Устойчивость растений яблони к перегреву

УДК 634.1:631.524.85

Устойчивость растений яблони к перегреву

Захарчук Николай Васильевич, к.с.-х. н., докторант кафедры плодоводства Кубанского государственного аграрного университета

Аннотация: Сформулированы возможные механизмы устойчивости сортов яблони к перегреву. Показано, что характер изменения содержания белков и глюкозы в листьях растений под действием стрессора можно использовать в диагностических целях.

Ключевые слова: Яблоня, высокие температуры, устойчивость, физиолого-биохимические параметры, диагностика

Abstract: The possible mechanisms of resistance of apple varieties to overheating. It is shown that the behavior of protein and glucose in the leaves under the influence of a stressor can be used for diagnostic purposes.

Keywords: Apple, high temperature resistance, physiological and biochemical parameters, diagnostics

Повышение устойчивости садовых экосистем к нерегулируемым абиотическим стресс-факторам может быть достигнуто за счет соответствующего подбора оптимальных сортов, подвоев и их сочетаний. При этом на юге России необходимо принимать во внимание жаростойкость используемого сортимента.

Учитывая важность сведений о способности растений противостоять негативному влиянию на метаболизм высоких температур, мы провели работу по определению диагностических критериев экспресс-оценки устойчивости различных сортов яблони к перегреву.

Исследования проводили в 2009-2010 гг. на фоне повышенных температур воздуха летнего периода в неорошаемых насаждениях яблони учхоза «Кубань» КубГАУ, заложенных в 1997г. (зона черноземов выщелоченных). Изучали различные сорта яблони на подвое М9 с известной степенью устойчивости к перегреву: жаростойкие Флорина и Ламбурне и слабоустойчивый Голден Делишес и подвои М9, СК3 и СК4.

Для решения поставленной задачи в утренние часы (температура воздуха 21-230С) у опытных растений отделяли побеги, помещали их в климатическую камеру «BINDER» и выдерживали в течение трех часов при температуре 50±20 С.

Содержание в листьях белка, глюкозы, органических и аминокислот определяли до (контроль) и после прогрева общепринятыми методами, изложенными в специальной литературе [ 1, 6, 7 ]. Повторность анализов -двукратная. Результаты опытов обрабатывали методами математической статистики [ 3 ].

Известно, что отрицательное влияние высоких температур обычно обусловлено распадом белково-липидного комплекса клеток. Доказано, что изменение содержания общего белка у растений, вызванное перегревом, является одним из показателей их жароустойчивости.

Выявлены сходные тенденции к уменьшению содержания белков в листовых пластинках различных сортов при перегреве. Вместе с тем налицо четко выраженная сортовая реакция на действие неблагоприятного фактора (рис.1).

Рисунок 1 - Изменение содержания белка в листьях яблони при воздействии высокими температурами, % сухого вещества

Так, у сорта Ламбурне в неблагоприятных условиях содержание белка в листьях изменяется незначительно. В то же время у сорта Голден Делишес и Флорина этот показатель под влиянием стрессора сократился на 27 и 16% соответственно.

Общеизвестно, что у растительных организмов при повышении температуры активизируется дыхание, что приводит к увеличению расхода глюкозы в процессах метаболизма. Полученные нами данные, полное тому подтверждение (рис. 2).

Голден Флорина Ламбурне

Делишес

Сорта

до воздействия  после воздействия

Рисунок 2 - Изменение содержания глюкозы в листьях яблони при воздействии высокой температурой, % сухого вещества

Вместе с тем у разных сортов интенсивность этого процесса различна. В меньшей степени отреагировал на действие стрессора сорт Голден Делишес. Под влиянием перегрева содержание глюкозы в его листьях снизилось лишь на 20%. В листовых пластинках сорта Ламбурне концентрация глюкозы уменьшилась на 41%. Самым значительным оказалось снижение содержания глюкозы у сорта Флорина (на 62%).

Известно, что уменьшение концентрации глюкозы в тканях растений в процессе дыхания, активизирующегося при повышении температуры,

сопровождается образованием различных органических кислот. Причем первая стадия распада углеводов (анаэробный распад) связана с образованием пировиноградной кислоты. При ее окислении через цикл ди- и трикарбоновых кислот (вторая, аэробная, стадия распада углеводов) образуется ряд промежуточных продуктов, которые приводят к синтезу других важных для растений соединений. Показано [ 7], например, что щавелевоуксусная и «-кетоглутаровая кислоты, подвергаясь

восстановительному аминированию, образуют аспарагиновую и глутаминовую кислоты. Аспарагиновая кислота может также синтезироваться при присоединении аммиака к фумаровой кислоте.

Логично предположить, что перечисленные кетокислоты являются возможными акцепторами аммиака, образующегося в процессе распада белков и угнетающего метаболизм растений при резком повышении температуры. По-видимому, такой механизм дезактивации аммиака свойственен сортам яблони.

В этой связи отмеченные закономерности в характере изменения содержания белка и глюкозы являются показателем приспособительных реакций сортов яблони к действию перегрева и могут быть использованы в диагностических целях.

Из группы изучаемых интродуцированных сортов наименее жароустойчивым нами признан сорт Голден Делишес, проявивший слабую адаптацию к рассматриваемому стресс-фактору. Сорта Ламбурне и Флорина устойчивы к действию высоких температур. По результатам экспресс-оценки, высокой жароустойчивостью отличается и сорт яблони селекции СКЗНИИСиВ Персиковое [2].

Сходные результаты получены и при определении жароустойчивости новых клоновых подвоев яблони селекции СКЗНИИСиВ СК3 и СК4 (контроль - подвой М9), выращиваемых в маточнике КубГАУ (почва -чернозем выщелоченный).

После искусственно перенесенной жары более стабильные показатели содержания белка в листьях зафиксированы у подвоя СК 3. Этот факт может свидетельствовать о его высокой устойчивости к перегреву.

Кроме того, под воздействием повышенной температуры в листьях подвоев отмечается уменьшение содержания глюкозы в 1,7 - 2,0 раза по сравнению с этим показателем у растений, не испытавших действие стрессора (табл.).

Таблица - Изменение содержания глюкозы в листьях подвоев яблони под влиянием высоких температур, % сухого вещества

Содержание глюкозы

Подвой до после

прогрева прогрева

М9 2,6 ±0,3 1,5 ± 0,4

СК3 2,4 ± 0,2 1,2 ±0,1

СК4 2,6 ±0,3 1,5 ± 0,1

Однако отмеченная тенденция проявляется у различных типов подвоев по-разному. По нашим данным, наиболее интенсивное снижение глюкозы в результате теплового шока отмечалось в листьях жароустойчивого подвоя СК3.

По всей видимости, продукты окислительного превращения глюкозы могут выполнять роль своеобразных акцепторов, связывающих избыток аммиака, образующегося в результате распада белков и оказывающего токсическое действие на растительный организм.

Отмеченные закономерности мы рекомендуем использовать для оценки устойчивости плодовых растений к перегреву.

Достаточно жароустойчивыми следует признать сорта яблони Флорина, Персиковое, Ламбурне, а также клоновый подвой СК3.

ЛИТЕРАТУРА. 1.Воробьев Н.В. Определение содержания сахарозы, фруктозы и глюкозы в растительных тканях с помощью антронового реактива// Бюл. НТИ ВНИИриса.- Краснодар, 1985.- Вып.33.-С.11-13.

2. Дорошенко Т.Н., Захарчук Н.В.,Рязанова Л.Г. Адаптивный потенциал плодовых растений юга России. - Краснодар: Прсвещение-Юг, 2010. - 123 с.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с. 4. Кашин В.И. Научные основы адаптивного садоводства. - М.: Колос, 1995.-335с. 5. Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур: учебник/ Е.И.Кошкин. - М.: Дрофа, 2010. - 638 с.

6.Методическое и аналитическое обеспечение исследований по садоводству. - Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ. - 2010. - 300 с.

7. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. - М.: Агропромиздат, 1985. - 255 с.