru
Ульяновская Елена Владимировна -
доктор сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией селекции семечковых и орехоплодных культур Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства Россельхозакадемии, г. Краснодар Тел.: 252-70-74 E-mail; ulyanovskaya_e@mail.ru
Nataliya Nenko Ivanovna -
Doctor in Agriculture,
Professor associate head of laboratory of physiology and biochemistry of the plants SSО North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture of the Russian Academy of agricultural sciences, Krasnodar, Tel.: 252-70-74
E-mail: nenko.nataliya@yandex.ru
Kiseleva Galina Konstantinovna -
Ph.D. in Biology,
Professor, Senior Scientific worker of laboratory of physiology and biochemistry of the plants SSО North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture of the Russian Academy of agricultural sciences, Krasnodar, Тel.: 252-70-74
E-mail: galina-kiseleva-1960@mail.ru
Ulyanovskaya Elena Vladimirovna -
Doctor in Agriculture,
Head of laboratory selection of seeds and nuts SSО North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture of the Russian Academy of agricultural sciences, Tel.: 252-70-74
E-mail; ulyanovskaya_e@mail.ru
В Краснодарском крае исследования по сортоизучению яблони имеют четко выраженную экологическую направленность, делается упор на выявление со-
ртов с признаками высокой адаптивности к наиболее распространенным в данной местности абиотическим стрессам, в частности к летней засухе. В связи с этим соз-
174
,,„ „„„„, щ ^ Ставрополья
научно-практическии журнал
дание засухоустойчивых сортов является одним из приоритетных направлений селекции яблони [1, с. 41].
Цель настоящей работы - изучить засухоустойчивость сортов яблони различного эколого-географического происхождения и разной плоидности (ди- и триплоидных) по физиолого-биохимическим показателям для выявления наиболее адаптированных сортов к условиям возделывания.
Исследования проводили в 2011-2013 гг. на базе ЗАО ОПХ «Центральное», ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии, г. Краснодар. Объектами исследования служили сорта яблони различного эколого-географического происхождения и различной плоидности. Диплоидные: Айдаред, Эрли Мак, Дейтон (происхождение - США), Лигол (Польша), Персиковое, Прикубанское, Рассвет, Фортуна, (Россия, СКЗНИИСиВ) -и триплоидные сорта Союз, Родничок (происхождение - Россия, СКЗНИИСиВ).
Для оценки адаптационной устойчивости сортов яблони различного эколого-географического происхождения к абиотическим факторам летнего периода использовали комплекс физиолого-биохимических показателей (содержание свободной и связанной воды, пролина, фенолкарбоновых кислот, катионов калия, коэффициент повреждения мембран).
Летний период 2011-2012 гг. был жарким. Уже в мае 2011 г. температура воздуха в ОПХ «Центральное» г. Краснодара достигала 28,8 оС и в 2012 г. 32 оС, в июне и августе - превышала 36-38 оС. В 2011 г. отмечалась засуха в июле (осадки - 3,1 мм при температуре воздуха 39,5 оС), а в 2012 г. - в июне и августе (осадки 15 и 0,4 мм, при температуре воздуха 38 и 36 оС соответственно). В 2013 г. в июле - августе температура воздуха достигала 36-37 оС, август характеризовался низкой влагообеспеченностью.
Показателем устойчивости растений к низкой влагообеспеченности служит изменение соотношения связанной и свободной форм воды (Ксвяз/сво6) при воздействии водного стресса (рис. 1).
лен у сорта Айдаред (Ксвяз/своб = 1,67 - 2,65), менее стабилен - у сорта Персиковое (Ксвяз/ своб = 1,04 - 5,63), сорт Лигол занимает между ними промежуточное положение (Ксвяз/ своб = 3,0 - 4,39), и в 2012 г. более стабилен у сортов Айдаред (Ксвяз/своб = 0,81 - 2,32) и Прикубанское (Ксвяз/своб = 1,23 - 2,72), Рассвет (Ксвяз/ своб = 1,86 - 3,83), Союз (Ксвяз/своб = 2,88 - 5,14), Эрли Мак (Ксвяз/своб = 3,47 - 4,46) и менее стабилен у сорта Лигол (Ксвяз/своб = 2,03 - 5,22).
Следует отметить, что у сортов Рассвет, Фортуна, Союз, Родничок, Эрли Мак, Дейтон в августе увеличивается содержание свободной формы воды в листьях, а у сортов Айдаред, Лигол, Персиковое, Прикубанское уменьшается. Это указывает на более активное протекание репарационных процессов в августе у растений сортов Рассвет, Фортуна, Союз, Родничок, Эрли Мак, Дейтон. Меньшим колебаниям этот показатель подвержен у триплоидных сортов местной селекции Союз и Родничок.
Недостаток влаги на начальных этапах вызывает в растительном организме физиологические изменения, повышающие его устойчивость. К таким процессам относится осморегуля-ция - накопление осмотически действующих веществ, таких как ионы, в первую очередь катионов калия (К+). Благодаря этому вода удерживается, повышается соотношение связанной воды к свободной [2, с. 6].
В накоплении К+ участвует рецессивный ген осморегуляции (ог-ген), тесно связанный с урожайностью в условиях засухи.
Содержание К+ в условиях засухи 2011 (июль) и 2012 гг. (июнь) составило: у сортов Лигол - 3,93 и 2,1 мг/г соответственно - и Айдаред - 3,28 и 1,74 мг/г, соответственно, Союз - 2,05 мг/г), Родничок - 1,92 мг/г, Эрли Мак - 1,89 мг/г, по сравнению с сортом Персиковое - 3,02 мг/г и сортом Прикубанское - 1,63 мг/г, что может быть обусловлено более активной транспира-цией и согласуется с состоянием устьичного аппарата.
Повышение содержания К+ в листьях яблони сорта Прикубанское в августе 2012 г. в условиях снижения влагообеспеченности до 4,2 мг/г характеризует активное протекание репарационных процессов, что согласуется с ростом ово-дненности листьев (рис. 2).
Рисунок 1 - Динамика соотношения содержания связанной и свободной форм воды в листьях яблони (средние показатели за 2011-2013 гг) Этот показатель в 2011 г. наиболее стаби-
Рисунок 2 - Динамика содержания катионов калия в листьях яблони (средние значения за 2011-2013 гг.
в
естник АПК
Ставрополья
:№ 2(14), 2014
Растениеводство
175
В условиях летнего периода 2013 г. следует отметить положительную динамику содержания К+ как у три-, так и диплоидов, как отечественной, так и зарубежной селекции. Большим содержанием К+ в августе характеризовались такие сорта, как Рассвет, Фортуна, Эрли Мак, Дейтон, а также триплоиды Союз и Родничок, что характеризует у них активное протекание репарационных процессов.
Однако накопление ионов не безопасно, в силу этого основное приспособительное значение имеет образование при водном стрессе растворимых органических соединений, в первую очередь осмопротектора пролина [3, с. 190]. Большее содержание пролина за изучаемый период отмечено у сортов местной селекции Союз, Родничок, Фортуна.
Параметры содержания пролина в листьях изучаемых сортов яблони в условиях июня - августа 2011-2013 гг. приведены в таблице.
Таблица - Параметры содержания пролина в листьях яблони
Происхождение сорта Сорт Содержание пролина, мг/кг сырого вещества
США Айдаред 21,30-86,50
Польша Лигол 10,90-89,70
СКЗНИИСиВ (Россия) Персиковое 28,20-67,30
СКЗНИИСиВ (Россия) Прикубанское 23,10-39,90
СКЗНИИСиВ (Россия) Рассвет 21,60-96,57
СКЗНИИСиВ (Россия) Фортуна 32,10-95,55
СКЗНИИСиВ (Россия) Союз 34,10-272,93
СКЗНИИСиВ (Россия) Родничок 24,60-99,20
США Эрли Мак 25,80-98,30
США Дейтон 10,10-192,50
Рисунок 3 - Динамика содержания суммы фенолкар-боновых кислот в листьях исследуемых сортов яблони в условиях летнего периода 2013 г.
В условиях экстремально высокой температуры в июле 2011 г. (39,5 оС) и 2012 г. (38 оС) сорта Персиковое и Прикубанское (КП = 26,3 - 33,3), Рассвет, Фортуна, Родничок, Союз (КП = 19,65 - 7,19) и сорта Эрли Мак (КП = 8,24), Дейтон (КП = 27,41) обладали большей жаростойкостью, чем сорта Айдаред и Ли-гол (КП = 41,6 - 56,3).
В условиях экстремально высокой температуры июля 2013 г. (37-38 оС) сорта Айдаред, Прикубанское, Рассвет, Союз, Эрли Мак и Дейтон обладали большей жаростойкостью, чем сорта Лигол, Фортуна, Родничок (рис. 4).
Защитной реакцией растений на воздействие температурного стресса служит содержание в них фенолкарбоновых кислот (ФКК).
Хлорогеновая и кофейная кислоты участвуют в синтезе флавоноидов в растениях, а феноль-ные соединения - эффективные антиоксидан-ты, повышающие устойчивость плодовых растений к стрессовым факторам. Прерывая цепные реакции липидов, они способствуют стабилизации клеточных мембран.
В условиях засухи 2012 г. более высоким и стабильным содержанием суммы фенолкарбо-новых кислот (хлорогеновой и кофейной) характеризовались сорта отечественной селекции Рассвет, Фортуна, Союз, Родничок и американской селекции - Эрли Мак и Дейтон.
Более высоким содержанием суммы фенолкарбоновых кислот (хлорогеновой и кофейной) в условиях июля 2013 г. характеризовались сорта отечественной селекции Рассвет, Фортуна, Союз, польской - Лигол и американской - Эрли Мак и Дейтон (рис. 3).
Одним из показателей жаростойкости растений служит устойчивость клеточных мембран к разрушению (КП) .
8 июнь III июль ■ август Рисунок 4 - Жаростойкость сортов яблони, 2013 г.
Полученные результаты позволяют предположить, что сорта яблони отечественной селекции обладают большим резервом потенциальных возможностей адаптироваться к засухе и жаре в сравнении с интродуцированными сортами зарубежной селекции.
Местные сорта яблони, причем триплоидные сорта в большей степени, чем диплоидные, обладают большей экологической пластичностью, позволяющей на основе изменения физиологических реакций лучше приспособиться к экстремальным факторам среды.
Интродуцированные сорта яблони Айдаред, Эрли Мак, Дейтон (селекции США) и Ли-
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
естник АПК
Ставрополья
гол (польской селекции) достаточно устойчивы к засухе и жаре, что позволяет использовать их
Литература
1. Ненько Н. И., Киселева Г К., Ульяновская Е. В. Изучение перспективных сортов яблони различной плоидности в связи с адаптацией к засухе // Materiaty IX m^zinarodni vedesko-prakticka konference «Predni vedeske novinky - 2013» (27 srp-na - 05 zari 2013 roku) - Dil 7. Lekarstvi. Bi-ologicke vedy. Zverolekarstvi: Praga. Publishing House «Educatoin and Sciense» s.r.o. 2013.S.40-45.
2. Nataliya I. Nenko Stability to the drought of the types of the apple tree of different ploidy / Nataliya I. Nenko, Galina K. Kiselevа, Alla V. Karavaeva, Helen V. Ulyanovskaya / Journal of International Scientific Publications: Ecology & Safety, Bulgaria (EU), 2013, Volume 7, Part 4, P. 4-12.
3. Ненько Н. И., Дорошенко Т. Н., Гасано-ва Т. А. Физиологические методы в адаптивной селекции плодовых культур // Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012. С. 189-198.
в селекционном процессе, как источники признака засухоустойчивости.
References
1. Nenko N. I., Kiseleva G. K. , Ulyanovskaya E. V. Research of prospective apple tree varieties with different ploidy in connection to drought resistance // Materia y IX m zinarodni vedesko-prakticka konference «Predni vedeske novinky - 2013» (27srpna - 05 zari 2013 roku) - Dil 7. Lekarstvi. Biologicke vedy.Zverolekarstvi: Praga.Publishing House «Educatoin and Sciense» s.r.o. 2013. P.40-45.
2. Nataliya I. Nenko Stability to the drought of the types of the apple tree of different ploidy / Nataliya I. Nenko, Galina K. Kiseleva, Alla V. Karavaeva, Helen V. Ulyanovskaya / Journal of International Scientific Publications: Ecology & Safety, Bulgaria (EU), 2013, Volume 7, Part 4, P. 4-12.
3. Nenko N. I., Doroshenko T. D., Gasanova T. A. Physiological methods in adaptive selection of fruit crops / N. I. Nenko, T.D. Doroshenko, T. A. Gasanova // Modern methodological aspects of selection organization in horticulture and wine growing. - Krasnodar, North Caucasus regional research institute of horticulture and wine growing, 2012.-P.189-198.
Работа поддержана грантом № 13-04-96581 р_юг_а Российского фонда фундаментальных исследований и администрацией Краснодарского края
