doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.158rus
УДК 634.11:581.1:57.045
Поддержано грантом № 16-44-230077 р_а Российского фонда фундаментальных исследований и администрации Краснодарского края.
ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ
ЯБЛОНИ К АБИОТИЧЕСКИМ СТРЕССАМ ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА
Н.И. НЕНЬКО1, Г.К. КИСЕЛЕВА1, Е.В. УЛЬЯНОВСКАЯ1,
Е.К. ЯБЛОНСКАЯ2, А.В. КАРАВАЕВА1
В Северо-Кавказском регионе Российской Федерации, где засуха — частое явление, яблоня стала одной из важнейших садовых культур. Физиолого-биохимические исследования необходимы для объективной оценки адаптационной устойчивости сортов яблони к стрессорам летнего периода, в частности к летней засухе. Цель настоящей работы — по физиолого-биохимическим и анатомическим параметрам листа изучить особенности водного режима, фотосинтетической деятельности яблони в условиях летнего периода, а также выделить наиболее засухоустойчивые сорта для возделывания в условиях Северо-Кавказского региона. Исследования проводили в 2011-2013 годах в промышленных плодоносящих насаждениях опытно-производственного хозяйства «Центральное» (г. Краснодар). Объектами исследования служили сорта яблони разного эколого-географического происхождения и плоидности: Айдаред, Эрли Мак, Дейтон (США), Лигол (Польша), Прикубанское, Рассвет, Фортуна, Союз, Родничок (Россия); сорта Союз и Родничок триплоидные, остальные — диплоидные. Для исследований ежемесячно отбирали полностью сформированные листья с трех деревьев (со средней части однолетних приростов) каждого сорта в 3-кратной повторности. Каждая повторность состояла из 10 листьев. Показатели водного режима (оводненность листьев, содержание свободной и связанной форм воды) анализировали весовым методом. Содержание общей воды в листьях определяли после высушивания навесок в термостате при 105 °С до постоянной массы. Анатомические особенности листовой пластинки изучали на временных препаратах поперечных срезов. У сортов Прикубанское, Фортуна, Союз, Родничок в июле и августе наблюдали уменьшение оводненности в среднем на 1-4 % в сравнении с июнем и самые высокие показатели соотношения связанной и свободной форм воды. У этих же сортов была обнаружена прямая корреляционная связь между площадью листовой пластинки и водообеспеченностью (r = + 0,98), отрицательная — между площадью и температурой воздуха (r = -0,99). Водный и температурный режимы влияли на урожайность, а также на закладку плодовых почек, что подтверждалось коэффициентом парной корреляции между суммой хлорофиллов (а + b) и урожайностью (r = +0,87), оводненностью тканей и закладкой плодовых почек (r = +0,97) (p ≤ 0,05). У сортов Прикубанское, Фортуна, Союз, Родничок содержание суммы хлорофиллов было более стабильным в течение летнего периода, а показатель соотношения суммы хлорофиллов и каротиноидов — самым высоким. Выявлена положительная корреляционная связь между содержанием каротиноидов и температурой воздуха (r = +0,91) (p ≤ 0,05). В 2012 году у сортов в разной степени проявлялись ксероморфные признаки листовой пластинки, обусловливающие устойчивость к засухе, наибольшие значения индекса палисадности отмечены у сортов Прикубанское, Фортуна, Союз, Родничок (1,47-1,49). Наши результаты согласуются с полевыми данными, полученными в садах без орошения. Таким образом, выявлены особенности перенесения стрессовых факторов летнего периода (высоких температур и засухи) у сортов яблони разного происхождения в условиях Северо-Кавказского региона Российской Федерации. Для сортов Айдаред, Эрли Мак, Дейтон, Лигол характерно пассивное перенесение засухи: уменьшение оводненности, высокое содержание сухого вещества, уменьшение площади листа. У остальных сортов сохранялась высокая оводненность, стабильность ростовых процессов, высокое содержание пигментов. Сорта яблони отечественной селекции обладают большей экологической пластичностью и резервом адаптационного потенциала в сравнении с интродуцированными сортами зарубежной селекции. Выявленные адаптивные особенности этих сортов позволяют вовлекать их в селекционный процесс в качестве источников устойчивости к засухе. Использованные методы дают объективную оценку устойчивости яблони к засухе и могут быть применены в процессе отбора.
Ключевые слова: яблоня, адаптация, засухоустойчивость, оводненность, ксероморфные признаки листовой пластинки, каротиноиды, хлорофилл.
PHYSIO-BIOCHEMICAL CRITERIA FOR APPLE TREE TOLERANCE TO SUMMER ABIOTIC STRESSES
N.I. Nenko1, G.K. Kiseleva1, E.V. Ulyanovskaya1, E.K. Yablonskaya2,
A.V. Karavayeva1
In Russia's North Caucasus where drought is frequent the apple tree is one of the most important garden crops. Physiological and biochemical studies are necessary to assess adaptiveness of apple varieties to stressors during summer, in particular, to summer drought. The purpose of this work is to study physiological, biochemical and anatomical parameters of leaves to assess the water regime, photosynthetic activity of apple trees in summer conditions, and to identify the most drought tolerant varieties for cultivation in the North Caucasus region. Research was carried out in 2011-2013 in fruit-bearing plantations (Central’noe Farm, Krasnodar) on apple varieties of different eco- geographical origin and ploidy: Idared, Earle Mack, Dayton (United States), Ligol (Poland), Prikubanskoe, Rassvet, Fortuna, Soyuz, Rodnichok (Russia). Varieties Soyuz and Rodnichok are triploids, the rest ones are diploids. Monthly, fully formed leaves were collected from (from the middle part of annual shoots of three trees in 3 replicates for each variety, 10 leaves per replicate. Indicators of water regime (total, free and bound water contents) were analyzed gravimetrically. The total water was determined after drying samples at 105 °С to a constant weight. For anatomical examinations, leaf blade transverse sections (temporary preparations) were used. It was shown that the leaf tissue water content, as well as the ratio of the bound and free water depend on both the variety specificity and the meteorological conditions of the year. Leaf water content in Prikubanskoe, Fortuna, Soyuz, and Rodnichok trees during July and August decreased by an average of 1-4 % compared to June, and the bound-to-free water ratio was the highest. Also, direct correlation between the leaf area and water availability (r = +0.98), and negative correlation between the leaf area and air temperature (r = -0.99, (p ≤ 0.05) were characteristic of these varieties. Pair correlation coefficients between (а + b) chlorophylls and fruit yield (r = +0.87), and between water content of tissues and fruit bud initiation (r = +0.97) (p ≤ 0.05) indicate that water and temperature regimes influence the yield and fruit bud formation. In the varieties of Prikubanskoe, Fortuna, Soyuz, Rodnichok, the chlorophyll content was more constant during the summer, and the ratio of the sum of chlorophylls to carotenoids is the highest. A positive correlation was found between the carotenoids and the air temperature (r = +0.91) (p ≤ 0.05). Morpho-anatomical structure of the leaf has varietal characteristics and depends on temperature and water availability. In 2012, the varieties exhibited xeromorphic features of leaves to varying degrees, which determined the resistance to drought, and the highest palisade index (1.47-1.49) was characteristic of the varieties Prikubanskoe, Fortuna, Soyuz, Rodnichok. The obtained results are in line with the field data obtained in the gardens without irrigation. The varieties showed different responses to summer stress factors, i.e. high temperatures and drought. Idared, Earley Mack, Dayton, Ligol plants were “passive” with a reduced water content, high solids, and smaller leaves. The rest varieties maintained high water and pigments in leaves and showed sustainable growth. Thus, Russian apple varieties Prikubanskoe, Fortuna, Soyuz, Rodnichok possess greater ecological plasticity and adaptive reserves compared to the studied introduced foreign varieties. The revealed adaptive features make it possible to involve these varieties in breeding for drought resistance. The applied tests provide accurate assessments of apple drought resistance and can be used in breeding.
Keywords: apple tree, adaptation, drought resistance, heat resistance, proline, frost resistance.
1ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, |
Поступила в редакцию |
