СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ МОРОЗАМИ

Использование: сельское хозяйство, плодоводство, селекция плодовых растений.

Сущность изобретения: в основе способа лежит оценка оптической плотности водных вытяжек из однолетних ветвей, зависящей от степени повреждения растительных клеток после воздействия низких отрицательных температур. В качестве показателя морозостойкости использовали евклидово расстояние между взятыми попарно значениями коэффициентов пропускания водных вытяжек, выделенных из здоровых и поврежденных побегов (шаг 1 нм, диапазон 300-900 нм).

Заявляемое изобретение относится к селекции плодовых растений и может быть использовано для ускоренной оценки исходных форм и гибридного фонда по уровню морозоустойчивости.

Периодически повторяющиеся зимы с критическими значениями температуры наносят огромный ущерб плодоводству в нашей стране, значительно снижая продуктивность и долговечность насаждений. Только за последние 150 лет плодовые деревья повреждались от неблагоприятных факторов зимнего периода более 20 раз, то есть примерно через каждые 6-7 лет (Кашин, 2002).

К настоящему времени известен ряд способов диагностики зимостойкости по косвенным признакам: содержанию в коре антоцианов, соотношению низко- и высокомолекулярных фракций белка, гистохимическому анализу суммарного количества запасного крахмала, по связи между содержанием свободной и связанной форм РНК в коре однолетнего прироста и средней величиной суточной температуры воздуха, по показателям индукции флуоресценции хлорофилла в тканях однолетних побегов и др. (Соловьева, 1967; Иванченко, Фисенко, Мигин, 1979; Суздальцева, 1983; Иванченко, 1985; Резвякова, Джигадло, 1994; Юшков и др., 2012). Данные методы не получили широкого распространения в связи с их недостаточной точностью и трудоемкостью.

Известен метод глазомерной оценки повреждений однолетних побегов после лабораторного промораживания, которая позволяет значительно ускорить характеристику зимостойкости сортов по основным компонентам устойчивости к низким температурам на основе моделирования повреждающих факторов для конкретной климатической зоны (Тюрина и др., 2002). Отмечается надежность этого метода, сведения, полученные в контролируемых условиях, достаточно близко совпадают с данными по их полевой устойчивости.

Недостатки метода: результаты степени морозостойкости тканей в баллах, полученные различными исследователями, могут существенно различаться (фактор субъективности), глазомерной оценки; по методике необходимо провести оценку пяти побегов в трех повторностях каждый, что повышает трудоемкость исследований и требует значительных затрат времени.

Известен метод, основанный на различии в экстракции электролитов из побегов, которая оценивается по их электропроводности (Денисов, 1990). Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность результатов.

Наиболее близким техническим решением (прототип) задачи определения степени повреждения плодовых растений морозами является метод, основанный на обработке отрезков однолетних ветвей яблони раствором Чемберлена (50%-й этиловый спирт, формалин, ледяная уксусная кислота в соотношении 90:5:5). Морозоустойчивость оценивают по изменению окраски раствора (Денисов, Никольский, Расторгуев, 1983). Недостатком данного способа является необходимость использования дополнительных реактивов, в том числе высокотоксичных и канцерогенных (формальдегид и метанол, входящие в состав формалина), а также недостаточная его точность вследствие использования визуальной оценки интенсивности окраски раствора.

Целью изобретения является разработка способа автоматизации и ускорения оценки повреждений плодовых растений морозом как при искусственном промораживании, так и при подмерзании в естественных условиях.

Цель достигается за счет определения различий между спектрами пропускания водных вытяжек контрольного и опытного (подвергнутого воздействию низких отрицательных температур) вариантов (фиг. 1, 2). Для этого из кроны здорового растения в осенне-зимний период заготовляют побеги текущего года (2 варианта по 3 побега). Первый вариант используется в качестве контроля, второй промораживается в камере искусственного климата. Температура промораживания выбирается с учетом ее пороговых (близких к минимальным) значений, характерных для конкретного региона и периода холодного времени года. В качестве опытного варианта также могут быть использованы побеги, поврежденные морозом в естественных условиях. Отрезки черенков массой около 10 г помещают нижней частью в сосуд, содержащий 50 мл дистиллированной воды, и выдерживают при комнатной температуре в течение трех суток. Затем сканирующим спектрофотометром определяют коэффициенты пропускания водной вытяжки в диапазоне 300-900 нм с шагом 1 нм. Степень повреждения оценивают по величине евклидова расстояния между взятыми попарно значениями коэффициентов пропускания вытяжек, выделенных из здоровых и поврежденных побегов. Низкое значение данного показателя свидетельствует о меньшей степени подмерзания исследуемого образца.

Пример 1. Однолетние побеги яблони и груши были проморожены в низкотемпературной установке PC 280/75 (Фригера) -26°C в течение 12 часов согласно методическим рекомендациям, разработанным М.М. Тюриной с сотр. (2002). В вытяжках из промороженных побегов и контрольного варианта были определены коэффициенты пропускания в диапазоне 300-900 нм с шагом 1 нм. Рассчитано евклидово расстояние между взятыми попарно значениями коэффициентов пропускания вытяжек, выделенных из здоровых и поврежденных побегов. Отмечена высокая корреляция между показателем суммы квадратов евклидовых расстояний и степенью повреждения тканей побега (табл. 1). Наиболее низкими значениями данного показателя характеризовались формы, наименее пострадавшие от мороза.

Пример 2. Однолетние побеги сливы были проморожены в низкотемпературной установке PC 280/75 (Фригера) -26°C в течение 12 часов согласно методическим рекомендациям, разработанным М.М. Тюриной с сотр. (2002). В вытяжках из промороженных побегов и контрольного варианта были определены коэффициенты пропускания в диапазоне 300-900 нм с шагом 1 нм. Рассчитано евклидово расстояние между взятыми попарно значениями коэффициентов пропускания вытяжек, выделенных из здоровых и поврежденных побегов. Отмечена высокая корреляция между показателем суммы квадратов евклидовых расстояний и степенью повреждения тканей побега (табл. 2). Наиболее низкими значениями данного показателя характеризовались формы, наименее пострадавшие от мороза.

Представленные результаты исследований доказывают, что предлагаемый способ позволяет автоматизировать и ускорить оценку повреждений плодовых растений морозом как при искусственном промораживании, так и в естественных условиях после суровых зим.

Литература

1. АС СССР, кл. A01G 7/00 А01Н 1/04. Способ диагностирования зимостойкости генотипов яблони / Иванченко, Г.М., Фисенко Л.И., Мигин К.В. - №697095, заявл. 18.10.77; №2535781, опубл. 15.11.79.

2. Кичина, В.В. Селекция плодовых и ягодных культур на высокий уровень зимостойкости (Концепция, приемы, методы). - М., 1999. - 126 с.

3. Кудрявкин, B.C. Комплексный лабораторный метод оценки морозостойкости яблони в селекционном процессе / B.C. Кудрявкин, В.Г. Леонченко, В.А. Суздальцева и др. // Задачи и современные методы селекции плодовых и ягодных культур: Тез.докл. - Ереван, 1987. - С. 39-42.

4. Резвякова, С.В. Использование низкочастотного сопротивления для определения морозостойкости яблони / В. Резвякова, Е.Н. Джигадло // Селекция и семеноводство. - 1994. - №2. - С. 9-11.

5. Суздальцева, В.А. Изучение белкового обмена при лабораторном промораживании у различных по зимостойкости генотипов яблони в начальный период зимовки / В.А. Суздальцева // Бюл. науч. информ. ЦГЛ им. И.В. Мичурина. - Мичуринск, 1983. - Вып. 40. - С. 7-10.

6. Тюрина, М.М. Определение устойчивости плодовых и ягодных культур к стрессорам холодного времени года в полевых и контролируемых условиях: Метод. Указания / М.М. Тюрина, Г.А. Гоголева и др. - 2002. - 120 с.

7. Юшков, А.Н. Оценка степени повреждения плодовых растений морозом с использованием метода определения интенсивности флуоресценции хлорофилла [Текст] / А.Н. Юшков, В.В. Чивилев, Н.В. Борзых, А.С. Земисов // Плодоводст-во и ягодоводство России: сб. науч. работ / ГНУ ВСТИСП - М., 2012. - Том XXXIV. - Ч. 2. - С. 406-411.\

8. АС СССР, кл. A01G 7/00 А01Н 1/04. Способ определения морозоустойчивости древесных растений / Денисов В.Ф. - №1570674, заявл. 07.01.88. №4380330/30-13, опубл. 15.06.90, Бюл. №22

9. АС СССР, кл. A01G 7/00 А01Н 1/04. Способ определения морозоустойчивости растений яблони / Денисов В.Ф., Никольский Б.В., Расторгуев С.Л. - №1045862, заявл. 29.01.82. №3445494/30-15, опубл. 07.10.83, Бюл. №37.