CC BY
6БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК [581.132.1:582.782.2]:633.1
ВЛИЯНИЕ НИЗКОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СТРУКТУРУ МЕЗОФИЛЛА ЛИСТЬЕВ ВИНОГРАДА
ДЕРЕВИНСКИЙ АНДРЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ
Канд. с.-х. наук, доцент, учреждение образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка»
КАРЧМИТ ЕГОР ДМИТРИЕВИЧ
Студент факультета естествознания учреждения образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка»
САХОНЧИК НИКИТА ГЕННАДЬЕВИЧ
Студент факультета естествознания учреждения образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка»
КРУГЛИК МАРГАРИТА РУСЛАНОВНА
Студент факультета естествознания учреждения образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка» Минск, Республика Беларусь
УСТИНОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ
Научный сотрудник лаборатории генетических ресурсов плодовых, орехоплодный культур и
винограда РУП «Институт плодоводства» поселок Самохваловичи Минской области, Республика Беларусь
Аннотация: изучено влияние низкой положительной температуры на изменение состояния клеток мезофилла в листьях однолетних приростов технических сортов винограда сортов Альфа, Бианка, Кристалл. Установлены сортовые отличия адаптации листьев ягодных растений к низкой положительной температуре
Ключевые слова: виноград, мезофилл листьев, низкая положительная температура
Процессы формирования и реализации потенциала продуктивности винограда во многом связаны не только с генотипическими особенностями растений, но и со структурно-функциональной организацией вегетативных органов. Исследование закономерности изменчивости комплекса составляющих ее показателей, как в онтогенезе, так и в процессе вегетации может служить методологической основной для построения оптимальной схемы изучения различий в продуктивности ягодных культур. Вместе с этим, такой подход способствует получению ценных экспериментальных данных о взаимосвязи морфо-анатомических и физиологических показателей с формированием продуктивности растений [1].
Среди всех фотосинтезирующих органов, принимающих участие в создании органических веществ, необходимых для реализации потенциала продуктивности, ведущая роль принадлежит листьям. Особо следует сказать о листьях вегетативных побегов. Фотосинтезирующая поверхность этого типа листьев формируется в течение самого длительного промежутка времени по сравнению с листьями других побегов. В связи с этим их фотосинтезирующая активность и способность к транспорту ассимилятов сохраняются в течение наиболее продолжительного периода вегетации [1].
Транспорт ассимилятов листьями вегетативных побегов начинается с середины лета -периода, когда происходит активный рост плодов.
Учитывая значимость выполняемых листьями вегетативных побегов функций, а также малочисленность сведений о перспективах использования особенностей их морфо-анатомической и функциональной организации в ранней диагностике холодоустойчивости, в своей работе мы уделили им особое внимание.
Целью исследований было выявление наиболее устойчивых к низкотемпературному воздействию сортов винограда по изменению морфометрических параметров клеток мезоструктуры листьев однолетних приростов.
Экспериментальные исследования проводили при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований. Договор № Б21-038 от 01.06.2021 года.
В настоящих исследованиях объектами изучения были растения винограда Бианка, Кристалл, Альфа (контроль), выращенные в условиях открытого грунта в ампелографической коллекции РУП «Институт плодоводства». У испытуемых растений отбирали черенки однолетних побегов с 1 -2 листьями из средней части кроны в период активного роста и начала созревания плодов (2 декада августа, XI этап органогенеза), которые помещали в стеклянные сосуды, заполненные водопроводной водой.
Лабораторные опыты по моделированию холодового воздействия проводили в лаборатории биофизики и биохимии растительной клетки ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси». С использованием климатической камеры достигнута продолжительность низкотемпературного воздействия +4 0С на растения в течение 24 ч, продолжительность светового периода составила 18 ч.
Мацерацию свежих тканей листьев фиксированной площади и массы в 1 N соляной кислоте в течение 30 минут на водяной бане при температуре 80 0С [2]. Однородную суспензию клеток получали с помощью магнитной мешалки. Полученные препараты рассматривали в световом микроскопе Микмед-5, используя окуляр-микрометр К 7 х, объектив 40 х 0,65. Повторность опыта трехкратная [3].
Сорт Альфа - межвидовой гибрид американского происхождения. Сорт Кристалл межвидовой гибрид евро-амуро-американского происхождения [4]. Сорт Бианка -межвидовой гибрид восточно-европейского происхождения.
В процессе экспериментальных исследований в период созревания плодов (август 2021 г.) у сформированных листьев однолетних приростов винограда изучали анатомическую структуру мезофилла в условиях влияния низкой положительной температуры +4 0С в течение 24 ч. Оценили линейные размеры клеток палисадной и губчатой хлоренхимы после предварительной мацерации тканей в относительных величинах по отношению к контрольным условиям, без низкотемпературного воздействия.
В ходе эксперимента было обнаружено, что под влиянием холодового воздействия у сорта Бианка длина клеток столбчатой паренхимы уменьшилась на 2,75% по отношению к контролю, ширина клеток практически не изменилась, объем клеток уменьшился на 3,93%, соответственно (рисунок 1).
У сорта Кристалл выявлены существенные изменения линейных размеров клеток. Длина столбчатой паренхимы уменьшилась на 18,3%, ширина уменьшилась на 14,41%, объем клетки уменьшился на 64,85%, соответственно.
Длина клеток сорта Альфа уменьшилась на 14,11%, ширина на 28,33%, объем клеток на 55,88%.
% /
120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00
97,25
81,70 85'89
99,39 ■г
96,07
65,59
71,67
35,15
44,12
длина клеток
□ Бианка
ширина клеток □ Кристалл □ Альфа
£
объем клеток
Рисунок 1 — Влияние низкой положительной температуры +4 0С при экспозиции 24 ч на изменение линейных размеров (мкм) и объемов клеток (мкм3) палисадной паренхимы листьев однолетних приростов сортов винограда на XI этапе органогенеза
Результаты эксперимента по исследованию губчатой паренхимы для сорта Бианка свидетельствуют, что в процессе низкотемпературного воздействия не происходит изменение длины этого типа клеток листьев, но обнаружено незначительное увеличение ширины клеток на 2,59%, следовательно, и объем клетки увеличился на 4,32% (рисунок 2).
Более существенные изменения размеров клеток губчатой паренхимы выявлены у сорта Кристалл, у которого длина клеток уменьшилась на 23,73%, ширина - на 4,12%, объем клеток - на 31,73% по отношению к контролю.
У сорта Альфа длина клеток губчатой паренхимы уменьшилась на 12,09%, ширина уменьшилась на 19,38%, объем, пропорционально, уменьшился на 42,86%.
Вместе с тем, достоверных отличий в изменении линейных размеров и объемов клеток губчатой паренхимы у сортов Альфа и Кристалл не выявлено.
Наименьшие изменения размеров клеток губчатой и палисадной паренхимы под влиянием низкой положительной температуры отмечены у сорта Бианка.
Полученные данные могут быть использованы в дальнейших исследованиях холодо- и морозоустойчивости растений винограда по признакам морфологической, анатомической структуры и активности физиологических процессов, биохимическим параметрам
%/контроль
120,00 99,11 100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
102,59
95,88
104,32
74,27
,27
57,14
н
длина клеток ширина клеток объем клеток
□ Бианка □ Кристалл □ Альфа
Рисунок 2 — Влияние низкой положительной температуры +4 0С при экспозиции 24 ч на изменение линейных размеров (мкм) и объемов клеток (мкм3) губчатой паренхимы листьев однолетних приростов сортов винограда на XI этапе органогенеза
На основании проведенных исследований по влиянию низкой положительной температуры +4 0С в течение 24 ч на структуру фотосинтетического аппарата листьев однолетних побегов винограда сортов Альфа, Кристалл и Бианка можно сформулировать следующие выводы:
1. Наименьшим изменениям анатомической структуры мезофилла листьев подвержены растения сорта Бианка. Объем клеток столбчатой паренхимы листьев уменьшился на 3,93%, губчатой паренхимы - увеличился на 4,32%, что может свидетельствовать о высокой устойчивости сорта к холодовому воздействию.
2. Наименее устойчивыми к низкой положительной температуре на XI этапе органогенеза являются растения сорта Альфа, у которых по сравнению с контрольными условиями объемы клеток фотосинтезирующей ткани листьев снижаются в среднем на 49,3%, а растения сорта Кристалл - среднеустойчивыми, что следует учитывать в селекционных программах, направленных на получение адаптивных к холоду гентипов винограда в условиях Республики Беларусь.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
1. Черненко, Е. С. Особенности анатомического строения листьев яблони корневого и стеблевого происхождения / Е. С. Черненко // С.-х. биология, 1996. - № 3. - С. 59 - 67.
2. Большой практикум по физиологии растений. Минеральное питание. Физиология клетки. Рост и развитие : учеб. пособие / И. А. Чернавина [и др.] ; под ред. Б. А. Рубина. - М. : Высш. шк., 1978. - 408 c.
3. Мокроносов, А. Т. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов / А. Т. Мокроносов, Р. А. Борзенкова // Тр. по приклад. ботанике, генетике и селекции = Proceedings on applied botany, genetics and breeding. - 1978. - Т. 61, № 3. - С. 119-132.
4. Ненько, Н. И. Метаболомная характеристика устойчивости сортов яблони к низкотемпературному стрессу / Н. И. Ненько [и др.] // Науч. тр. Северо-кавказ. федерального науч. центра садоводства, виноградарства, виноделия, 2019. - Т. 14. - С. 28-33.
