Физиологические особенности адаптации сортов и отборных форм смородины красной к засухе и повышенным температурам

Физиологические особенности адаптации сортов и отборных форм смородины красной к засухе и повышенным температурам

Автор: Панфилова О.В., Голяева О.Д.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Генетические и физиологические основы селекции

Статья в выпуске: 5 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

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. vulgare Lam. 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.

Еще

Смородина красная, засухоустойчивость, лист, мезоструктура, пигменты, фракционный состав воды, водоудерживающая способность

Короткий адрес: https://sciup.org/142214083

IDR: 142214083   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.1056rus

Список литературы Физиологические особенности адаптации сортов и отборных форм смородины красной к засухе и повышенным температурам

  • Vollenweider P., Günthardt-Goerg M.S. Diagnosis of abiotic and biotic stress factors using the visible symptoms in foliage. Environ. Pollut., 2005, 137: 455-465 ( ) DOI: 10.1016/j.envpol.2005.01.032
  • Christensen J.H., Christensen O.B. A summary of the PRUDENCE model projections of changes in European climate by the end of this century. Climatic Change, 2007, 81: 7-30 ( ) DOI: 10.1007/s10584-006-9210-7
  • Kim K., Portis A.R. Temperature dependence of photosynthesis in Arabidopsis plants with modifications in Rubisco actives and membrane fluidity. Plant Cell Physiol., 2005, 46: 522-530 ( ) DOI: 10.1093/pcp/pci052
  • Beck E.H., Fettig S., Knake C., Hartig K., Bhattarai T. Specific and unspecific responses of plants to cold and drought stress. J. Biosciences, 2007, 32: 501-510 ( ) DOI: 10.1007/s12038-007-0049-5
  • Hasanuzzaman M., Nahar K., Fujita M. Extreme temperature responses, oxidative stress and antioxidant defense in plants. In: Abiotic stress -plant response and applications in agriculture/K. Vahadati, C. Leslie (eds.). INTECH, 2013 ( ) DOI: 10.5772/54833
  • Neeru K., Kalpna B., Kadambot H.M.S., Harsh N. Food crops face rising temperatures: An overview of responses, adaptive mechanisms, and approaches to improve heat tolerance. Cogent Food & Agriculture, 2016, 2(1): 271-313 ( ) DOI: 10.1080/23311932.2015.1134380
  • Wise R.R., Olson A.J., Schrader S.M., Sharkey T.D. Electron transport is the functional limitation of photosynthesis in field-grown Pima cotton plants at high temperature. Plant Cell Environ., 2004, 27(6): 717-724 ( ) DOI: 10.1111/j.1365-3040.2004.01171.x
  • Wahid A., Gelani S., Ashraf M., Foolad M. Heat tolerance in plants: An overview. Environ. Exp. Bot., 2007, 61: 199-223 ( ) DOI: 10.1016/j.envexpbot.2007.05.011
  • Bacelar E.A., Santos D.L., Moutinho-Pereira J.M., Gonçalves B.C., Ferreira H.F., Correia C.M. Immediate responses and adaptative strategies of three olive cultivars under contrasting water availability regimes: Changes on structure and chemical composition of foliage and oxidative damage. Plant Science, 2005, 170(3): 596-605 ( ) DOI: 10.1016/j.plantsci.2005.10.014
  • Koini M.A., Alvey L., Allen T., Tilley C.A., Harberd N.P., Whitelam G.C., Franklin K.A. High temperature-mediated adaptations in plant architecture require the bHLH transcription factor PIF4. Curr. Biol., 2009, 19: 408-413 ( ) DOI: 10.1016/j.cub.2009.01.046
  • Кушниренко М.Д. Методы изучения водного обмена и засухоустойчивости плодовых растений. Кишинев, 1970.
  • Давлатов С.Х., Ашуров А.А., Байкова Е.В. Морфо-анатомическое строение листа дикорастущих видов рода Berberis из Таджикистана. Вестник Томского государственного университета, 2009, 323: 348-350.
  • Схаляхо Т.В., Ненько Н.И, Киселева Г.К. Оценка степени засухоустойчивости сортов винограда в условиях Анапо-Таманской зоны по физиолого-биохимическим и анатомо-морфологическим показателям. Плодоводство и виноградарство Юга России, 2012, 17: 69-78.
  • Резанова Т.А., Сорокопудов В.Н. Некоторые особенности анатомо-морфологического строения Ribes americanum Mill. Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Биологически активные соединения природного происхождения: фитотерапия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, ботаника». Белгород, 2008: 133-135.
  • Резанова Т.А. Морфо-анатомические и экологические особенности Ribes americanum Mill. при интродукции на юге Среднерусской возвышенности. Автореф. канд. дис. Саратов, 2010.
  • Филатова Л.А., Пачина Т.Д. Некоторые физиологические особенности двухгодичных саженцев разных сортов красной смородины. Вестник Пермского университета, 2007, 5(10): 28-30.
  • Du Y.Y., Shin S., Wang K.R., Lu J.L., Liang Y.R. Effect of temperature on the expression of genes related to the accumulation of chlorophylls and carotenoids in albino tea. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 2009, 84(3): 365-369 ( ) DOI: 10.1080/14620316.2009.11512533
  • Bacelar E.A. Ecophysiological responses of olive (Olea europaea L.) to restricted water availability: Limitations, damages and drought resistance mechanisms. Universidade De Trás-Os-Montes E Alto Douro, Vila Real, 2006.
  • Zhang B.C., Laranjo J.G., Correia C.M., Moutinho-Pereira J.M., Carvalho Goncalves B.M., Bacelar E.A., Peixoto F.P., Response V.G. Response, tolerance and adaptation to abiotic stress of olive, grapevine and chestnut in the Mediterranean region: role of abscisic acid, nitric oxide and microRNAs. In: Plants and environment/K.N. Hemanth (ed.). INTECH, 2011: 179-206 ( ) DOI: 10.5772/24719
  • Хвостов Д.С. Механизмы адаптации и засухоустойчивость сортов и гибридов земляники. Автореф. канд. дис. Краснодар, 2000.
  • Кисилева Н.С. Влияние стресс-факторов внешней среды на морфо-анатомическое строение листовой пластинки груши. Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Адаптивный потенциал и качество продукции сортов и сорто-подвойных комбинаций плодовых культур». Орел, 2012: 115-122.
  • Mazorra L.M., Nunez M., Echerarria E., Coll F., Sánchez-Blanco M.J. Influence of brassinosteriods and antioxidant enzymes activity in tomato under different temperatures. Biologia Plantarum, 2002, 45: 593-596 ( ) DOI: 10.1023/A:1022390917656
  • Omae H., Kumar A., Shono M. Adaptation to high temperature and water deficit in the common bean (Phaseolus vulgaris L.) during the reproductive period. Journal of Botany, 2012, (2012): Article ID 803413 ( ) DOI: 10.1155/2012/803413
  • Мокроносов А.Т., Борзенкова Р.А. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 1978, 61(3): 119-128.
  • Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание. М., 1975.
  • Баславская С.С., Трубецкова О.М. Практикум по физиологии растений. М., 1964.
  • Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур/Под ред. Е.Н. Седова, Т.П. Огольцовой. Орел, 1999.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследования. М., 1985.
  • Федоровский В.Д. Ribes spicatum Robson. -смородина колосистая (систематика, география, изменчивость, интродукция). Киев, 2001.
  • Сорокопудов В.Н., Соловьева А.Е., Смирнов А.С. Красная смородина в лесостепи Приобья. Новосибирск, 2005.
  • Криворучко В.П. Эколого-биологические основы повышения продуктивности яблоневых садов северного Кыргызстана. Док. дис. Бишкек, 1998.
  • Хвостов Д.С., Киртбая Е.К. Адаптационный потенциал земляники в условиях юга России. Садоводство и виноградарство, 1999, 4: 16-17.
  • Киселева Н.С. Оценка адаптационной способности различных генотипов груши по морфоанатомическому и физиологическому состоянию листьев. Сельскохозяйственная биология, 2009, 3: 34-38.
  • Ненько Н.И., Ильина И.А., Схаляхо Т.В. Адаптационная устойчивость винограда в летний период. Мат. Межд. науч. конф. «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда». Краснодар, 2010: 50-59.
  • Панфилова О.В., Ожерельева З.Е., Голяева О.Д. Сравнительная оценка адаптивного потенциала генотипов смородины красной (Ribes rubrum L.) к абиотическим факторам вегетационного периода. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин, 2014, 1(22): 24-27.
  • Machado S., Paulsen G.M. Combined effects of drought and high temperature on water relations of wheat and sorghum. Plant Soil, 2001, 233(2): 179-187 ( ) DOI: 10.1023/A:1010346601643
  • Миронова Л.Н., Денисова С.Г., Зейнетдинова Г.С., Реут А.А. К оценке адаптационного потенциала декоративных многолетников. Вестник Воронежского государственного университета, Серия: География. Геоэкология, 2011, 1: 157-159.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp