Сортовая реакция садовых растений на воздействие абиотических стрессоров в условиях Тамбовской области

СЕКЦИЯ: БИОЛОГИЯ

УДК 582:001.4

СОРТОВАЯ РЕАКЦИЯ САДОВЫХ РАСТЕНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ АБИОТИЧЕСКИХ СТРЕССОРОВ В УСЛОВИЯХ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ

© С.А. Брюхина, Е.М. Цуканова, А.М. Пучнин, А.А. Скрылев, Е.С. Григорьева, Л.А. Пчелинцева, И.П. Пелов

Ключевые слова: абиотический стресс, каталаза, устойчивость сортов, краевые некрозы, корневые гнили.

Растения постоянно находятся под прессингом широкого спектра стрессоров разной природы и интенсивности Универсальную устойчивость ко всем типам стрессоров осеннего и зимнего периодов показали сорта яблони Антоновка обыкновенная и Ренет Черненко; сорта груши Январская, Августовская роса, Кармен; сорта земляники Лировидная и Кама. Многолетний мониторинг реакции различных сортов яблони, груши, вишни, земляники и др. на воздействие абиотических стрессоров позволил классифицировать основные типы повреждений плодовых и ягодных растений, наблюдаемые в последние десятилетия.

Растения постоянно находятся под прессингом широкого спектра стрессоров разной природы и интенсивности (абиотические - резкие перепады температур, переувлажнение, засуха, высокая солнечная активность и др.; и биотические - поражение болезнями, вирусами, вредителями). Это вызывает глубокие повреждения, в первую очередь, их иммунной системы, причем, по нашему мнению, интенсивность повреждения зависит не столько от количества стрессовых факторов, сколько от их сочетания, степени напряженности и энергоемкости фазы развития самого растения. Экстремальные погодные условия оказывают существенное негативное влияние на протекание всех обменных процессов в организме, происходит нарушение обменных цепей, окислительно-восстановительный баланс в клетках растений сдвигается в сторону окисления [1, 3]. В настоящее время накоплено достаточное количество экспериментальных данных, свидетельствующих о неспецифичности физиологических реакций растений на воздействие факторов различной природы [2-4].

Эволюционно растения выработали соответствующие соединения, способные нейтрализовать действие свободных радикалов. Это витамины (бета-каротин, токоферол, аскорбиновая кислота и др.); полифенолы (флавоноиды, фенольные кислоты, фитоалексины, танины, лигнины, катехины), серосодержащие аминокислоты (метионин, цистеин, туарин); глутатион; ферменты (супероксиддисму-таза, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, глутати-онредуктаза, глутатионпероксидаза аскорбатпероксидаза и др.) оксибензойные, оксикоричные кислоты, кумарины, дубильные вещества и др. Высокую антиокислительную активность имеют хлорогеновая, эллаговая и кофейная кислоты, каротиноиды (а- и Р-каротины, лютеин, крипто-сантин ликопин и др.). Важнейшую защитную роль биомембран выполняют токоферолы (прежде всего, а-токоферол) и минеральные вещества: кальций, калий, марганец, цинк, медь, сера, бор, магний, селен, железо и др. -

их содержание и сбалансированность регулирует многие обменные процессы в организме растения [4-6].

Запас данных соединений в растениях и возможность их активно вступать в реакцию существенно варьирует и, в первую очередь, это определяется величиной и мобильностью генотипически-обусловленного и сложившегося в результате жизнедеятельности адаптивного потенциала и величиной энергетического пула.

Многолетний мониторинг погодных условий позволил выявить основные стрессоры растений, характерные для условий Тамбовской области - это резкое понижение температуры воздуха на фоне отсутствия снежного покрова или затянутый период аномальновысоких температур воздуха осенью; длительные глубокие оттепели с последующим резким понижением температуры воздуха в декабре-январе, аномальнонизкие температуры в январе-феврале; значительные перепады температуры, экстремальный водный режим и заморозки в апреле мае; экстремально-высокие температуры воздуха на фоне засухи или низкие стредне-суточные температуры на фоне высокой влажности воздуха и почвы в летний период. Каждый из периодов накладывает на физиологические процессы, происходящие в растениях, свой отпечаток [3, 7].

Мониторинг функционального состояния различных сортов яблони, груши, земляники выявил значительные сортовые различия реакции обменных систем растений на повреждение. Так, установлено, что среди исследованных сортов яблони наибольшей устойчивостью к низкотемпературному стрессу в зимний период среди сортов яблони обладают сорта Северный синап, Ренет Черненко, Мечта, Мелба. Более устойчивы к глубоким оттепелям и резким перепадам температуры воздуха в зимний период были сорта Вишневое, Богатырь. Универсальную устойчивость ко всем типам стрессоров осеннего и зимнего периодов показали сор-

Таблица 1

Визуально наблюдаемые типы повреждений растений при воздействии абиотических стрессоров

Листовая пластинка Скелетные образования Корневая система Генеративные образования

Яблоня, Груша

Краевые некрозы, некротические и хлоротические пятнистости, деформация, изменение окраски (краснофиолетовая; желтая), преждевременное осыпание листьев Некроз коры и камбиального слоя «солнечные ожоги», некротические повреждения сердцевины, некроз и отмирание тканей в развилках ветвей, отмирание скелетных ветвей и однолетнего прироста, отлом в месте срастания подвоя и привоя Отмирание первичных корней, загнивание покровных тканей корневой системы, отмирание корневой системы Отмирание генеративных почек, замедленное развитие, некроз рылец пестиков, некроз пыльников, осыпание цветков и завязей, деформация плода, изменение окраски плодов (покраснение, пожелтение) на стадии «ореха», некротические пятна «солнечные ожоги» и растрескивание, гнили, сетка на плодах, преждевременное осыпание плодов

Земляника

Некрозы, изменение окраски, отмирание Некротические перетяжки, отмирание стебля, гибель растения Те же повреждения, что и у плодовых культур Морфологические изменения цветка, плода, загнивание, усыхание

На всех поврежденных тканях наблюдается массовое развитие грибных заболеваний _________________и усиление повреждения растений вредителями________________

та яблони Антоновка обыкновенная и Ренет Черненко. Среди сортов груши более устойчивы к низким температурам оказались Январская, Августовская роса, Кармен, однако, по нашим данным, для растений груши наиболее опасным является резкое понижение температуры воздуха на фоне отсутствия снежного покрова, высокую степень устойчивости к которому показали сорта Кармен и Августовская роса [7, 8].

Для растений земляники наибольшую значимость имеет устойчивость сортов к повреждающим факторам осеннего и летнего периодов.

Наибольшая степень подмерзания (до 4 баллов) отмечена у сортов: Гардиан, Корона, Фестивальная, наименьшая (не более 2 баллов) - Лировидная, Кама.

По результатам наших исследований установлено, что наибольшей устойчивостью к низким температурам на фоне отсутствия снежного покрова обладают сорта Лировидная и Кама. Высокий уровень устойчивости к стрессорам летнего периода выявлен у сортов Лировидная, К-106 и Амулет [8, 9].

Таким образом, многолетний мониторинг реакции различных сортов яблони, груши, вишни, земляники и др. на воздействие абиотических стрессоров позволил классифицировать основные типы повреждений плодовых и ягодных растений, наблюдаемые в последние десятилетия (табл. 1).

ЛИТЕРАТУРА

1. Гудковский В.А., Каширская Н.Я., Цуканова Е.М. Окислительный стресс плодовых и ягодных культур. Тамбов, 2001. 87 с.

2. Гудковский В.А., Каширская Н.Я., Цуканова Е.М. Основные причины повреждения плодовых растений в вегетационный период 2004 г. // Вестн. университета. Мичуринск: МГАУ, 1007. Т. 2. № 1. С. 8-13.

3. Гудковский В.А., Каширская Н.Я., Цуканова Е.М. Стресс плодовых растений. Воронеж: Кварта, 2005. 128 с.

4. Кулаева О.Н. Белки теплового шока и устойчивость растений к стрессу // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 2. С. 513.

5. Кулаева О.Н. Восприятие и преобразование гормонального сигнала у растений // Физиология растений. 1995. № 42. С. 661-671.

6. Цуканова Е.М. Реакция отдельных биохимических показателей растений на воздействие дестабилизирующих факторов // Основные итоги и перспективы научных исследований ВНИИС им. Мичурина (1931-2001): сб. науч. тр. Мичуринск, 2001. Т. 2. С. 23-26.

7. Каширская Н.Я., Цуканова Е.М. Зимние повреждения растений яблони и их последствия в 2006 году. Мичуринск: МичГАУ, 2006. 20 с.

8. Брюхина С.А. Адаптивность сортов земляники по биохимическим показателям // Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения: материалы международ. конф. 7-10 сент. 2004 г. Краснодар: КубГАУ, 2004. С. 333-336.

9. Трунов И.А., Брюхина С.А. Экологическая устойчивость сортов земляники и возможности ее повышения // Садоводство и виноградарство. 2007. № 6. С. 11-12.

10. Брюхина С.А., Цуканова Е.М. Динамика активности фермента каталазы в листьях растений земляники при стрессовом и антистрессовом воздействии // Организация и регуляция физиологобиохимических процессов: межрегион. сб. науч. работ / ВГУ. Воронеж, 2007. Вып. 9. С. 35-42.

Поступила в редакцию 17 ноября 2008 г.

Bryukhina S.A., Tsukanova Е.М., Puchnin А.М., Skrylev А.А., Grigoryeva E.S., Pchelintseva LA., Pelov I.P. Sort reaction of garden plants to influence of abiotic stressors in conditions of Tambov region. Plants are constantly under pressure of a wide spectrum of stressors of different nature and intensity. Universal stability to all types of autumn and winter stressors has been shown by grades of an apple-tree of Antonovka common and Renet Chernenko; by pear grades January, August dew, Carmen; grades of wild strawberry of Lirovidnaja and Kama. Long-term monitoring of reaction of various grades of apple-trees, pear-trees, cherry-trees, wild strawberry, etc. on influence of abiotic stressors has allowed classifying basic types of damages of the fruit and berry plants, observed in last decades.

Key words: abiotic stress, catalase, tolerance of varieties, marginal necrosis, root rot.

LITERATURE

1. Gudkovsky У.А., Kashirskaya N.Ya., Tsukanova Е.М. Oxidizing Stress of Fruit and Berry crops. Tambov, 2001. 87 pp.

2. Gudkovsky У.А., Kashirshaya N.Ya., Tsukanova Е.М. Basic Reasons of Damaging Fruit Crops in Vegetation Period of 2004. // Reporter of the University. Michurinsk: MSAU, 1007. V. 2. № 1. P. 8-13.

3. Gudkovsky У.А., Kashirshaya N.Ya., Tsukanova Е.М. Stress of Fruit Crops. Voronezh: Quarta, 2005. 128 pp.

4. Kulaeva О-N. Proteins of Heat-Shock and Resistance of Plants to Stress // Soros Educational Journal. 1997. № 2. P. 5-13.

5. Kulaeva О-N. Perception and Transformation of Hormonal Signal among Plants // Plant Physiology. 1995. № 42. P. 661-671.

6. Tsukanova Е.М. Reaction of Certain Biochemical Indicators of Plants to the Impact of Destabilizing Factors // Basic Results and Perspectives of Scientific Research of VNIIS named after Michurin (1931-2001): coll. of scientific papers. Michurinsk, 2001. V. 2. P. 23-26.

Kashirskaya N.Ya., Tsukanova Е.М. Winter Damages of Apple Trees and their Consequences in 2006. Michurinsk: MichSAU, 2006. 20 pp. Bryukhina S.Ä. Adaptability of Wild Strawberry Grades by Biochemical Indicators // Problems of Ecologization of Modern Gardening and Ways of their Solution: Papers of Intern. Conf. 7-10 Sep 2004. Krasnodar: KubSAU, 2004. P. 333-336.

9. Trunov I.A., Bryukhina S.A. Ecological Resistance of Wild Strawberry Grades and Opportunities of its Raising // Gardening and Viticulture. 2007. № 6. P. 11-12.

10. Bryukhina S.A., Tsukanova E.M. Activeness Dynamics of Catalase Ferment in Wild Berry Plant Leaves under Stress and Anti-Stress Impact // Organization and regulation of Physiological-Biochemical Processes: Interregional Coll. of Scientific Papers. / VSU. 2007. Iss. 9. P. 35-42.

УДК 633.11

СОРТОИЗУЧЕНИЕ ПО ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕ В УСЛОВИЯХ ЦЧП

© Н.Н. Беляев, Е.А. Дубинкина, М.К. Драчева, В.В. Корякин

Ключевые слова: озимая пшеница, устойчивость сортов, клейковина, кустистость.

В результате экологического испытания в условиях ЦЧП выявлены новые перспективные сорта озимой пшеницы (Селянка, Одесская 267, Дриада 1, Рубин). Благодаря высокому потенциалу продуктивности, адаптации к условиям произрастания и качеству зерна данные сорта оказались конкурентоспособны в ЦентральноЧерноземном регионе.

В современном сельском хозяйстве сорт является основным звеном адаптивных и ресурсосберегающих технологий производства продуктов растениеводства.

Оценка сортов в экологическом сортоиспытании по пластичности и стабильности урожая, устойчивости к неблагоприятным условиям вегетации позволяет выделить из большого количества вновь созданных сортов с высокой потенциальной продуктивностью сорта с наибольшей степенью адаптации к условиям конкретного региона.

С этой целью в Тамбовском НИИСХ с 2006 г. проводится экологическое испытание сортов озимой пшеницы селекции НИИСХ Юго-Востока (Смуглянка, Рубин), Белгородского НИИСХ (Мироновская 65, Дриада 1, Одесская 267), Поволжского НИИ им. Константинова (Поволжская 86), НИИСХ ЦЧП им. Докучаева (Чер-ноземка 88) и Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко (Селянка).

Повторность вариантов в опыте - трехкратная, учетная площадь делянок - 25 м2. Почва опытного участка - типичный средневыщелоченный чернозем.

Метеоусловия вегетационных периодов 2006-2008 гг. отличались как по температурному режиму, так и по количеству выпавших осадков. Погодные условия вегетационного периода 2006 г. были в пределах климатической нормы и благоприятными для формирования урожая озимой пшеницы. В декабре выпало 117,7 мм осадков в виде снега, а к январю снежный покров на поле достиг 40-60 см. Отрицательная температура не опускалась ниже 13 оС. Зима 2007 г. была теплая и малоснежная. Несмотря на это перезимовка озимой пшеницы прошла также благополучно. Но в начале весенней вегетации ощущался сильный дефицит осадков в сочетании с высоким температурным режимом, что негативно отразилось на формировании основных элементов продуктивности озимой пшеницы: продуктивной кустистости, массе 1000 зерен, величине и озерненности колоса и, в конечном итоге, на величине урожайности изучаемых сортов. В 2008 г. перезимовка

озимой пшеницы прошла успешно, и в ранневесенний период температурный режим способствовал хорошему развитию растений. Однако избыточное увлажнение и низкая температура в период налива зерна отразились на качестве семян изучаемых сортов, а также на пора-жаемости их вредоносными грибными болезнями (сеп-ториоз, бурая ржавчина).

Наиболее устойчивыми к заболеваниям оказались среднеранние сорта Селянка, Одесская 267, Дриада 1 (процент поражения - 0-5 %), менее устойчивые сорта: Черноземка 88, Смуглянка (процент поражения 15-20 %).

В среднем за три года максимальная урожайность зерна получена по сортам Селянка (5,58 т/га), Одесская 267 (5,12 т/га), Дриада 1 (4,86 т/га) и Рубин (4,73 т/га). Прибавки урожая зерна к контрольному районированному сорту Мироновская 808 составили 1,08 т/га; 0,62; 0,36 и 0,23 т/га соответственно.

По массе 1000 зерен выделялись сорта Одесская 267 (45 г), Поволжская 86 (44,8 г) и Черноземка 88 (44,6 г), которые превысили контроль на 0,7 г; 0,5 и 0,3 г соответственно.

Продуктивная кустистость у сортов Одесская 267 и Мироновская 65 на уровне стандартного сорта (2,6 шт.), у остальных сортов несколько ниже.

По признаку устойчивости к полеганию выделились среднерослые сорта - Селянка, Одесская 267, Дриада 1, менее устойчивыми к полеганию показали себя сорта НИИСХ Юго-Востока - Смуглянка и Рубин.

Важнейшим хозяйственно-биологическим признаком озимой пшеницы является количество и качество клейковины, а также содержание сырого протеина в зерне. По данным признакам все изучаемые сорта можно отнести к ценным пшеницам, так как содержание клейковины более 25 % II группы по качеству, содержание белка свыше 13 %. Сорт Одесская 267 можно отнести к сильным пшеницам (содержание клейковины 29,9 % I группы по качеству, содержание белка более 14 %).

Данные испытаний приведены в табл. 1.