Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Адаптивность лука порея к различным условиям вегетации и особенности его зимнего хранения

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Адаптивность лука порея к различным условиям вегетации и особенности его зимнего хранения"

На правах рукописи

ПРОКОПЕНКО

Галина Тимофеевна

АДАПТИВНОСТЬ ЛУКА ПОРЕЯ К РАЗЛИЧНЫМ УСЛОВИЯМ ВЕГЕТАЦИИ И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ЗИМНЕГО ХРАНЕНИЯ

06.01.05 — селекция и семеноводство; 03.00.12 — физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1997

Работа выполнена на базе Пушкинских лабораторий Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор |А. А. Казакова|; доктор биологических наук, профессор Э. Л. Гончарова.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор И. Ф. Батыгин; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ш. Г. Бексеев.

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет.

Защита диссертации состоится «■/£> » ¿¿¿£>М(У 1997 г. в часов на заседании Специализированного совета К 020.18.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан « у^ » ^^С/_ 1997 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

В. А. Корнеев.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для современного интенсивного овощеводства важное ' значение приобретают сорта, обладающие повышенной устойчивостью к экстремальным условиям внешней среды и наиболее эффективно использующие естественные и искусственные энергоресурсы (Альтер-гот, 1963, 1981; Жученко,1980,1988).

Известно,' что устойчивые растения при неблагоприятных условиях дают меньшую, но в то же время максимально возможную продуктивность, тогда как неустойчивые, отличающиеся высокой продуктивностью, в экстремальных условиях снижают ее (Удовенко,Гончарова, 1982. 1993) . С- другой стороны, эндогенными Факторами снижения продуктивности растений являются особенности физиолого-генетических систем - адаптивности, аттракции, длительности этапов онтогенеза и т.д. (Драгавцев, 1995, 1997), что тесно взаимосвязано' с лимитирующими факторами среды. Последнее показано и на примере некоторых овощных растений в различных условиях взаимодействия "генотип-среда" (Драгавцев, Гончарова и др..1995,1996; Гончарова, Драгавцев,1997). Однако, для многих овощных культур, такие взаимодействия изучены еще далеко не полно.

Среди ценных овощных культур, перспективной для выращивания в условиях Северо-Западного региона России, является лук порей.

Лук порей широко используется в пищу в свежем виде в течение 8-9 месяцев, а также для технической переработки - замораживания/ сушки, консервирования. Высокая сохраняемость растений в хранилище обуславливает возможность использования продукции в зимне-весенний период.

Недостаточная изученность особенностей адаптации лука порея к различным погодно-климатическим условиям выращивания и отсутствие сортов, отвечающих требованиям современного производства, тормозят внедрение и широкое использование этой ценной культуры. Поэтому не вызывает сомнения необходимость изучения биологического и адаптивного потенциала генофонда лука порея с целью расширения его сортимента в Северо-Западном регионе России. ' Последнее возможно за счет вовлечения в практическое использование и селекцию ксточников высокой продуктивности, качества, а также высокой адаптивности к разным условиям вегетации и зимнего хранения.

Цель и задачи исследований. Цель данной работы состояла в изу-

чении биологического и адаптивного потенциала генофонда лука порея (Allium porrum L.). включающего изменения и особенности морфологических, физиологических и биохимических характеристик растений (и сортов) в оптимальных и неблагоприятных условиях вегетации и осенне-зимнего хранения, ' а также в выявлении на этой основе источников высокой продуктивности, адаптивности и качества для использования в селекции и овощеводстве.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние погодных условий на рост, развитие и особенности формирования элементов продуктивности у разных генотипов;

- провести углубленное изучение выделенных (при полевых исследованиях) сортов в смоделированных различный условиях "генотип-среда" (дефицит влаги в почве, повышенный 'и низкие температуры воздуха и др.), определить потенциальную продуктивность и адаптивность растений;

- в регулируемых условиях вегетации (фитотрон, теплица) определить адаптивный потенциал растения при изучении его физиолого -биохимических параметров (интенсивность роста, водный статус, ферментативная активность, содержание пигментов и др.);

- методами статусметрии определить комплексы морфологических показателей, связанных с урожайностью и'дать количественную оценку этой связи;

- изучить сортовые особенности зимнего хранения, определить его сроки в связи с лежкоспособностью и питательной ценностью растений;. ■ - выявить наиболее значимые признаки (морфологические, физиологические, биохимические),-пригодные для оценки адаптивного потенциала при инвентаризации генофонда лука порея;

- выделить на основе вышеперечисленных признаков новые генетические источники высокой продуктивности, адаптивности и высокого'питательного качества для использования в селекции.и овощеводстве;

- создать компьютерную базу данных с характеристикой сортов, изученных нами в данном регионе и доступную для специалистов.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые проведено комплексное исследование сортов лука порея, представляющего мировое разнообразие этой культуры (140 сортов из 33 стран) в условиях Ленинградской области и в регулируемых условиях выращивания (теплица, фйтотрон). При этом изучены физиологические особенности адаптации лука порея к водно-температурному стрессу; рассмотрены ростовые

функции целого растения и его органов, особенности формирования продуктивности растений в норне и в условиях стресса, а также роль водного статуса в адаптации. Использованы апробированные и модифицированные нами морфофизиологические, биохимические и математические методы исследования. Особое внимание обращено на изучение сортовых особенностей зимнего хранения лука порея. Из мировой коллекции ВИР выделены генетические источники высокой продуктивности, адаптивности, питательной ценности и лежкоспособности. -

Создана компьютерная база данных с полной характеристикой сортов лука порея по перечню изученных признаков, доступная для использования.

В результате-производственного испытания в условиях Северо-Западного ' региона России, рекомендованы для внедрения в производство сорта Bulga (к-2516,Швеция), Albana (к-2509,Нидерланды) и Alaska (к-2410, Нидерланды).

Апробация'работы. Результаты исследований обсуждались на конференциях молодых ученых и аспирантов ВИР (1991-1994,1996,1997), на научно-производственных совещаниях отдела овощных и бахчевых культур ВИР (1992,1997). По материалам, диссертации опубликовано 5 научных статей и 5 находятся в печати.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на -/¥0 страницах машинописного текста и состоит из введения, восьми глав, выводов й практических рекомендаций. Список литературы включает ■/<?& источников, из них sJf иностранных авторов. Работа содержит таблицы н£/ рисунок. Приложение состоит из 3? таблиц и рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объект, условия и методы исследований.

Лук порей (Allium porrum L.) - многолетнее травянистое растение с двухлетним циклом развития, относится к семейству * Луковые (Alllaceae J.K. Agardh), роду Лук (Allium L.), к классу однодольных растений (Алексеева. 1967; Казакова,.1970).

В Северо-Западном регионе России лук порей не является промышленной культурой. Небольшой сортимент, отсутствие сортовой агротехники и недостаточная изученность лука порея тормозят ее .внедрение в ■промышленное производство.

Экспериментальная работа проведена в условиях открытого грунта

и в регулируемых условиях выращивания (теплица, фитотрон)'на базе Пушкинских лабораторий ВИР в 1989-1992 гг..

Для проведения исследований были привлечены сорта лука порея, представляющие мировое разнообразие этой культуры (140 сортов из стран Европы, Азии, Америки, Африки и Австралии); из них в регулируемых условиях ' (теплица, фитотрон) объектами изучения служили 7 сортов различного эколого-географического происхождения и практического использования: Карантанский (к-2001, Россия). КШгаа (к-2297,Нидерланды), Кявар (к-2319,Азербайджан), Alaska (к-2410,Нидерланды). Amarillo (к-2462,Испания), Albana (к-2509,Нидерланды). ' Varna (к-2515, Нидерланды)..

Метеорологические условия вегетации ё годы исследований оказались наиболее, благоприятными в 1990 году - влажном и прохладном, в отличие от жаркого 1989 года и теплого 1991 года, в котором наблюдали выраженный дефицит влаги.

■Изучение генофонда лука порея в условиях открытого грунта проводили согласно "Методическим указаниям ВИР" (сост. Казакова A.A.. 1968,1986).

Рассаду в возрасте 50-55 дней (3-4 настоящих листа) высаживали в вегетационные сосуды емкостью 5,5 кг в компостированную дерново-подзолистую почву. Влагоемкость и влажность почвы контролировали весовым способом.. В каждом сосуде находилось по четыре растения, повторность в каждом варианте опыта 8-10-кратная.. В факторостатных опытах (фитотрон ВКШ-73) растения находились в контролируемых гид-■ротерморежимах: контроль-влажность почвы 60% ПВ. засуха-влажность 30% ПВ; температура воздуха-контроль (+18-20*С), повышенная температура воздуха (+30*С) при равных уровнях водообеспечения; пониженная температура воздуха (+8°С); освещенность в фитотроне-день/ночь (16/8 час).

При определении водного статуса растений .(оводненность, водный дефицит, водоудерживающая способность), использовали "Методические указания ВИР" (сост. Гончарова Э.А., 1981,1988)., ■

Биохимические анализы проводили в лаборатории биохимии растений ВИР: в листьях и в ложном стебле растений определяли содержание сухого вещества, аскорбиновой кислоты, Сахаров и нитратов; в листьях - содержание каротина и хлорофилла (Ермаков и др., 1987). Для определения активности фермента нитратредуктазы' (НРА) за основу был взят метод. Мульдера (1959).

Лежкоспособность растений в хранилище определяли по убыли мае- • сы растений через 90 и 150 сут. хранения, а также по количеству сохранившихся товарных растений через 150 сут. хранения.

Математическую обработку экспериментальных данных проводили по специальным программам на ПЭВМ типа IBM-486 (Gateway-'2000 (4SX-25)), как традиционными методами одномерной статистики, так и методом статусметрии. позволяющим строить математические модели сложного количественного признака (урожайности) по минимизированному комплексу информативных показателей и получать информацию о связи этих показателей с урожайностью.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ , '

Зколого-биологическая характеристика сортов лука порея в связи с их ценными признаками для селекции

Специфическое проявление ряда морфологических И. хозяйственно ценных признаков у растений изучаемых сортов было тесно связано с погоднымИ условиями. • '

Анализ коэффициентов вариации, исследованных признаков показал, что степень их варьирования в неблагоприятных условиях произрастания (1991 г.) была значительно выше, чем в благоприятных (1990 г.); наибольшей изменчивостью характеризовались: высота ложного стебля и масса растений, наименьшей - длина среднего листа и количество, листьев. ■•

Для выбора направления отбора нужных форм важны данные о корреляционных связях признаков. Наиболее высокие уровни связей и частота их проявления отмечены нами в относительно благоприятных условиях произрастания (1990 г.): высокие зависимости (г>0,70) выявлены между 26 парами признаков против 6 пар-в 1991 г. (неблагоприятном).

В различающихся погодных условиях выращивания выделились устойчивые корреляционные связи между следующими признаками:' высота растений и длина среднего листа, длина и ширина среднего листа, ширина среднего листа и диаметр ложной луковицы, диаметр Ложной луковицы и диаметр■ложного стебля.

В условиях Северо-Западного региона, на основе изучения мор-фобиологических особенностей сортового разнообразия' лука порея, выделены три группы сортов для различных направлений хозяйственного использования; первая группа - сорта для использования в качестве

салатной зелени.[Amarillo Polton (к-2462,Испания), Jaune de Polton (к-2228,Франция), Early Gold (к-2220,Австралия) и др.], вторая -для переработки (замораживание, сушка, консервирование) [Bulga (к-2516,Швеция). Kumanovskl (к-2483,Югославия) и др.], третья - для универсального использования и хранения [Derrick (к-2482,Нидерланды). Alaska (к-2410,Нидерланды), Durabel (к-2464, Дания) и др.].

Рост, развитие и продуктивность растений в различных условиях вегетации.

Рост и развитие растений отражают всю совокупность процессов взаимодействия "генотип-среда" и обуславливают величину продуктивности и степень их адаптивности к неблагоприятным условиям среды. Так. в полевых экспериментах нами установлен период активного роста растений ( со второй половины июля до конца августа). Сравнительно благоприятные агрометеорологические условия (1990 г.) способствовали формированию более высокого урожая (табл.1) в сравнении с неблагоприятными (1991 г.). При этом масса товарных растений и товарность урожая в опыте 1990 г. были также существенно выше. По итогам изучения генофонда лука порея выделены источники высокой продуктивности и качества урожая (табл.1).

Морфофизиологическая характеристика лука порея в связи с адаптацией к неблагоприятным факторам (регулируемые условия выращивания)

Ростовая активность и продуктивность растений. Изучение проводили в период активной.вегетации растений (второй-третий этапы органогенеза). В регулируемых условиях факторостатных (фитотрон ВКШ-73) и вегетационных (теплица) опытов установлено, что воздействие неблагоприятных факторов на растения сортов Amarillo, Albana и Alaska выявило следующее. В условиях длительной засияй (70 сут. ) отмечена депрессия роста в течение всего периода наблюдений у. растений всех сортов. Однако у растений сорта Amarillo в большей степени подавлялся рост в течение второй половины вегетации, а у растений сортов Albana и Alaska - в течение первой. Сорт Amarillo характеризовался наименьшей депрессией роста; в период стрессового воздействия максимальной величиной ложного стебля ("высота" и "диаметр") выделялся сорт Alaska. Наибольшей биомассой целого растения отличался . сорт Amarillo, наименьшей - Albana. По массе ложного

Таблица 1. Продуктивность и качество урожая перспективных сортов лука порея (открытый грунт)

Н по Сорт ' Происхож- Средн. Товар Урожайность, кг/м2

ката- дение • масса ность

логу расте- уро- 1990г. 1991г.

ВИР ния, г жая, % средн.

2001 Карантанский Россия . 106 73,5 4.14 2,27 3,21

(стандарт)

2434 Fidel Франция ■ 198 82 7,03 5,18 6,11

2509 Albana Франция 193 92 7,08 4,79 5,94

2516 Bulga - Швеция 1Э6 87 8, 48 2, 48 5, 48

2232 Argenta Нидерланды 179 91 7,50 3,20 5,35

2330 Дурипшский Абхазия 182 ' 95 8,65 1.98 5,32

2490© Gennewllller Дания . 172 88 7,39 2. 84 5,12

2408 Selandla Osena Дания 170 93 7.14 3,06 5,'10

2334 Mlmer Швеция 161 72. 5, 10 5. 04 5, 07

2514 Artico Нидерланды 153 88. 6,80 2,27 4.54

Для 46 исследован- X 143,7 76,6 5,67 2,64 4,14

ных сортов:. СУ 50,6 27,5 38.60 33,60 21.4

Щ:Р 0.05 18,8 19,1 2, 77 1.76 1,66

Таблица2. Влияние экстремальных условий на продуктивность растений • • . .(теплица, фитотрон)

Сорт Вариант опыта Масса всего растения, г Масса Надземной части, г Масса листьев, г . Масса ложного стебля, г Масса ' корней. г

Amarillo Контроль Засуха Холод Жара Жара+зас 104.3+13,3 71, 0± 4,5 72,1+12,0 60. 9± 9.5 50,5± 9,7 94.0±12,7 64.2+ 4,4 64,7+12, 5 53, 8+10, Г 45,5+ 9; 3 41,3+6.4 31.642,5 31, 8±6, 3 28,0±6.7 22, 8±5, 8 52,7+6,9 32,-6±3, 2 32. 9+6.3 25,8±4,3 22, 7±3, 7 10. 3+0.9 6, 7±0, 6 7.4+1.1 7,1+1.8 5,1±1,1

Albana Контроль Засуха Холод Жара Жара+зас. 62,0± 8.8 39,5+ 6,2 45,5± 8.2 35,6+ 6,8 46,2+ 8.0 57.3+ 8.9 36,2+ 6,3 43.2+ 8,3 34. 1+ 6,7 43. 4± 9.0 23.2+2,8 16,6±3,4 18,5±3,5 15, 9±3,5 19,4±9,5 " 1±6,'6 Х./.5+3,1 24,8+4,9 18, 2±3.2 24,0±9,8 4,7±1.3 3,3+0,8 2,3+0.7 1,5+0,6 2.8+0.5

Alaska Контроль Засуха Холод Жара Жара+зас. 84,4±13,2 54. 7± 8,4 52.8± 6,8 26. 2± 6,0 38,4+ 5,0 74. 3+11,8 47, 7± 7.5 47,4+ 7,0 23.7+ 5.4 35, 1± 4,0 33,1+6,1 20,8+3,6 22,8+3,6 11,3±3,0 16,7+6,2 41,2+6,7 27,0+4;0 24,5±3,7 !2,4+2,5 18,4±8,2 10,1 ±2.2 7.0+1.4 5,5+0.8 2, 5+0. 6 3,3±1,1

Варианты опыта: длительная засуха - 70 сут., жара - 15 сут.', - ' жара+засуха ' - 15 сут., холод - 18 сут.

стебля и корней сорта Alaska и Amarillo достоверно «е различались. Наименьшие 'значения биомассы, целого растения и ее составляющих -массы листьев, ложного стебля и корней отмечены у сорта Albana (табл.2).

В условиях понижению; температур воздуха (вариант опыта "хо-лоЭ") наблюдали снижение ростовой активности у всех изучаемых сортов. Сорт Alaska 'отличался наибольшими темпами роста по показате--лям: "количество листьев", "ширина листовой пластинки среднего листа" и "диаметр ложного стебля", а сорт Amarillo - по показателем: "средняя длина листьев" и "высота ложного стебля". В период последействия стресса максимальными темпами роста по большинству изучаемых признаков ("высота растений", "колйёство листьев", "средняя длина листьев" и "диаметр ложного стебля") характеризовался сорт* Amarillo. Продуктивность растений в варианте "холод" была значительно ниже контрольного варианта, а сорт Amarillo в этих условиях характеризовался наибольшей продуктивностью.

В условиях повышенных температур воздуха (вариант опыта "жара") у всех исследуемых сортов наблюдали пониженную ростовую активность: сорт Amarillo выделялся более высокой ростовой активностью по показателям: "высота растений", "средняя длина листьев" и "высота ложного стебля". В период последействия стресса этот сорт характеризовался максимальными темпами роста по всем изучаемым показателям, а по. некоторым ("высота растений", "количество листьев" и "высота ложного стебля") даже превышал контрольный вариант. Сорт Alaska, наоборот, отличался наибольшей депрессией роста в период стресса и после стрессового воздействия. Сравнительно высокой продуктивностью растений в варианте "жара" характеризовался сорт Amarillo, низкой - Alaska. Причем, продуктивность растений изучаемых сортов в этом варианте' была значительно ниже, чем в других вариантах опыта.

В экстремальных гидротерлшческих условиях,(вариант "жара+засу-ха") отмечена наибольшая депрессия роста растений сорта Alaska. В период последействия стресса более высокими темпами роста характеризовался сорт Amarillo, наиболее низкими - Alaska; продуктивность растений'4сорта Amarillo в варианте "жара+засуха" незначительно превышала другие сорта. • ч

Особенности водного режима растений. В условиях длительной засухи С40 сут.) отмечали снижение оводненности, 'возрастание водного дефицита и уменьшение водоуде'рживающей способности листьев

Таблица 3. Изменения показателей водного режима (%) листьев лука порея в условиях засухи (теплица, 1990 г.)

Сорт • Вари анты ~ ' .15:08 * 05.09 **

оводнен-ность ВОДНЫЙ дефицит потеря воды за 24 часа о'воднен-ность ВОДНЫЙ дефицит потер'я воды за 24 часа

Каран-танский К 3 92.1±0,1 %90, 6+0, 4 11,0+1,3 14,5+1,2 15,5±4,6 8,6±1,3 91,4+0,2 87,3+0,5 6, 2±0,2 23, 4±2,1 31,0+6,6 26.1+1,6

Varna е- К .3 90, 9+0, 3 89,4+0,8 10; 5+1, 5 16,1+4,0 27,8±1,9 15,6+2.3 90,2+0,2 75, 9±4, 9 8, 0+0, 7 40, 0±0, 5 33,1+1,6 61,3±6.3

Обозначения: К - контроль, 3 - засуха (40 сут.), * - анализы через 2 недели стрессового воздействия, ** - анализы через 5 недель стрессового воздействия.

о

Таблица 4. Водоудержив^ющая. способность (потеря воды, %) листьев лука порея в различных условиях произрастания (теплица, фитотрон,1992 г.)

N по каталогу ВИР, сорт, происхождение Вариант ■ опыта ' Потеря Воды через. 24 часа:

23.06 23.07. 23.08 23,09

2462. Amarillo, Испания Контроль Засуха Холод Жара 15,1±3. 0 6.7+2.9 26.0+0/2 25,0±0,7 17.4+0', 6 J¿0,3±1,3 45.1±1,6 26,3+1,3 19, 4+3.9 35,0+1, 1 29,4+0,3 21,6+0,5 26, 4±6,1 30. 4+3, 8 '28,9+1,1

2509, • Albana, Нидерланды Контроль ■ Засуха . Холод Жара 15,6+1,1 14.6+2,1 22,745,2 43,1+3,1 37,8+3,0 32,7+5,3 57. 8+2, 0 64, 8±1, 2 39,5+7,3 51,0+1,2 49. 2+0, 8 53,7+2,0 62,7±4.0 55,0+1,1 41,4+1,0

2410, Alaska, Нидерланды Контроль Засуха . Холод Жара 11, 7±0, 5 16,8+2,3 31,6+2,5 19.5+3,0 23, 0+7,1 18, 7±0,3 18,1+2, 1 51, 6±5, 1 70,6+4,4 44.U7.4 71,^±1.7 48,5±1,4 38,5+2,3 36;0+4.6 47,5+1,3

(табл.3). Аналогичные изменения параметров водного режима-отмечали в варианте "жара" . Наиболее низкой оводненноотью. водоудерживающей способностью и высоким водным дефицитом листьев характеризовался сорт Varna. Среди изучаемых параметров водного режима лука- порея наиболее показателььЬш, как адаптивный признак, является водоудер-живавдая способность листьев. , Установлено, что сорт Amarillo выделялся самой высокой.водоудерживающей способностью листьев в условиях, засухи, а сорт Alaska- в вариантах "холод" и "жара" (табл.4). Сорт Albana отличался высокрй изменчивостью этого параметра в вариантах "засуха","жара" и "холод".

Сорта Amarillo и Alaska, в отличие от сорта Albana, характеризовались наибольшей стабильностью водною -'режима листьев. Сорт Amarillo отличался самой высокой водоудерживающей способностью и высокой оводненностью лиетьев, а сорт Alaska - самым низким водным дефицитом и высокой оводненностью листьев. . ■

Изучение активности нитратредуктазы (НРА). Определение НРА с целью возможного диагностирования адаптивности растений, наряду с другими признаками, показало, что в оптимальных условиях максимальная ее активность отмечалась у сорта Alaska и минимальная - у сорта Amarllloj сорт Albana занимал по этому показателю промежуточное положение .(риб? 1). В условиях длительной засухи наибольшей НРА характеризовался сорт Amarillo, наименьшей - Alaska. Действие повышенной .температуры (вариант "жара") проявилось у всех сортов в наиболее

мкг NOj/'ч

2,5-2,0 1,5--

Ь.О--0.54-

Amarillo 1 2 3

Albana 12 3

. Alaska 1 2 3

" Рис. 1 Влияние стрессовых факторов на НРА в листьях: 1 - контроль, 2 - засуха , 3 - жара.

низкой НРА, в отличие от варианта "3ácyxa". Более высокая активность нитратредуктазы в листьях отмечена у сорта Amarillo.

Изучение содержания хлорофилла. Определение содержания хлорофилла в листьях показало, что кратковременное воздействие повышенных температур у растений сортов Alaska и Albana вызвало его снижение, а у сорта АтагШо-незначительное повышение; длительный дефицит влаги также приводил к снижению содержания хлорофилла у сортов Alaska и Albana, хотя менее значительному, чем температурный фактор. В отличие от этих сортов, у сорта Amarillo отмечено повышенное содержание хлорофилла. Последнее, очевидно, связано со стабильным водным режимом и, предположительно, с состоянием хлорофилл-белкового комплекса листьев, что в значительной степени может.определять и высокую адаптивность растений.

Результаты проведенных опытов показывают, что в условиях гидротермического стресса между НРА. состоянием водного статуса листа и содержанием хлорофилла существует взаимосвязь. Очевидно, что стабильность водного режима, большее содержание хлорофилла .(как признак интенсивности фотосинтеза), а также более высокая НРА определяют большую адаптивность сорта Amarillo.

Проведенные эксперименты по влиянию гидротермического стресса на ростовую активность и водный режим растений изученных сортов, а также вышеприведенные физиологичекие особенности раскрыли их различную адаптивность, позволив при этом выделить наиболее урожайные и устойчивые сорта. По.степени адаптивности их можно расположить в разные группы: I-высокая.' П-средняя и Ill-низкая (табл.5).

Биохимическая характеристика лука порея при уборке и в условиях зимнего хранения.

В период уборки' урожая содержание основных химических веществ в листьях и ложном стебле лука порея составило соответственно: сухого вещества - 9.54-16.02% и 15.16-25.32%, суммы Сахаров - 2.22-, 5,67% и 9.г^П,21%, аскорбиновой кислоты - 16,12-44,60 мг/% и 12.13-21,66 мг/%.

Сравнительное изучение' биохимических характеристик лука, порея выявило среднюю, и значительную степени варьирования признаков. Установлены достоверные различия Между исследуемыми -сортами; выращенными в различных условиях произрастания по большинству показателей (по 8 из 10). которые можно объяснить влиянием агрометеорологичес-

ких факторов. В условиях недостаточного водообеспечения и повышенных температур воздуха (1991 .г.). ' содержание сухого вещества и аскорбиновой кислоты в листьях и ложном стебле, суммы Сахаров и сахарозы в ложном стебле растений" было достоверно выше, чем в относительно благоприятных условиях (1990 г.).- .

Изучение биохимических особенностей лука порея показало, что в период уборки урожая содержание сухого вещества и Сахаров в ложном .стебле былов. 1,5-3 раза больше, чем в листьях, а аскорбиновой кислоты - меньше, почти в 2 раза. Показано, что лук порей практически не накапливал нитратов; их содержание в листьях составило -0,34-7,91 мг/%, а в ложном стебле - 0,05-3,44 МГ/%.

При хранении, за счет дыхания и других процессов жизнедеятельности. количественное содержание ценных питательных веществ в растениях значительно изменилось: в листьях уменьшилось содержание су. кого вещества на 4-13%.. суммы Сахаров - на 4-37%, аскорбиновой кислоты - на 31-72%: в. ложном стебле снизилось содержание сухого вещества на 1-5-47% и суммы Сахаров - на 25-54%. Содержание аскорбиновой кислоты в ложном стебле при длительном хранении (150 сух,) в 1990-1991 гг. увеличилось на 21-33%, а в.1991-1992 гг., наоборот, уменьшилось на 28-44%.

Нами-установлено, что растения, выращенные в неблагоприятных условиях (1991 г.)-. при хранении более интенсивно расходовали пластические вещества для поддержания своей жизнедеятельности, чем выращенные в благоприятных (1990 г.) . '

Лежкоспособность растений. Неблагоприятные агрометеорологические' условия вегетационного периода 1991 г. повлияли не только на значительное снижение продуктивности растений, но и отразились • на сохраняемости лука порея в хранилище. • Так, при длительном хранении (150 сут.) в опыте. 1991-1992 гг. количество сохранившихся растений составило 76,2%, .'естественная убыль растений-36,7%; а за тот же ггё-риод в 1990-1991 гг:- соответственно-94.8% и 15,6%. В среднем, за два периода хранения' число сохранившихся товарных растений было довольно высоким-80,6%, а убыль их массы составила 25,3%. В табл.6' представлены сорта с высокой сохраняемостью в хранилище и приведена характеристика их лежкоспособности. Следовательно, проведенные исследования позволили выявить источники.высокого качества при уборке - урожая и хранении, а также сорта с повышенной лежкоспособностью.

Таблица 5. Адаптивность растений к. неблагоприятным условиям произрастания

Группа адаптивности Экстремальные воздействия:

длитель-. ная .засуха кратковременная засуха жара жара+ . засуха холод

I Amarillo, Alaska Alaska - Amarillo Amarillo, Amarillo. Alaska

II Карантан-ский. Кявар. Kllima Карантан- ский Кявар Albana, Alaska. Карантан- ский, Кявар Карантан- ский, Кявар, Albana, Alaska Albana

III Altana, Varna Albana Klllma, Varna Klllma, Varna -

Таблица б- Лежкоспособность перспективных сортов в хранилище (ОПЫТЫ 1990-1991 И 1991-1992 ГГ. )

N по каталогу ВИР Сорт Происхождение Масса 1 раст.. г Убыль массы за период хранения Число сохранившихся растений, %

до хранения после хранения

г %

2001 Карантанский Россия. 101,7 71,3 35,5 34,1 87,3

(стандарт)

2334 Mimer Швеция 159,1 126,2 32,9 22, b 98,8

2408 Selandia Osena Дания 144,4 126,0 18,4 13,5 100

2410 Alaska ■ НиДерл. 192,3 143,0. 49,3 21,4 98,4

2464 Darabel Дания 127,1 103,5 23,6 ■ 21,0 98,6

•HCP 0.05 26,0 17,1 9,0 5,6 22,1

Оценка селекционно-значимых признаков лука порея по критерию урожайности методом статусметрии

Эффективность селекционного процесса в значительной степени • зависит от правильности выбора главных критериев оценки исходного материала. ' В связи с этим, нами предпринята попытка использования современных информационных технологий для автоматизированного анализа базы оценочных данных генофонда лука порея, позволяющих выявить закономерности, связывающие урожайность с морфобиологическими признаками.'

Создана компьютерная база на основании экспериментальных данных и' проведен комплекс исследований, направленных на создание математических моделей, связывающих урожайность с морфологическими .признаками растений. Поскольку условия вегетации значительно варьировали по годам (1990 г.-благоприятный, 1991 г.-неблагоприятный), модели сложных признаков строили для каждого года отдельно:

2(1990)—95.2276 ♦ 10.6066 Х27 + 9,8049 Х28 +■ 3,9367 Х50+ 13.5515X52+0.5186X53 + ...;

ШЭЭП—29,2443 - 2.2238 Х21 + 2,3369 Х24 + 3.0254.Х27+ Л » 2,2330 X50 + 0,4718 X57 +..., 0

где Х21-зеленая окраска листьев, Х24-средняя степень воскового налета, ' Х27-среднеплотное листорасположение. Х28-плотное листорасположение, Х50-количество листьев, Х52-колйчеЬтво желтых 'листьев, ,Х53-высота растения. Х57-диаметр ложной луковицы.

Нами, показано, что. тесно связанными с урожайностью являются признаки: количество листьев, высота растения, длина и ширина пластинки среднего листа, диаметр ложного' стебля и ложной луковицы. Статусметрический анализ позволил выделить дополнительные признаки, 'которые участвуют в классификации, по урожайности в комплексе с фугами признаками: более' урожайные, сорта характеризовались среднеп-лотным и плотным листорасположением и имели большее количество желтых листьев. В неблагоприятных условиях вегетации исследуемые сорта отличались большей высотой ложного стебля и более интенсивным ново-образованием-листьев.

Источники высокой продуктивности, адаптивности .. и качества лука порея

Использование морфобиологических, физиолого-биохимических и , математических методов при- изучении биологического и адаптивного .

потенциала лука порея позволило нам выявить генетические источники хозяйственно ценных признаков:

-высокой урожайности: Fidel (к-2434,.. Франция), Albana (к-2509.Нидерланды), Bulga (к-2516,Швеция), Mimer (к-1334,Швеция), Germevlllier (к-2490,Дания), Selandla Osena (к-2408,Дания); особо в неблагоприятных погодных условиях - Mimer (к-2334,Швеция), Fidel (к-2434,франция) и Albana (к-2509,Нидерланды);

- высокой адаптивности: к засухе - Amarillo (к-2462. Испания). AlasKa (к-2410,Нидерланды); к высокой температуре воздуха - Amarillo (к;2462,Испания); к низкой температуре воздуха - Amarillo (к-2462,Испания), Alaska (к-2410, Нидерланды);

- высокой питательной ценности: при уборке урожая - Alaska (к-2410.Нидерланды).Durabel (к-2464,Дания), Derrick (к-2482,Нидерланды), Selandla Osena (к-2408,Дания), Maxim (к-2454, Франция). Nebraska (к-2478,Нидерланды), Varnb' (к-2515,Нидерланды); с низким содержанием нитратов в ложном стебле - Carina (к-2508,Нидерланды). Nebraska (к-2478.Нидерланды), Albana (к-2509,Нидерланды); при уборке на "пучковую" продукцию с высоким содержанием аскорбиновой кислоты в листьях: Прае (к-2035,Абхазия), Great American Flag (к-2158,Канада), Melvina (к-2338,Нидерланды), Платина -'(к-2425, Нидерланды), Ficus (к-2432,Нидерланды), London Flag (к-2141,Канада); при хранении: 90 суток - Albana (к-2509, Нидерланды), Derrick (к-2482, Нидерланды), Bulga (к-2516, Швеция) ; 90 и 150 суток - Alaska (к-2410. Нидерланды); с высоким содержанием аскорбиновой кислоты в ложном стебле: 90 суток-Wila (к-2412,Нидерланды), Plrasa Toniml (к-2459.Турция), Maxim(к-2454,Франция). Amari11о(к-2462,Испания), Derrick(к-2482,Нидерланды), Nebraska (к-2478.Нидерланды), Durabel (к-2464.Дания). Artico (к-2514,Нидерланды), Albana (к-2509,Нидерланды), Alaska (к-2410,Нидерланды); 150 суток - Albana (к-2509. Нидерланды); Derrick (к-2482,Нидерланды); Wila (к-2412,Нидерланды), Artico (к-2514,Нидерланды), Durabel (к-2464,Дания), Selandla Osena. (к-2408,Дания)', Alaska (к-2410,Нидерланды);

- высокой лежкоспособносгаи: Selandla Osena (к-2408, Дания), Durabel (к-2464,Дания), Alaska (kj2410). Mimer (к-2334.Швеция).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В условиях Северо-Западного региона России проведено изуче-

ние генофонда лука порея (140 сортов из 33 стран мира). Определен его биологический и адаптивный потенциал и выделены ценные источники для селекционного и производственного,использования.

2. На основе ботанической (А.А.Казакова,1978) и производственной (принятой в Западной Европе) классификаций, нами предложена производственная классификация сортового разнообразия лука.порея по комплексу хозяйственно ценных признаков для выращивания в условиях данного региона: для использования в свежем виде.в качестве салатной зелени- сорта Южноевропейской эколого-географической группы (из Испании, Италии), для переработки-сорта Южноевропейской и Североевропейской эколого-географических групп (из Югославии, Франции, Швеции, Нидерландов), для длительного хранения-сорта из Североевропей-.ской эколого-географической группы (из Дании, Нидерландов, Швеции).

3. При оценке биологического потенциала, изучение корреляцион-, ных связей между' признаками методом статистического'анализа показало наличие наиболее тесной и стабильной положительной связи (выше г=0.70) между признаками: высота растений и длина среднего листа, длина и ширина среднего листа, ширина среднего листа и диаметр ложной луковицы, диаметры ложной луковицы и ложного стебля.

4. В результате математической обработки экспериментальных данных установлено, что тесно связанными с урожайностью являются признаки: количество листьев, высота растения, длина и ширина сред-.него листа,' диаметры ложного стебля и ложной луковицы. Полученные модели сложных количественных признаков можно использовать Для прогнозирования уровней урожайности 'с учетом погодных условий и морфобиологических особенностей растений.

5. При оценке адаптивного потенциала растений в регулируемых 'условиях вегетации, выделены, наиболее значимые физиологические признаки; определяющие их высокую функциональную активность (интенсивность роста, стабильность водного режима, ферментативная активность, содержание пигментов и др.).

6. Установлено, что водный статус вносит существенный вклад в адаптацию растений к экстремальным условиям выращивания: устойчивым сортам (Amarillo, Alaska) свойственны большая стабильность оводнен-ности и более высокие водоудерживающие силы, обуславливающие меньшее обезвоживание растений (как в условиях водного дефицита, так и при повышенных температурах), что является важным адаптивным признаком. •

7. Дана биохимическая характеристика растений при уборке урожая: содержание сухого вещества и Сахаров в ложном стебле в 1.5-3 раза больше, чем в листьях, а аскорбиновой кислоты - почти в 2 раза меньше. При хранении растений в :о'сенне-зимний период содержание сухого вещества в листьях уменьшилось на 4-13%, суммы Сахаров - на 4-37%, аскорбиновой кислоты - на 31-72%; в ложном стебле содержание сухого вещества снизилось на 15-47% " и суммы Сахаров - на 25-54%; при длительном хранении содержание аскорбиновой кислоты у растений, выращенных в оптимальных условиях, увеличилось на 21-33%, а в неблагоприятных - уменьшилось на 28-44%.

8. Установлено, что растения, вегетирующие в условиях водного дефицита и повышенных температур, интенсивнее расходуют пластические вещества в период хранения, в сравнении с растениями, вегетиру-ющими в благоприятных условиях; последнее определяет и их разную лежкоспособность. *'

9. Выделены генетические источники хозяйственно ценных признаков - высокой продуктивности, адаптивности, качества и лежкоспособ-ности для использования в селекции и овощеводстве.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При изучении и оценке биологического и адаптивного потенциала генофонда лука порея рекомендуется использовать апробированные морфофизиологические, биохимические и математические методы.

2. Выделенные генетические источники высокой продуктивности, адаптивности,- качества и лежкоспособности рекомендуются для использования в селекционных программах и овощеводстве.' .

3. На основании результатов производственного испытания, для условий Северо-Западного региона России рекомендуются для использования в производстве сорта Bulga .(к-2516,Швеция), Albana (к-2509,Нидерланды) и Alaska (к-2410.Нидерланды).

4. Предложена созданная компьютерная, база данных, доступная ■для использования," с полной сортовой характеристикой по перечню изученных признаков.'

Список работ, опубликованных по теме диссертации'

1. Мезенцева Г.Т. Влияние влагообеспёченности на рост и разви-

тие лука порея. // Бюлл. ВИР. - СПб.. 1992.- Вып.223.- С.49-50.

■2. Казакова A.A.', Мезенцева Г.Т., Гончарова Э.А. Реакция различных сортов из генофонда лука порея на погодные условия Северо-Западного региона Нечерноземной зоны России. // ВИР - Нечерноземью: БЮЛЛ. ВИР. - СПб., 1992.- Вып. 229. - С. 45-50.

3. Мезенцева Г.Т. Морфобиологическая характеристика генофонда лука порея в условиях Северо-Западного региона Нечерноземной зоны России. // Бюл. ВИР.- СПб., 1993.- Вый.230.- С.53-57.

4. Мезенцева Г.Т. Некоторые вопросы качества и хранения лука порея. //Бюл. ВИР.- СПб., 1994.- Вып.233,- С.31-33.

5: Мезенцева Г.Т., Новикова Л. Ю. Отбор наиболее информативных показателей при классификации сортов лука порея по урожайности. // iTe3. докладов 1-й Всерос.конф. по ботан.ресурсоведению.-1996.-С.153.

6. Мезенцева Г.Т. (Прокопенко Г.Т.) Методы изучения и оценка . адаптивности лука порея к стрессовым факторам среды. // Бюл. ВИР.-СПб., 1996,(в печати).

■7. Прокопенко Г.Т., Новикова Л.D. Оценка селекционно-значимых Признаков лука порея методом статусметрии. // Бюл. ВИР.- СПб., 1996,(в печати).

. 8. Прокопенко Г. Т. Генофонд лука порея: адаптивность к условиям вегетации и зимнего хранения. // Бюл. ВИР.-СПб.,1997,(р печати).

9. Цымлякова .С. В., Прокойенко Г. Т., Гончарова Э.А. Формирование продуктивности лука порея в зависимости от напряженности факторов внешней среды // Труды СПб ГАУ. -1997, (в печати).

10. Гончарова Э.А., Прокопенко Г.Т.. Цымлякова C.B. Некоторые особенности роста и метаболизма лука порея в неблагоприятных условиях среды. // труды СПб ГАУ.-1997, (в печати).

о А