СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗИМОСТОЙКОСТИ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ Российский патент 2014 года по МПК A01G7/00 A01H1/04 G01N21/64 

Использование: сельское хозяйство, плодоводство, селекция плодовых растений.

Сущность изобретения: в основе способа лежит определение функциональной активности тканей камбия и почек однолетних побегов плодовых растений в период покоя, оцениваемой по показателям индукции флуоресценции хлорофилла. При этом регистрируется максимальный квантовый выход фотохимических реакций фотосистемы II (Fv/Fm) и относительная скорость транспорта электронов фотосистемой II (ETR - Electron Transport Rate).

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

Повреждающие факторы зимнего периода наносят садоводству огромный экономический ущерб, значительно снижая продуктивность и долговечность насаждений. В полевых условиях затруднительно в короткий срок получить информацию об устойчивости сорта к неблагоприятным условиям перезимовки в связи с относительной редкостью суровых зим, сложностью установления времени повреждения, множественностью факторов морозного повреждения (Тюрина, Гоголева, 1978; Тюрина, 1993; Трунова, Резвякова, 1995; Кичина, 1999).

Существует целый ряд способов диагностики зимостойкости по косвенным признакам: низкочастотному сопротивлению побегов (импедансу), содержанию в коре антоцианов, различию в экстракции электролитов из листьев и побегов после воздействия раствором этанола, 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 и др. (Соловьева, 1967; Иванченко, Фисенко, Мигин, 1979; Суздальцева, 1983; Иванченко, 1985; Денисов, 1986; Кудрявкин и др., 1987; Резвякова, Джигадло, 1994 и др.). Однако на практике косвенные методы оценки зимостойкости признания не получили.

Наиболее близким по своей сущности к заявленному изобретению является метод прямого лабораторного промораживания и последующей глазомерной оценки повреждений однолетних побегов, которая позволяет значительно ускорить характеристику зимостойкости сортов по основным компонентам устойчивости к низким температурам на основе моделирования повреждающих факторов для конкретной климатической зоны (Тюрина, Гоголева, 1978). Отмечается надежность этого метода, сведения, полученные в контролируемых условиях, достаточно близко совпадают с данными по их полевой устойчивости.

Однако указанный метод имеет и ряд недостатков. Так, результаты степени морозостойкости тканей в баллах, полученные различными исследователями, могут существенно различаться, т.е. присутствует фактор субъективности глазомерной оценки. При этом по методике необходимо провести оценку пяти побегов в трех повторностях каждый, что повышает трудоемкость исследований и требует значительных затрат времени.

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

Цель достигается за счет определения интенсивности флуоресценции хлорофилла в период перезимовки в тканях камбия и почек однолетних побегов, повредившихся в естественных условиях или после промораживания в морозильной камере. Измерения производятся РАМ-флуориметром после применения импульса света высокой интенсивности (10000 µmol/(m²s), 450 нм). Для регистрации минимального уровня флуоресценции (Fo) побеги освещают модулированным с низкой частотой (5 Гц) измерительным светом (450 нм) низкой интенсивности. Регистрируются максимальный квантовый выход фотохимических реакций фотосистемы II (Fv/Fm) и скорость транспорта электронов фотосистемой II (ETR). При этом прибором оцениваются изменения показателей флуоресценции хлорофилла под действием актиничного света плотностью 190 µmol/(m²s). Установлена высокая корреляционная зависимость между уровнем указанных показателей и степенью зимостойкости растения - у более устойчивых к морозу растений отмечается более высокий уровень максимального квантового выхода и скорость транспорта электронов.

Пример 1. Однолетние побеги яблони были проморожены в низкотемпературной установке PC 280/75 (Фригера) -38°C в течение 12 часов согласно методическим рекомендациям, разработанным М.М.Тюриной и Г.А.Гоголевой (1978). У промороженных побегов в камбии и почках после оттаивания были определены уровень максимального квантового выхода фотохимических реакций фотосистемы II (Fv/Fm) и скорость транспорта электронов фотосистемой II (ETR). Отмечена высокая корреляция между показателями скорости транспорта электронов фотосистемой II (ETR) и морозостойкостью растений (табл.1). Наиболее высокими значениями данного показателя характеризовались формы, наименее пострадавшие от мороза.

Пример 2. Однолетние побеги груши в естественных условиях перенесли понижение температуры -33°C. После оттаивания у поврежденных морозом побегов в камбии и почках измеряли уровень максимального квантового выхода фотохимических реакций фотосистемы II (Fv/Fm) и скорость транспорта электронов фотосистемы II (ETR). Отмечена высокая корреляция между показателями скорости транспорта электронов фотосистемой II (ETR) и морозостойкостью растений (табл.2). Наиболее высокими 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 A01H 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. Денисов В.Ф. Использование нового метода прогнозирования морозоустойчивости растений при сортоизучении яблони. / В.Ф.Денисов // Бюл. науч. инф. ЦГЛ. - 1986. - №43. - С.39-43.

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

4. 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.

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

6. Соловьева М.А. Зимостойкость плодовых культур при различных условиях выращивания. - М.: Колос, 1967. - 239 с.

7. 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.

8. Трунова В.А. Итоги работы лаборатории зимостойкости В.А. Трунова, С.В. Резвякова // Селекция и сорторазведение садовых культур. - Орел, 1995. - С.240-247.

9. Тюрина М.М. Научные основы селекции на зимостойкость. / М.М.Тюрина // Селекция на зимостойкость плодовых и ягодных культур: Материалы совещ. - М., 1993. - С.17-29.

10. Тюрина М.М. Ускоренная оценка зимостойкости плодовых и ягодных растений. / М.М.Тюрина, Г.А.Гоголева / Методические рекомендации. - М., 1978. - 38 с.

Таблица 1. Зависимость между степенью повреждения побегов яблони и скоростью электронного транспорта (ETR) при искусственном промораживании

Сорт ETR, побеги, мкмоль/(м²с) Степень повреждения в баллах камбий древесина почки Среднее по тканям Делишес спур од 3,2 4,4 5,0 2,8 Аленушкино 2,3 2,7 1,5 4,0 1,6 Кубань спур 2,8 1,7 5,0 5,0 2,8 Синап орловский 2,0 1,1 4,9 4,9 1,6 Гала 2,6 1,1 4,1 4,9 2,6 Болотовское 5,2 0,3 1,1 2,9 0,5 Антоновка 6,6 0,0 1,7 0,2 0,5 Былина 6,7 0,0 1,2 0,7 0,5 Бреберн 8,0 0,0 3,5 1,6 1,9 Коэффициент корреляции между ETR и глазомерной оценкой   -0,888 -0,551 -0,899 -0,653

Таблица 2. Зависимость между степенью повреждения в естественных условиях и скоростью электронного транспорта (ETR) побегов груши

Сорт ETR, побеги, мкмоль/(м²с) Степень повреждения в баллах камбий древесина почки Среднее по тканям Яковлевская 9,1 1 0 0,8 0,45 Северянка краснощекая 5,08 2,7 0 2,5 1,2 Феерия 6,64 3,1 1 1,8 1,38 Тема 10,3 1,5 0 0,8 0,43 Нежность 6,52 2,6 0 1,9 0,9 Первомайская 3,64 3,5 0,9 1,1 1,45 Аллегро 1,97 1,5 0,8 0,3 0,53 Ника 7,325 1,3 0 1 0,5 Августовская роса 7,033 1,3 1 0,3 0,45 Тихий Дон 3,34 3,5 0 1,5 2,08 Памяти Яковлева 3,73 1 1 1 0,65 Гера 6,79 3,1 0,8 2 1,68 Коэффициент корреляции между ETR и глазомерной оценкой   -0,530 -0,445 -0,405 -0,550

Способ относится к области сельского хозяйства, в частности к плодоводству и селекции. Способ включает промораживание однолетних побегов в период покоя в камере искусственного климата. При этом оценку поврежденных побегов производят не визуально, а по величине максимального квантового выхода фотохимических реакций фотосистемы II и относительной скорости транспорта электронов фотосистемой II в тканях камбия и почек, которые определяют PAM-флуориметром. Регистрируют минимальный уровень флуоресценции и изменения этого показателя под действием актиничного света плотностью 190 µmol/(m²s) и после воздействия на объект импульса света высокой интенсивности (10000 µmol/(m²s), 450 нм). Способ позволяет ускорить оценку повреждений плодовых растений морозом. 2 табл., 2 пр.

Способ оценки зимостойкости плодовых растений, включающий промораживание однолетних побегов в период покоя в камере искусственного климата, отличающийся тем, что оценку повреждений поврежденных побегов производят не визуально, а по величине максимального квантового выхода фотохимических реакций фотосистемы II и относительной скорости транспорта электронов фотосистемой II в тканях камбия и почек, которые определяют PAM-флуориметром, регистрируя минимальный уровень флуоресценции и изменения этого показателя под действием актиничного света плотностью 190 µmol/(m²s) и после воздействия на объект импульса света высокой интенсивности (10000 µmol/(m²s), 450 нм).