Различия в физиолого-биохимических процессах морозостойких и неморозостойких сортов винограда.
Виноградное растение осенью при понижении температуры переходит из вегетирующего состояния в качественно другое — более морозостойкое. Этот переход связан с перестройкой ряда физиолого-биохимических процессов в тканях, в общем еще слабо изученных, но свидетельствующих об образовании в осенне-зимний период такой структуры протоплазмы, которая может обеспечить жизнедеятельность тканей и организма в целом в новых изменившихся условиях среды.
Согласно существующим представлениям, свойства организмов определяются свойствами синтезируемых ими белков. Специфичность и строение многих небелковых и структурных компонентов протоплазмы клеток зависят от направленности реакций, определяемых белками-ферментами. Есть основание полагать, что морозостойкость организма находится в зависимости от устойчивости белков протоплазмы к денатурации от мороза (У. Хебер, 1964; Д. Левитт, 1964).
Установлено, что при изменении температуры изменяются количество и физико-химические свойства молекул белка, что вызывает определенные сдвиги и упорядочивает молекулы многих других веществ в клетке. И. Г. Сулейманов (1960) отмечает, что изменение электрохимических свойств амфолитов (имеется в виду белков) зимой обусловливает изменение структуры не только молекул воды, которые находятся около адсорбента, но и всей массы воды в клетке.
В соответствии с современными представлениями протоплазму следует рассматривать как сложную многофазную систему со свойствами тиксотропного студня (Н. А. Гусев, 1966). Таким образом, в протоплазме должно происходить взаимодействие между макромолекулами, которое вызывает их агрегацию и возникновение внутреннего скелета, что и определяет эластичность и структуру протоплазмы. Эта структура очень лабильна и динамична. Она существует только на протяжении того времени, когда происходит обмен веществ, служащий источником энергии, необходимой для поддерживания структуры (В. М. Жолкевич, 1961). Между структурными организациями и процессами обмена веществ существует обратная связь. Процессы обмена могут осуществляться в упорядоченной форме только при наличии структурной организации. В свою очередь, структура образуется и поддерживается в процессе обмена веществ (Г. М. Франк, 1968).
Рассмотрим приведенные выше данные о физиолого-биохимических изменениях у разных по морозостойкости сортов винограда с точки зрения их роли в образовании структуры протоплазмы. Было установлено, что в зимний период под влиянием низких температур увеличивается содержание связанной воды в побегах винограда. Морозостойкие сорта отличаются большим содержанием связанной воды. Вместе с тем у таких сортов увеличивается гидрофильность коллоидов протоплазмы при низких температурах. До этого была показана тесная обратная зависимость между напряженностью окислительновосстановительных процессов (величина ЕН) и содержанием связанной воды. Интенсивность таких процессов в зимний период в тканях винограда обусловлена главным образом процессами дыхания. Таким образом, чем меньше интенсивность дыхания, тем выше гидратация коллоидов. И. Г. Сулейманов (1964) показал, что термические коэффициенты и энергия активации связанной воды зимой больше, чем осенью и летом. Зимой в связи со снижением температуры частота водообмена уменьшается, что обусловлено не только ослаблением подвижности молекул воды, но и изменением электрохимических свойств амфолитов. Из этого видно, что в зимний период под действием низких температур изменяется связь между макромолекулами, низкомолекулярными веществами и диполями воды. Прочность связей у морозостойких сортов больше. Уменьшение активности воды и упрочение связи ее с макромолекулами зимой свидетельствует о более прочной и устойчивой структуре протоплазмы в побегах морозостойких сортов.
Химический состав протоплазмы непостоянный, он изменяется в зависимости от времени года и физиологического состояния зимующего растения (рост, закаливание, покой и т. д.). Изменение химического состава протоплазмы в клетках тканей винограда в зимний период определяется содержанием белков, углеводов, составом аминокислот и изменением внутриклеточных условий (кислотность среды, степень упорядоченности воды, характер обмена веществ и др.). Можно предположить, что изменение состава и соотношения между химическими компонентами протоплазмы в однолетних побегах винограда в зимний период обусловливает иное расположение этих веществ в протоплазме и изменение ее структуры. Большее содержание связанной воды, белков, уменьшение интенсивности физиологических процессов в зимний период в тканях морозостойких сортов свидетельствует о более упорядоченной и прочной структуре их протоплазмы по сравнению с неморозостойкими. Это подтверждается и данными, полученными с помощью электронной микроскопии в лаборатории физиологии, биохимии и иммунитета винограда УНИИВиВ им. В. Е. Таирова.
У морозостойкого сорта винограда при промораживании клеточные структуры не разрушаются. Так, в клетках РипарияХРупестрис 101-14 хроматин ядра сохраняет свое строение, хорошо выражена оболочка ядра. Образовавшийся в результате гидролиза крахмала раствор сахаров оттеснил эргастоплазму к клеточной стенке. Часть эргастоплазмы примыкает к ядру, в ней заключены митохондрии и другие клеточные структуры. В клетках же Карабурну под действием низких температур клеточные структуры полностью разрушились.
А. Г. Мишуренко (1947), С. Декстер (1951) и другие отмечают, что морозостойкость растений в большинстве зависит от условий вегетации. Иначе говоря, физиолого-биохимические процессы, которые имеют место в тканях винограда в период вегетации, играют определенную роль в приобретении свойств морозостойкости. Данные о водоудерживающей способности листьев, гидрофильности коллоидов, прочности связи белков и количестве их в листьях и зеленых побегах свидетельствуют о том, что разные по морозостойкости сорта винограда с неодинаковой интенсивностью накапливают высокомолекулярные вещества в период вегетации. Особенно это заметно во второй половине вегетации.
Методы определения морозо- и зимостойкости винограда
Для оценки морозостойкости винограда пользуются прямым методом путем замораживания растения и косвенными методами, основанными на взаимосвязи морозостойкости с определенными свойствами или состоянием растения без замораживания.
Прямым методом изучения морозостойкости винограда можно пользоваться как в полевых, так и в лабораторных условиях. Полевой метод оценки позволяет определить не только морозо-, но и зимостойкость растений, поэтому он получил наиболее широкое распространение. Недостатком этого метода является то, что исследователь находится в зависимости от складывающихся температурных условий зимы. Поэтому не всегда представляется возможным быстро дать оценку морозо- и зимостойкости сортов или разработать агроприемы, направленные на повышение зимостойкости. Дополняя этот метод прямым замораживанием растений в полевой обстановке с помощью передвижных холодильных установок, можно значительно ускорить решение поставленных задач. Полевой метод основан на учете степени повреждения растений после суровых зим.
Методика изучения морозо- и зимостойкости винограда изложена в сборнике «Виноградарство i виноробство», вып. 9. К., «Урожай», 1970.
