Плодоводство
и виноградарство Юга России
Физиология и биохимия растений
В данной работе приведены результаты сравнения двух сортов яблони отечественной селекции – Прикубанское и Союз по ряду физиолого-биохимических показателей, таких как степень лигнификации клеточных стенок, содержание белка, малонового диальдегида (МДА) и уровень активности пероксидаз в однолетних побегах и листьях, а также содержание нуклеиновых кислот в семенах. Исследованные сорта яблони имеют разную плоидность – тройной набор хромосом у сорта Союз (2n=3x) и двойной набор у сорта Прикубанское (2n=2x). Было установлено, что для триплоидного сорта Союз в отличие от диплоидного сорта Прикубанское характерны более высокие средние значения почти всех исследованных параметров и меньшая их вариабельность. При этом статистически значимые отличия были получены по содержанию белка и нуклеиновых кислот в однолетних побегах и семенах. Сорт яблони Союз, как триплоидный сорт, имел большие показатели по данным признакам. В то же время этот сорт проявил меньшую степень устойчивости к низким температурам зимнего периода по сравнению с диплоидным сортом Прикубанское, что было обусловлено низкими значениями активности пероксидазы – одного из ферментов антиоксидантной системы защиты растений при воздействии стрессовых факторов, и более высоким уровнем содержания малонового диальдегида в побегах – одного из конечных продуктов перекисного окисления клеточных мембран. Наши исследования показали, что сорт яблони Союз, несмотря на относительную стабильность физиологического состояния в летние месяцы, в зимний период исследований обладал слабой степенью устойчивости по сравнению с сортом Прикубанское.
Неблагоприятное действие температурных колебаний в течение лета сказывается на продуктивности и урожайности яблони, что актуализирует необходимость селекции на адаптивность и повышение устойчивости к абиотическим стресс-факторам. Физиолого-биохимические исследования раскрывают механизмы защитного ответа на действие стрессоров. Цель настоящей работы – изучить особенности физиолого-биохимических ответных защитных реакций различных сортов яблони на стрессовые условия летнего периода, выделить наиболее устойчивые сорта для использования в селекционных целях. Объекты исследования – 6 сортов яблони различного эколого-географического происхождения: Айдаред, Интерпрайс (США), Лигол (Польша), Орфей, Прикубанское (Россия, СКФНЦСВВ), Флорина (Франция). Показано, что уменьшение содержания водорастворимых сахаров связано с угнетением ассимиляционных процессов в листовых тканях на фоне действия повышенных температур и недостатка осадков. Установлено, что у сортов Интерпрайс, Орфей содержание пролина увеличилось в течение лета в 1,7-2,9 раз, свидетельствующее об активном участии в осмотической регуляции. Содержание абсцизовой кислоты увеличивалось в период повышенных температур и засухи у сортов Флорина, Орфей, Айдаред в 1,21-2,08 раз в зависимости от сорта, свидетельствующее об участии этого фитогормона в осмотической корректировке. Наибольший вклад органических кислот в осмотическую регуляцию отмечен у сортов Орфей и Прикубанское. Наименьшая жаростойкость, определенная по утечке электролитов, отмечена у сортов Флорина, Айдаред, Лигол. На основании обобщенных данных сорта яблони Интерпрайс, Орфей и Прикубанское проявили себя более адаптивными в сравнении с другими изучаемыми сортами в условиях летнего периода 2020 г. Полученные результаты представляют интерес для использования в селекционных целях в качестве диагностических показателей степени устойчивости к стрессам летнего периода.
Проблемы устойчивости винограда к низкотемпературным стрессам в Анапо-Таманской зоне Краснодарского края сохраняют свою актуальность, а достижение более высокой морозостойкости сорта – важная задача селекционной программы. Цель данной работы – провести сравнительную оценку ответной реакции сортов винограда на искусственно вызванный низкотемпературный стресс по активности пероксидазы, содержанию малонового диальдегида, антоцианов, аскорбиновой кислоты, выделить морозостойкие сорта. Объекты исследований – сорта винограда различного эколого-географического происхождения: Кристалл (контроль) – евро-амуро-американского происхождения; Красностоп АЗОС, Достойный – евро-американского происхождения; Восторг – амуро-американского происхождения; Зариф – восточного происхождения; Алиготе – западно-европейского происхождения. Обнаружено, что исследованные сорта винограда отвечают на стресс стимуляцией функционирования антиоксидантной системы, защитный эффект которой определяется как активацией пероксидазы, так и накоплением низкомолекулярных антиоксидантов (антоцианов, аскорбиновой кислоты). Установлены различия в функционировании антиоксидантной защитной системы различных сортов винограда. Выявлено, что у сортов Красностоп АЗОС и Восторг в подавлении окислительного стресса достаточно велика роль пероксидазы, отмечено увеличение ее активности в 1,05 и 1,42 раза, соответственно. Показано, что у сортов Кристалл и Достойный наибольший вклад в антиоксидантную защиту внесли антоцианы, после стресса произошло снижение их содержания в 4,4 и 4,0 раз в отличие от остальных изучаемых сортов, у которых снижение наблюдали в 1,3-3,0 раза. Выявлено, что аскорбиновая кислота является обязательным участником антиоксидантной защитной системы у всех сортов, после стресса отмечено увеличение ее содержания в 1,06-1,52 раза. На основании обобщенных физиолого-биохимических исследований выявлено, что сорта Кристалл и Красностоп АЗОС обладают повышенной морозостойкостью, далее по степени устойчивости следуют Восторг, Достойный, сорта Алиготе, Зариф отличаются пониженной морозостойкостью.
В последние годы получение стабильных высоких урожаев яблони ограничивается воздействием неблагоприятных факторов зимнего периода, в том числе возникшими в результате локального изменения климата. Цель настоящей работы – оценить адаптационную устойчивость яблони к зимним стрессам по физиолого-биохимическим параметрам, выделить наиболее устойчивые сорта для возделывания в условиях Краснодарского края. Объектами исследований являлись сорта яблони различного эколого-географического происхождения: Орфей, Айдаред, Лигол, Прикубанское. Проведены сравнительные исследования данных сортов по параметрам водного режима, содержанию водорастворимых сахаров, растворимых белков, антоцианов в течение зимних периодов 2020-2022 гг. Выявлено, что изучаемые сорта яблони в условиях нестабильного климата юга России реализуют сходный механизм формирования зимостойкости, имеющий количественные отличия содержания некоторых метаболитов в предзимний и зимний периоды. Установлено, что криопротекторная функция водорастворимых сахаров максимально проявилась у сортов Орфей и Лигол, их содержание увеличилось в 2,57 и в 2,69 раза, соответственно. Растворимые белки внесли наибольший вклад в формирование защитного ответа у сортов Орфей и Прикубанское в январе, их содержание увеличилось в 1,78 и 1,92 раза соответственно, в сравнении с декабрем. Защитная функция антоцианов максимально проявилась в декабре у сорта Орфей, в коре которого произошло увеличение их содержания в 5,23 раза. Физиолого-биохимическая адаптация сортов яблони к пониженным температурам зимнего периода достигается за счет увеличения фракции связанной воды в общем содержании воды, увеличения содержания водорастворимых сахаров, белков и антоцианов в коре и почках. По полученным данным, сорта яблони Орфей и Прикубанское проявили себя более адаптивными в сравнении с другими изучаемыми сортами в условиях предзимнего и зимнего периодов и рекомендуются для возделывания в Краснодарском крае.
Защитные реакции растений вырабатываются в ответ на восприятие стрессового фактора и одним из наиболее ранних ответов является генерация растением активных форм кислорода. Последние вызывают в клетках растений формирование вторичного стрессового состояния, активирующего и усиливающего каскад сигнальных событий. Это приводит к проявлению у растений серии биохимических изменений, которые формируют защитный ответ. Усиление ряда защитных антистрессовых реакций возможно за счет применения Стимулирующих веществ – элиситоров, к которым относятся компоненты самих растений, а также химические вещества патогенов, такие как хитозан и экзогенные фитогормоны. Цель данного исследования – изучение особенностей изменения антиоксидантного ответа у двух сортов винограда, контрастных по устойчивости к милдью, при обработках индукторами иммунитета различного направления действия. Для эксперимента были выбраны полученные in vitro растения контрастных по устойчивости к милдью сортов винограда Мускат белый (поражаемость 4 балла) и Восторг (поражаемость 1 балл). Использовались неплодоносящие растения, первого года посадки. Изучено влияние индукторов иммунитета на развитие окислительного стресса и антиоксидантных реакций у растений винограда с различной устойчивостью к милдью. Показано, что реакции неустойчивого к милдью сорта Мускат белый проявлялись на некоторые из использованных обработок, в то время как у устойчивого сорта Восторг проявля-лись сходные реакции на все виды стимуля-ции иммунитета. Это может свидетельство-вать о большой способности воспринимать различные виды сигналов и быстро согласованно на них реагировать, что не приводит к окислительному повреждению растений.