CC BY
8Ежеквартальный
научно-практический
журнал
УДК 634.8.06
Ненько Н. И., Ильина И. А., Сундырева М. А., Схаляхо Т. В. Nen ko N. I., Il ina I. A., Sundyreva M. A., Skhalyakho T. V.
ЗИМОСТОЙКОСТЬ СОРТОВ ВИНОГРАДА РАЗЛИЧНОГО ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
WINTER-HARDINESS OF THE VARIETIES OF GRAPES OF DIFFERENT ECOLOGICAL AND GEOGRAPHICAL ORIGIN
Для выявления генотипов, перспективных как для возделывания на юге России, так и селекции, изучены физиолого-биохимические особенности устойчивости сортов винограда различного эколого-географического происхождения к стрессовым условиям зимнего периода анапо-таманской зоны. Исследования проводили в 2012-2015 гг. на растениях винограда сорта Кристалл евро-амуро-американского происхождения и сортах Достойный и Красностоп АЗОС евро-американского происхождения. Для характеристики постоянства внутренней водной среды в побегах винограда определяли как общее содержание воды, так свободной ее формы. Для оценки устойчивости сортов винограда к окислительному стрессу в побегах определяли содержание фе-нолкарбоновых (хлорогеновая, кофейная), аскорбиновой кислот, антоцианов и халконов, защищающих клеточные мембраны от разрушения. В лозе сортов Кристалл и Достойный содержалось больше аскорбиновой кислоты (1,3 и 2,3 мг/кг соответственно), сорта Красностоп АЗОС - суммы фенолкарбоновых кислот (12,4 мг/кг). Установлено, что в процессе адаптации у всех анализируемых сортов содержание халконов в лозе увеличивалось в 2,1-2,3 раза, что представляет общую закономерность, и антоцианов - на 35,4 % у сорта Достойный, что связано со спецификой его адаптации. Сорт Кристалл по второму и третьему компонентам зимостойкости и сорт Красностоп АЗОС по третьему компоненту зимостойкости более устойчивы к изменяющимся гидротермическим условиям зимнего периода анапо-таманской зоны, что представляет интерес для селекционеров при создании новых перспективных сортов, а также для специалистов виноградарских хозяйств.
Ключевые слова: виноград, зимостойкость, стресс-протекторы, механизмы устойчивости.
The physiological and biochemical characteristics of different grapes variety sustainability of ecological and geographical origin to stress conditions of the winter period in Anapa-Taman region were studied to identify genotypes promising for cultivation in the south of Russia, as well as selection. Researches were carried out in 2012-2015 years on variaty of plants of grapes Crystal of Euro-Amur-American origin and varieties Dostoiniy and Krasnostop AZOS of Euro-American origin. Total water content and free form of water were determined to characterize the stability of the water regime in the shoots of grapes. To assess the stability of the grapes to oxidative stress in the shoots was determined by the content of phenol carbonic (chlorogenic, caffeic), ascorbic acids, anthocyanins and chalcones, protecting cell membranes from damage. The vinegrapes of varieties Crystal and Dostoiniy contained more ascorbic acid (1.3 and 2.3 mg/kg, respectively), variety Krasnostop AZOS - the amount of phenol carbonic acids (12.4 mg/kg). It was found that in the process of adaptation in all analyzed varieties content of chalcones of the vinegrapes increased by 2.1-2.3 times, which is a common pattern, and content of anthocyanins - by 35.4 % in variaty Dostoiniy, due to the specifics of its adaptation. Variaty Crystal of the second and third components of winter-hardiness and variaty Krasnostop AZOS for the third component of winter-hardiness are more resistant to changing the hydrothermal conditions of winter period of Anapa-Taman region that is of interest to breeders to create new perspective varieties, as well as for professionals vineyard holdings.
Key words: grapes, winter-hardiness, stress protectors, mechanisms of resistance.
Ненько Наталия Ивановна -
доктор сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией физиологии и биохимии растений ФГБНУ Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства г. Краснодар, Россия Тел.: 8-918-461-98-79 Е-mail: nenko.nataliya@yandex.ru
Ильина Ирина Анатольевна -
доктор технических наук, профессор,
зам. директора по науке
ФГБНУ Северо-Кавказский зональный
научно-исследовательский институт садоводства
и виноградарства
г. Краснодар, Россия
Тел.: (8612) 52-59-72
E-mail: kubansad@kubannet.ru
Сундырева Мария Андреевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории физиологии и биохимии растений ФГБНУ Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства
Nen^ko Nataliya Ivanovna -
Doctor of agricultural Sciences, Head of Laboratory of Physiology and Biochemistry of Plants Federal State Research Budgetary Institution North Caucasian Regional
Research Institute of Horticulture and Viticulture Krasnodar, Russia Теl.: 8-918-461-98-79 Е-mail: nenko.nataliya@yandex.ru
iTina Irina Anatolievna -
Doctor of technical Sciences, Professor, Deputy Director
Federal State Research Budgetary Institution North
Caucasian Regional Research Institute of Horticulture
and Viticulture
Krasnodar, Russia
Тel.: (8612) 52-59-72
E-mail: kubansad@kubannet.ru
Sundyreva Maria Andreevna -
Ph.D of agricultural Sciences, scientific worker of laboratory of physiology and biochemistry of the plants Federal State Research Budgetary Institution North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture
:№ 3(23), 2016
г. Краснодар, Россия Тел.: (8612) 57-57-09 E-mail: taurim2012@yandex.ru
Схаляхо Татьяна Вячеславовна -
младший научный сотрудник лаборатории физиологии
и биохимии растений
ФГБНУ Северо-Кавказский зональный
научно-исследовательский институт садоводства
и виноградарства
г. Краснодар, Россия
Тел.: (8612) 57-57-09
E-mail: tshalyho@mail.ru
Krasnodar, Russia
Тel.: (8612) 57-57-09
E-mail: taurim2012@yandex.ru
Skhalyakho Tatiana Vyacheslavovna -
low-order scientific worker of laboratory of physiology and biochemistry of the plants Federal State Research Budgetary Institution North Caucasian Regional
Research Institute of Horticulture and Viticulture Krasnodar, Russia Тel.: (8612) 57-57-09 E-mail: tshalyho@mail.ru
Проблема стресса, адаптации и устойчивости растений, в том числе винограда, к различным неблагоприятным факторам внешней среды в настоящее время представляет стабильно развивающуюся область физиологии растений, для решения которой привлекаются молекулярные, биохимические, биофизические и физиологические подходы и методы исследований [1].
В условиях постоянно варьирующих абиотических стрессов большое значение имеет активация защитно-компенсаторных и других приспособительных реакций растений винограда, направленных на регуляцию и сохранение относительного постоянства внутренней водной среды, как одного из главных средств их приспособления к действию повреждающих факторов. При этом восстанавливается нормальное равновесие между интенсивностью физиолого-биохимических процессов и чувствительностью организма к отклоняющимся от нормы условиям, в результате чего у растения появляется устойчивость к повреждающему фактору. Оценка зимостойкости сортов винограда по комплексу физиолого-биохимических показателей позволяет выделить генотипы более устойчивые к неблагоприятным погодно-климатическим условиям зимнего периода [2].
Цель исследований - установить физиолого-биохимические особенности зимостойкости сортов винограда различного эколого-географического происхождения для выявления генотипов, перспективных для возделывания на юге России и селекции.
Методы исследований
Исследования проводились на базе ампело-графической коллекции ФГБНУ АЗОСВиВ (г Анапа), квартал технических сортов винограда на черноземе южном карбонатном, ЦКП и лаборатории физиологии и биохимии растений ФГБНУ СКЗНИ-ИСиВ. Объекты исследований - сорта винограда евро-американского происхождения Достойный и Красностоп АЗОС среднего срока созревания, и сорт Кристалл амуро-евро-американского происхождения раннего срока созревания, выжившие после экстремальных температур зимы 2012 г. Контроль - Кристалл (морозостойкий сорт) Растения винограда одного 1995 года посадки, подвой Кобер 5ББ. Формировка - двусторонний высокоштамбовый спиральный кордон АЗОС [3].
Для оценки адаптационной устойчивости растений винограда к абиотическим стрессам зимнего периода определяли влажность, содер-
жание свободной и связанной воды - весовым методом, фенолкарбоновых (хлорогеновая, кофейная), аскорбиновой кислот, катионов Са2+ - на приборе Капель 104 Р [4-7]. Экспериментальные данные обрабатывали с помощью общепринятых методов вариационной статистики [8].
Результаты исследований
За анализируемый зимний период (20102015 гг) анапо-таманской зоны (г Анапа), где расположена ампелоколлекция, высокие температуры воздуха в ноябре (20-22 °С) способствовали более позднему вызреванию лозы. В декабре средняя температура воздуха (6 °С) опускалась ниже 5 °С на 25-30 дней позже среднемноголет-них сроков. При этом максимальная температура воздуха уменьшилась от 20 до 12 °С, а минимальная в среднем составила 8 ± 1 °С.
В январе, когда растения винограда находились в состоянии вынужденного покоя, средняя температура воздуха повысилась на 2 °С, а минимальная - снизилась от - 14 °С до - 19 °С при увеличении осадков на 12-20 %, что способствовало разбалансировке энергосистем и подмерзанию лозы. В феврале максимальная температура воздуха повышалась от 9 до 17 °С и минимальная - от -20 °С до -11 °С, а в марте - от 11 °С до 20 °С и от -7 °С до -1 °С, соответственно. В целом, за анализируемый период отмечается уменьшение выпадения осадков и рост максимальной температуры воздуха в ноябре на 8-10 °С и в феврале - марте - на 7- 9 °С. В связи с увеличением температуры воздуха в ноябре-декабре растения винограда практически не входили в состояние глубокого покоя, что способствовало сохранению высокой интенсивности обменных процессов, о чем свидетельствует как общая оводненность побегов, так и содержание в них свободной формы воды (рис.1). Меньше общей и свободной формы воды содержалось в побегах винограда сорта Кристалл (амуро-евро-американского происхождения) в сравнении с сортами Достойный и Красностоп АЗОС (евро-американского происхождения). Следовательно, чем позже созревает лоза, тем больше в ней содержится свободной воды. Большим содержанием свободной формы воды характеризуются сорта евро-американского происхождения -Достойный и Красностоп АЗОС. За 2012-2014 гг для изучаемых сортов винограда установлены зависимости между гидротермическими условиями окружающей среды и водным режимом побегов и (рис. 2).
208
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
В
2012 2013 2014
Влажность, %
□ Кристалл
□ Достойный
2012 2013 2014
Свободная вода, %
О Красностоп АЗОС
* -0,5
□ Кристалл
□ Достойный
□ Красностоп АЗОС
Рисунок 1 - Водный режим побегов винограда в декабре 2012-2014 гг.
Рисунок 2 - Зависимость содержания общей, свободной и связанной воды в побегах винограда от гидротермических условий декабря 2012-2014 гг.
У сорта Кристалл в декабре содержание свободной воды в побегах коррелирует с максимальной температурой воздуха (Ккоррел.= 1,0), а у сортов Достойный и Красностоп АЗОС - с минимальной температурой воздуха (Ккоррел.= 1,0 и 0,92, соответственно). При воздействии низких температур нарушается структура клеточных мембран, увеличивается их проницаемость, что повышает выход электролитов в цитозоль клеток. Фенольные соединения, антоцианы, халко-ны выполняют в растениях стресспротекторную функцию, защищая мембраны клеток от разрушения (рис. 3).
Н сумма фенолкарбоновых кислот □ сумма катионов
Рисунок 3 - Зависимость содержания фенолкарбоновых кислот и суммы катионов и в цитозоле клеток побегов винограда от минимальной температуры воздуха в декабре 2012-2014 гг. анапо-таманской зоны
При этом у сорта Кристалл морозостойкость больше связана с синтезом фенолкарбоновых кислот. Определение содержания антоцианов, халконов, фенолкарбоновых (хлорогеновой и кофейной) и аскорбиновой кислот в побегах винограда изучаемых сортов показало, что в декабре 2014 г. сорта Кристалл и Достойный характеризуются большим содержание аскорбиновой кислоты (1,3 и 2,3 мг/кг, соответственно) и сорт Красностоп АЗОС - суммы фенол-карбоновых кислот (12,4 мг/кг), защищающих клеточные мембраны от разрушения (рис.4). В лозе сорта Кристалл в декабре 2014 г. содержалось больше халконов (18,2 усл. ед.), и антоцианов (6 усл.ед.), чем у сортов Достойный (15,2 и 6,5 усл.ед., соответственно) и Красностоп АЗОС (14,0 и 4,6 усл.ед., соответственно), защищающих мембраны клеток от разрушения. При этом следует отметить, что у всех анализируемых сортов в декабре 2014 г. в сравнении с декабрем 2013 г. содержание халконов в лозе увеличивается в 2,1 - 2,3 раза, а содержание антоцианов - у сорта Достойный на 35,4 %.
Следовательно, увеличение содержания халконов в лозе винограда представляет общую закономерность для всех сортов, а повышение содержания антоцианов у сорта Достойный - связано с сортовой спецификой, что характеризует особенности его адаптации.
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
гтЧТГП—I—
2014
аскорбиновая кислота, мг/кг
ш
□ Кристалл
□ Достойный
сумма фенолкарбоновых кислот, мг/кг
□ Красностоп АЗОС
15
" 10
О
5 0
Кристалл
-
—
■■ = — 11 =
Достойный Красностоп АЗОС
□ Антоцианы, усл.ед. 2013 г. □ Антоцианы, усл.ед. 2014 г. ВХалконы, усл.ед. 2013 г. шХалконы, усл.ед. 2014 г.
Рисунок 4 - Содержание стресс-протекторов в лозе винограда, в декабре
:№ 3(23), 2016
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
□ Кристалл
□ Достойный
□ Красностоп АЗОС
Рисунок 5 - Водный режим побегов винограда в феврале 2010-2015 гг.
Это позволяет отметить лучшее приспособление сортов винограда к возвратным моро-
В феврале 2010-2015 гг. оводненность побегов изучаемых сортов снижалась в период 2010 - 2012 гг. и у сортов Кристалл и Красностоп АЗОС 2013-2014 гг., а содержание свободной воды - в 2011-2012 гг. и 2013 - 2014 гг., соответственно (рис. 5).
зам после оттепели вследствие позднего выхода из состояния вынужденного покоя. При этом изменение содержания в лозе изучаемых сортов свободной формы воды также согласуется с изменением максимальной и минимальной температуры воздуха.
Таким образом, полученные результаты позволяют предположить различные биохимические механизмы адаптации изучаемых сортов винограда к воздействию экстремально низких температур, а также свидетельствует о повышении устойчивости к ним сортов евро-американского происхождения к при скрещивании их с УШэ Лтигепз1з - источника генов устойчивости к низкотемпературному и окислительному стрессам. В декабре (второй компонент зимостойкости) сорт винограда Кристалл и в феврале (третий компонент зимостойкости) - сорта Кристалл и Красностоп АЗОС более устойчивы к изменяющимся гидротермическим условиям и представляют интерес для возделывания и селекционеров - при создании новых перспективных сортов.
Литература
1. Егоров Е. А., Серпуховитина К. А., Петров В. С. Концепция развития виноградарства в южных регионах России // Виноделие и виноградарство. 2006. № 4. С. 4-7.
2. Виноградарство столовых сортов: монография / под ред. Петрова В. С. Краснодар : ГНУ СКЗНИИСиВ, 2013. 304 с.
3. Анапская ампелографическая коллекция / Е. А. Егоров, О. М. Ильяшенко, А. Г. Коваленко [и др.] Краснодар: ГНУ СевероКавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства, 2009. 190 с.
4. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1970. Вып. 5. 159 с.
5. Методическое и аналитическое обеспечение исследований по садоводству. Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2010. 300 с.
6. Ненько Н. И., Дорошенко Т. Н., Гасанова 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.
7. Современные инструментально-аналитические методы исследования плодовых культур и винограда / Н. И. Ненько, И. А. Ильина, Т. Н. Воробьева [и др.]. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2015. 125 с.
8. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.
References
1. Egorov E. A., Serpuhovitina K. A., Petrov V. S. The concept of development of viticulture in the southern regions of Russia // Winemaking and Viticulture. 2006. №4. P. 4-7.
2. Viticulture of table grapes : monography / Ed. by Petrov V. S. . Krasnodar: SSO NCZSRIH£V, 2013. 304 p.
3. Anapa ampelographic collection / E. A. Egorov, L. M. Lyashenko, A. G. Kovalenko et al. Krasnodar. SSO «North-Caucasian Zonal Research Institute of Horticulture and Viticulture», 2009. 190 p.
4. Method of the state crop variety trials. M.: Ko-los. 1970. Vol. 5. 159 p.
5. Methodological and analytical support for research on horticulture. Krasnodar: SSO NCZSRIH£V. 2010. 300 p.
6. Nen'ko N. I., Doroshenko T. N., Khasanov T. A. Physiological methods in adaptive selection of fruit crops // Modern methodological aspects of the organization of the selection process in horticulture and viticulture. Krasnodar NCZSRIH£V, 2012. P. 189-198.
7. Modern instrumental analytical methods of research of fruit crops and grapes / N. I. Nen'ko, I. A. iPina, T. N. Vorobyova [et al.].-Krasnodar NCZSRIH£V, 2015. 125p.
8. Armor, B. A. Methods of field experience. M: Agropromizdat, 1985. 351 p.
