Главная >> Статьи >> Книги >> Разное >> Виноград - Достижения селекции плодовых культур и винограда

Экспресс-методы, диагностики генотипической  специфичности   растений - Виноград - Достижения селекции плодовых культур и винограда

Оглавление
Виноград - Достижения селекции плодовых культур и винограда
Селекция винограда на ранний и очень ранний сроки созревания
Создание бессемянных сортов винограда
Создание морозоустойчивых сортов винограда
Селекция винограда на устойчивость
Экспресс-методы, диагностики генотипической  специфичности   растений
Литература

Селекционер, работающий с многолетними гетерозиготными растениями, не располагая данными по генотипической структуре исходных форм, их комбинационной способности, вынужден проводить множество скрещиваний. и работать с большим количеством сеянцев (десятки тысяч) в F\ и F%. Оценка сеянцев по определенным признакам проводится в ряде случаев эмпирически с затратой на эту работу  больших средств и труда.
С целью ускорения селекционного процесса, а также отбора интродуцентов организованы исследования по диагностике генотипической специфичности растений на основе корреляционной зависимости между отдельными признаками растения и сопутствующими им объективными физиолого-биохимическими и биофизическими показателями.
В последние десятилетия накоплен обширный экспериментальный материал, указывающий на неспецифический характер адаптации растений при воздействии на них различными раздражающими факторами внешней среды. Особый интерес представляют работы проф. Г. В. Удовенко и его учеников [25, 26], которые на протяжении многих лет изучали различные сорта и виды сельскохозяйственных культур, неодинаковые по степени устойчивости к морозу, засухе и другим факторам. Исследуя в динамике по единой программе индикаторные сорта под воздействием различных стрессов по многим физиологическим показателям, они установили не специфический, а единый качественный характер их изменений, то есть при любых экстремальных воздействиях разные индикаторные растения изменяют свои физиологические функции качественно аналогично. Количественное же выражение этих изменений у разных по степени устойчивости сортов неодинаково. Полученные данные подтверждают положение о возможности разработки экспресс-методов диагностики генотипической специфичности растений.
Различные сорта в соответствии с генотипом под влиянием одних и тех же условий обеспечивают в конечном итоге формирование своеобразной морфо-физиолого-биохимической специфичности, характеризующейся определенными объективными показателями. Установив соответствующими методами эти объективные морфо-физиолого-биохимические и биофизические показатели, коррелирующие у индикаторных сортов с определенными признаками, а затем, обнаружив аналогичные показатели у сеянцев или интродуцированных сортов, клонов, можно будет по ним (объективные показатели) определять генотипическую специфичность, уровень гомеостаза и физиологическое состояние, присущее данному растению.
Для нашей страны проблема морозоустойчивости растений, как уже отмечалось, является одной из главнейших. В связи с этим на протяжении последних лет основное внимание было сосредоточено на разработке методов диагностики морозоустойчивости.
В качестве объективных показателей, коррелирующих с морозоустойчивостью, были взяты: состояние воды в тканях; импеданс ткани при использовании слабых токов разной частоты (500, 103, 104, 106 Гц), длительное послесвечение листьев под воздействием различных температурно-временных параметров и др.

Объектом исследования были индикаторные сорта винограда вида V. vinifera L. и других видов с различной степенью устойчивости к низким температурам. С целью выявления общебиологической закономерности наряду с виноградом исследовали растения других видов, в частности рябину, акацию, инжир, лимон и др.
В работах последних лет устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды связывается со структурой протоплазмы и с состоянием входящей в ее состав воды, указывается на важную роль структуры воды в биологических системах.
Некоторые авторы отмечают определенную связь между морозоустойчивостью различных видов растений и состоянием воды в их тканях, которое определяют путем применения различных водоотнимающих средств.
Наибольшее распространение получил простой и доступный рефрактометрический метод, основанный на измерениях в тканях количества связанной воды*. Количество связанной воды зависит от соотношения водоотнимающих сил раствора сахарозы и водоудерживающих сил клеточных коллоидов. Абсолютное значение величин, характеризующее содержание в растении свободной (отнятой) и связанной (удержанной) воды, зависит от концентрации исходного раствора сахарозы. Чаще применяют растворы сахарозы от 30 до 60 %.
Исследования по установлению форм воды в ткани выполняли по методике А. Ф. Маринчик. Концентрация гипертонического раствора сахарозы составляла 60%, так как наиболее контрастные данные между сортами по степени устойчивости к морозу в осенне-зимние месяцы получаются именно при высокой концентрации.
Результаты исследований показали, что между степенью морозоустойчивости сорта и соотношением форм воды в тканях существует определенная связь. Так, у индикаторных неморозоустойчивых сортов винограда показатель соотношения форм воды значительно ниже, чем у индикаторных морозоустойчивых и относительно морозоустойчивых сортов винограда.
Исследованиями по диагностике морозоустойчивости сеянцев винограда выявлена зависимость соотношения форм воды и сохранности глазков при перезимовке. Установлено, что чем выше показатель соотношения форм воды, тем выше сохранность глазков. Так, у сорта Хусайне соотношение форм воды составило 3,9, сохранность глазков 4%; У сорта Северный Саперави соответственно 6,6 и 79%, Магарач № 41—51—54 — 8,4 и 100% (табл. 7).

* Под связанной водой условно понимается вода, которая при заданной концентрации гипертонического раствора сахарозы остается в клетке.

7. Состояние воды (в % на сырое вещество) в тканях
однолетних побегов индикаторных сортов н сеянцев винограда (после закалки в осенне-зимний период на Южном берегу Крыма и в Степном опорном пункте)


Сорт, сеянец

общая

Форма воды связанная

свободная

Соотношение связанной и
свободной воды

Сохранившихся глазков, %

Неморозоустойчивые

сорта

V. vinifera L.

 

Хусайне

34,7

27,7

7,0

3,9

4,0

Мускат белый

42,0

32,9

9,1

3,6

Нимранг

47,6

25,2

22,4

1,1

Халили белый

38,3

31,2

7,1

4,4

Устойчивые сорта  V. vinifera  L.

 

Тер баш

46,0

26,8

19,2

1,4

_

Португизер

40,7

33,0

7,7

4,3

Ркацители

33,0

29,8

3,2

9,3

Саперави

42,9

36,9

6,0

6,1

Рислинг

42,9

36,9

6,0

6,1

Морозоустойчивые   межвидовые   гибриды

Альфа

30,5

27,5

3,0

9,2

 

Северный Саперави

40,8

36,1

4,7

7,6

79

Магарач № 41—51—45 (Нимранг × V.. amurensis R.)

34,4

31,3

3,1

10,0

100

Магарач № 41—51—38 (Нимранг х V.amurensis R.)

32,7

29,3

3,4

8,6

100

Неморозоустойчивые межвидовые гибриды

 

Магарач № 8—51—38 (Шасла белая  × V. lincecumii В.)

19,6

13,2

6,4

2,1

5,0

Сравнивая данные по установленной корреляционной зависимости между морозоустойчивостью сорта и таким объективным показателем, как соотношение форм воды в ткани исследуемого растения, можно сделать вывод о реальной возможности диагностики морозоустойчивости растения с помощью этого метода в определенный период онтогенеза.
Параллельно с диагностикой морозоустойчивости по состоянию форм воды в ткани определяли импеданс ткани сортов с различной степенью морозоустойчивости при использовании слабых токов низкой и высокой частоты. При этом исходили из того, что растительная ткань для электрического тока является сложным комплексным сопротивлением.
В результате изучения импеданса ткани индикаторных сортов и сеянцев винограда, а также других видов растений при использовании слабых токов низкой и высокой частоты получены данные, указывающие на существование определенной корреляционной зависимости между импедансом ткани и морозоустойчивостью. Особенно контрастные данные установлены в отдельные фазы годичного цикла развития растения (табл. 8).

8. Импеданс ткани индикаторных сортов и сеянцев винограда (в кОм) с различной степенью морозоустойчивости
(Степной опорный пункт)

 

 

 

Частота, Гц

 

Сорт

Степень морозоустойчивости

февраль

апрель

 

 

10«

10»

10*

10»

Хусайне

Неморозоустойчив »

8,8

2,7

8,4

2,7

Мускат белый

16,1

4,5

8,6

3,3

Тер баш

Относительно   морозоустойчив

19,4

4,4

9,1

3,6

Ркацители

То же

23,4

5,2

10,8

5,2

Северный Саперави

Морозоустойчив »

29,5

6,1

10,7

4,8

Магарач № 41—51—45

35,7

7,4

14,2

5,4

Магарач № I—51—7

»

20,0

4,7

18,4

6,0

Магарач № 41—51—38

»

24,0

5,0
7,0

_

Магарач № 16—51—69
Магарач № 4—56—66

Относительно   морозоустойчив

24,3

24,3

7,9

То же

11,0

3,0

9,9

3,4

Магарач № 10—51—1

Неморозоустойчив

12,5

4,7

6,9

3,2

Разница между импедансом ткани морозоустойчивых и неморозоустойчивых сортов как винограда, так и других видов растений существенна. Так, если у неморозоустойчивого сорта Хусайне в январе на Южном берегу Крыма Zi = 34,0, Z2=4,l, Ri — 38,5, R2=8,3, R3=62,25 кОм, то у морозоустойчивого сорта Альфа соответственно 71; 5,9; 73,4; 17,1; 99 кОм.
Аналогичная картина наблюдалась у сеянцев винограда и растений других видов.
В качестве теста для диагностики термоустойчивости растений может быть использовано и длительное послесвечение, поскольку большинство биохимичеекких процессов, происходящих в нормально функционирующих клетках, прямо или косвенно связано с хемо-люминесцентным высвечиванием [24].
Экспериментально доказано, что по изменению интенсивности спонтанного сверхслабого свечения можно определять термоустойчивость этиолированной ткани растений. Термоустойчивость ткани с хлорофиллом определить этим методом не представляется возможным в связи с поглощением спонтанного свечения пигментами.

Для этой цели более подходящим является изучение фото-синтезирующих тканей методом длительного послесвечения, которое по интенсивности на 4—5 порядков превосходит спонтанную хемилюминесценцию.
Занимаясь разработкой экспресс-методов диагностики генотипической специфичности растений, допустили, что интенсивность длительного послесвечения, являясь показателем жизнедеятельности фотоеинтезирующих органов, может служить хорошим тентом для контроля физиологического состояния растений, находящихся под воздействием экстремальных факторов.
С этой целью Б. Н. Китлаевым [14] выполнена работа по исследованию длительного послесвечения фотохемилюминесценции листьев сортов винограда и других видов растений, различных по термоустойчивости. Установлено, что при воздействии на листовой аппарат по соответствующей программе изменяющихся температурно-временных параметров в интервале от +20 до —25 °С с. одновременным светоимпульсным его освещением по изменению интенсивности послесвечения можно определить различия между сортами.
Оптимальным режимом скорости понижения температуры в камере оказалось 0,5 град/мин; частота светоимпульсного облучения 6—102 всп/мин с длительностью вспышки 3 -102 с и длительностью темного промежутка 10-1 с.
Чтобы фоновые особенности длительного послесвечения не затушевывали сортовую специфичность, модельными экспериментами установлено, что лучшие результаты на эталонных сортах можно получить с листьев по истечении 2—2,5 ч с момента их отчленения от растений.
Индикаторными сортами при обработке метода были:
Альфа — морозоустойчивый сорт (межвидовой гибрид);
Рислинг рейнский с повышенной морозоустойчивостью среди сортов V. vinifera L.;
Хусайне и Мускат белый — неморозоустойчивые сорта V. vinifera L.
Параллельно с диагностикой морозоустойчивости растений по листовому аппарату интересно определить жароустойчивость различных сортов винограда. Для этого на той же установке на объект воздействовали высокой температурой при плавном ее повышении в интервале от 20 до 80 °С.
Анализ данных по изменению интенсивности послесвечения в процессе изменения температурно-временных параметров показывает, что с повышением температуры в определенном для каждого сорта интервале интенсивность послесвечения повышается, а в последующем, в момент достижения специфических для сортов критических температур, резко снижается.
Полученные результаты показывают, что по интенсивности длительного послесвечения ткани можно судить о морозо- и жароустойчивости сорта.
Отношение интенсивности послесвечения сорта до термообработки [I=f{ti)]к интенсивности его послесвечения после термообработки [I"—f(t2)]отражает сортовую специфичность термоустойчивости растения (табл. 9). При этом чем выше значение коэффициента К, тем выше морозоустойчивость, жароустойчивость сорта.

 

9. Сортовая термоустойчивость растений


Сорт

Интенсивность 1  (/•) послесвечения до термообработки, имп/с

* Интенсивность
(/••) послесвечения после термообработки, имп/с

К

Альфа

1.7 × 103

1.6 × 103

0,95

Рислинг рейнский

1,57 × 103

1.1 × 103

0,70

Хусайне

1,36 × 103

3,8 × 102

0,28

Мускат белый

1.30 × 103

3.5 × 102

0,27

Согласно полученным данным, сорт Альфа наиболее морозоустойчив, а сорта Мускат белый и Хусайне — менее морозоустойчивы, что соответствует показателям их морозоустойчивости в естественных условиях и при промораживании побегов в морозильной камере.
Количественное выражение повреждающего фактора — экспозиция воздействия на исследуемый объект — изменяется в зависимости от фазы развития в момент выполнения исследований.
Анализируя полученные данные как по соотношению форм воды, так и по импедансу ткани слабым током высокой частоты, длительному послесвечению, можно сделать вывод, что устойчивость к морозу изменяется по годам в зависимости от условий вегетации того или другого растения.
В результате выполнения серии исследований методического характера установлено, что показатель соотношения форм воды в ткани и ее импеданс токам низкой и высокой частоты в процессе вегетации изменяются сопряженно.
Наиболее контрастные данные получаются в осенне-зимний период. По годам в зависимости от сложившихся условий эти показатели не остаются на одинаковом уровне. В случае замораживания побегов винограда зимой в холодильной камере при температуре —23 °С и экспозиции 6 ч импеданс ткани после оттаивания черенков значительно снижается, но у разных сортов в различных пределах. Импеданс ткани зеленых побегов сортов с повышенной морозоустойчивостью (Таежный изумруд и Альфа) выше, чем у неморозоустойчивых сортов (Тайфи розовый и Мускат белый) (табл. 10).

 

10. Импеданс ткани верхушек зеленых побегов индикаторных сортов винограда токам высокой и низкой частоты  (ВНИИВиВ «Магарач», Ялта)

Сорт

104. zt

106, z.

104, R

106  R2

1000 герц, R,

Таежный изумруд (морозоустойчивый)
Альфа (морозоустойчивый)
Тайфи розовый (неморозоустойчивый)
Мускат белый (неморозоустойчивый)

 10,2
8,0
6,2

2,3 1.6 1,2
1.1

15 11,2
9,5 5,6

2,5 2,0 1.4 1.0

20,0 16,1 9,0
10 ,2

Примечание. Для исследования использовали верхушки побегов, 5—6-е междоузлие (сверху).

 

Итак, по объективным тестам можно диагностировать отдельные признаки, присущие тому или другому генотипу.



 
< Як захистити виноград від шкідників та хвороб   Применение регуляторов роста в виноградарстве >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх