Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологические особенности Ribes alpinum L. при интродукции в Белгородской области

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Биологические особенности Ribes alpinum L. при интродукции в Белгородской области"

На правах рукописи

У У

692340 у "

Пацукова Надежда Геннадьевна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИ ИНТРОДУКЦИИ В БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ.

03.02.01 - ботаника

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

? О МДМ 2010

Саратов - 2010

004602340

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный университет» в Ботаническом саду природного парка «Нежеголь»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Сорокопудов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Аладина Ольга Николаевна

кандидат биологических наук, доцент Давиденко Татьяна Николаевна

Ведущая организация ФГОУ ВПО «Белгородская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 27 мая 2010 г. в 12 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83, E-mail: biosovet@sgu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского».

Автореферат разослан «23» апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.А. Невский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В настоящее время актуально встала проблема создания новых сортов смородины, обладающих целым набором полезных свойств и адаптированных к климатическим условиям Белгородской области.

Смородина альпийская - дикорастущий вид. Ранее в культуре как плодовое растение она не изучалась, рассматривалась только как декоративное растение. Раннее и густое облиствление, яркие ягоды, украшающие кустарник летом и осенью, орнаментальность листвы, лёгкость в размножении и неприхотливость делают этот вид желанным посадочным материалом для зеленых хозяйств. Он используется для свободно растущей или формованной живой изгороди, в одиночной или групповой посадке, в топиарном искусстве.

Кроме того, ШЬея а1р1пит Ь несет все полезные свойства красной смородины (оптимальное сочетание витаминов, Сахаров, органических кислот, пектина и азотистых веществ) и поэтому заслуживает внимательного изучения, поскольку в природе в районе изучения данный вид не встречается, культивируется ограниченно; практически не изучена его биология.

В связи со сказанным, интродукционное и селекционное изучение биологических особенностей форм смородины альпийской приобретает особую актуальность. Всестороннее изучение необходимо для выявления источников хозяйственно-ценных и декоративных признаков, на базе которых возможно создание сортов, адаптированных к условиям Белгородской области.

Цель и задачи исследований. Цель работы - выявление биологических особенностей растений ШЬеь а1ртит Ь. при интродукции в Белгородской области.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- выявить фенологические особенности представителей ШЬез а1ртит Ь. в условиях Белгородской области;

- проанализировать биоморфологические характеристики форм ШЬез а1ртит Ь.;

- выявить анатомические особенности плодов, листьев, семян и локализацию в них химических элементов;

- определить содержание некоторых биологически активных веществ в плодах ШЬев а1ртит Ь.;

- дать оценку популяции ШЬеь а1ртит Ь., позволяющую выявить источники для селекции;

- передать в ГСИ новые сорта с комплексом хозяйственно - ценных признаков.

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное изучение биологических особенностей ШЬев а1ртит Ь. Выявлены закономерности фенорит-мики в условиях Белгородской области. На основании впервые проведенного

сравнительного анатомического изучения плодов, листьев, семян Ribes alpi-пит L. установлены особенности их строения и выявлено содержание химических элементов в разных частях клеток и тканей плодов. Сравнительное изучение накопления БАВ (Сахаров, аскорбиновой кислоты, каротиноидов) в плодах позволило выявить формы, перспективные для использования в пищевых целях.

Практическая значимость. Выделено 5 фенотипических форм по декоративным признакам. По комплексу хозяйственных, биологических и декоративных признаков выделены источники для селекции на высокую зимостойкость, содержание витамина С, Сахаров, крупноплодность, декоративность. Впервые в России оформлены документы в ГСИ на 8 сортов (Теодор, Дуняша, Красный Шар, Эврика, Услада, Ворскла, Зара, Мулатка). Даны рекомендации для возделывания новых культиваров смородины альпийской в фермерских и приусадебных садах.

Результаты исследований включены в учебные курсы «Ботаническое ресурсоведение» и «Биохимия», используются при проведении лабораторных практикумов, выполнении курсовых и дипломных работ при непосредственном участии автора.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлены на: III и IV Международных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов (Владикавказ, 2009); Международных научно-практических конференциях «Биологически активные соединения природного происхождения: фитотерапия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, фармакология, ботаника» (Белгород. 2008) и «Ботанические сады в 21 веке: сохранение биоразнообразия, стратегия развития и инновационные решения» (Белгород, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, две из которых в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Автор лично осуществил сбор объектов, провел полевые и лабораторные эксперименты, провел морфомет-рические, анатомические, спектрофотометрические исследования. Обработка полученных данных, их интерпретация, оформление проведены автором самостоятельно по плану, согласованному с научным руководителем. В совместных публикациях вклад автора составил 30-80%. Исследования поддержаны грантом: «Скрининг видового разнообразия растений семейства Grossu-lariaceae Mill. Ботанического сада Белгородского государственного университета как методологическая основа создания адаптированного сортимента для условий Среднерусской возвышенности». РНПВШ АВЦП. Регистрационный номер: 2.2.3.1/349.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 170 страницах, включает 64 рисунка и 27 таблиц. Список литературы содержит 200 наименований, из которых 17 - на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В условиях Белгородской области смородина альпийская является хорошо адаптированной культурой, проявляя высокую степень засухоустойчивости и зимостойкости.

2. Богатый элементный состав и высокое процентное содержание питательных веществ в плодах, семенах и листьях сохраняются у сортообразцов независимо от погодных аномалий, что характеризует смородину альпийскую как ценное пищевое растение.

3. Вариабельность комплекса анатомических и морфологических признаков и возможность межвидовой гибридизации позволяет говорить о наличии широкого ряда высокоадаптированных к условиям Белгородской области культиваров, ценных для использования в селекции, как в декоративных, так и в хозяйственных целях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИНТРОДУКЦИЯ ПОДРОДА BERISIA L. (Обзор литературы)

Представлен материал по истории культуры подрода Berisia L. На основании литературных данных изложены спорные вопросы по проблемам систематики подрода, изменчивости видов. Дана общая характеристика и систематическое положение смородины альпийской (она относится к семейству Grossulariaceae Mill, подроду Berisia L., роду Ribes L., виду Ribes alpinum L (Тахтаджян,1987).

Сделан обзор по проблемам интродукции красной смородины.

Исследованиями В.Н. Сорокопудова показана перспективность интродукции и вовлечения в селекцию смородины альпийской - Ribes alpinum L. в условиях Новосибирской области (Сорокопудов, 2003).

Глава 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена на базе ботанического сада природного парка «Не-жеголь» Белгородского Государственного университета. Приводится подробная физико - географическая характеристика природных условий района исследования. Полученные данные сравниваются со среднемноголетними (Агроклиматические ресурсы Белгородской области, 1972; География Белгородской области, 1998).

В годы проведения исследований наблюдались резкие колебания температуры, засуха и другие климатические аномалии. Обеспеченность растений влагой за вегетационный период в годы исследования можно считать удовлетворительной.

Исследования проводились с 2006 по 2009 год на базе коллекции смородины альпийской. Объектом исследований послужила аутбредная популяция смородины альпийской, включающая 39 образцов.

Исследования проводились согласно общепринятым методическим руководствам: Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур (Орёл, 1999); Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур (Орёл, 1995).

Урожайность определяли путем взвешивания общей массы плодов с 1 куста в каждой повторности с последующим расчетом в т/га.

Содержание Сахаров и сухих растворимых веществ определяли с помощью рефрактометра. Аскорбиновую кислоту определяли в свежесобранных плодах методом титрования по Тильмансу (Березова, 1976).

Качественный и количественный анализ каротиноидов в плодах смородины альпийской проводили спектрофотометрическим методом на СФ-102.

Жаро-, засухоустойчивость растений определяли экспресс-методом, с помощью прибора «Тургоромер-1 » (Кушниренко и др., 1986).

Изучение анатомического строения и исследования элементного состава плодов, листьев и семян проводилось при помощи электронного ионно-растрового микроскопа Quanta 200 3D на базе инновационной лаборатории ЦКП БелГУ.

Для характеристики погодных условий были использованы данные метеостанции поселка Гонки Белгородской области за 2006-2009 гг.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по руководствам Б.А. Доспехова (1985) и Г.Н. Зайцева (1991) с определением среднего арифметического, стандартного отклонения и доверительного интервала (Моисейченко, 1996), для обработки результатов дополнительно использовался программный продукт Microsoft Office Excel 2007.

Глава 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ RIBES ALPIN UM L.

ПРИ ИНТРОДУКЦИИ

В годы исследований вегетация начиналась у сортов смородины альпийской в III декаде марта и I - III декадах апреля.

Наиболее позднее начало вегетации растений наблюдалось в холодном 2006 г. (при небольших суммах температур 53 - 83°С) и пришлось на вторую декаду апреля.

В 2007-2008 гг. исследований вегетация у растений рода Ribes alpinum L начиналась в II - III декадах марта, что на 12-15 дней раньше обычного наступления периода вегетации.

Изменение начала вегетации отражает реакцию растений на изменения условий среды, так как в период 2007-2008 гг. наблюдалась достаточно ранняя весна и высокая солнечная активность, температура днем в марте часто достигала +10° + 12°С и иногда доходила даже до + 15° + 17°С. Ускорение прохождения фаз в эти годы также связано с накоплением суммы температур, необходимых для роста

Начало цветения зависит от особенностей вида и погодных условий. В годы с теплой погодой в апреле зацветание растений наблюдается в ранние сроки и, наоборот, с холодным - позже. Количество осадков оказывает влия-

ние на сроки начала цветения. В условиях Белгородской области в среднем смородина альпийская зацветает в третьей декаде апреля. Средняя продолжительность периода цветения составляет порядка десяти дней. Период цветения бывает более продолжительным в прохладную и сырую погоду. Самое раннее цветение у большинства сортообразцов наблюдалось в 2008 году - в начале апреля после устойчивого перехода среднесуточных температур воздуха через 10 - 13°С.

Сроки наступления фазы созревания это третья декада июня - первая декада июля, когда сумма эффективных температур достигла 1260 - 1600°, это более поздние сроки, в сравнении с другими видами красной смородины. Смещение сроков созревания в зависимости от погодных условий в разные годы вегетационного периода составляло одну-две недели.

Начало листопада наблюдается во второй декаде сентября с небольшим изменением по дате и незначительной зависимостью от погодных условий.

Для всех фаз в 2008 году отмечены более ранние сроки прохождения по сравнению с предыдущими годами (табл.1).

Вегетационный период 2009 года отличался от предыдущих равномерными температурами воздуха, отсутствием крайне высоких и низких температур во время формирования и созревания плодов. При этом сумма осадков, выпавших за вегетационный период, была существенно ниже сред-немноголетних показателей, что составило 249 мм. Наибольший водный дефицит наблюдался в апреле, июне и сентябре.

Таблица 1

Особенности фенологических фаз смородины альпийской_

Год Начало вегетации Начало цветения Начало созревания Начало листопада

2006 08.04 - 19.04 04.05 - 14.05 13.07 - 18.07 19.09 - 29.09

15.04 09.05 15.07 24.09

2007 20.03 - 28.03 17.04 - 25.04 22.06 - 02.07 25.09 - 02.10

24.03 21.04 27.06 28.09

2008 12.03 - 20.03 07.04 - 16.04 12.06 - 21.06 05.10 - 12.10

16.03 11.04 16.06 08.10

2009 28.03 - 02.04 20.04 - 27.04 26.06 - 02.07 22.09 - 29.09

28.03 23.04 29.06 25.09

В зависимости от года меняется начало вегетации растений (рис. 2), реагируя на изменения условий среды. В условиях Белгородской области сроки наступления фенологических фаз смородины и их продолжительность зависят от погодных изменений. Так, в год с поздней весной (2006),начало вегетации в среднем было отодвинуто на 8 дней, что в результате сказалось и на продолжительности других фаз.

Таким образом, в условиях Белгородской области смородина нормально проходит все фенологические фазы, сроки наступления и продолжительность которых значительно варьируют по годам в зависимости от погодных условий.

1» 2008

Начшо феншнл ишлий ^«н: ?

Рис. 1. Климадиаграммы условий вегетационных периодов за исследуемые годы (2006 - 2009) и фенологические фазы смородины альпийской

Зимостойкость - признак, который включает такие компоненты как устойчивость к ранним осенним морозам, максимальную морозостойкость; сохранение морозостойкости в период оттепелей; способность восстанавливать морозостойкость после оттепелей (Сергеева, 1989). Зимостойкость также зависит от биологических особенностей вида, питания, вызревания тканей, поражения болезнями и вредителями и условий вегетации предыдущего года. По результатам исследований зимой 2007-2008 года степень подмерзания у всех сортообразцов была оценена в 0 баллов; зимой 2008-2009 года отмечено незначительное подмерзание единичных экземпляров, оцененное в 1 балл.

Таким образом, в условиях Белгородской области все исследуемые сортообразцы в течение 2006 - 2009 годов обладали высокой зимостойкостью, так как они не болели, успевали пройти все фенофазы, что немаловажно для качественного вызревания всех тканей в побегах растений.

Центральное Черноземье относится к районам с неустойчивым увлажнением, вследствие чего выявление сортов с наиболее высокой засухоустойчивостью является важным этапом при их интродукции, при этом исследовалась транспирация, общее содержание воды, определялась засухоустойчивость с помощью тургоромера. В ходе исследований выявлено, что потеря воды листьями после шестичасового увядания у форм смородины альпийской находится в пределах от 3,8 до 32,1% от общего ее содержания, что характерно для растений с высокой и средней засухоустойчивостью.

По отношению к засухе (рис.2) сортообразцы разделены (Кушниренко и др., 1986) на три группы: высокозасухоустойчивые (1 тип), среднезасухо-устойчивые (2 тип) и низкозасухоустойчивые (3 тип).

Рис. 2. Распределение сортообразцов смородины альпийской по типу засухоустойчивости, К первому типу отнесены образцы: АЗ-10, А2-13, А1-12, А2-7, А2-10, А1-4, А1-5, А1-10, А1-11, А1-14, А2-1, А2-2, А2-4, А2-6, А2-7, А2-8, АЗ-1, АЗ-4,АЗ-7 (средний коэффициент засухоустойчивости - 0,68). Второй тип составили образцы: А1-1, А1-3, А1-6, А1-7, А1-8, А1-9, А1-13, А2-5, А2-9, А2-11, А2-12, А2-14, АЗ-2, АЗ-З, АЗ-5, АЗ-6, АЗ-11 (средний ко-

эффициент засухоустойчивости - 0,49). К третьему типу отнесены образцы: А1-2, А2-3, АЗ-8, АЗ-9 (средний коэффициент засухоустойчивости - 0,35).

В процентном отношении сортообразцы составили: высокозасухоустойчивые: 46,15%; средиезасухоустойчивые: 43,59%; низкозасухоустойчи-вые:10,26%. Таким образом, большинство растений смородины альпийской имеют высокую и среднюю засухоустойчивость.

Глава 4. ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СМОРОДИНЫ АЛЬПИЙСКОЙ ПО КАЧЕСТВЕННЫМ ПРИЗНАКАМ

Были рассмотрены признаки качества урожая, семенная продуктивность, в результате чего установлена небольшая вариация по числу семян в ягодах от 3,4 до 4,3 штук. Коэффициент вариации числа семян за годы исследований составил 9,35%.

Процентная доля семян от массы ягоды определяет пригодность сортов для переработки, этот показатель варьировал: от 4,3 до 28,3%, минимальное его значение отмечено у сортообразцов: А1-1, А1-7, А2-8. Варьирование по годам связано с разными погодными условиями на момент цветения, созревания.

За годы наблюдений прослеживается постепенное нарастание урожайности, этому способствовали погодные условия, а также вхождение сортообразцов в более зрелый возраст (возраст к началу исследований - 5 лет).

Для изучения распределения химических элементов в различных частях растений, нами было проведено исследование плодов (кожица, мякоть), семян (покровы, эндосперм) и листьев (верхний и нижний эпидермис) (табл.2).

Таблица 2

Элементный состав плодов, кожуры плодов, листьев,\У1 %

Элемент Кожура плода Мякоть плода Лист

А1-7 А2-10 АЗ-10 А1-7 А2-10 АЗ-10 А1-7 А2-10 АЗ-10

С 76,57 67,64 76,35 45,65 46,42 49,42 66,27 78,24 75,88

О 21,66 30,73 21,35 52,57 52,49 49,04 28,89 19,17 19,76

А1 0,44 0,34 0,16 - 0,20 0,14 0,38 0,36 0,18

81 0,13 - - 0,04 - - 0,10 0,23 0,14

С1 0,11 0,12 0,44 0,11 - - 0,74 0,51 1,42

К 0,59 0,75 1,35 1,49 0,59 0,21 0,71 0,35 0,67

Са 0,51 0,25 0,25 - 0,30 0,40 1,67 0,77 0,99

Р - 0,12 0,06 0,14 - - 0,19 - 0,07

м8 - - - - - - 0,88 0,37 0,50

Б - 0,04 0,04 - - 0,08 0,16 - 0,16

Си - - - - - - - - 0,22

Выявлено, что основными элементами всех изученных частей растений являются углерод и кислород, наибольшее их содержание наблюдается в кожуре и листе. Третьим элементом по процентному содержанию для большинства сортообразцов является калий. В целом для разных сортообразцов характерно значительное варьирование содержание анализируемых элемен-

тов в разных частях растений. При этом в листе у всех сортообразцов сосредоточено наибольшее количество элементов - 10 из 11 проанализированных.

Элементный анализ плодов смородины альпийской показал, что в кожице и мякоти плода химических элементов и их соединений, за исключением углерода, кислорода и калия содержится не более 0,75 Wt %. Установлено, что в сформировавшихся листьях растений, наиболее нуждающихся в энергии и питании для ростовых процессов (в данном случае - семена) таких элементов как железо, хром, никель и калий содержится в несколько раз больше, чем в мякоти и кожице ягод (табл.3). Плоды в основном состоят из органических соединений и содержание химических элементов и их соединениях варьирует от 0 до 0,98 Wt %.

Таблица 3

Элементный состав семян, Wt %

Элемент Эндосперм Поверхность семени

Ai-7 A2-10 A3-10 Al-7 A2-10 АЗ-10

С 69,37 73,80 74,32 59,45 62,99 64,73

О 28,99 24,26 23,14 38,27 34,48 28,81

AI - 0,47 0,34 0,25 0,29 0,89

Si 0,04 - - 0,07 - -

C1 - - - 0,09 0,12 0,12

К 0,60 0,60 1,04 1,09 1,01 2,74

Ca 0,11 0,24 0,17 0,78 0,86 2,22

Р 0,41 0,24 0,54 - 0,04 -

Mg 0,28 0,12 0,24 - - 0,22

s 0,11 0,17 0,21 - 0,09 0,09

Fe - 0,10 - - - -

Cu - - - - - 0,18

С целью выделения различных форм смородины альпийской в 2009 году нами было проведено микроскопическое исследование плодов, листьев и семян на трёх отобранных для дальнейшей селекции образцах: А1-7 (форма А), А2-10 (форма В) и АЗ-10 (форма В).

Выявлено, что образцы сходны по анатомическому строению (имеют одни типы тканей в органах), но имеются существенные различия в расположении, морфологии клеток. Так, у образца А1-7 клетки эпидермиса на верхней части листа крупнее, различаются кроющие волоски. У образцов А2-10 и АЗ-10 (форма В) они длиннее и тоньше ("275,41x28,04 мкм), чем у образца А1-7 (форма А) ("143,36x66,61 мкм). У образца А1-7 трихомы располагаются более равномерно и имеют коническое (рис.3), не загнутое окончание, в отличие от образцов А2-10 и А3-10(рис. 4).

Есть различия и в покровах, отличаются устьица на листьях, в эпидерме на верхушке плода (у образца А1-7 они оказались мельче и тоньше, чем у образцов А2-10и АЗ-10).

Форма и цвет семян однородны в ягодах в пределах одного куста и сильно варьируют между разными сортообразцами в исследуемой популяции. У образца А1-7 они округлые, светло-коричневого цвета, у образцов А2-10 и АЗ-10 - слегка клиновидные, тёмно-коричневого цвета.

Анатомическое различие среза семян (рис. 5 и 6), по - видимому, объясняется и различным химическим составом. Так, у образца А1-7 в составе эндосперма семени отмечено содержание меди (0,04 %), а у образцов А2-10 и АЗ-10 данный элемент отсутствует; у образца А1-7 не обнаружено серы, у образцов А2-10 и АЗ-10 она есть (по 0,09%); у образца А1-7 нет алюминия, у А2-10 и АЗ-10 алюминия содержится (0,34 % и 0,47 %).

Рис. 4. Кроющие загнутые трихомы на верхнем эпидермисе листа (образец А2-10)

гис. 3. Кроющая коническая трихома на

верхнем эпидермисе листа (образец А1-7)

Рис. 5. Продольный разрез семени образ- Рис. б.Продольный разрез семени об-ца А1-7 разца А2-10

Клетки эпидермиса листа варьируют по форме и размерам. Клетки верхнего эпидермиса крупные. У образца А1-7 их величина 24,67-38,86 мкм. У образцов А2-10 и АЗ-10 размеры клеток меньше и форма несколько иная, более рельефная и вытянутая - плиточная.

Таким образом, морфологически близкие друг к другу образцы ближе между собой и в анатомическом плане, что свидетельствует о внутривидовой гибридизации и подчёркивает обоснованность выделения форм.

Помимо этого, комплекс анатомических признаков может служить косвенным показателем при предварительном отборе тетраплоидов (Чуваши-на,1972). Всем тетраплоидным растениям, независимо от видовой принадлежности и гибридного происхождения свойственны увеличенные в сравнении с диплоидами размеры клеток: верхнего эпидермиса (на 73 - 133 %), нижнего эпидермиса (на 42 - 160 %), замыкающих клеток устьиц (на 32 - 90 %) и т.д. В данном случае предположительный тетраплоид - образец А1-7.

Биохимическая оценка плодов в 2006 году выявила самые низкие показатели по содержанию сахара и сухих растворимых веществ, средние в 2007году, несколько выше в 2008 и самые высокие в 2009 годах. Лучший показатель (в среднем) по содержанию сахара у образцов: Al-3, Al-4, А2-9, А2-13, А2-14 (10,04 - 10,51); низкий - у образцов АЗ-6, АЗ-8(7,48 - 7,63). Колебания показателей по годам можно приурочить к разным погодным условиям во время созревания ягод. Накопление сахара в ягодах происходит при сухой и солнечной погоде, как это наблюдалось в 2009 году.

Таким образом, условия Белгородской области (где зачастую, жаркое и сухое лето) благоприятны для накопления сахара в плодах смородины альпийской. Содержание витамина С в ягодах высокое и среднее. Самые лучшие показатели зафиксированы в плодах образцов: А1-11 - 76, 14 мг %; А2-8 -73, 57 мг %; А1-13 - 73, 45 мг %; А2-6 - 72, 91 мг %; А1-3 - 71, 47мг %. Установлено, что основным компонентом каротиноидного комплекса смородины альпийской является ликопин. Общее содержание каротиноидов составляет 4,7-20,2 мг% (в пересчёте на ликопин).

Глава 5. ПЕРСПЕКТИВЫ ИНТРОДУКЦИИ RIBES ALPINUM L В УСЛОВИЯХ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Для выявления адаптивности к новым экологическим условиям нами был применён метод интегральной оценки, разработанный в отделе дендрологии Государственного ботанического сада (Лапин, 1973, 1979; Плотникова, 1988), который модифицирован нами для выявления перспективности интродукции растений в условиях Белгородской области. При оценке учитывались семь биоэкологических показателей: зимостойкость, сохранение габитуса, побегообразовательная способность, регулярность прироста побегов, способность к генеративному развитию, а также декоративность.

По результатам балльной оценки исследуемые образцы нами были разделены по степени перспективности на три группы. К первой, перспективной группе относится 43,5% образцов с оценкой от 72 до 80 баллов; характеризуются зимостойкостью, способностью к интенсивному семенному размножению (ежегодное возобновление самосевом), декоративностью.

Вторая - среднеперспективная, включает 48,7% изученных образцов. В неё вошли растения, сохраняющие декоративность, способные к семенному

размножению, но менее перспективные, чем относящиеся к 1-ой группе, из-за неспособности сохранять декоративность в течение всего вегетационного периода, а также не дающие потомство самосевом.

Третья - не перспективная группа, включающая образцы с оценкой от 55 до 63 баллов (3,7% образцов). Они зимостойки, способны к семенному размножению, но оказались не перспективными прежде всего из - за невысоких декоративных качеств (неразвитая форма куста, невзрачное цветение).

На основании проведённых наблюдений и литературных данных нами были выделены и описаны следующие пять фенотипических форм:

Форма А - «Крупноплодная». Куст среднерослый (около 80 см), сред-нераскидистый, мезотонического строения. Побеги средней толщины. Листья средней величины, темно- зеленые. Цветение невзрачное, но продуктивное (80% дали плоды). Отличается круплоплодностью, богатым урожаем.

Форма Б - «Компактная». Предположительно, похожа на форму «Pumilum». Куст низкорослый, иногда среднерослый (около 70см), компактный. Выраженная акротония у всех экземпляров. Побеги сизоватые, тонкие или средней толщины. Листья мелкие темные. Характерно обильное и эффектное весеннее цветение, но плоды дали только 16 %. Хорошо подходит для фигурной стрижки, создания штамбов, замысловатых форм, посадки на горках, высадки в качестве солитера.

Форма В- «Прямостоячая». Куст рослый (около 110 см), слабо раскидистый, мезотонического или базитонического строения. Побегов немного, они толстые сероватые; побеги первого года светло-коричневые. Листья очень крупные, до 6 см., темные. Весеннее цветение дало 33% завязи; Форму можно использовать для посадки группами.

Форма В1 - «Прямостоячая рассеченнолистная». Предположительно, похожа на форму «Laciniata». Побеги, форма и строение куста как у формы В (около 120 см). Отличается от нее очень светлой красивой рассеченной листвой. Цвели все кусты, но ягод не дали. Форма, благодаря красивым листьям, хороша для посадки маленькими группами, как солитер.

Форма Г- «Раскидистая». Предположительно, похожа на форму «Schmidt». Куст рослый (до 150см) в форме шара базитонического, иногда мезотонического строения. Крона раскидистая, плотная. Побеги тонкие, коричневые первого года, серые более поздних лет. Лист среднего размера, зеленый. Цветение невзрачное, но 80% дали плоды. Ягоды красивые, яркие, слегка прозрачные, некоторые со светлой полосой. Эта форма подходит для стрижки, но хороша и без нее (явно выраженный шар). Можно использовать для создания живых изгородей, декоративных групп, одиночной посадки.

Разнообразие форм дает широкий выбор в особенностях использования смородины альпийской.

За время исследований выделены и переданы в ГСИ сорта смородины альпийской (Эврика, Красный шар, Услада, Дуняша, Теодор, Зара, Мулатка, Ворскла), полученные с нашим участием.

Все сорта вовремя проходят основные фенологические фазы (рис.7).

Сравнение фенологических фаз форм показало, что больших различий между формами нет. Начало вегетации отмечали с 28 марта - 15 апреля, цветение 4 апреля-10 мая, созревание плодов с 26 июня - 10 июля.

Все сорта комплексно устойчивы к вредителям и болезням, крупноплодны и урожайны (табл. 4).

Таблица 4

Характеристика урожайности новых сортов смородины альпийской _в условиях Белгородской области_

Урожайность кг/куст Урожайность ц/га (Урожай)

2007 2008 2009 Среднее 2007 2008 2009 Среднее

Эврика 1,5 1,3 1,7 1,50 ± 0,20 49,5 42,9 56,1 49,50 ± 6,60

1,30 - 1,70 42,90 - 56,10

Красный шар 1,7 2,0 2,5 2,07 ± 0,40 56,1 66,0 82,5 68,20 ± 13,34

1,70 - 2,50 56,10 - 82,50

Услада 1,1 1,5 1,7 1,43 ± 0,31 36,3 49,5 56,1 47,30 ± 10,08

1,10 - 1,70 36,30 - 56,10

Дуняша 1,4 3,0 3,1 2,50 ± 0,95 46,2 99,0 102 82,50 ±31,48

1,40 - 3,10 46,20 - 102,30

Теодор 1,0 2,3 2,3 1,87 ± 0,75 33,0 75,9 75,9 61,60 ± 24,77

1,00 - 2,30 33,00 - 75,90

Зара 0,8 2,3 2,3 1,80 ± 0,87 26,4 75,9 75,9 59,40 ± 28,58

0,80 - 2,30 26,40 - 75,90

Мулатка 0,6 0,9 1,2 0,57 + 0,35 19,8 29,7 39,9 18,70 ±11,59

0,20 - 0,90 19,80 - 39,90

Ворскла 0,9 2,4 2,3 1,87 + 0,84 29,7 79,2 75,9 61,60 ± 27,68

0,90 - 2,40 29,70 - 79,20

Самый высокий средний показатель по урожайности зафиксирован у сорта Дуняша (2,5 кг/куст). В 2007 году лидировал сорт Зара, а в 2008 и 2009 году превзошел остальные сорт Дуняша (3,0 кг/куст и 3,1 кг/куст).

Сорт Услада отличает приятный привкус корицы, сорта Дуняша и Красный шар имеют освежающий вкус с кислинкой, что очень важно при диетическом питании. По крупноплодности лидируют сорта Услада, Красный шар, Эврика. По высокому содержанию витамина С выделены сорта Теодор (75,84 мг %), Мулатка, (73,45 мг %), Эврика(72,66 мг %). По высокому содержанию каротиноида ликопина выделены сорта Эврика(8,26 мг %) и Ворскла(9,00 мг %)

Все выделенные сорта с комплексом хозяйственно - ценных признаков представляют интерес для дальнейшей селекционной работы в условиях Белгородской области.

Нгя. сорт» Год. март •пр.» май ИЮНЬ июль август еенпбр» огябрь ноябрь

I П ш I | П 1 Ш I | П | Ш I | П 1 Ш I | П | Ш Г | П 1 Ш I ( П | Ш , п ш I а ш

ЭврХК! 200« 1; : 1 * 1 . М ! 1 1 |

2007 : 1 II ! : : • ; ; ! 1 ¡1 : ■ , 1 1

200» 1! ......... , ; ; 1

2009 |

Красный шар 2006 II 1 ! 1 1 ! М ; ! : : II 1 I ! ■ 1

2007 I I 1 1 : , ■ Ч ¡1 , I ; 1 1 1

2008 I 1 1 . 1 ! ... 1 1

2009 И 1 . I, : : ¡1 ! 1 ■ ■ ■ 1 , . 1 |

Услада 2006 : : II : : , ! : 1 ; ' 1 ;ч

2007 |! ! И : 1 ! 1 . 1 !1 ! 1 : ; ! 1 : II 1 ,

2008 I - н 1 ■ : ! ; : !! 11 ; ■ ! ! : : : * ! 1

2009 1 : : 1| 1: : ; III!!: ; ; 1 | 1

Дун«ша 2006 ! 1 ■ , 1 ! И | ; 1 51 1 1 , ! 1 ¡1 | 1|

2007 1 ! II 1 1 ; ; : : ! 1 1 1 : . . . |! 1 1

2008 1 ; || Г : ! ; 1 1 1 ........ ; ; '! 1

2009 1 || м ' 1 1 М М ; : 1 1

Теодор 2006 1 ' : 1 .1 1 ! М ! |! м 1 : . . 1 1

2007 1 ; 1 1 1 ! : : 1 ...... ■ : ! ; ; Т| 1

2008 1 м 1 и | ; 1 | М' 1 1 1 1 1

2009 И 1И и ! ■ ! ! !| II' ' ! ! ; 1 ,1

Зара 2006 1 | ¡14 1 \ \ 1 1 1 | а |

2007 1' 1 : ■ II II 1 ! : ; ! , 1

2008 I I 1 : : ! ! 1 ! 1 1 : ! ■ : 1 1

2009 1 11 : ■ ! ' II : ! !| 1 |

Мулатка 2006 1 : 1 II ; 1 1 |1 ■ ■ : : 1 ,1

2007 1 II II [ ! 1 ; ! 1 1

2008 1 1 !1 1 1 1 1 1 1 ! Ч : ; , ' ' : , 1

2009 1 \ II 1 1 1 ! ! I 1 II! : . 1 1,

Ворсхла 2006 1 ; ¡и 1! ! ! 4 1 и, : , , ■ 1 1

2007 | ■М 1 ! ! ! 1 1 | Ч 1

2008 1 11 1 ! ! ! 1 ! ! ! Ч 1

2009 1 1 М : 1 1 1 И 1 1 ! ; ■ ; 1 , Ч 1 1

□ Вегетация □ Цветение □ Созревание □ Листопад Рис. 7. Феноритмика новых сортов смородины альпийской

выводы

1. В условиях Белгородской области смородина альпийская нормально развивается и проходит все фенологические фазы. Многолетняя вариация сроков начала наступления фаз в среднем составляет 25 дней, что связано с разницей погодных условий. Изученные формы ШЬеь а1ртит Ь. относятся к фенологически ранним растениям. Некоторые образцы имеют слабую тенденцию к вторичному осеннему цветению.

2. Оценка засухоустойчивости показала, что большинство изученных сортообразцов относятся к высоко- и среднезасухоустойчивым (48,7 и 41%, соответственно). Менее адаптированными оказались только 4 сортооб-разца, показав низкую степень засухоустойчивости. Выявлено, что все формы имеют высокий уровень зимостойкости (степень подмерзания не превышала 1 балла).

3. Вариабельность таких признаков, как число устьиц, размер и форма клеток, кроющих трихом различных частей растений у морфологически не сходных форм смородины свидетельствует о межвидовой гибридизации и позволяет выявить предположительный тетраплоид - образец А1-7.

4. Из изученных образцов смородины альпийской 56% относятся к образцам с высоким содержанием сахара; 30% - с высоким содержанием витамина С; с высоким содержанием каротиноидов - 60%. Наиболее богатыми по элементному составу являются листья смородины - 10 элементов, наименее богата мякоть плода.

5. Для возделывания в декоративных целях в условиях Белгородской области выделено 5 форм: крупноплодная, компактная, прямостоячая, прямостоячая рассечённолистная и раскидистая. Подготовлены документы для передачи в Государственную комиссию по сортоиспытанию на 8 сортов смородины альпийской (Эврика, Ворскла, Мулатка, Теодор, Дуняша, Услада, Красный шар, Зара) с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

В качестве источников для использования в селекции на хозяйственно -ценные признаки рекомендуются образцы:

а. на крупноплодность -

А1-1, А1-4, А1-7, А1-9, А1-12, А1-14;

6. на скороплодность и раннеспелость -А1-1, А1-7, А1-14, АЗ-5, А2-10, А2-13, АЗ-7;

в. на повышенное содержание аскорбиновой кислоты -А1-11, А2-8, А1-13, А2- 6, А1-3;

г. на высокое содержание сахара -А1-3, А1-4, А2-9, А2-13, А2-14;

д. на высокое содержание сухих растворимых веществ -А2-12, А2-13;

е. на повышенное содержание каротиноидов -

17

Al-1, Al-9, A3-10; ж. на высокую засухоустойчивость -

АЗ-10, А2-13, А1-12, А2-7, А2-10, Al-4, Al-5, AMO, Al-11, А1-14, А2-1, А2-2, А2-4, А2-6, А2-7, А2-8, АЗ-1, АЗ-4.АЗ-7. В качестве источников для использования в селекции на декоративные качества рекомендуются образцы:

а. на плотность и высоту куста для создания живой изгороди -А2-6, А2-9, А2-8, А2-14, АЗ-8;

б. на компактность куста и эффектное весеннее цветение -А1-2, А1-6, А1-10, А1-13, А2-12, АЗ-1, АЗ-З;

в. на орнаментальность, ажурность листвы -А2-3, A3-2;

г. на уникальную окраску ягод -А2-8.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

* - публикации в печатных изданиях, Перечня ВАК РФ

1. Сорокопудов В.Н., Пацукова Н.Г. Смородина альпийская (Ribes alpinum L.) как перспективный интродуцент в условиях Белгородской области //Биологически активные соединения природного происхождения: фитотерапия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, фармакология, ботаника: матер, междунар. научн.-практич. конф., Белгород, 30 июня - 3 июля 2008года /Под ред. проф. В.Н. Сорокопудова. - Политерра, 2008. С. 197 - 199.

2. Бурменко Ю.В., Сорокопудов В.Н., Пацукова Н.Г., Резанова Т. А. Онтогенетические особенности преювенильной фазы некоторых видов рода Ribes L. //Биологически активные соединения природного происхождения: фитотерапия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, ботаника: матер, междунар. научн.-практич. конф., Белгород, 30 июля 2008года /Под ред. проф. В.Н. Сорокопудова. - Политерра, 2008. С.133-135.

3. *Бурменко Ю.В., Сорокопудов В.Н., Колесников Д.А., Маслова H.H. Пацукова Н.Г, Резанова Т.А. Дополнение к морфологии пыльцы сем. Grossulariaceae Dumort.// Вестник Крас-ГАУ Красноярск, № 1,2009, С. 25 - 31.

4. *Сорокопудов В.Н., Бурменко Ю.В., Резанова Т.А., Пацукова Н.Г, Маслова H.H., Языкова В.В., Шапошник Е.И. Эколого-биологические аспекты адаптации некоторых ин-тродуцентов сем. Grossulariaceae Dumort. в Белогорье. // Проблемы региональной экологии. Москва, № 1, 2009, С. 111 - 116.

5. Пацукова Н.Г. Выделение форм смородины альпийской в условиях Белгородской области // Материалы V международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Владикавказ, 2009. С.172- 174.

6. Пацукова Н.Г. Интродукция Ribes alpinum L. в Ботанический сад Белгородского Госуниверситета Материалы V международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Владикавказ,, 2009. С. 174 - 177.

7. Сорокопудов В.Н., Тохтарь Л.А., Бурменко Ю.В., Пацукова Н.Г., Языкова В.В., Коро-вянская Т.М. Дикорастущие виды красной смородины в культуре // Ботанические сады в 21 веке: сохранение биоразнообразия, стратегия развития и инновационные решения: материалы междунар. науч.-практ. конф., Белгород 18-21 мая 2009 г. - Белгород 2009. - С. 384 - 387.

Подписано в печать 22.04.2010. Формат 60x84/16. Гарнитура Times. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 668. г. Белгород, пр. Б.-Хмельницкого, 137, корпус 1, офис 357 Т. 35-88-99*401, 8 910360 14 99

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Пацукова, Надежда Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИНТРОДУКЦИЯ ПОДРОДА BERISIA L. (обзор литературы).

1.1. Культура красной смородины в историческом аспекте.

1.2. Систематическое положение рода Ribes L. и его некоторых представителей.

1.3. Интродукция красной смородины.

1.4. Зимостойкость красной смородины.

1.5. Болезни и вредители красной смородины.

1.6. Урожайность красной смородины.

Глава 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Физико-географическая и климатическая характеристика

Белгородской области.

2.2. Метеорологические условия в годы проведения исследований

2.3. Объекты исследований.

2.4. Методика исследований.

Глава 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ RIBES ALPINUM L. ПРИ ИНТРОДУКЦИИ.

3.1. Фенологические особенности смородины альпийской при интродукции.

3.2. Зимостойкость смородины альпийской.

3.3. Засухоустойчивость смородины альпийской.

3.4. Болезни и вредители смородины альпийской.

3.5. Биология цветения.

3.6. Фертильность и жизнеспособность пыльцы.

Глава 4. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СМОРОДИНЫ АЛЬПИЙСКОЙ ПО КАЧЕСТВЕННЫМ ПРИЗНАКАМ.

4.1. Признаки качества урожая.

4.2. Семенная продуктивность смородины альпийской.

4.3. Элементный состав плодов, семян и листьев смородины альпийской.

4.4. Анатомическое строение смородины альпийской.

4.5. Биохимическая оценка.

4.5.1. Содержание сахара и сухих растворимых веществ в плодах смородины альпийской.

4.5.2. Содержание витамина С (аскорбиновой кислоты) в плодах смородины альпийской.

4.5.3. Качественный и количественный анализ каротиноидов.

Глава 5. ПЕРСПЕКТИВЫ ИНТРОДУКЦИИ RIBES ALPINUM L. В УСЛОВИЯХ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ.

5.1. Фенотипическая оценка по габитусу куста.

5.2. Морфологическая оценка форм смородины альпийской.

5.3. Интегральная оценка форм.

5.4. Описание новых сортов.

5.4.1. Сорт Эврика.

5.4.2. Сорт Ворскла.

5.4.3. Сорт Мулатка.

5.4.4. Сорт Зара.

5.4.5. Сорт Теодор.

5.4.6. Сорт Дуняша.

5.4.7. Сорт Услада.

5.4.8. Сорт Красный шар.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биологические особенности Ribes alpinum L. при интродукции в Белгородской области"

Актуальность темы.

В настоящее время актуально встала проблема создания новых сортов смородины, обладающих целым набором полезных свойств и адаптированных к климатическим условиям Белгородской области.

Смородина альпийская - дикорастущий вид. Ранее в культуре как плодовое растение она не изучалась, рассматривалась только как декоративное растение. Раннее и густое облиствление, яркие ягоды, украшающие кустарник летом и осенью, орнаментальность листвы, лёгкость в размножении и неприхотливость делают этот вид желанным посадочным материалом для зеленых хозяйств. Он используется для свободно растущей или формованной живой изгороди, в одиночной или групповой посадке, в топиарном искусстве. Смородина альпийская выдерживает сильную стрижку, долго держит приданную форму.

Кроме того, Ribes alpinum L несет все полезные свойства красной смородины (оптимальное сочетание витаминов, Сахаров, органических кислот, пектина и азотистых веществ) и поэтому заслуживает внимательного изучения, поскольку в природе в районе изучения данный вид не встречается, культивируется ограниченно; практически не изучена его биология.

Органические кислоты и дубильные вещества, содержащиеся в ягодах красной смородины, способствуют уменьшению последствий радиационного воздействия в организме человека, убивают в нем болезнетворные микробы, что особенно ценно, так как в некоторых районах Белгородской области незначительно повышен радиационный фон. Пектины красной смородины мягко выводят вредные вещества и излишки холестерина, восстанавливают микрофлору кишечника, а также являются противоядием от тяжелых металлов и ментола. Полифенольные соединения укрепляют стенки кровеносных сосудов, регулируют проницаемость клеток (Вигоров, 1976; Петрова, 1986).

Уникальность красной смородины в многостороннем действии: она одновременно является источником витаминов и минеральных веществ, своего рода антисептиком и средством очистки организма.

Выносливость, неприхотливость, долговечность, устойчивость к вредителям и болезням делают ее незаменимой культурой в народном хозяйстве. Высокая зимостойкость и засухоустойчивость позволяют высаживать ее в любых климатических зонах, областях и регионах. Ценными свойствами красной смородины являются ее высокая урожайность, скороплодность и стабильное плодоношение (Розанова, 1935; Серебряков, 1952; Ильин, 1995; Сорокопудов, Мелькумова, 2003).

Красная смородина засухоустойчива и менее подвержена повреждению болезнями и вредителями по сравнению с черной, также она имеет более длительный генеративный период. Кусты при правильной агротехнике могут плодоносить до 20 - 25 лет.

Все перечисленные качества характеризует красную смородину как ягодную культуру, перспективную для садоводства.

Садоводство — одна из старейших отраслей растениеводства Центрального Черноземья и, в частности, Белгородской области. Посетивший Белго-родчину И.В.Мичурин еще до революции, назвал ее «вторым Крымом». Наибольшие площади садов области сосредоточены в Корочанском, Шебекин-ском, Красногвардейском, Старооскольском, Новооскольском районах (Га-лимская, 1976).

По данным Н.А. Антимонова (1959) площадь садово-ягодных насаждений в 1957 году в Белгородской области составляла около 20 тыс. га. К.К.Галимская (1976) отмечает расширение площадей, занятых под садово-ягодные культуры к 1974 году более чем в два раза, то есть до 41, 3 тыс. га.

Но все-таки смородина на Белгородчине культура прежде всего любительская и промышленных масштабов пока не имеет. В последние годы в Белгородской области просматривается нарастающая тенденция приобретения частного жилья, и как следствие, индивидуальных садовых участков. 5

Они становятся более доступными для большинства населения. Рост ввода жилья за год в регионе, по данным Белгородстата, только с января по ноябрь 2008 года составил 108,7 % от прошлогоднего уровня. В области было введено 896500 квадратных метров жилой площади (общая площадь), из них 613365 метров - площадь индивидуальных жилых домов. Это второе место по России, после Московской области.

Современные приусадебные участки характеризуются прежде всего эстетической завершенностью. Цель извлечь как можно больше пользы с каждого квадратного метра уже не стоит остро. Самостоятельно или прибегая к услугам специалистов, но все чаще люди стремятся оформить сад, придерживаясь требований ландшафтного дизайна. Но при этом, русский человек желает владеть всем разнообразием и богатством даров природы.

Неоспоримое достоинство альпийской смородины в том, что она очень декоративна и при этом несет все полезные свойства красной смородины. Еще в 1937 году проф. Гансен (США) отзывался о крупноплодном образце Ribes alpinum L как о единственном растении, соединяющем в себе красоту куста с хозяйственной ценностью плодов и заслуживающим самого широкого размножения и введения в культуру (Гансен, 1937).

Возможное использование в Белгородской области смородины альпийской будет способствовать пополнению небогатого ассортимента древесно-кустарниковой растительности городских и поселковых насаждений.

По инициативе губернатора Белгородской области в городах и сёлах региона в 2008-2012 годах предполагается создать 500 парков. Разработана и реализуется долгосрочная программа озеленения территории области. Ежегодно проводятся конкурсы на лучшее благоустройство и озеленение населённых nyHKTOB(www.bel.ru). Следовательно, в самое ближайшее время высокодекоративные и адаптированные сорта и формы будут особенно нужны.

В связи со сказанным, интродукционное и селекционное изучение биологических особенностей форм смородины альпийской приобретает особую актуальность. Всестороннее изучение необходимо для выявления источников 6 хозяйственно-ценных и декоративных признаков, на базе которых возможно создание сортов, адаптированных к условиям Белгородской области.

Цель и задачи исследований

Цель работы - выявление биологических особенностей Ribes alpinum L. при интродукции в Белгородской области.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: выявить фенологические особенности Ribes alpinum L. в условиях Белгородской области; проанализировать биоморфологические характеристики форм Ribes alpinum L.; выявить анатомические особенности плодов, листьев, семян и локализацию в них химических элементов; определить содержание некоторых биологически активных веществ в плодах Ribes alpinum L.; дать оценку популяции Ribes alpinum L., позволяющую выявить источники для селекции; передать в ГСИ новые сорта с комплексом хозяйственно - ценных признаков.

Научная новизна

Впервые проведено сравнительное изучение биологических особенностей популяции растений Ribes alpinum L. Выявлены закономерности фено-ритмики в условиях Белгородской области. На основании впервые проведенного сравнительного анатомического изучения плодов, листьев, семян Ribes alpinum L. установлены особенности их строения и выявлено содержание химических элементов в разных частях клеток и тканей плодов. Сравнительное изучение накопления БАВ (сахаров, аскорбиновой кислоты, каротинои-дов) в плодах позволило выявить формы, перспективные для использования в пищевых целях.

Практическая значимость

Выделено 5 фенотипических форм по декоративности. По комплексу хозяйственных, биологических и декоративных признаков выделены источники для селекции на высокую зимостойкость, содержание витамина С, Сахаров, крупноплодность, декоративность. Оформляются документы в ГСИ на 8 сортов (Теодор, Дуняша, Красный Шар, Эврика, Услада, Ворскла, Зара, Мулатка). Даны рекомендации для возделывания новых культиваров смородины альпийской в фермерских и приусадебных садах.

Результаты исследований включены в учебные курсы «Ботаническое ресурсоведение» и «Биохимия», используются при проведении лабораторных практикумов, выполнении курсовых и дипломных работ при непосредственном участии автора.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В условиях Белгородской области смородина альпийская является хорошо адаптированной культурой, проявляя высокую степень засухоустойчивости и зимостойкости.

2. Богатый элементный состав и высокое процентное содержание питательных веществ в плодах, семенах и листьях сохраняются у сортообразцов независимо от погодных аномалий, что характеризует смородину альпийскую как ценное пищевое растение.

3. Вариабельность комплекса анатомических и морфологических признаков и возможность межвидовой гибридизации позволяет говорить о наличии широкого ряда высокоадаптированных к условиям Белгородской области культиваров, ценных для использования в селекции, как в декоративных, так и в хозяйственных целях.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы представлены на: III и IV Международных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов (Владикавказ, 2009); Международных научно-практических конференциях «Биологически активные соединения природного происхождения: фитотера8 пия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, фармакология, ботаника» (Белгород. 2008) и «Ботанические сады в 21 веке: сохранение биоразнообразия, стратегия развития и инновационные решения» (Белгород, 2009).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 работ, две из которых в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 170 страницах, включает 64 рисунка и 26 таблиц. Список литературы содержит 200 наименований, из которых 17 -на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Пацукова, Надежда Геннадьевна

выводы

1. В условиях Белгородской области смородина альпийская нормально развивается и проходит все фенологические фазы. Многолетняя вариация сроков начала наступления фаз в среднем составляет 25 дней, что связано с разницей погодных условий. Изученные формы Ribes alpinum L. относятся к фенологически ранним растениям. Некоторые образцы имеют слабую тенденцию к вторичному осеннему цветению.

2. Оценка засухоустойчивости показала, что большинство изученных сортообразцов относятся к высоко- и среднезасухоустойчивым (48,7 и 41%, соответственно). Менее адаптированными оказались только 4 сорто-образца, показав низкую степень засухоустойчивости. Выявлено, что все формы имеют высокий уровень зимостойкости (степень подмерзания не превышала 1 балла).

3. Вариабельность таких признаков, как число устьиц, размер и форма клеток, кроющих трихом различных частей растений у морфологически не сходных форм смородины свидетельствует о межвидовой гибридизации и позволяет выявить предположительный тетраплоид - образец А1-7.

4. Из изученных образцов смородины альпийской 56% относятся к образцам с высоким содержанием сахара; 30% - с высоким содержанием витамина С; с высоким содержанием каротинойдов - 60%. Наиболее богатыми по элементному составу являются листья смородины - 10 элементов, наименее богата мякоть плода.

5. Для возделывания в декоративных целях в условиях Белгородской области выделено 5 форм: крупноплодная, компактная, прямостоячая, прямостоячая рассечённолистная и раскидистая. Подготовлены документы для передачи в Государственную комиссию по сортоиспытанию на 8 сортов смородины альпийской (Эврика, Ворскла, Мулатка, Теодор, Дуняша, Услада, Красный шар, Зара) с комплексом хозяйственно-ценных признаков.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В качестве источников для использования в селекции на хозяйственно —ценные признаки рекомендуются образцы:

• на круплоплодность: (Al-1, Al-4, Al-7, Al-9, Al-12, А1-14);

• на скороплодность и раннеспелость: (Al-1, Al-7, Al-14, АЗ-5, А2-10, А2-13, АЗ-7);

• на повышенное содержание аскорбиновой кислоты: (А1- 11, А2-8, А1- 13, А2- 6, А1-3);

• на высокое содержание сахара: (Al-3, Al-4, А2-9, А2-13, А2-14);

• на высокую засухоустойчивость: (АЗ-10, А2-13, Al-12, А2-7, А2-10, А1-4, Al-5, А1-10, Al-11, Al-14, А2-1, А2-2, А2-4, А2-6, А2-7, А2-8, АЗ-1, АЗ-4,АЗ-7;

2. В качестве источников для использования в селекции на декоративные качества рекомендуются образцы:

• на плотность и высоту куста для создания живой изгороди: (А2-6,

А2-9, А2-8, А2-14, АЗ-8).

• на компактность куста и эффектное весеннее цветение

Al-2, Al-6, А1-10, Al-13, А2-12, АЗ-1, АЗ-З;

• на орнаментальность, ажурность листвы

А2-3, A3-2;

• на уникальную окраску ягод

А2-8.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Пацукова, Надежда Геннадьевна, Белгород

1. Аврорин Н.А. Акклиматизация и фенология //Бюлл. Гл. Бот. Сада 1953, Вып.16. С. 20-25.

2. Агабабян В.Ш. К палиноморфологии рода Ribes L. //Изв. АН Арм. ССР Биол. науки 1963, т. 16, N4. С. 93-98.

3. Агроклиматические ресурсы Белгородской области. JL: Гидроме-теоиздат, 1972. - 140 с.

4. Аладина О.Н. Смородина. М.: Изд. дом «Ниола 21 век» 2007. -256 с.

5. Алексеева Н.М., Равкин А.С. Виды и сорта красной смородины как исходный материал для селекции // Садоводство. 1984. - №10. — с. 22-23.

6. Андрейченко Д.А. Ягодники Сибири. Новосибирск, 1952. - 133с.

7. Антимонов, Н.А. Природа Белгородской области / Н.А. Антимонов. -Белгородское книжное издательство, 1959. 240 с.

8. Арестова, Е.А. Интегральная оценка перспективности растений рода SORBUS L. в дендрарии НИИСХ юго-востока / Е.А. Арестова // Лесное хозяйство Поволжья. — Саратов, 2002. Вып. 5. С. 98 - 102.

9. Арсентьева Т.В. Влияние погодных условий на формирование урожая смородины красной в период цветения и созревания ягод // Сезонная ритмика плодовых кустарников. М.: АН СССР, 1992. С. 36-45.

10. Арсеньева Т.В. Особенности биологии и селекционная ценность красной смородины в условиях северо-запада Нечерноземья: Автореф. дис. канд. сельхоз. наук . С.-П.- 1992.- 25 с.

11. Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Семя. JL: Наука, 1990. - 204 с.

12. Ахтырцев, Б.П. Почвенный покров Белгородской области: структура, районирование и рациональное использование / Б.П. Ахтырцев, В.Д. Соловиченко. Воронеж, 1984. -265 с.

13. Базилевская Н.А. Основы теории и методы интродукции растений. — М.: Изд-во МГУ, 1964. 131 с.

14. Баянова JI.B. Селекционная оценка некоторых сортов красной смородины по устойчивости к американской мучнистой росе //V Съезд Все-союзн. об-ва ген. и сел.: тез. докл. М., 1987. т.4, вып. 43. с. 44.

15. Баянова Л.В. Задачи селекции красной смородины и пути их решения //Состояние сортимента плодовых и ягодных культур и задачи селекции. Тез. докл. Орел, 1996. С. 21-23.

16. Бахтеев Ф.Х. Важнейшие плодовые растения. М.: Просвещение, 1970.- 351 с.

17. Бриккел, К. Обрезка растений / К. Бриккел. М.: Мир, 1992. - 197 с.

18. Бондаренко Н.В., Поспелов С.М., Персов М.П. Общая и сельскохозяйственная энтомология. М.: Колос, 1983. 414с.

19. Буш Н.А. Курс систематики высших растений,- М., 1944,- С. 404-412

20. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений// Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1926.-Т.14, вып.2. С. 2-6.

21. Вавилов, Н.И. Ботанико-географические основы селекции / Н.И. Вавилов // Теоретические основы селекции растений. М.; Л., 1935. - Т. I. - 60 с.

22. Володина, Е.В. Классификатор рода Ribes L. подрода Ribesia (Berl.) Jancz. и Eucoreosma (Jancz.) Berg. Л., 1978.- с. 36.

23. Володина, Е.В. Сорта смородины и крыжовника интенсивного типа / Е.В. Володина//Бюллетень ВИР. Л., 1981. - Вып. 117. - С. 76-78.25