doi: 10.15389/agrobiology.2019.3.528rus
УДК 635.63:581.4:[58.032+58.036
Исследования выполнены на научном оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук». Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (0218-2019-0074).
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ DROP-ВОЗДЕЙСТВИЙ
И «ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЗАСУХИ» КАК ПРИЕМОВ УПРАВЛЕНИЯЯ
РОСТОМ РАСТЕНИЙ ОГУРЦА (Cucumis sativus L.)
Т.Г. ШИБАЕВА, А.Ф. ТИТОВ
Ежесуточные кратковременные понижения температуры (DROP, англ. падение) и «периодическая засуха» (создание нелетального водного дефицита) часто применяются в растениеводстве как альтернатива ретардантам для торможения роста растений, однако открытым остается вопрос о том, какой из этих двух агроприемов эффективнее и может ли их влияние усиливаться при совместном применении. В этом сообщении на примере растений огурца мы впервые показали, что результативность DROP метода выше; снижение температуры в сочетании с периодической засухой замедляет линейный рост и повышает устойчивость растений к водному дефициту, но снижает некоторые физиолого-морфологические характеристики в зависимости от относительной влажности воздуха (ОВВ). Цель работы заключалась в изучении раздельного и совместного действия двух естественных факторов (температура и влажность) как способов воздействия на линейный рост и устойчивость растений в условиях теплицы. Растения огурца (Cucumis sativus L.) в течение 6 сут подвергали действию температуры 10 °С в течение 2 ч в конце ночного периода (вариант DROP). Также растения поливали ежедневно или проводили полив после высыхания субстрата (1 раз в 2-3 сут), создавая условия «периодической засухи» (вариант «засуха»). Контролем служили растения, получающие ежедневный полив и не подвергавшиеся низкотемпературным воздействиям. Все опыты выполняли при низкой (30 %) или высокой (80 %) относительной влажности воздуха. По окончании DROP-воздействий часть растений из каждого варианта (контроль, DROP, «засуха», DROP + «засуха») подвергали холодовому тесту в темноте в течение 1 сут при температуре 4 °С. Определяли высоту растений, длину черешков листьев, площадь и число листьев и сухую биомассу растений. Компактность рассчитывали как отношение сухой массы растения к его высоте (мг/см) или как отношение площади листьев к высоте растения (см2/см). Об устойчивости листьев к низким температурам и водному стрессу судили по относительному выходу электролитов из тканей листа и интенсивности перекисного окисления липидов, оцениваемому по содержанию малонового диальдегида. Разницу между средними значениями оценивали по критерию LSD и считали статистически значимой при p < 0,05. Полученные данные свидетельствуют об эффективности DROP-воздействий для торможения линейного роста растений, при этом они вызывают повышение отношения площади листьев и биомассы растения к его высоте в условиях высокой ОВВ, то есть делают растения более компактными. В условиях низкой ОВВ эти эффекты нивелируются. Режим полива, при котором создаются условия «периодической засухи», хотя и приводит к уменьшению размеров растений, но снижает отношение площади листьев и биомассы растения к его высоте. Следовательно, можно заключить, что DROP-воздействия более эффективны, чем «периодическая засуха», и могут применяться в качестве альтернативы ретардантов для управления ростом и получения более компактных растений. Сочетание DROP-воздействий с «периодической засухой» также позволяет получать более компактные растения, при этом повышается их устойчивость к водному стрессу, индуцированному низкой температурой. Однако по ряду параметров (число листьев, компактность растений при низкой ОВВ) при сочетании DROP-воздействий и «периодической засухи» результат был хуже, чем после применения только первого из этих двух приемов.
Ключевые слова: низкая положительная температура, водный стресс, рост растений, устойчивость, выход электролитов, перекисное окисление липидов.
T.G. Shibaeva, A.F. Titov
Daily short-term temperature drop (DROP) and “periodic drought” (non-lethal water deficit) are used for plant height control as techniques inhibiting plant growth as an alternative to the use of retardants (chemical growth control). However, it is not known which of these two techniques is more effective and whether their combined effect can be stronger. In this paper taking cucumber as an example we have shown for the first time that a temperature drop technique is more effective than “periodic drought”. Temperature drops combined with “periodic drought” retard plant growth and enhance plant tolerance, but depending on the relative air humidity may decrease values of some physiological and morphological parameters. The aim of this work was: (a) a comparative assessment of the effectiveness of DROP treatments and “periodic drought”, and (b) the study of the combined effects of these two techniques on plant growth and tolerance to chilling temperature and water stress. Cucumber plants (Cucumis sativus L.) were exposed daily to a temperature of 10 °С for 2 hours at the end of the night (DROP treatment) for 6 days. The plants were watered daily or watered after the drying of the substrate (once every 2-3 days) creating “periodic drought” (drought treatment). Control plants were watered daily and not exposed to low-temperature treatments. All experiments were carried out at a low (30 %) or high (80 %) relative air humidity (RH). After the termination of the DROP treatments, plants from each treatment (control, DROP, drought, DROP + drought) were subjected to a cold test in the darkness for 1 day at a temperature of 4 °С. The plant height, length of leaf petioles, the area and number of leaves and plant dry mass were determined. The compactness of the plants was determined as the plant dry weight or leaf area per unit stem length (in mg/cm or cm2/cm). Plant tolerance to low temperature and water stress was estimated by relative electrolyte leakage from leaf tissues and the intensity of lipid peroxidation, as assessed by the content of malonic dialdehyde. Differences between the treatments means were tested with one-way ANOVA followed the least significance difference (LSD) test with p < 0.05 level of significance. The obtained results indicate that DROP-treated plants had more dry mass and leaf area per unit length of the stem compared to those treated by “periodic drought”. However, DROP treatments were effective in increasing plant compactness only under high (80 %) RH, while low (30 %) RH leveled out the effects of a temperature drop. “Periodic drought” can produce small, but not truly compact plants due to a more significant decrease in the leaf area and plant biomass compared to plant size. Thus, a temperature drop is a more effective technique compared to “periodic drought” that can be used to control plant growth and obtain compact plants. The combination of DROP treatments with “periodic drought” also increases plant compactness and besides enhances plant tolerance to water stress induced by low temperature. However, for a number of parameters (number of leaves, compactness of plants at low RH), the combination of DROP treatments and “drought” led to a worse result than the application of only the first of these two agro-practices.
Keywords: chilling temperature, water stress, plant growth, tolerance, release of electrolytes, lipid peroxidation.
Институт биологии — обособленное подразделение |
Поступила в редакцию |
