Плодоводство
и виноградарство Юга России
Физиология и биохимия растений
Целью данной работы являлась оценка влияния факторов «орган растения», «происхождение сорта», «окраска ягоды» и «срок созревания» на содержание фенольных соединений в растениях винограда с помощью методов статистической обработки. Качественный и количественный анализ основных групп фенольных соединений винограда (оксикарбоновые кислоты, флавонолы, флаван-3-олы, олигомерные процианидины, стильбены) проведен методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Исследование изменчивости количества фенольных соединений проведено по плану полного четырехфакторного эксперимента (36 вариантов в трехкратной повторности). Для анализа данных использовали пакет прикладных программ Statistica 10 («StatSoft», Inc., США). Результаты дисперсионного анализа содержания соединений фенольных групп в растениях винограда показали, что влияние факторов «орган растения», «происхождение сорта» и «срок созревания» на показатели этих веществ является достоверным. Фактор «окраска ягоды» влиял только на концентрацию оксикарбоновых кислот, при взаимодействии с факторами «орган растения» и «срок созревания». Взаимодействие различных вариантов факторов между собой достоверно влияло на количество оксикарбоновых кислот, флавонолов, стильбенов и олигомерных процианидинов. Исходя из анализа профилей предсказания, следует ожидать высоких количественных значений оксикарбоновых кислот, флавонолов и флаван-3-олов только в ранние сроки созревания ягод винограда, а олигомерных процианидинов – в поздние сроки созревания. Максимальное количество стильбенов следует ожидать у межвидовых сортов винограда в ранние сроки созревания ягод, у автохтонных сортов – в поздние сроки. Манипулируя закономерностями воздействия как отдельных факторов, так и их сочетаний, можно прогнозировать желательный эффект и достигать оптимального качественного и количественного соотношения различных групп фенольных соединений в растениях винограда.
Воздействие низкотемпературного стресса представляет большой интерес для научных исследований в винограрстве по причине относительно низкой морозостойкости винограда в условиях зоны виноградарства России, что приводит к значительному снижению урожайности. Лучшее понимание физиологических процессов, влияющих на устойчивость винограда к низким температурам, необходимо для разработки стратегий смягчения стрессового воздействия. Целью данного исследования являлось изучение изменения активности антиоксидантных ферментов сортов винограда с различной морозостойкостью при воздействии низкотемпературного стресса. Материалом для исследования были выбраны лоза и почки устойчивых и неустойчивых к низкотемпературному воздействию сортов. В результате работы была выявлена различная реакция почек и тканей лозы винограда на низкотемпературное воздействие. Устойчивые к морозу сорта винограда характеризовались большим содержанием малонового диальдегида в тканях лозы и почек, чем неустойчивые. Для устойчивых к морозу сортов винограда большое значение имеет высокий уровень окислительных процессов, необходимый для активации защитных реакций. Воздействие низкотемпературного стресса приводило у исследуемых сортов винограда к повышению активности антиоксидантных ферментов. В тканях лозы устойчивых сортов активность данных ферментов была выше, чем у неустойчивых сортов. Интересно, что взаимосвязи между морозостойкостью сортов винограда и активностью антиоксидантных ферментов в почках не выявлено, кроме фенолокисляющей пероксидазы. Для изучаемых сортов в условиях низкотемпературного стресса не происходило изменения числа изоформ пероксидазы, в то время как существенно изменялась ее общая активность, что может быть связано с повышением экспресии этого фермента. Его активность изменялась максимально относительно контроля. Можно предположить, что увеличение активности этого фермента является одной из определяющих защитных реакций винограда на низкотемпературный стресс.
В условиях Краснодарского края выявлены метаболические изменения у сортов яблони, различающихся по устойчивости к парше и засухе. С использованием физиологобиохимических методов и применением капиллярного электрофореза изучены Особенности листового аппарата растений яблони в летний вегетационный период. По сезонной динамике содержания некоторых метаболитов (малонового диальдегида, хлорогеновой кислоты, ионов кальция) проведена сравнительная оценка ответной реакции сортов яблони с различной устойчивостью к парше на воздействие стрессоров летнего периода. Выявлено, что наименьшие количественные показатели содержания малонового диальдегида в стрессовых условиях августа отмечены у иммунных к парше сортов яблони Фортуна, Союз и у не иммунного к парше сорта Родничок и составляли 0,123-0,192 мкмоль/г сухой массы вещества, что свидетельствует об их устойчивости к окислительному стрессу. В течение летнего периода наибольшее количество хлорогеновой кислоты отмечено у иммунных к парше сортов. В период наибольшего воздействия стрессовых факторов, в августе, её содержание значительно повышается у не иммунных к парше сортов (в 1,14-1,55 раз). Это свидетельствует об индукции защитных реакций растений против патогена парши. По физиологобиохимическим показателям выделены сорта Фортуна и Союз, обладающие сопряжённой высокой устойчивостью к засухе и патогену парши в условиях юга России. Метаболомная оценка сортов яблони по физиолого-биохимическим характеристикам является надёжным критерием устойчивости растений к стрессорам летнего периода и может быть использована в качестве косвенных методов диагностики сортов плодовых культур на адаптивность.
Период зимовки и выход из состояния покоя имеют большое значение для последующей жизнедеятельности растений винограда. Состояние вынужденного покоя характеризуется рядом специфических физиологических и биохимических изменений. Целью данного исследования было изучение фотосинтетических показателей, углеводного состава хлорофиллсодержащих тканей лозы винограда при выходе растений из состояния покоя. Исследования проводили в феврале и марте. Материалом для исследования послужили гибриды винограда ТАНА 33 (внутривидовой гибрид V. vinifera), ТАНА 42 (межвидовой гибрид V. vinifera и V. murensis), ТАНА 68 (межвидовой гибрид V. vinifera и американских видов). ТАНА 42 и ТАНА 68 являются морозостойкими гибридами, а ТАНА 33 - неморозостойким. В результате были получены данные о содержании в лозе углеводов и фотосинтетических пигментов, активности фотохимических реакций и содержании малонового диальдегида (МДА). Исследования показали, что в период выхода растений винограда из состояния покоя проявлялись физиологические различия между гибридами с разной морозостойкостью. Понижение температуры воздуха до незначительных минусовых значений в этот период слабо повлияло на проявление окислительного стресса у морозостойких гибридов, а для неморозостойкой формы было характерно устойчивое повышение МДА. Результаты анализов показали, что содержание пигментов в лозе не может служить индикатором сортовой устойчивости к низким температурам, однако этот параметр тесно связан с реакцией растений на температурные изменения. Эффективный квантовый выход ФС Ⅱ в зимний период был существенно ниже у неморозостойкого гибрида, однако после начала сокодвижения различия между гибридами отсутствовали. Этот показатель тесно связан с температурными изменениями. Адаптация неустойчивого к морозу винограда, вероятно, происходила за счет трансформации запасных углеводов в сумму растворимых, что не характерно для устойчивых форм.
В связи с последними климатическими изменениями – уменьшением количества атмосферных осадков в фенофазу роста и созревания ягод, вопросы засухоустойчивости винограда, выделение наиболее устойчивых сортов являются актуальными. Цель работы – изучить структурно-функциональные изменения листа различных сортов винограда под действием стрессоров летнего периода, выделить высоко засухоустойчивые сорта для возделывания в Анапо-Таманской зоне Краснодарского края. Объекты исследований – сорта винограда различного эколого-географического происхождения: Кристалл (контроль) – евро-амуроамериканского происхождения; Красностоп АЗОС, Достойный – евро-американского происхождения; Восторг – амуро-американского происхождения; Зариф восточного происхождения; Алиготе – западно-европейского происхождения. Обнаружены различия в оводненности листовых тканей и содержании фотосинтетических пигментов, связанные с формированием защитного ответа на метеорологические условия лета 2019-2021 гг. У сортов Кристалл, Красностоп АЗОС, Восторг, Зариф, выделенных как высоко засухоустойчивые, обнаружено наименьшее снижение оводненности листовых тканей (1,3-2,3 % ) в отличие от сортов Достойный и Алиготе (на 2,9 %.); незначительное (на 7,4-9,1 см2 ) уменьшение площади листа, в отличие от сортов Достойный и Алиготе (на 27,5-29,3 см2 ); наиболее стабильное содержание суммы хлорофиллов в течение летнего вегетационного периода, уменьшение их содержания (на 0,22-0,36 мг/г сырого веса) в отличие от сортов Достойный и Алиготе, у которых уменьшение было на 0,69-0,88 мг/г сырого веса; наименьшие значения хлорофиллы/каротиноиды – 2,0-2,8, в отличие от сортов Достойный, Алиготе – 3,3 и 3,4, соответственно. Сорта винограда Кристалл, Красностоп АЗОС, Восторг, Зариф по физиолого-биохимическим параметрам проявили себя как высоко засухоустойчивые для возделывания в Анапо-Таманской зоне Краснодарского края и использовании в селекции.