doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.1056rus
УДК 634.722:581.1:632.112
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ СОРТОВ
И ОТБОРНЫХ ФОРМ СМОРОДИНЫ КРАСНОЙ К ЗАСУХЕ И
ПОВЫШЕННЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ
О.В. ПАНФИЛОВА, О.Д. ГОЛЯЕВА
Важное требование, которое предъявляется к возделываемым сортам, — это их адаптация к условиям выращивания. Смородина красная обладает высокой урожайностью, скороплодностью, хорошими пищевыми качествами ягод. В Центрально-Черноземном регионе к стрессорам, влияющим на ее урожай, относят засуху на фоне высоких температур. Целью настоящей работы было изучение основных показателей водного режима, фотосинтеза и продуктивности у представителей разных видов подрода Ribesia(Berl.) Jancz., а также выделение устойчивых к засухе и повышенным температурам сортов и отборных форм. Исследования проводили в 2011-2013 годах в Орловской области на 5 сортах и 3 отборных формах смородины красной (в том числе 6 образцов селекции Всероссийского НИИ селекции плодовых культур) разного эколого-географического и генетического происхождения, производных видов Ribes petraeum Wulf., R. vulgareLam. и R. multiflorum Kit. Лист смородины красной имеет мезоморфную структуру, характерную для подрода Ribesia (Berl.) Jancz. Показано, что морфологические признаки (форма, жилкование) листьев определяются биологическими особенностями сорта, а условия произрастания влияют на анатомическую структуру. Выявлена положительная взаимосвязь между площадью листа и гидротермическим коэффициентом (r = +0,99) и отрицательная — между площадью листа и температурой окружающей среды (r = -0,97). Ответной реакцией на стрессовые факторы вегетационного периода становится увеличение толщины листа и разрастание клеток губчатой паренхимы (увеличение объема воздухоносных полостей), снижение содержания хлорофилла а, суммы хлорофиллов а + b и повышение количества каротиноидов. Одним из показателей адаптивности считается коэффициент отношения суммы хлорофиллов к каротиноидам; его высокие значения отмечали у сорта Hollandische Rote (5,14) и отборной формы 1426-21-80 (5,51). Выявлена взаимосвязь между суммой хлорофиллов и потерей воды (r = -1,00), суммой хлорофиллов и количеством свободной воды (r = +0,98). Содержание пигментов, фракционный состав воды, водоудерживающая способность листа были взаимосвязаны с развитием водного дефицита. Отмечена положительная корреляционная связь температуры воздуха и водного дефицита растений (r= +0,84). Общее содержание воды в листьях смородины красной зависело от роста побегов, возраста листа, формирования ягод, сорта, метеоусловий и не было основным показателем устойчивости к повышенным температурам и засухе. Показатели соотношения связанной и свободной воды и водоудерживающая способность листьев варьировали в зависимости от метеорологических условий и водообеспеченности. В неблагоприятный по значениям гидротермического коэффициента 2012 год у всех генотипов смородины красной наблюдалось увеличение коэффициента соотношения связанной и свободной воды и снижение потери воды листом. Высокую адаптивность по показателям водного режима проявили образцы Hollandische Rote и 1426-21-80. Лабораторные методы диагностики согласовывались с полевыми данными устойчивости сортообразцов в условиях высокой температуры и дефицита влаги. Подтверждена перспективность использования физиологических экспресс-методов диагностики в селекции на адаптивность к деструктивным факторам в период вегетации. Комплексная оценка производные разных видов подрода Ribesia(Berl.) Jancz. показала их разную экологическую пластичность. Наибольшую устойчивость к засушливым условиям вегетационного периода Центрально-Черноземного региона проявили производные видов Ribes petraeum Wulf. (Hollandische Rote) и R. multiflorum Kit. (1426-21-80). Низкая засухоустойчивость отмечена у сортов и отборных форм R. vulgare Lam.
Ключевые слова: смородина красная, засухоустойчивость, лист, мезоструктура, пигменты, фракционный состав воды, водоудерживающая способность.
O.V. Panfilova, O.D. Golyaeva
Adaptation to weather conditions is an important feature of cultivars. To assess plant adaptability, we applied a physiological test of Ribesia (Berl.) Jancz. leaf resistance to abiotic factors during vegetation. The effect of high temperatures and drought on red currant plant photosynthetic apparatus and water regime was studied in 2011-2013 in the Central-Chernozem region (Orel region). Five varieties and three selected seedling genotypes of different eco-geographic and genetic origin were used including the derivatives of Ribes petraeum Wulf., R. vulgare Lam. and R. multiflorum Kit. (of these, six genotypes were originated in VNIISPK). Leaves of red currant plants are known to have a mesomorphic structure characteristic of Ribesia (Berl.) Jancz. subgenus. In this paper, it was shown that the morphological characteristics of leaves (i.e., shape, venation) are determined by the biological features of varieties while growing conditions alter the anatomical structure. We found a positive correlation between the leaf area and hydrothermal coefficient (r = +0.99) and negative correlation between the leaf area and environment temperature (r = -0.97). An increase in leaf thickness, the expansion of spongy parenchyma cells, a decrease in chlorophylls (both Chla and Chla + Chlb), as well as elevated carotenoid level are the response to stress factors during vegetation. The ratio coefficient of chlorophyll sum to carotenoids is considered as one of the adaptation indices. High coefficients were revealed in Hollandische Rote variety (5.14) and 1426-21-80 (5.51). Correlations between the chlorophyll sum and water loss (r = -1.00) as well as chlorophyll sum and fraction of available water (r = +0.98) were ascertained. The pigment content, fractional composition of water and water holding capacity of leaves are interconnected with the water shortage. The positive correlation of air temperature and water deficit (r = +0.84) has been noted. The total water content in red currant leaves depends on the shoot growth, leaf age, variety, meteorological conditions and is not the main indicator of resistance to high temperatures and drought. Ratios of bound and free water and water holding capacity of leaves vary depending on meteorological conditions and water availability. In 2012 the weather conditions were unfavorable, and in all red currant genotypes the increase of the coefficient of bound water to available water as well as drop in water loss were observed. According to the parameters of water regime, Hollandische Rote variety and 1426-21-80 displayed high adaptability. The laboratory diagnostic methods were confirmed by the field data of genotype resistance under high temperature and moisture deficiency. Thus, the physiological express tests are suitable for estimation of red currant plant adaptability to environmental factors in the course of breeding. A comprehensive assessment showed diverse ecological plasticity in the plants with different Ribesia (Berl.) Jancz. subgenus species in the pedigree. The derivatives of Ribes petraeum Wulf. (Hollandische Rote) and R. multiflorum Kit. (1426-21-80) showed the highest tolerance to drought conditions during the vegetation season in the Central Chernozem region. The varieties and seedlings derived from R. vulgare Lam. had low drought resistance.
Keywords: red currant, drought resistance, leaf, mesostrurture, pigments, fractional structure of water, water holding ability.
ФГБНУ Всероссийский НИИ селекции плодовых культур, |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
