CC BY
18
УДК / UDC 634.233:631.52:631.524.85:632.111.5"321"
ВЫДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ФОРМ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ PRUNUS CERASUS L., УСТОЙЧИВЫХ К ВЕСЕННИМ ЗАМОРОЗКАМ
CHOISE OF INITIAL FORMS FOR SELECTION OF PRUNUS CERASUS L. RESISTANT TO SPRING FROSTS
Ожерельева З.Е.*, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник1 Ozherelieva Z.E., Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher1 Ефремов И.Н., аспирант2, младший научный сотрудник1 Efremov I.N., Postgraduate Student2, Junior Researcher1 1ФГБНУ ВНИИ селекции плодовых культур, Орловская область, Россия ''Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Orel Region, Russia 2ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия 2Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia *E-mail: [email protected]
В представленной статье обобщены результаты исследований по устойчивости к весенним заморозкам генотипов вишни в течение 2018-2020 гг. Исследования проведены на базе лаборатории физиологии устойчивости плодовых растений ФГБНУ Всероссийского НИИ селекции плодовых культур. Материал исследований - генотипы вишни селекции института. Цель настоящих исследований - изучить устойчивость к весенним заморозкам генотипов вишни селекции ВНИИСПК методом искусственного промораживания и выделить исходные формы устойчивости для дальнейшей селекции на заданный признак. В результате искусственного промораживания определили высокую устойчивость цветков и бутонов к весеннему заморозку -1,0°С у генотипов вишни Бусинка, Муза, Ровесница, 84847 и 84854. После действия температуры -2,0°С установили достаточно высокий уровень устойчивости репродуктивных органов у следующих генотипов вишни - Верея, Капелька, Муза, Новелла, Подарок учителям, Ровесница, Тургеневка, Шоколадница, 84735, 84847 и 84854. После действия температуры -3,0°С выявили высокоустойчивую гибридную форму 84847 с наименьшим количеством погибших цветков и бутонов - 12,0%. Также были отмечены устойчивые генотипы вишни (Бусинка, Шоколадница, 84735 и 84854), у которых цветки и бутоны в сумме повредились не более 50,0%. На основании результатов исследований проведено распределение опытных генотипов вишни по группам устойчивости к весенним заморозкам. Используя экспериментальные данные, выделили высокоустойчивый генотип вишни 84847, который рекомендуется в качестве исходной формы устойчивости репродуктивных органов к весенним заморозкам для дальнейшей селекции на заданный признак.
Ключевые слова: Prunus cerasus L., весенний заморозок, искусственное промораживание, репродуктивные органы, устойчивость.
The presented article summarizes the results of studies of the resistance of sour cherry genotypes during 2018-2020 to spring frost. The studies were carried out on the basis of the laboratory of physiology of resistance of fruit plants of the Russian Research Institute of Fruit Crops Breeding. The research material is sour cherry genotypes of the Institute of breeding. The purpose of this research is to study the resistance of sour cherry genotypes of the RRIFCB breeding to spring frost by the method of artificial freezing and to isolate the initial forms of resistance for further breeding for a given trait. As a result of artificial freezing, a high resistance of flowers and buds to spring frost of -1.0°C was determined in the genotypes of Businka, Muza, Rovesnitsa, 84847 and 84854. After the action of a temperature of -2.0°C, a sufficiently high level of resistance of reproductive organs was established in the following sour cherry genotypes - Vereya, Kapelka, Muza, Novella, Podarock uchitelyam, Rovesnitsa, Turgenevka, Shokoladnitsa, 84735, 84847 and 84854. After the action of a temperature of -3.0°C, a highly
resistant hybrid form 84847 was identified with the least number of dead flowers and buds -12.0%. The resistant sour cherry genotypes were also noted (Businka, Shokoladnitsa, 84735 and 84854), in which flowers and buds were damaged in total not more than 50.0%. Based on the research results, the distribution of experimental sour cherry genotypes into groups of resistance to spring frosts was carried out. Using experimental data, a highly resistant sour cherry genotype 84847 was identified, which was recommended as the initial form of resistance of reproductive organs to spring frosts for further breeding for a given trait. Key words: Prunus cerasus L., spring frost, artificial freezing, reproductive organs, resistance.
Введение. Улучшение стандартного сортимента вишни является обязательным условием сохранения промышленного значения данной культуры, что весьма актуально при постоянном усложнении экологической ситуации в саду. В связи с этим необходимы сорта, характеризующиеся не только высокой урожайностью, товарными и потребительскими качествами плодов, но также и устойчивостью к абиотическим стрессорам [1].
Устойчивость вишни к неблагоприятным условиям среды является одной из важнейших характеристик, определяющих хозяйственную ценность и эффективность их возделывания в конкретной области [2]. Величина урожая и его качество зависят от устойчивости репродуктивных органов вишни к весенним заморозкам [3]. В период формирования будущего урожая весенние заморозки повреждают бутоны, цветки и завязь плодов вишни и тем самым причиняет большой экономический убыток аграрному хозяйству [4, 5]. Из-за потепления климата в последние годы риск повреждений от заморозков повысился, поскольку активация ростовых процессов в конце зимы - начале весны усиливается, распускание и цветение почек начинается раньше [6]. Весенние заморозки могут привести у косточковых культур к потере урожая до 90% [7]. Вследствие нестабильности погодных условий в начале вегетации изучение биологических ресурсов устойчивости генотипов вишни к негативному воздействию весенних заморозков является весьма своевременным и актуальным [8-10]. В значительной мере решению данного вопроса может содействовать целенаправленная селекция с применением устойчивых исходных форм вишни, что приводит к получению гибридного потомства, из которого выделяют новые сорта, отвечающие требованиям современного адаптивного садоводства.
Цель исследований - изучить устойчивость к весенним заморозкам генотипов вишни селекции ВНИИСПК методом искусственного промораживания и выделить исходные формы устойчивости для дальнейшей селекции на заданный признак.
Условия, материалы и методы. Исследования провели в 2018-2020 гг. на базе лаборатории физиологии устойчивости плодовых растений Всероссийского НИИ селекции плодовых культур. Материал исследований - генотипы вишни селекции института. Изучение устойчивости генотипов вишни к весенним заморозкам провели методом моделирования повреждающих факторов в контролируемых условиях [11].
Моделировали в период цветения вишни (начало мая) весенние заморозки (-1°, 2°, -3°С) в климатической камере PSL-2KPH (Espec, Япония). Температуру снижали со скоростью 1°С в час. Длительность воздействия отрицательной температуры - три часа. Для искусственного промораживания брали ветки с соцветиями, так как это в большей степени соответствует природным условиям. Ветки генотипов вишни связывали в один пучок, часть листьев удаляли для того, чтобы соцветия были не скрыты. Срезы веток мазали садовым варом и обертывали мокрой марлей [12, 13]. Анализировали у каждого генотипа не менее 100 цветков и 100 бутонов в двух повторностях. При понижении температуры до 0...-1°С ветки спрыскивали водой ручным опрыскивателем, чтобы предотвратить
переохлаждение. Далее продолжали понижение температуры до заданной [6, 12, 13]. После промораживания ветки устанавливали на оттаивание при 0-2оС в холодильный шкаф CV 114-S (Polair, Россия), затем повышали температуру до 220С со скоростью 30С/час и помещали в сосуды с водой. Ветки выдерживали в лабораторных условиях в сосудах с водой 24 ч до проявления повреждения генеративных органов. Степень повреждения бутонов и цветков определяли визуально по побурению тканей тычинок и пестиков. Потом вычисляли количество живых и поврежденных цветков и бутонов [6, 12, 13].
Анализ результатов провели общепринятым методом математической статистики [14] (ANOVA) с использованием программы MS Excel. При расчете НСР данные по искусственному промораживанию генеративных органов (%) преобразовывали через угол-арксинус V%- Различия между вариантами считали достоверными при p<0,05.
Результаты и обсуждение. Оценка повреждений репродуктивных органов показала, что в первую очередь повреждались пестики, тычинки оставались не повреждёнными. Повреждение пестика означает, что завязывания плодов не будет [5, 6, 15, 16].
После воздействия температуры -1,0°С отметили высокую устойчивость бутонов у изученных генотипов вишни. Наряду с тем у сорта Конкурентка отметили максимальное количество погибших бутонов 19,4%. Количество погибших цветков у большинства генотипов вишни не превысило - 17,0%. При этом установили высокую устойчивость репродуктивных органов к весеннему заморозку -1,0°С у отдельных генотипов вишни (Бусинка, My3a, Ровесница, 84847, 84854). У раноцветущего сорта Конкурентка зафиксировали при этом наибольшее количество погибших цветков (табл. 1). Статистическая обработка результатов искусственного промораживания при t= -1,0°С выявила достоверные различия между генотипами вишни ^=4,5>FT=1,9) по повреждению цветков.
Таблица 1 - Оценка повреждений репродуктивных органов вишни отрицательной температурой в период цветения_
Генотип Промораживание при t= -1,0°С
% погибших цветков угол-арксинус V%
Быстринка 0,8 5,1
Бусинка 0,0 0,0
Верея 0,6 4,4
Гриот Остгемский 3,9 11,4
Капелька 5,7 13,8
Конкурентка 55,5 48,1
Муза 0,0 0,0
Новелла 1,6 7,3
Орлица 13,6 21,6
Превосходная Веньяминова 16,3 23,8
Путинка 3,1 10,1
Подарок учителям 3,3 10,5
Ровесница 0,0 0,0
Тургеневка 0,8 5,1
Уманская скороспелка 3,3 10,5
Шоколадница 1,2 6,3
84595 1,8 7,7
84735 0,0 0,0
84847 7,4 15,8
84854 0,0 0,0
НСР 0,05 16,6
В результате проведенного эксперимента установили высокий уровень устойчивости репродуктивных органов после воздействия температуры -2,0°С у генотипов вишни: Верея, Капелька, Муза, Новелла, Подарок учителям, Ровесница, Тургеневка, Шоколадница, 84735, 84847, 84854. При этом следует отметить сорт Муза, у которого цветки и бутоны выдерживали промораживание при температурном режиме -2,0°С без повреждений. Были отмечены устойчивые генотипы (Бусинка, Путинка, Уманская скороспелка, 84595), у которых суммарное количество погибших репродуктивных органов варьировало в пределах от 10,8 до 21,7%. Максимальное количество погибших цветков (72,4%) и бутонов (33,6%) зарегистрировали у сорта Конкурентка (табл. 2). Дисперсионный анализ показал достоверные различия по подмерзанию цветков (Рф=3,5>Рт=1,9) и недостоверные различия по подмерзанию бутонов генотипов вишни (Рф=1,3>Рт=1,9) при воздействии 1= -2,0°С.
Таблица 2 - Оценка повреждений репродуктивных органов вишни отрицательной температурой в период цветения_
Промораживание при 1= -2,0°С
Генотип % погибших угол-арксинус % погибших угол-арксинус
цветков 7% бутонов 7%
Быстринка 25,5 30,3 1,3 6,6
Бусинка 10,8 19,2 0,0 0,0
Верея 1,8 7,7 0,0 0,0
Гриот Остгемский 25,8 30,5 0,0 0,0
Капелька 8,8 17,3 0,0 0,0
Конкурентка 72,4 58,3 33,6 35,4
Муза 0,0 0,0 0,0 0,0
Новелла 8,1 16,5 0,0 0,0
Орлица 26,5 31,0 0,0 0,0
Превосходная Веньяминова 28,2 32,1 5,8 13,9
Путинка 21,4 27,6 0,0 0,0
Подарок учителям 3,1 10,1 0,7 4,8
Ровесница 3,2 10,3 0,0 0,0
Тургеневка 1,8 7,7 0,0 0,0
Уманская скороспелка 19,2 26,0 0,6 4,4
Шоколадница 7,0 15,3 0,0 0,0
84595 16,4 23,9 5,3 13,3
84735 1,7 7,5 0,0 0,0
84847 7,3 15,7 0,0 0,0
84854 6,1 14,3 0,0 0,0
НСР 0,05 25,1 Рф<Рт
После воздействия на генеративные органы температурой -3,0°С выявили гибридную форму 84847 с суммарным количеством погибших цветков и бутонов -12,0%. При этом выделили устойчивые генотипы вишни (Бусинка, Шоколадница, 84735, 84854) с количеством поврежденных генеративных органов не более 50,0%. У некоторых сортов вишни (Быстринка, Муза, Путинка, Ровесница, Тургеневка, Уманская скороспелка) отметили среднее повреждение цветков и бутонов (от 50,7% до 75,0%) при температурном режиме -3,0°С. Для остальных генотипов вишни характерно сильное подмерзание репродуктивных органов (более 75,0%) (табл. 3). Анализ полученных результатов искусственного промораживания показал достоверные различия (Рф=2,5>Рт=1,9) между генотипами вишни по повреждения цветков и бутонов при 1= -3,0°С.
Таблица 3 - Оценка повреждений репродуктивных органов вишни отрицательной температурой в период цветения_
Генотип Промораживание при 1= -3,0°С
% погибших цветков угол-арксинус 7% % погибших бутонов угол-арксинус 7%
Быстринка 52,3 46,3 22,2 28,1
Бусинка 36,3 37,0 6,8 15,1
Верея 78,1 62,1 28,3 32,1
Гриот Остгемский 79,0 62,7 31,2 34,0
Капелька 67,8 55,4 26,9 31,2
Конкурентка 81,4 64,4 48,7 44,3
Муза 35,2 36,4 15,5 23,3
Новелла 72,6 58,4 21,5 27,6
Орлица 59,5 50,5 32,5 34,8
Превосходная Веньяминова 87,0 68,9 61,3 51,5
Путинка 56,9 50,5 5,4 13,4
Подарок учителям 80,9 64,1 6,4 14,6
Ровесница 55,2 48,0 11,5 19,8
Тургеневка 50,2 45,1 16,9 24,3
Уманская скороспелка 47,9 43,8 8,8 17,3
Шоколадница 30,1 33,3 12,7 20,9
84595 56,2 48,6 23,6 29,1
84735 36,9 37,4 5,1 13,0
84847 12,0 20,3 0,0 0,0
84854 34,7 36,1 1,0 5,7
НСР 0,05 36,5 28,2
Выводы. В результате проведенного эксперимента установили, что в бутонах и распустившихся цветках после заморозков в первую очередь повреждался пестик, тычинки оставались не повреждённые.
Изученные генотипы вишни распределили на 4 группы устойчивости к весенним заморозкам [12, 13]:
1. Высокоустойчивые (84847) - количество поврежденных цветков и бутонов после промораживания при 1= -3,0°С не превысило 25,0%.
2. Устойчивые (Бусинка, Шоколадница, 84735, 84854) - количество поврежденных цветков и бутонов после промораживания при 1= -3,0°С от 25,1 до 50,0%.
3. Среднеустойчивые (Быстринка, Муза, Путинка, Ровесница, Тургеневка, Уманская скороспелка) - количество поврежденных цветков и бутонов при 1= -3,0°С от 50,1 до 75,0%.
4. Неустойчивые (Верея, Гриот Остгеймский, Капелька, Конкурентка, Новелла, Орлица, Превосходная Веньяминова, Подарок учителям, 84595) -количество поврежденных цветков и бутонов после промораживания при 1= -3,0°С более 75,0%.
Таким образом, высокоустойчивый генотип 84847 рекомендуется в качестве исходной формы устойчивости репродуктивных органов к весенним заморозкам для селекции.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Ожерельева З.Е., Гуляева A.A. Влияние заморозков на устойчивость генеративных органов вишни в период цветения // Современное садоводство. 2015. № 3 (15). С. 45-51.
2. Szalay L. Comparison of flower bud development in almond, apricot and peach genotypes // International Journal of Horticultural Science. 2006. № 12 (2). P. 93-98.
3. Earlier leaf-out rather than difference in freezing resistance puts juvenile trees at greater risk of damage than adult trees / Y. Vitasse, A. Lenz, G. Hoch, C. Körner // J Ecol. 2014. № 102. P. 981-988.
4. Rodrigo J. Spring frosts in deciduous fruit trees - morphological damage and flower hardiness // Scientia Horticulturae. 2000. № 85. P. 155-173. http://dx.doi.org/10.1016/S0304-4238(99)00150-8.
5. Ожерельева 3.E., Голяева О. Д. Устойчивость цветков и бутонов смородины красной к весенним заморозкам // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур. Орел, 2015. С. 99-101.
6. Ожерельева З.Е., Гуляева A.A. Устойчивость сортов черешни к весенним заморозкам // Современное садоводство - Contemporary horticulture. 2018. №1. С. 38-43. DOI: 10.24411/2218-5275-2018-10106.
7. Proebsting E.L. Cold resistance of stone fruit flower buds. Cooperative Extension of Washington State University, Washington, 1982.
8. Development dynamics of generative organs of black currants and their resistance to spring frosts / P. Duchovskis, J. B. Siksnianiené, T. Siksnianas, G. Bandaraviciené // Sodininkysté ir darzininkysté. 2000. № 19 (1). P. 3-14.
9. Leinonen I., Hänninen H. Adaptation of the timing of bud burst of Norway spruce to temperate and boreal climates // Silva Fennica. 2002. № 36 (3). P. 695-701.
10. Evaluation of genetic resources of fruit crops as donors of cold and disease resistance in Lithuania / R. Rugienius, T. Siksnianas, D. Gelvonauskiene, G. Staniene, A. Sasnauskas, I. Zalunskaite, V. Stanys // Acta Horticulturae. 2009. № 825. P. 117-123.
11. Предварительный отбор перспективных генотипов плодовых растений на экологическую устойчивость и биохимическую ценность плодов (метод. реком.) / В.Г. Леонченко, Р.П. Евсеева, Е.В. Жбанова, Т.А. Черенкова. Мичуринск, 2007. 72 с.
12. Ожерельева З.Е., Ефремов И.Н. Изучение устойчивости вишни к весенним заморозкам // Селекция и сорторазведение садовых культур. 2019. Т. 6. № 1. С. 80-82.
13. Ожерельева З.Е., Ефремов И.Н. Оценка устойчивости генеративных органов вишни к весенним заморозкам // Современное садоводство - Contemporary horticulture. 2018. № 3. С. 63-68. DOI: 10.24411/2312-6701-2018-10309.
14. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
15. Variation in cold hardiness of sweet cherry flower buds through different phenological stages / M.R. Salazar-Gutiérrez, B. Chaves, J. Anothai, M. Whiting, G. Hoogenboom // Science Horticultural. 2014. № 172 (9). P. 161-167.
16. Matzneller P., Götz K.P., Chmielewski F.M. Spring frost vulnerability of sweet cherries under controlled conditions // International Journal Biometeorology. 2016. № 60. P. 123-130.
REFERENCES
1. Ozhereleva Z.E., Gulyaeva A.A. Vliyanie zamorozkov na ustoychivost generativnykh organov vishni v period tsveteniya // Sovremennoe sadovodstvo. 2015. № 3 (15). S. 45-51.
2. Szalay L. Comparison of flower bud development in almond, apricot and peach genotypes // International Journal of Horticultural Science. 2006. № 12 (2). P. 93-98.
3. Earlier leaf-out rather than difference in freezing resistance puts juvenile trees at greater risk of damage than adult trees / Y. Vitasse, A. Lenz, G. Hoch, C. Körner // J Ecol. 2014. № 102. P. 981-988.
4. Rodrigo J. Spring frosts in deciduous fruit trees - morphological damage and flower hardiness // Scientia Horticulture. 2000. № 85. P. 155-173. http://dx.doi.org/10.1016/S0304-4238(99)00150-8.
5. Ozhereleva Z.E., Golyaeva O.D. Ustoychivost tsvetkov i butonov smorodiny krasnoy k vesennim zamorozkam // Selektsiya, genetika i sortovaya agrotekhnika plodovykh kultur. Orel, 2015. S. 99-101.
6. Ozhereleva Z.E., Gulyaeva A.A. Ustoychivost sortov chereshni k vesennim zamorozkam // Sovremennoe sadovodstvo - Contemporary horticulture. 2018. №1. S. 38-43. DOI: 10.24411/2218-5275-2018-10106.
7. Proebsting E.L. Cold resistance of stone fruit flower buds. Cooperative Extension of Washington State University, Washington, 1982.
8. Development dynamics of generative organs of black currants and their resistance to spring frosts / P. Duchovskis, J. B. Siksnianiené, T. Siksnianas, G. Bandaraviciené // Sodininkysté ir darzininkysté. 2000. № 19 (1). P. 3-14.
9. Leinonen I., Hänninen H. Adaptation of the timing of bud burst of Norway spruce to temperate and boreal climates // Silva Fennica. 2002. № 36 (3). P. 695-701.
10. Evaluation of genetic resources of fruit crops as donors of cold and disease resistance in Lithuania / R. Rugienius, T. Siksnianas, D. Gelvonauskiene, G. Staniene, A. Sasnauskas, I. Zalunskaite, V. Stanys // Acta Horticulturae. 2009. № 825. P. 117-123.
11. Predvaritelnyy otbor perspektivnykh genotipov plodovykh rasteniy na ekologicheskuyu ustoychivost i biokhimicheskuyu tsennost plodov (metod. rekom.) / V.G. Leonchenko, R.P. Yevseeva, Ye.V. Zhbanova, T.A. Cherenkova. Michurinsk, 2007. 72 s.
12. Ozhereleva Z.E., Efremov I.N. Izuchenie ustoychivosti vishni k vesennim zamorozkam // Selektsiya i sortorazvedenie sadovykh kultur. 2019. T. 6. № 1. S. 80-82.
13. Ozhereleva Z.E., Efremov I.N. Otsenka ustoychivosti generativnykh organov vishni k vesennim zamorozkam // Sovremennoe sadovodstvo - Contemporary horticulture. 2018. № 3. S. 63-68. DOI: 10.24411/2312-6701-2018-10309.
14. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. M.: Agropromizdat, 1985. 351 s.
15. Variation in cold hardiness of sweet cherry flower buds through different phenological stages / M.R. Salazar-Gutiérrez, B. Chaves, J. Anothai, M. Whiting, G. Hoogenboom // Science Horticultural. 2014. № 172 (9). P. 161-167.
16. Matzneller P., Götz K.P., Chmielewski F.M. Spring frost vulnerability of sweet cherries under controlled conditions // International Journal Biometeorology. 2016. № 60. P. 123-130.
