Адаптация столовых сортов винограда различного происхождения к стрессовым факторам летнего периода

Сундырева, Мария Андреевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Адаптация столовых сортов винограда различного происхождения к стрессовым факторам летнего периода
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Адаптация столовых сортов винограда различного происхождения к стрессовым факторам летнего периода"

На правах рукописи

005042573

Сундырева Мария Андреевна

АДАПТАЦИЯ СТОЛОВЫХ СОРТОВ ВЙНОГРАДА РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ К СТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА

Специальность: 03.01.05 — физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 0 м* д

.......-о

Краснодар — 2012

Г. -.» Г

005042573

Работа выполнена в Государственном научном учреждении СевероКавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии)

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Ненько Наталия Ивановна

Официальные оппоненты Матузок Николай Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», профессор кафедры виноградарства

Чулков Владимир Викторович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет», заведующий кафедрой плодоовощеводства и виноградарства

Ведущее предприятие Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится 22 мая 2012 г. в ¡У_часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.04 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом - на сайтах http://vak.ed.gov.ru/ и http://kubsau.ru/

Автореферат разослан « » г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Актуальным направлением развития современного виноградарства является улучшение сортимента винограда путем использования сортов, устойчивых к неблагоприятным факторам среды, с более полной реализацией потенциала продуктивности. Для их создания большое значение имеют диагностические исследования, связанные с выявлением сортов с генетически высоким уровнем устойчивости к экологическим стрессам в качестве источников адаптивных признаков в зонах с неблагоприятными погодно-климатическими условиями.

До настоящего времени сравнительный комплексный анализ физиоло-

го-биохимичсских и анатомо-морфологических особенностей адаптации к

г.

абиотическим стрессам летнего периода столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения и формирования элементов продуктивности в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края проводился бессистемно, в недостаточном объеме.

Работа выполнена в Государственном научном учреждении СевероКавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Россельхозакадемии в соответствии с тематическим планом НИР (№ государственной регистрации 01.200957737).

Цель работы — на основе комплекса физиолого-биохимических, анатомо-морфологических, агробиологических показателей раскрыть особенности адаптации столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения к стрессовым факторам летнего периода (высокая температура, низкая влагообеспеченность) в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края для выделения источников селекционно-ценных признаков засухо- и жаростойкости.

Задачи исследований:

1. Изучить сроки прохождения фенологических фаз столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения в зависимости от изменения условий окружающей среды;

2. Раскрыть физиолого-биохимические особенности адаптации к высокой температуре и низкой влагообеспеченности, анатомо-морфологического строения листьев и формирования продуктивности изучаемых сортов винограда;

3. Изучить влияние экстремальных факторов (высокая температура и низкая влагообеспеченность) в период активной вегетации на рост, продуктивность, содержание сахара в ягодах столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения;

4. Выделить сорта столового винограда, сочетающие высокий адаптивный потенциал и хозяйственно-ценные признаки, перспективные для практической селекции.

Научная новизна исследований. Впервые на основе комплексной фи-зиолого-биохимической, анатомо-морфологической, агробиологической оценки выявлены особенности адаптации столовых сортов винограда к стрессорам летнего периода в зависимости от их видового и эколого-географического происхождения и выделены новые источники признаков засухоустойчивости и жаростойкости в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края. Установлена доля влияния происхождения сортов винограда на засухоустойчивость и урожайность винограда.

Практическая значимость работы. Выделены сорта V. уцпГега Ь. эколого-географической группы бассейна Черного моря — Чауш белый, евро-амурского происхождения — Восторг и Краса Севера, сочетающие высокую продуктивность и адаптивность, и сорта V. УшГега Ь. эколого-географической группы бассейна Черного моря — Пухляковский, восточной эколого-географической группы — Чарас мускатный, евро-американского происхождения — Эллада, являющиеся источниками признаков засухоустойчивости, сорта восточной эколого-географической группы Нимранг и Чарас мускатный — жаростойкости.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Физиолого-биохимическая и анатомо-морфологическая характеристика засухоустойчивости столовых сортов винограда различного видового

и эколого-географического происхождения в зависимости от гидротермических условий среды.

Физиолого-биохимическая оценка жаростойкости столовых сортов винограда, отличающихся по происхождению.

Содержание хлорофилла, эффективность первичных процессов фотосинтеза и площадь листьев, формирующая урожай, изучаемых сортов винограда в условиях недостаточной влагообеспеченности и высокой температуры.

Урожайность столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения в условиях недостаточной влагообеспеченности и высокой температуры.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на ежегодных заседаниях Ученого совета ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии в 20082010 гг., III и IV Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2009-2010 гг.), заседании школы молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений» (Геленджик, 2009 г.), международной научно-практической конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда» (Краснодар, 2010 г.)

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах, в том числе 2 статьи в изданиях, определенных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 148 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов и рекомендаций для практической селекции. Работа содержит 50 таблиц, 7 рисунков и 3 приложения. Список использованной литературы включает 180 источников, в том числе 62 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Обоснована актуальность, определены цели и задачи исследований, обозначены новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

1. Состояние изученности вопроса: На основании анализа литературных источников раскрыт вопрос современного состояния изученности адаптации растений винограда к абиотическим стресс-факторам летнего периода. Обоснована необходимость использования адаптивных сортов винограда в селекции с целью формирования устойчивых ампелоценозов, стабилизации плодоношения и улучшения качества продукции.

2. Условия, объекты н методы исследований. Исследования проводились в 2008-2010 гг. в Анапо-Таманской зоне Краснодарского края на виноградниках Российской Ампелографической коллекции ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии (г. Анапа). Годы исследований в период вегетации (апрель-сентябрь) были засушливыми: сумма осадков за период вегетации составила в 2008 году 186,0 мм, 2009 году — 114,9 мм, в 2010 году — 213,1 мм, при среднемноголетней норме 242,1 мм. Сумма активных температур в период вегетации была выше среднемноголетней нормы (3369 °С) на 227 °С в 2008 году, на 133°С — в 2009 году и на 422°С — в 2010 году. Июль 2008 года был засушливым (количество осадков — 18 мм, при среднемноголетней норме 37,1 мм), а июль 2010 года — жарким относительно среднемноголетних показателей. В августе наблюдались наиболее экстремальные условия увлажнения: в 2008 и 2009 годах осадков не было, при среднемноголетней норме 39,7 мм, в 2010 году — почти в 4 раза меньше нормы (10,1 мм).

Объекты исследований — 10 столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения: сорта V. укиГега Ь. западноевропейской (Мадлен Анжевин — раннего срока созревания), бассейна Черного моря (Чауш белый, Яй изюм розовый — раннего, Пухляковский — позднего срока созревания), восточной (Нимранг — среднего, Чарас мускатный — позднего срока созревания) эколого-географических групп, межвидового евро-амурского (Восторг, Краса Севера — раннего срока созревания) и евро-американского (Эллада — среднего, Кутузовский — позднего срока созревания) происхождения, высаженные в 1996 году по схеме 3,5 х 2 м, форма кустов - двусторонний высокоштамбовый кордон Казенава, подвой Кобер 5ББ.

Предмет исследований — адаптивность данных сортов винограда к стрессовым факторам летнего периода (высокая температура, низкая влагообеспеченность).

Агробиологические учеты и фенологические наблюдения в течение вегетационного периода проводили по методике М.А. Лазаревского (1963), содержание сахара в ягодах определяли полевым рефрактометром. В лаборатории физиологии и биохимии растений, проблемно-исследовательской лаборатории, научном центре виноградарства ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии определяли общую оводненность, содержание связанной и свободной воды в листьях — весовьм методом по М.Д. Кушниренко (1991), проницаемость клеточных мембран — кондуктометрическим методом на приборе Агат 2М по методике H.H. Кожушко (1976), общее содержание белка -1— спектральным методом на приборе UNICO 2800 UV/VIS (1989), пигментов — спектральным методом на приборе UNICO 2800 UV/VIS — по В.Ф. Гавриленко (1975), углеводов (сахароза, водорастворимые сахара, крахмал) — с помощью антронового реактива на приборе ФЭК 2 по Н.В. Воробьеву (1985), аминокислот, органических, фенолкарбоновых кислот, ионов Са2+ — методом капиллярного электрофореза на приборе Капель 103Р (1997), анатомо-морфологические срезы листовой пластинки винограда по Хржановскому (1969). Статистическая обработка результатов исследований производилась методами дисперсионного, корреляционного анализов (П.Н. Константинов, 1952; В.А. Дзюба, 2007), ортогональной регрессии (Н.В. Кочерина, В.А. Драгавцев, 2008) с использованием программ Excel и Mathcad. Показатели экономической эффективности рассчитывались согласно методике Е.А. Егорова, Ж.А. Шадриной (2010).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Фенологические фазы сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождении.

У большинства изучаемых сортов винограда в экологических условиях Анапо-Таманской зоны распускание глазков было тесно связано со скоростью повышения температуры в апреле (К корр. = -0,73...-1,00), что согласу-

ется с исследованиями М.А. Лазаревского (1961). Начало цветения у большинства сортов винограда зависело от суммы активных температур от распускания глазков и зимне-весеннего запаса влаги. В целом повышение температуры ускоряло наступление фазы цветения винограда (Ккорр.=-0,53...-1,00), а увеличение количества осадков как непосредственно в фазу цветения, так и за зимне-весенний период, отодвигало сроки ее наступления (Ккорр.=0,53...0,98). На начало созревания ягод у большинства сортов винограда наибольшее влияние оказывала среднемесячная температура в августе (Ккорр=-0,67...-1,00), а продолжительность вегетационного периода у большинства сортов зависела от количества осадков, выпавших с июля по август (К корр.= -0,97...-1,00).

3.2 Адаптация столовых сортов винограда к высокой температуре и низкой влагообеспеченности и формирование продуктивности

Соотношение связанной и свободной воды в тканях растения является показателем его устойчивости к обезвоживанию, а, следовательно, и его адаптивности в условиях-водного стресса. Динамика соотношения связанной и свободной воды в листьях винограда в июле приведена на рисунке 1.

30,00

25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00

Ш 2008 «2009 И 2010

Рисунок 1 — Динамика соотношения связанной и свободной воды в листьях винограда в июле 2008 - 2010 гг. 8

В условиях недостаточного увлажнения в июле 2008 года большей устойчивостью к обезвоживанию отличались сорта V. УшГега восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный), сорта евро-американского происхождения (Кутузовский, Эллада). В эколого-географической группе бассейна Черного моря выделяются сорта Чауш белый и Яй изюм розовый. Засухоустойчивостью отличался сорт евро-амурского происхождения Восторг.

В более мягких условиях июля 2009 года соотношение связанной и свободной воды снижалось. В условиях высоких температур июля 2010 года (сумма активных температур от распускания глазков до отбора в июле 2336 °С, при среднемноголетней норме за этот период 2102 °С) у изучаемых сортов V. уцц£ега Ь. восточной эколого-географической группы, группы бассейна Черного моря и сорта евро-американского происхождения Эллада устойчивость к обезвоживанию возрастала. Наибольшим соотношением связанной и свободной воды в листьях в этих условиях выделялись сорта V. уиц&га Ь. восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный), сорт группы бассейна Черного моря Чауш белый, сорт евро-американского происхождения Эллада.

Таким образом, устойчивостью к обезвоживанию в июле в условиях, как недостаточного увлажнения, так и высокой температуры отличаются сорта V. уц-цГега Ь. восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный), сорт эколого-географической группы бассейна Черного моря Чауш белый, сорт евро-американского происхождения Эллада.

В июле происходит закаливание растений, что объясняет слабые колебания соотношения связанной и свободной воды в листьях в августе некоторых сортов: евро-амурского происхождения (Восторг), восточной группы (Нимранг), бассейна Черного моря (Яй изюм розовый), западноевропейской группы (Мадлен Анжевин). В 2009 году по сравнению с 2008 годом у большинства изучаемых сортов изменение соотношения связанной и свободной воды незначительно, кроме сортов группы бассейна Черного моря (Чауш белый) и евро-американского происхождения (Эллада). Устойчивость листьев к обезвоживанию возрастала по годам исследования у сортов Пухляковский, Чарас мускатный и Краса Севера, т.е. происходил процесс активной адаптации (рис. 2).

15,00 ; "' 10,00 ¡ 5,00 j 0,00 •»■

Mí 2008 IB 2009 Ш 2010

Рисунок 2 — Динамика соотношения связанной и свободной воды в листьях винограда в августе, 2008 - 2010 гг.

Наибольшей устойчивостью к обезвоживанию в условиях августа 2008 года выделялись сорта восточной группы (Чарас мускатный), бассейна Черного моря (Чауш белый), евро-американского происхождения (Кутузовский, Эллада), С увеличением напряженности температурного фактора в 2010 году большей устойчивостью к обезвоживанию отличались сорта восточной группы (Чарас мускатный), бассейна Черного моря (ПуХляковский), евро-американского (Эллада), евро-амурского (Краса Севера) происхождения.

Зависимость отношения связанной и свободной воды в листьях изучаемых сортов винограда от гидротермических условий среды в июле приведена в таблице 1.

Таблица 1 — Коэффициент корреляции отношения связанной и свободной формы воды в листьях винограда с гидротермическими условиями среды в июле

Сорт К кор с 2 осадков в период отбора К кор с ГТК в период отбора К кор с £ t°C от начала распускания глазков

Мадлен Анжевин -1,0 -0,9 -1,0

Чауш белый -0,5 -0,8 -0,2

Яй изюм розовый -0,9 -1,0 -0,7

Нимранг -0,7 -0.9 -0,5

Чарас мускатный -0,3 -0.7 -0,01

Восторг -1,0 -0,8 -1.0

Краса Севера -0,9 -0,6 -1,0

Кутузовский -1,0 -0.8 -1,0

Эллада -0,2 -0,5 0,1

Сорта V. уцнГега Ь. восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный), группы бассейна Черного моря (Чауш белый), евро-американского происхождения (Эллада), отличающиеся высокой устойчивостью к обезвоживанию в июле, характеризуются слабой зависимостью засухоустойчивости от погодных факторов.

Зависимость отношения связанной и свободной воды в листьях изучаемых сортов винограда от гидротермических условий среды в августе приведена в таблице 2.

Таблица 2 — Коэффициент корреляции отношения связанной и свободной формы воды в листьях винограда с гидротермическими условиями среды в августе

Сорт К кор с X осадков в период отбора К кор с ГТК в период отбора К кор с £ от начала распускания глазков

Мадлен Анжевин 0,8 0,6 0,26

Чауш белый 0,1 -0,3 -0,6

Яй изюм розовый -0,1 0,3 0,6

Нимранг -0,8 -0,5 -0,2

Чарас мускатный 0,9 1,0 0,9

Восторг -1,0 -1,0 -0,9

Краса Севера 0,3 0,6 0,8

Кутузовский -0,7 -0,9 -1,0

Эллада 0,7 0,5 0,16

Количество осадков в августе не оказывало влияния на соотношение связанной и свободной воды в листьях сортов V. уЫГега Ь. группы бассейна Черного моря (Чауш белый и Яй изюм розовый), евро-амурского происхождения (Краса Севера). У сорта восточной эколого-географической группы Чарас мускатный отмечена положительная зависимость устойчивости к обезвоживанию от количества выпавших осадков и суммы активных температур до отбора в августе. Температура в августе не влияла на устойчивость к обезвоживанию сортов V. viшfera Ь. западноевропейской эколого-географической группы (Мадлен Анжевин), восточной группы (Нимранг), группы бассейна Черного моря (Чауш белый и Яй изюм розовый), евро-американского происхождения (Эллада).

Устойчивость листьев к обезвоживанию согласуется с содержанием сахарозы и пролина. У большинства изучаемых сортов связывание воды в листьях при изменении условий среды регулируется посредством накопления пролина (Ккорр.= 0,68-1,00) и, в отдельные годы, у сортов черноморской группы Яй изюм розовый и Пухляковский, восточной группы — Нимранг и Чарас мускатный, евро-американского происхождения — Кутузовский и Эллада — сахарозы (Ккорр.= 0,73-0,96).

Засухоустойчивость может быть связана с образованием ксероморфной структуры листа (табл.3).

Таблица 3 — Анатомо-морфологическая характеристика листьев винограда

Сорт Соогношение палисадного и губчатого слоя Толщина кутикулы и верхнего эпидермиса, усл. ед.

Мадлен Анжевин (к) 1,2 2,6

Чауш белый 0,9 1,3

Яй изюм розовый 0,9 2,0

Пухляковский 1,5 1,6

Нимранг 1,1 1,8

Чарас мускатный 1,4 2,0

Восторг (к) 0,7 2,0

Краса Севера 0,7 1,3

Кутузовский 1,3 2,2

Эллада 1,2 1,5

НСР05 0,2 0,3

Наибольшее значение соотношения палисадной и губчатой паренхимы отмечено в листьях сортов Пухляковский группы бассейна Черного моря, Кутузовский евро-американского происхождения, сорта восточной группы Нимранг. Наиболее сильно кутикулярный слой развит у сортов Мадлен Ан-жевин западноевропейской группы, Кутузовский - евро-американского происхождения, Яй изюм розовый - черноморской группы, Чарас мускатный -восточной группы, Восторг - евро-амурского происхождения. Сорта Чарас мускатный и Кутузовский сочетали оба признака ксероморфизма в анатомо-морфологическом строении листьев, что является ценным селекционным признаком.

Устойчивость винограда к повышенным температурам определяли в модельном опыте по коэффициенту повреждения мембран (КП). В августе отмечается закаливание мембран по сравнению с июлем и наибольшая устойчивость листьев винограда к разрушению при перегреве. В 2008 году наиболее жаростойкими были листья сортов восточной группы Нимранг и Чарас мускатный, в засушливом 2009 году - Чауш белый, Яй изюм розовый, Нимранг, Чарас мускатный, Восторг. Осадки, выпавшие в августе 2010 г., при высокой температуре воздуха, снизили устойчивость сортов винограда к высокой температуре. В этих условиях выделялись сорта евро-амурского (Восторг, Краса Севера), евро-американского (Кутузовский, Эллада) происхождения, западноевропейской группы Мадлен Анжевин, восточной группы Нимранг. Закаливание клеток к высокой температуре с июля по август 2010 года отмечалось у сортов восточной группы (Нимранг и Чарас мускатный) и межвидового происхождения (Восторг, Краса Севера, Кутузовский, Эллада) (табл. 4).

Таблица 4 — Устойчивость листьев винограда к высокой температуре (КП), 2008-2010 гг.

Сорт 2008 г. 2009 г. 2010 г.

август июль август июль август

Мадлен Анжевин (к) 34,8 19,0 8,7 3,5 5,5

Чауш белый 8,2 8,7 3,6 8,3 12,8

Яй изюм розовый 6,2 11,6 4,5 22,3 16,4

Пухляковский - 8,2 6,6 8,9 30,7

Нимранг 1,1 11,8 2,1 9,5 1,1

Чарас мускатный 1,9 29,7 2,0 33,3 16,8

Восторг (к) - 17,8 4,1 7,8 2,0

Краса Севера - 3,1 6,0 5,5 4,4

Кутузовский - 38,5 10,5 28,6 2,9

Эллада - 20,2 12,5 70,2 7,7

НСРп, 14,7 8,0 2,6 15,3 6,9

У разных сортов винограда устойчивость клеточных мембран к перегреву обеспечивают фенолкарбоновые кислоты и аскорбиновая кислота, нейтрализующие активные формы кислорода, образующиеся при стрессе и разрушающие мембраны, ионы Са2*, обладающие способностью стабилизировать мембраны, и белок (табл. 5).

Таблица 5 — Зависимость КП от суммы фенолкарбоновых кислот и аскорбиновой кислоты, содержания ионов Са2+, белка (К корреляции)

Сорт КП / Са2' КП / Сумма фенолкарбоновых кислот и аскорбиновой кислоты КП / Содержание белка

Мадлен Анжевин -0,19 -0,63 0,07

Чауш белый 0,71 0,52 -0,22

Яй изюм розовый -0,89 0,99 -0,1

Пухляковский 0,74 0,79 -0,06

Нимранг -0,79 -0,32 -0,93

Чарас мускатный 0,17 0,21 -0,68

Восторг -0,78 -0,58 -0,49

Краса Севера 0,95 0,15 -0,08

Кутузовский -0,87 -0,04 -0,25

Эллада -0,44 0,18 0,34

У сорта западноевропейской эколого-географической группы Мадлен Анжевин жаростойкость определяется накоплением фенолкарбоновых и аскорбиновой кислот, у изучаемых сортов группы бассейна Черного моря — как фенолкарбоновых и аскорбиновой кислот, так и ионов Са2+. У сортов восточной эколого-географической группы сильная корреляционная зависимость существует между КП и содержанием белка и ионов Са2+. Коэффициент повреждения мембран у сортов винограда межвидового происхождения наиболее сильно коррелирует с концентрацией ионов Са2+ в листьях.

При дисперсионном анализе засухоустойчивости и жаростойкости сортов винограда установлено, что происхождение сортов большее влияние оказывает на засухоустойчивость (60,6 %), и меньшее (32,1 %) — на жаростойкость. Доля вклада условий года в засухоустойчивость и жаростойкость сортов винограда незначительна (табл. 6).

Таблица 6 — Влияние происхождения на засухоустойчивость и жаростойкость сортов винограда

Доля вклада фактора, % Засухоустойчивость Жаростойкость

Доля вклада повторений (года) 8,5 7,1

Доля вклада вариантов (происхождение) 60,6 32,1

Доля вклада случайных факторов 30,9 60,9

Наибольшая площадь ассимиляционной поверхности, формирующая урожай, отмечалась в 2009 году, который характеризуется как засушливый. С увеличением ГТК, т. е. с улучшением условий увлажнения, площадь листьев, формирующая урожай, снижается (табл. 7).

Таблица 7 - Зависимость площади ассимиляционной поверхности винограда, формирующей урожай и сахаристость сока ягод, от ГТК

Сорт К корреляции площади листьев, формирующей 1 г урожая/ГТК К корреляции площади листьев, формирующей 1 г/100см3 сахара/ГТК

Мадлен Анжевин -0,93 -1,00

Чауш белый -0,98 -0,89

Яй изюм розовый -0,96 -0.91

Пухляковский -1,00 -1,00

Нимранг -0,87 -0,90

Чарас мускатный -0,96 -0,96

Восторг -0,79 -0,46

Краса Севера -0,97 -1,00

Кутузовский -0,99 -0,98

Эллада 1,00 -1,00

Интенсивность фотосинтеза единицы поверхности листа возрастет с увеличением содержания в нем хлорофилла (B.C. Шевелуха, 1997). Особое значение активность фотосинтеза имеет в августе (К. Стоев, 1981). В неблагоприятных условиях увлажнения в августе в 2008 году наибольшее содержание хлорофилла отмечается в листьях сортов восточной группы (Чарас мускатный), группы бассейна Черного моря (Яй изюм розовый), евро-амурского (Восторг) и евро-американского (Кутузовский, Эллада) происхождения. В условиях засухи 2009 года большим содержанием хлорофилла в листьях отличаются сорта группы бассейна Черного моря (Чауш белый, Пухляковский), евро-амурского (Восторг) и евро-американского (Кутузовский) происхождения. В 2010 году выделились сорта восточной эколого-географической группы (Чарас мускатный), евро-амурского (Восторг) и евро-американского (Кутузовский) происхождения. Таким образом, при воздействии как недостаточной влагообеспеченности, так и высокой температуры большее содержание хлорофилла отмечается в листьях

сортов евро-амурского (Восторг) и евро-американского (Кутузовский) происхождения (табл. 8).

Таблица 8 — Содержание хлорофиллов (а+б) в листьях винограда в августе, 2008-2010 гг., мг/г сух в-ва

Сорт 2008 2009 2010

Мадлен Анжевин 5,19 6,73 7,74

Чауш белый 5.76 10.3 3,84

Ян изюм розовый 7,21 8,2 5,91

Пухляковский - 10.4 3,93

Нимранг 5,39 8,6 4,14

Чарас мускатный 7,10 6,62 8,17

Восторг 7,32 9,6 8,62

Краса Севера 5.94 8,3 6,56

Кутузовский 7,65 10,3 9,41

Эллада 7,88 8,98 6,31

НСР„5 0,8 1,0 1,5

Влияние погодных условий на эффективность первичных процессов фотосинтеза единицы хлорофилла приведено в таблице 9.

Таблица 9 — Влияние погодных условий на эффективность первичных процессов фотосинтеза (К корреляции)

Сорта Сумма темпе- Сумма темпе- Сумма осад- Сумма осад-

ратур в июле ратур в августе ков в июле ков в августе

Мадлен Анжевин 0,2 -0,1 0,5 -0,7

Чауш белый 0,3 -0,2 0,6 -0,8

Яй изюм розовый 0,5 -0,3 0,7 -0,9

Пухляковский

Нимранг -0,1 -0,6 0,2 ОД

Чарас мускатный 1,0 -0,6 1,0 ОД

Восторг 0,3 -0,8 0,6 -1,0

Краса Севера 0,3 0,1 0,6 -0,6

Кутузовский 0,1 -0,6 0,4 0,2

Эллада 0,2 0,1 0,5 0,7

Относительная эффективность первичных процессов фотосинтеза на единицу хлорофилла, выраженная в отношении Хл ССК/Хл ФС I и II, за-

висиг от температурного фактора в августе у сортов восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный), евро-амурского (Восторг) и евро-американского (Кутузовский) происхождения. При росте суммы активных температур до времени отбора в августе относительная эффективность первичных процессов фотосинтеза на единицу хлорофилла возрастет (при увеличении соотношения Хл ССК/ Хл ФС I и II снижается относительная эффективность первичных процессов фотосинтеза).

Увеличение количества осадков в августе повышает эффективность первичных процессов фотосинтеза единицы хлорофилла у большинства изучаемых сортов винограда, кроме сортов восточной группы (Нимранг, Чарас мускатный) и евро-американского (Кутузовский) происхождения.

3.3 Рост, продуктивность и оценка экспрессивности генетических систем аттракции и адаптивности сортов винограда различного происхождения

Наиболее стабильным и выделяющимся из общей группы коэффициентом плодоношения отличаются сорта группы бассейна Черного моря Чауш белый, сорта евро-амурского происхождения Восторг и Краса Севера. По коэффициенту плодоносности так же выделялись контрольные сорта Мадлен Анжевин и Восторг, а также сорт евро-американского происхождения Кутузовский.

При оценке продуктивности изучаемых сортов винограда установлено, что наибольшая урожайность с куста в 2008 году была у сортов Краса Севера и Чауш белый, в 2009 году - Краса Севера, в 2010 году -Яй изюм розовый, Восторг и Краса Севера. Определение содержания сахара в ягодах изучаемых сортов винограда показало, что в 2008 году наибольшим этот показатель был у сортов Эллада, Чарас мускатный и Восторг, в 2009 году - Мадлен Анжевин, Чауш белый, Восторг, в 2010 году - Мадлен Анжевин, Яй изюм розовый, Восторг, Кутузовский, Эллада (табл. 10).

Таблица 10 —Характеристика продуктивности и массовая концентрация Сахаров в соке ягод винограда, 2008-2010 гг.

Сорт Индекс продуктивности побега, г Урожай с куста, кг Массовая концентрация Сахаров в соке ягод, г/100 см3

2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 2009 2010

Мадлен Анжевин (к) 289,3 270,6 260,0 9,3 6,2 6,2 18,0 23,0 19.7

Чауш белый 500,5 403.0 Н372,0 23,1 12,3 12Д^ 17,0 21,0 16,3

Яй изюм розовый 338,0 342.4 284,8 17,2 9,8 13,0 17,8 17,6 20,3

Пухляковский - 220.0 170,8 - _3,8 2,3 - 19,0 17,3

Нимранг 228,5 387,0 256,5 8,5 6,6 1,8 18,8 12,5 14,0

Чарас мускатный 204.8 277.9 380,0 13,0 5,6 11,0 22,0 18,0 17,3

Восторг (к) 362.4 405.6 528,0 12,0 14,2 22,4 21,0 19,7

Краса Севера 841,5 680,0 500,0 22,4 26,8 '"ТтдГ 13,8 16,0 16,7

Кутузовский 409,2 319,0 10,0 10,3 19,4 19,0 | 19,0

Эллада 279,5 390,0 - 3,5 13,2 24,4 17,8 19,0

НСР05 152,8 93,6 91,8 5,1 4.9 4,5 2,5 2,2 1,6

На фактическую урожайность растений винограда помимо факторов текущего периода вегетации оказывают влияние условия предыдущего года, когда закладывался урожай, и условия перезимовки растений. Однако распределение пластических веществ в генеративную и вегетативную часть всецело находится под воздействием условий настоящего периода вегетации. Характеристикой такого распределения является соотношение урожайности и прироста (рис. 3).

3 2008 а 2003 В 2010

Рисунок 3 — Соотношение урожайности и прироста винограда, 2008-2010 гг.

При увеличении напряженности температурного фактора по годам исследования происходит снижение соотношения урожайности и прироста у большинства сортов винограда (Ккорр.= -0,7 ... -1,0), что свидетельствует о нерациональном распределении пластических веществ в условиях повышенных температур и может быть связано с адаптацией.

Дисперсионный анализ урожайности и содержания сахара в ягодах изучаемых сортов винограда показал, что происхождение сортов в большей степени влияет на урожайность, а на сахаристость — на 33,3 %.

Фенотипические эффекты генетических систем адаптивности и аттракции «ортогональны» (Н.В. Кочерина, 2009). С помощью метода ортогональной регрессии оценена экспрессивность генотипа по фенотипу изучаемых сортов винограда (рис. 4).

' ао с 4 . ! у =0.44 0.053 х

5_аЗг- 1 ( I / ................/........-

П з , . ~ ?. ¡1 10 ¡ай- аНг +

'¡0.5

1.0 2.0 Прирост, м/поб 2008 г. 3.0

аЙ+1 у* 0,12 | 0,086 х

1 \ \.

\ 6*\ -

—- Г Зю\ 1 1 У*

ас! -

1.0 2.0

Прирост, м/поб

! | 1 1*8 |

айг- """" . ! з . 1 6

у = 0,30+: 0,037*

! at.tr т

1.0 2.0

Прирост м'поб 2009 г.

1 Мадлен Анжевин 3 Яй изюм розовый 5 Нимранг

7 Восторг 9 Кутузовский

2 Чауш белый

4 Пухляковский

б Чарас

мускатный

8 Краса Севера

10 Эллада

2010 г.

Рисунок 4 — Экспрессивность генотипа сортов винограда, 2008-2010 гг.

В 2008 году в зоне положительной аттракции и адаптации находились сорта Чауш белый и Кутузовский. В 2009 году к ним добавился сорт Краса Севера. В 2010 году в этой зоне располагались сорта Восторг и Краса Севера, сорт Чауш белый характеризуется незначительной отрицательной адаптацией и может быть определен как толерантный.

Выводы

1. На основе агробиологических, физиолого-биохимических и ана-томо-морфологических показателей выявлены особенности адаптации столовых сортов винограда к стрессорам летнего периода в зависимости от их видового и эколого-географического происхождения и выделены сорта, обладающие как высокой продуктивностью, так и устойчивостью к комплексу стресс-факторов летнего периода (высокая температура, низкая влагообеспе-ченность), перспективные для практической селекции.

2. В условиях Анапо-Таманской зоны у изучаемых сортов винограда повышение температуры ускоряет наступление фаз распускания глазков и цветения, продолжительность вегетационного периода у большинства из них зависит от количества осадков, выпавших с июля по август.

3. Сорта эколого-географической группы бассейна Черного моря — Пухляковский, восточной группы — Чарас мускатный, евро-амурского происхождения — Краса Севера, евро-американского происхождения Эллада отличаются наибольшей устойчивостью к недостаточному увлажнению во время максимального проявления водного и температурного стресса.

4. У большинства изученных сортов винограда устойчивость к обезвоживанию листьев согласуется с содержанием в них пролина (К корреляции = 0,68 — 1,00) и, в отдельные годы, у сортов эколого-географической группы бассейна Черного моря (Яй изюм розовый, Пухляковский), восточной группы (Нимранг, Чарас мускатный), евро-американского происхождения (Кутузовский, Эллада) ■— сахарозы.

5. Сорта Чарас мускатный и Кутузовский характеризуются большей величиной соотношения палисадной и губчатой паренхимы и толщины кути-кулярного слоя листьев, что является ценным селекционным признаком.

6. Наибольшей жаростойкостью характеризуются сорта восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный), межвидового происхождения (Восторг, Краса Севера, Кутузовский). Жаростойкость сортов западноевропейской эколого-географической группы (Мадлен Анжевин) в большей мере согласуется с содержанием в листьях суммы фенолкарбоно-вых кислот и аскорбиновой кислоты, группы бассейна Черного моря (Чауш белый, Яй изюм розовый, Пухляковский) — ионов Са2+, суммы фенолкарбо-новых и аскорбиновой кислот, восточной группы (Нимранг, Чарас мусканый) — белка, сортов межвидового происхождения (Восторг, Краса Севера, Кутузовский, Эллада) — ионов Са2+.

7. С использованием дисперсионного анализа засухоустойчивости и жаростойкости сортов винограда установлено, что доля влияния происхождения сортов на их засухоустойчивость составляет 60,6 %, а на жаростойкость— 32,1%.

8. Установлена высокая обратная корреляционная зависимость между ГТК и площадью листовой поверхности, формирующей урожай. При воздействии как недостаточной влагообеспеченности, так и высокой температуры большее содержание хлорофилла (а+б) отмечается в листьях сортов евро-амурского (Восторг) и евро-американского (Кутузовский) происхождения.

9. Увеличение количества осадков в августе повышает эффективность первичных процессов фотосинтеза единицы хлорофилла у большинства изучаемых сортов винограда, кроме сортов восточной эколого-географической группы (Нимранг, Чарас мускатный) и евро-американского (Кутузовский) происхождения.

10. Наиболее урожайными в условиях засухи и высокой температуры были сорта эколого-географической группы бассейна Черного моря (Чауш

белый, Яй изюм розовый), евро-амурского происхождения (Восторг, Краса Севера). С помощью дисперсионного анализа установлено, что происхождение сортов больше влияет на урожайность и меньше — на сахаристость.

11. Преимущественное распределение пластических веществ в генеративную часть отмечено у сортов евро-амурского происхождения (Восторг и Краса Севера) и восточной эколого-географической группы (Нимранг и Ча-рас мускатный). При увеличении напряженности температурного фактора у всех изученных сортов отмечается перераспределение пластических веществ в вегетативную часть.

12. Регрессионный анализ продуктивности и интенсивности ростовых процессов позволил установить, что сорта эколого-географической группы бассейна Черного моря (Чауш белый), евро-амурского происхождения (Восторг и Краса Севера) характеризуются одновременным проявлением фенотипических эффектов генетических систем адаптивности и аттракции.

Рекомендации для науки н производства

Рекомендуется использовать в селекционном процессе сорта эколого-географической группы бассейна Черного моря — Чауш белый, евро-амурского происхождения — Восторг и Краса Севера, сочетающие высокую продуктивность и адаптивность, и сорта V. уш£ега Ь. эколого-географической группы бассейна Черного моря — Пухляковский, восточной эколого-географической группы — Чарас мускатный, евро-американского происхождения — Эллада, являющиеся источниками признаков засухоустойчивости, сорта восточной эколого-географической группы Нимранг и Чарас мускатный — жаростойкости.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ на соискание учёной степени кандидата наук:

1. Сундырева, М.А. Засухоустойчивость столовых сортов винограда в условиях Анапо-Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, Ю.Ф. Якуба // Виноделие и виноградарство. — 2010. — №5. — С. 40-41

2. Сундырева, М.А. Формирование продуктивности столовых сортов винограда различного происхождения в стрессовых условиях лета / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько//Виноделие и виноградарство. - 2011. - Лг» 4. - С.40-41

Прочие научные издания:

3. Егоров, Е.А. Анапская ампелографическая коллекция / Е.А. Егоров, О.М. Ильяшенко, А.Г. Коваленко [и др.] — Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2009.-215 с.

4. Сундырева, М.А. Формирование продуктивности различных по происхождению столовых сортов винограда в условиях Анапо-Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько // Методы и регламенты оптимизации структурных элементов агроценозов и управление реализацией продукционного потенциала растений. Сборник материалов по основным итогам научных исследований за 2008 год. - Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2009. - С. 307-310

5. Сундырева, М.А. Оценка засухо- и жаростойкости столовых сортов винограда различных эколого-географических групп в условиях Анапо-Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, Ю.Ф. Якуба, М.Ю. Абреч, А.В. Караваева, Т.В. Схаляхо // Методы и регламенты оптимизации структурных элементов агроценозов и управление реализацией продукционного потенциала растений. Сборник материалов по основным итогам научных исследований за 2008 год. - Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2009. - С. 325-330

6. Сундырева, М.А. Засухоустойчивость столовых сортов винограда в условиях Анапо-Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, Т.В. Схаляхо // Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». — Краснодар: КубГАУ, 2009. — С. 189-191

7. Сундырева, М.А. Влияние генотипа отцовской и материнской форм на формирование засухо- и жаростойкости сортов винограда в условиях Анапо-

Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, И.А. Ильина, Т.В. Схаляхо // Материалы Всероссийской школы молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений», с. Дивноморское, г. Геленджик, 22-26 сентября, 2009 г. — Краснодар, 2011— С. 293-296

8. Сундырева, MA. Засухо- и жаростойкость столовых сортов винограда в зависимости от генетического происхождения / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, Ю.Ф. Якуба, М.В. Захарова // Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда. Сборник материалов международной научно-практической конференции. - Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2010.— С. 60-69

9. Сундырева, М.А. Формирование засухо- и жаростойкости сортов винограда в условиях Анапо-Таманской зоны в зависимости от генотипов родительских форм / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько // Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». —Краснодар: КубГАУ, 2010. — С. 227-229

10. Сундырева, М.А. Влияние генотипов родительских форм на формирование засухо- и жаростойкости сортов винограда в - условиях Анапо-Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, C.B. Щербаков // Плодоводство и виноградарство Юга России [Электронный ресурс]. - Краснодар, 2011. -№10(4).-9 с.

11. Сундырева, М.А. Устойчивость к водному стрессу столовых сортов винограда в условиях Анапо-Таманской зоны / М.А. Сундырева, Н.И. Ненько, C.B. Щербаков // Плодоводство и виноградарство Юга России [Электронный ресурс]. - Краснодар, 2011. - №10(4). - 5 с.

Подписано в печать 19.04.2012 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ №335

Отпечатано в типографии Куб ГАУ 350044,г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Сундырева, Мария Андреевна, Краснодар

61 12-6/595

Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт

садоводства и виноградарства

На правах рукописи

Сундырева Мария Андр

АДАПТАЦИЯ СТОЛОВЫХ СОРТОВ ВИНОГРАДА РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ К СТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА

Специальность: 03.01.05. — физиология и биохимия растений

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель д. с.-х. наук

Н.И. Ненько

Краснодар — 2012

Содержание

Введение.......................................................................................................................3

1 Состояние изученности вопроса.............................................................................6

1.1 Проблема создания адаптивного сортимента винограда..................................6

1.2 Адаптация растений винограда к условиям произрастания.............................9

2 Условия, объекты и методы исследований..........................................................34

2.1 Уловия проведения исследований.....................................................................34

2.2 Объекты исследований........................................................................................42

2.3 Методы исследований.........................................................................................51

3 Результаты исследования.......................................................................................53

3. 1 Фенологические фазы сортов винограда различного

видового и эколого-географического происхождения..........................................53

3.2 Адаптация сортов винограда к высокой температуре и низкой влагообеспеченности и формирование продуктивности.......................................62

3.2.1 Засухоустойчивость сортов винограда различного происхождения..........62

3.2.2 Жаростойкость сортов винограда различного происхождения...................84

3.2.3 Формирование продуктивности изучаемых сортов винограда...................87

3.3 Рост, продуктивность и оценка экспрессивности генетических систем аттракции и адаптивности сортов винограда различного происхождения.........96

3.3.1 Агробиологическая характеристика изучаемых сортов винограда............96

3.3.2 Оценка экспрессивности генетических систем аттракции и адаптивности изучаемых сортов винограда с использованием метода ортогональной регрессии..................................................................................................................104

3.4 Экономическая эффективность выращивания изучаемых

сортов винограда......................................................................................................108

Выводы.....................................................................................................................109

Рекомендации для науки и производства..............................................................112

Список использованных источников.....................................................................113

Приложения..............................................................................................................132

Введение

До настоящего времени сравнительный комплексный анализ физиолого-биохимических и анатомо-морфологических особенностей адаптации к абиотическим стрессам летнего периода столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения и формирования элементов продуктивности в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края проводился бессистемно, в недостаточном объеме.

Задачи исследований:

Научная новизна исследований. Впервые на основе комплексной физиолого-биохимической, анатомо-морфологической, агробиологической оценки выявлены особенности адаптации столовых сортов винограда к стрессорам летнего периода в зависимости от их видового и эколого-географического происхождения и выделены новые источники признаков засухоустойчивости и жаростойкости в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края. Установлена доля влияния происхождения сортов винограда на засухоустойчивость и урожайность винограда.

Практическая значимость работы. Выделены сорта V. УипГега Ь. эколого-географической группы бассейна Черного моря — Чауш белый, евро-амурского происхождения — Восторг и Краса Севера, сочетающие высокую продуктивность и адаптивность, и сорта V. у1г^ега Ь. эколого-географической группы бассейна Черного моря — Пухляковский, восточной эколого-географической группы — Чарас мускатный, евро-американского происхождения — Эллада, являющиеся источниками признаков засухоустойчивости, сорта восточной эколого-географической группы Нимранг и Чарас мускатный — жаростойкости.

Основные положения, выносимые на защиту:

Физиолого-биохимическая и анатомо-морфологическая характеристика засухоустойчивости столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения в зависимости от гидротермических условий среды.

- Физиолого-биохимическая оценка жаростойкости столовых сортов винограда, отличающихся по происхождению.

- Урожайность столовых сортов винограда различного видового и эколого-географического происхождения в условиях недостаточной влагообеспеченности и высокой температуры.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на ежегодных заседаниях Ученого совета ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии в 2008-2010 гг., III и IV Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2009-2010 гг.), заседании школы молодых ученых «Экологическая генетика сельскохозяйственных растений» (Геленджик, 2009 г.), международной научно-практической конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда» (Краснодар, 2010 г.)

1 Состояние изученности вопроса

1.1 Проблема создания адаптивного сортимента винограда

Современное российское виноградарство представляет собой динамично развивающуюся отрасль сельского хозяйства. В последние годы при государственной поддержке в большинстве регионов юга Российской Федерации стабилизированы площади промышленного возделывания винограда, выросла урожайность, увеличились площади закладки молодых насаждений [32].

В достижении стабильности производства винограда важную роль играет формирование и улучшение региональных сортиментов винограда, которое осуществляется посредством внедрения в производство более адаптированных, продуктивных и качественных сортов [77].

Подбор и оптимизация размещения сортимента винограда обеспечивает высокоэффективное использование генетических свойств сортов, наиболее полное вовлечение в продукционный процесс ресурсного, почвенно-климатического потенциала мест возделывания, обеспечение стабильного плодоношения, высокого урожая и качества винограда для потребления в свежем виде и промышленной переработки, снижение издержек на его возделывание [32].

Для успешного решения актуальной задачи улучшения сортимента столовых сортов винограда и его качества путем повышения устойчивости сортов винограда к неблагоприятным факторам среды и более полной реализации потенциала продуктивности, большое значение имеют диагностические исследования, связанные с выявлением сортов с генетически высоким уровнем устойчивости к экологическим стрессам. Это важно как для интродукции и районирования перспективных сортов в зонах с неблагоприятными условиями, так и для использования их в селекции новых

устойчивых сортов Сравнительный анализ сортов столового винограда различного эколого-географического происхождения для выявления характерных особенностей адаптации к стрессам, формирования элементов продуктивности, позволит с помощью выявленных критериев оценить возможности реализации генетического потенциала и на этой основе разработать способы управления адаптивным потенциалом, а также послужит для решения задачи создания «идеальных сортов» на основе взаимодополняющих исходных форм, сочетающих в себе желательные признаки и свойства родительских компонентов [3, 16, 67, 106].

Сорта, подобранные с учетом зональных особенностей почвенно-климатических условий, обеспечивают эффективное использование ресурсного потенциала агротерриторий в продукционном процессе, снижение издержек на их возделывание, стабильное плодоношение, высокое качество продукции, экономическую устойчивость предприятий в нестабильных условиях природной среды [38, 61, 83, 84, 161].

В виноградарстве мира активная и успешная работа селекционеров позволила передать производству большое количество новых сортов, обладающих устойчивостью к морозам, засухе и ряду патогенов, высокой продуктивностью и качеством урожая. Они значительно улучшили региональные сортименты, конвейеры столовых сортов и качество сырья для виноделия, а главное — объемы производства винограда [75, 84].

Потенциал высокой урожайности растений реализовался, главным образом, за счет улучшения типа растений сельскохозяйственных культур, которые способны эффективно использовать солнечную энергию и минеральные удобрения. Такие идеотипы растений характеризуются высокой потенциальной продуктивностью, которая реализуется в идеальных условиях влагообеспеченности (в том числе при орошении) применении удобрений, идеально организованной защите посевов от болезней, вредителей и сорной растительности, то есть в системах, где возможны большие вложения и одновременно высокая окупаемость произведенных затрат урожаем. Однако,

когда финансовые и технологические возможности ограничены, более подходят системы с низкими затратами и средним размером дохода. Последние системы, в целях экономии агрохимикатов, полива и других затрат, могут быть реализованы с помощью сортов, адаптированных к этим системам, устойчивых к стрессам. Кроме биотических стрессов, новые сорта для этих систем должны быть устойчивы и к абиотическим стрессам (устойчивость к засухе, засолению ит. п.) [139, 166].

Жученко A.A. (2001) указывает, что приспособленный к местным условиям (почве, климату, погоде, рельефу, уровню техногенной обеспеченности, требованиям рынка и пр.) сорт позволяет наилучшим образом «уловить» рентные различия между почвой и климатом, месторасположением участка относительно рынка и уровнем агротехники в показателях величины и качества урожая, сроков его поступления, а, следовательно, рентабельности и конкурентоспособности производства той или иной культуры. Отсюда первостепенная роль агроэкологически адресных сортов, способных с наибольшей эффективностью использовать благоприятные местные условия внешней среды и одновременно противостоять местным расам и штаммам болезней, наиболее вредоносным фитофагам и сорнякам и т.д. Особенно велика роль местных сортов в формировании генофонда растений, обладающих горизонтальной устойчивостью к патогенам, которая практически всегда агроэкологически адресна, а ее поддержание требует создания специальных фонов отбора в первичном семеноводстве. К числу важнейших «рентообразующих» признаков следует отнести также способность сортов и гибридов обеспечивать устойчивость агроценозов за счет избежания действия абиотических и биотических стрессоров [37].

Выведение устойчивых сортов в настоящее время возможно методами генетической инженерии и традиционной селекции. Были предприняты попытки улучшить устойчивость растений к стрессам с помощью переноса генов. Отобранные для трансформации гены должны участвовать в кодировании ферментов, необходимых для биосинтеза различных

осмопротекторов, ферментов для модификации липидов мембран, белков, для детоксификации и т. д. [156, 173].Однако существует множество противоречий, связанных с вопросом безопасности продукции таких растений. В традиционной селекции для получения адаптивных сортов подчеркивается исключительная роль познания особенностей стрессоустойчивости различных растений [149]. В настоящее время разработан и запатентован способ подбора сортов, гибридов, исходных родительских форм, являющихся агроклиматическими аналогами, для интродукции и селекции сельскохозяйственных культур, включающий оценку интродуцируемых растений по их отношению к климатическим условиям интродукционного района возделвания. Подбор сортов, гибридов, исходных родительских форм для интродукции проводят путем отбора растений, у которых показатели оценки реакции растений, находящихся в фазе критического периода роста, к болезням, совпадают с показателями оценки их отношения к метеорологическим условиям интродукционного района [87] .

Закономерности в селекции, выявленные по реакции сортов винограда внутривидовой (УШб у1г^ега) и межвидовой гибридизации на стрессовые условия среды, служат для разработки рекомендаций по совершенствованию сортимента и элементов технологии возделывания винограда [46].

Величина урожая, как и рост растений, находится в тесной зависимости от условий произрастания и является логическим завершением влияния всего сложного многообразия факторов [52, 81, 84, 117, 137]. Урожая винограда является главным показателем адаптивной реакции к условиям внешней среды [44].

1.2 Адаптация растений винограда к условиям произрастания

Определенное влияние на виноград оказывают факторы внешней среды, характерные для каждой зоны виноградарства, определяя специфику его роста, развития, продуктивности и качества получаемой продукции [114].

В каждом отдельно взятом регионе виноградные растения по-разному реагируют на условия внешней среды. Заметнее всего растения винограда реагируют на условия увлажнения и температурный режим. Более высокая урожайность кустов формируется на участках с богатыми, хорошо обеспеченными влагой почвами [44, 89].

По мнению многих специалистов-экологов, по значимости природных факторов после освещенности следует расставить в таком порядке: тепло- и влагообеспеченность [24, 86]. Как недостаток, так и избыток одного из этих важнейших факторов будет негативно воздействовать на растение, снижая урожайность.

Под действием различных неблагоприятных факторов (стрессоров) в растениях, как правило, развивается особое состояние, называемое стрессом. В ответ на действие стрессора возникают биохимические, гормональные и генетические изменения в организме [4, 117].

Любой стрессор вызывает угнетение ростовых процессов, снижение урожайности у р�

Информация о работе

Сундырева, Мария Андреевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Краснодар, 2012
ВАК 03.01.05

Диссертация

Адаптация столовых сортов винограда различного происхождения к стрессовым факторам летнего периода - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы