 | Поиск |
Скачать 127.89 Kb.
|
ЭСПРЕССНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СОВМЕСТИМОСТИ СОРТО-ПОДВОЙНЫХ КОМБИНАЦИЙ ГРУШИ В.А. Скряга, канд. с.-х. наук Ю.Б. Ходаковская, канд. с.-х. наук М.В. Матвиенко, канд. с.-х. наук О.И. Китаев, канд. биол. наук Институт садоводства НААН Украины, г. Киев, Украина E-mail: vika.sad@list.ru, oleg_kitayev@mail.ru Приведены результаты изучения совместимости сорто-подвойных комбинаций груши люминесцентным спектральным методом. Предложены диагностические критерии совместимости на ранних этапах вегетации. Ключевые слова: груша, сорт, подвой, совместимость, индукция флуоресценции. Груша – ценная плодовая культура в Украине. Невзирая на особенную ценность, вкусовые качества, высокое содержание полезных веществ, в настоящее время значительно уменьшились площади промышленных насаждений и урожай плодов груши из-за поражения вредителями и болезнями, ухудшения экологии окружающей среды и других факторов. Одна из главных причин - ограниченный выбор подвоев, наиболее пригодных для создания скороспелых интенсивных насаждений. Поэтому чрезвычайно актуальным является поиск и широкое использование клоновых подвоев растений с оптимальной приспособленностью к конкретным грунтово-климатическим условиям, а также совместимых с выращиваемыми сортами [5, 6]. В качестве вегетативного подвоя для груши чаще всего используют различные формы айвы, как альтернатива предлагается использовать украинский универсальный подвой розоцветных (УУПРОЗ-6). Для диагностики совместимости использовали люминесцентные микроспектральные методы анализа функционирования фотосинтетического аппарата (ФСА), в связи с их высокой производительностью и чувствительностью к изменениям активности ФСА [1-3]. Материалы и методы исследований. Определение важных для диагностики показателей оценки совместимости по характеристике функционирования фотосинтетического аппарата (ФСА) проводили с применением чувствительных биофизических методов. В первую очередь были использованы методы фото- и термоиндукции флуоресценции хлорофилла и вакуолярных пигментов, а также спектральные методы анализа флуоресценции листков, которые позволяют анализировать изменения активности ФСА без нарушения его целостности. Для реализации способа при тестировании саженцев из питомника Института садоводства НААН был использован лабораторный микроспектрофлуориметр СМФ-2р. Объектами исследований были листки разных сорто-подвойных комбинаций груши в питомнике. Использовали сорта груши: Выжница, Малевчанка, Бере Боск, подвои: ВА-29 (контроль) и украинский универсальный подвой розоцветных (УУПРОЗ-6). Авторы М.В. Матвиенко, П.В. Кондратенко, В.Я. Чупрунюк указывают, что УУПРОЗ-6, который является межродовым гибридом (Cydonia vulgaris x Malus domestica), может быть клоновым подвоем для целого ряда плодово-декоративных пород подсемейства яблоневых: яблоня груша, айва, рябина, боярышник, хеномелес, мушмула, ирга и кизильник. Анализировали следующие параметры эмиссии флуоресценции листков : максимальную интенсивность флуоресценции хлорофилла "а"- Fmax680 (max=680 нм) на световой индукционной кривой (кривая Каутского), стационарный уровень индукционной кривой- Fst680, коэффициент фотоиндукции флуоресценции Кі, а также амплитуды волн температурной индукции флуоресценции хлорофилла , , - соответственно Ft, Ft, Ft - по терминологии Шрайбера. Кроме того, определяли часовые параметры появления отдельных волн флуоресценции и .. Для характеристики изменений спектральных параметров флуоресценции анализировали эмиссию на длинах волн 530, 680 и 740 нм до и после нагрева - соответственно Fо530, Fst680, Fst 740, Ft 530, Ft 680, Ft 740. Параметры световой индукции флуоресценции позволяли контролировать соотношение количества светособирающих и антенных хлорофиллов к количеству реакционных центров - Fmax680, эффективность фотохимических реакций Кі, степень окислености переносчиков електрон-транспортной цепи (ЕТЛ) между реакционными центрами (РЦ) фотосистемы 2 (ФС-2) и фотосистемы 1 (ФС-1) по параметру Кs. По амплитудным и часовым характеристикам температурной индукции флуоресценции контролировали проницаемость мембран хлоропластов вблизи реакционных центров ФС-2 - (-) и стабильность пигмент-белок-липидного комплекса (). Результаты и обсуждение. Исследования по диагностике несовместимости были проведены на листках растений из питомника, где изучалось их функциональное состояние в 6 вариантах (3 сорта груши, привитых на УУПРОЗ-6 и айву ВА-29). Для опытных растений, которые были высажены в поле питомника после зимней прививки, были зарегистрированы достаточно четкие отличия в уровне функциональной активности ФСА листков на сорто-подвойных комбинациях, прежде всего, мало совместимого с айвой сорта Бере Боск. Были определены сортовые особенности функционирования пластидного комплекса листков груши с использованием разных подвоев, что зафиксировано при анализе спектров и фотоиндукции флуоресценции хлорофилла. При этом параметр Fmax680 отображает изменения в структуре ФСА. Уменьшению интенсивности флуоресценции в максимуме индукции отвечает меньший размер фотосинтетического ансамбля ФС-2, что характерно для более освещенных листков (табл.). Таблица – Влияние сорто-подвойных отношений на микроспектральные характеристики пигментов в листках груши
Определена также тенденция к ослаблению электрон- транспортных процессов, росту восстановительного потенциала переносчиков ЕТЛ, обусловленных влиянием несовместимости на фотосинтетические реакции в хлоропластах. Последнее проявлялось в уменьшении коэффициента индукции и увеличению параметра Кs. В то же время параметры температурной индукции флуоресценции свидетельствуют об уменьшении термостабильности ФСА: уменьшилось на 20 %, проницаемость мембран вблизи РЦ ФС-2 - - уменьшилось на 30 %. Проведенный анализ термоиндукции флуоресценции листков сорто-подвойных комбинирований груши выявил достаточно четкие сортовые особенности, а также влияние сорто-подвойного взаимодействия. Показательным является такие параметры термограмм флуоресценции хлорофилла как время -, так и время появления -максимума - . Дальнейший нагрев (> 60 0С) приводит к спаду флуоресценции хлорофилла, потом появляется новая волна флуоресценции, которую по аналогии предлагаем называть -волной. Во время спада -волны флуоресценции начинает разгораться желто-зеленая флуоресценция (max =530 нм). Эмиссия флуоресценции в этом участке спектра Ft530 предопределена окислительными процессами, что инициируется в результате нагрева. Установлено, что интенсивность флуоресценции при =530 нм тем больше, чем более сильные проявления несовместимости. Появление вызванных нагревом волн флуоресценции хлорофилла -, -, - происходила в пределах температур от 20 к 60...70 0С. В диапазоне физиологичных температур 20...35 0С появляется -волна ее амплитуда и знак обусловлены редокс-состоянием переносчиков ЕТЛ и связаны с изменениями прежде всего водного и в значительной степени светового режима растений, которые влияют на функционирование фотосинтетических реакций с донорной стороны ФС-2. Появление -волны в пределах предстрессовых температур (35...45 0С) можно объяснить изменениями в проницаемости мембран для экзогенных акцепторов и эндогенных доноров электронов на акцепторной стороне ФС-2 вблизи нее реакционных центров. Так нагрев листков способствует инактивации системы распада воды, что сопровождается высвобождением ионов Mn2+ и может контролироваться по возрастанию сигналу электронного парамагнитного резонанса. Увеличение температуры свыше 40 ºС приводит к ингибированию темновых реакций фотосинтеза, который оказывается в уменьшении активности реакции Хилла из феррицианидом и падении квантового выхода фиксации СО2. В диапазоне сублетальных температур (50...65 0С и выше) возникает лавинообразный подъем флуоресценции хлорофилла, так называемая -волна, появление которой предопределено прежде всего блокированием переноса энергии от пигментной матрицы к реакционным центрам ФС-2. Особенно контрастные отличия зафиксированы для параметров, которые контролируют процессы, связанные с пероксидацией мембран хлоропластов, - Ft и Ft530. Разгорание - волны флуоресценции хлорофилла в варианте с айвой ВА-29 состоялось на 105 секунд раньше, чем на УУПРОЗ-6. При этом - волна флуоресценции этих листков была ниже за счет более глубокого окисления хлорофиллов, что зафиксировано по тушению - волны флуоресценции. В то же время в листках груши Бере Боск, привитой на айве ВА-29 интенсивность индуцируемой температурой желто-зеленой флуоресценции Ft530 была на 150 % выше, чем на УУПРОЗ-6. Это свидетельствует о значительном накоплении перекисей в клетках, что может быть одной из причин развития несовместимости у привитых компонентов. Вспышка желто-зеленой флуоресценции (=530 нм) происходит за счет интенсивной пероксидации липидов мембран. Накопление перекисей может быть предопределено как действием стресса, так и несовместимостью. Антиоксидантная система при этом неспособна в полной мере компенсировать их новообразование. Нагрев приводит к распаду перекисей, который инициирует цепные реакции окисления липидов и других клеточных компонентов (полифенолы, в том числе флавоноиды, некоторые фенилпропаноидные аминокислоты и др.). В то же время, в результате нагрева, высвобожденная энергия перикисей мигрирует к хлорофиллам пигментной матрицы, что и предопределяет повышение интенсивности их флуоресценции. Поэтому можно допустить что процессы пероксидации мембран предопределяют и появление -волны термоиндукции флуоресценции хлорофилла [4]. Следует заметить тот факт, что при отсутствии спада - волны флуоресценции δ-максимум не выявляется, а амплитуда Ft в свою очередь будет зависеть от степени окисления хлорофилла. Чем более глубокий спад Ft, тем меньше остается молекул хлорофилла способных трансформировать энергию транспортного распада в эмиссию флуоресценции. Поэтому за меру нарушения метаболических функций следует принимать не интенсивность Ft, а скорость разгорания флуоресценции, или время появления -максимума - в секундах. На кривой термофлуоресценции может регистрироваться несколько -волн, которые, возможно, связанные с разными центрами инициации перекисного окисления мембран Для установления оптимальных сроков определения степени совместимости по показателям термоиндукции флуоресценции листков были прослежены также онтогенетические изменения параметров , - и Ft530. Установлено, что наиболее стабильная разница между вариантами характерна для летнего периода. В осенний период на параметры термоиндукции флуоресценции, как и на содержимое хлорофилла, могут влиять процессы старения в листках, что приводит к нивелировке отличий в разносовместимых сорто-подвойных комбинированиях груши. Когда в питомнике сорто-подвойные комбинации груши подверглись неблагоприятному влиянию временного переувлажнения, наблюдались значительные изменения в функционировании темновых реакций фотосинтеза в листках мало совместимой комбинации Бере Боск на айве ВА-29 даже по показателям световой индукции флуоресценции хлорофилла. Так, коэффициент Кі, который коррелирует с квантовым выходом темновых реакций фотосинтеза ФС-2, уменьшался сравнительно с совместимыми комбинированиями на 22-50 %. На 28-32 % расширялось соотношение (Ks), связанное с редокс-состоянием переносчиков ЕТЛ между реакционными центрами ФС-1 и ФС-2. Среди параметров температурной индукции флуоресценции существенная разница между вариантами на УУПРОЗ-6 и на айве ВА-29 в 30-40 % зафиксирована для времени разгорания - волны высокотемпературной флуоресценции хлорофилла (), но наибольшие изменения флуоресценции зарегистрированы в желто-зеленом участке спектра Ft530. Интенсивность эмиссии флуоресценции при max =530 нм во время нагрева у высоко совместимых комбинирований (на УУПРОЗ-6) возросла в 5-7 раз, а у мало совместимых на айве ВА-29 увеличивалась в 20-22 раза. Отмечено значительное уменьшение параметров - и также на варианте с грушей сорта Вижниця. Растения этих вариантов имели наиболее развитую и глубокую корневую систему, что и обусловило интенсивное гипоксийное давление на них. Таким образом, анализ термоиндуцированных изменений флуоресценции хлорофилла и непорфириновых флуорохромов позволяет быстро выявлять признаки скрытой несовместимости на ранних этапах выращивания, и объективно определять качество сорто-подвойных комбинаций в питомнике, что значительно повышает эффективность отбора высококачественных подвоев, ускоряет селекционный процесс. Выводы. Установлена высокая чувствительность для диагностики сорто-подвойного взаимодействия индуцируемых температурой изменений флуоресценции хлорофилла листков и накопления флуорохромов не порфиринового происхождения (max =530 нм). Рост интенсивности флуоресценции листков в желто-зеленом участке спектра обусловлен, прежде всего, пероксидацией липидов мембран хлоропластов и митохондрий. Уровень флуоресценции при max =530 нм коррелирует со степенью вызванных несовместимостью скрытых патогенных изменений в клетках листков. Комплексная оценка совместимости сорто-подвойных комбинаций груши по разным признакам, которые представляют отдельные физиологические процессы, и способы их определения то есть в диапазоне температур, которые выше физиологических и ниже летальных, позволяет экспрессно определять в полевых условиях совместимость сорта и подвоя на ранних стадиях развития саженца. Предложенный способ позволяет осуществлять многократное определение совместимости компонентов полученного растения, на протяжении вегетации, что увеличивает надежность определений. Установлена высокая степень совместимости универсального подвоя УУПРОЗ-6 с основными сортами семечковых культур. Определение совместимости на фоне неблагоприятных внешних условий дает возможность определить стойкость сорто-подвойных комбинаций к этим условиям и вовремя выбраковывать саженцы при массовом их производстве. Литература. 1. Дорошенко Т.H., Алешин Е.П., Аникеев А.С. Способ ранней диагностики физиологической совместимости подвоя и привоя плодовых культур. SU; 1271450; A01G7/00, A01G1/06; 26.12.84; 23.11.86 N43. 2. Иванова А.С., Иванов В.Ф., Татаринов А.H Способ ранней диагностики совместимости подвоя и привоя плодовых культур SU; 1630681; A01G7/00,A01G1/06; 01.03.89; 28.02.91 N8. 3. Матвиенко Н. В., Мацейко Л. Н., Кумпан К. Д. Сорто-подвойные комбинации груши в плодовом саду // Совершенствование технологии возделывания плодовых культур. - К.: Изд-во УСХА, 1990. - С. 53-57. 4. Monney Ph., Evéquoz N. Etude comparative de differents, porte-greffe OHF et cognassiers pour Ie poirtier // Rev. suisse vticult., arboricult. et horticult. – 1999.- 31.- №6.- P. 291-296. 5. Китаєв О.І., Долід А.В., Матвієнко М.В., Романов В.О., Клочан П.С.. Кищак О.А., Колесник Ю.С., Федак В.С. Спосіб визначення сумісності компонентів сорто-підщепних комбінувань рослин UА; 83752;С2, G01N 21/64, A01G7/00, A01G1/06; 25.12.06; 11.08.08 N15. 6. Китаев О.И., Скряга В.А., Матвиенко Н.В., Долид А.В. Оценка совместимости сорто-подвойных комбинаций груши // Материалы международного симпозиума «Современное сельское хозяйство – достижения и перспективы», Министерство сельского хозяйства и пищевой промышленности республики Молдова. - 2008. – с. 27-30. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Поиск |