ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ

З.Е. Ожерельева, кандидат сельскохозяйственных наук

П.С. Прудников, кандидат биологических наук

И.Н. Ефремов, аспирант

E-mail: ozherelieva@vniispk.ru

УДК 634:11:13

DOI: 10.30850/vrsn/2020/4/29-33

ИЗУЧЕНИЕ МОРОЗОСТОЙКОСТИ СОРТОВ ВИШНИ СЕЛЕКЦИИ ВНИИСПК

Исследования проводили на базе лаборатории физиологии устойчивости плодовых растений ФГБНУ ВНИИСПК в 2017-

2018 годах. Изучали сорта вишни селекции института. Год посадки - 2015, схема - 5×2 м. Междурядье и приствольная

зона - черный пар. Цель исследований - изучить некоторые физиолого-биохимические процессы адаптации в осенне-зимний

период и оценить морозостойкость сортов вишни методом искусственного промораживания. Проанализировали динами-

ку фракционного состава воды в тканях однолетних веток сортов вишни. При этом максимальное отношение связанной

к свободной воде проявилось у сортов: Быстринка, Ливенская, Муза, Новелла, Шоколадница. В осенний период увеличение

связанной и уменьшение свободной воды зависело от накопления аминокислоты пролин в однолетних ветках. Отметили

высокий уровень зависимости отношения связанной воды к свободной, а также содержания пролина от минимальной тем-

пературы воздуха в осенний период. В начале зимы установили среднюю зависимость между степенью подмерзания сортов

и количеством связанной воды в тканях однолетних веток вишни. Характер накопления аминокислоты пролин зависел

от воздействия низкотемпературного стресса зимой. Устойчивость к ранним зимним морозам (минус 25°C) отмечена у всех

изученных сортов. Вместе с тем, выявлена максимальная морозостойкость при температуре минус 35°C у сортов: Ливен-

ская, Новелла, Орлица, Шоколадница, которые проявили наибольший уровень устойчивости генеративных и вегетативных

почек, коры и древесины к повреждающим факторам зимы.

Ключевые слова: вишня, сорт, искусственное промораживание, почки, кора, древесина, морозостойкость.

Z.E. Ozherelyeva, PhD in Agricultural science

P.S. Prudnikov, PhD in Biological sciences

I.N. Efremov, PhD student

E-mail: ozherelieva@vniispk.ru

STUDYING OF FROST RESISTANCE OF CHERRY VARIETIES

IN SELECTION OF ALL-RUSSIAN RESEARCH INSTITUTE

FOR FRUIT CROP BREEDING

The studies were conducted on the basis of the laboratory physiology resistance of fruit plant at the Russian Research

Institute of Fruit Crop Breeding in 2017-2018. The objects of research were cherry varieties by the Institute selection.

The year of setting was 2015. The scheme of setting - 5×2 m. Inter-row spacing and zone near a tree trunk - weedfree fallow.

The purpose of the research was to study some physiological and biochemical adaptation processes in the autumn-winter period

and evaluated the frost resistance of cherry varieties by artificial freezing method. The dynamics of the fractional composition

of water in the tissues of annual branches of cherry varieties was studied. At the same time, the maximum proportion of bond

water to free water was found in the varieties Bystrinka, Livenskaia, Muza, Novella, Shokoladnitsa. During the autumn

period, the increase of bound water and the decrease of free water depended on the accumulation of the amino acid proline

in annual cherry branches. The high level of dependence of bound to free water ratio and the proline amount on the minimum

air temperature in the autumn period was noticed in the cherry varieties, which were studied. At the beginning of winter, the

average dependence between the degree of freezing of varieties and the amount of bound water in the tissues of annual cherry

branches was established. The dependence of the accumulation of the amino acid proline on the effects of low-temperature

stress in winter was revealed. The resistance to early winter frosts (t =-25°C) was marked in all studied cherry varieties.

The maximum frost resistance was marked in Livenskaia, Novella, Orlitsa, Shokoladnitsa varieties at t =-35°C. As a result

of artificial freezing, frost-resistant varieties of cherry Livenskaia, Novella and Shokoladnitsa, which showed the highest level

of resistance of generative and vegetative buds, bark and wood substance to the damaging factors of winter, were identified.

Key words: cherry, variety, artificial freezing, buds, bark, wood substance, frost resistance.

Определение потенциала устойчивости садовых

дениях их доля невелика. Это в значительной сте-

культур к неблагоприятным факторам зимнего пе-

пени обусловлено неблагоприятным воздействием

риода - приоритетное направление научных иссле-

факторов окружающей среды. [2] Значительный

дований, поскольку недостаточная зимостойкость

ущерб вишне наносят абиотические факторы зим-

может свести на нет любые преимущества сортов

него периода: ранние и сильные морозы, длитель-

по другим полезным признакам. [7]

ные зимние оттепели. Они вызывают повреждение

Вишня - ценная плодовая культура, которая

генеративных почек, коры, камбия и даже полную

характеризуется высокой урожайностью, скоро-

гибель растений. [6]

плодностью и другими хозяйственными и био-

В Орловской области за последние 20 лет зима

логическими свойствами. [1, 3] В средней полосе

2005-2006 годов была самой суровой. Сумма

России вишня распространена широко в люби-

отрицательных температур составила 1196,1°С.

тельском садоводстве, в производственных насаж-

В феврале максимальная температура воздуха по-

ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ

нижалась до минус 36,5°С на уровне кроны, а на

ванной воде и кипятили на водяной бане в течение

поверхности снега до минус 39,3°С. Генератив-

10 мин. После этого гомогенат центрифугировали

ные почки почти у всех сортов вишни погибли.

при 7000 об/мин, отбирали 2 мл экстракта и добав-

При этом у большинства деревьев отмечено сред-

ляли 2 мл ледяной уксусной кислоты и 2 мл нин-

нее подмерзание.

гидринового реактива (30 мл ледяной СН₃СООН +

Цель работы - изучить некоторые физиоло-

20 мл 6 М H₃PO₄ + 1,25 г нингидрина) с последую-

го-биохимические процессы адаптации в осенний

щим кипячением на водяной бане в течение часа.

период и оценить морозостойкость сортов вишни

Значение содержания аминокислоты рассчитыва-

селекции института методом искусственного про-

ли с помощью калибровочной кривой на спектро-

мораживания.

фотометре «BioRad SmartSpec Plus» (США), по-

строенной для чистого пролина при длине волны

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

520 нм. Содержание пролина выражали в мг/кг сы-

рой массы. [5]

Исследования проводили на базе лаборато-

Статистическая обработка результатов выпол-

рии физиологии устойчивости плодовых растений

нена общепринятыми методами с использованием

ФГБНУ ВНИИСПК в декабре 2017 и 2018 годов.

компьютерной программы MS Excel.

Год посадки - 2015, схема - 5×2 м.

Междурядье и приствольная зона - черный

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

пар. В конце ноября заготавливали опытный

материал для искусственного промораживания.

Метеорологические условия осеннего периода

Многолетние ветки срезали из средней части

2017-2018 годов различались по температурному

кроны с разных сторон дерева из расчета 5 шт.

режиму и количеству осадков. В сентябре 2017 года

на каждый компонент и помещали в полиэти-

температура воздуха понижалась до минус 1,5°С,

леновые пакеты. Хранили опытный материал в

отмечен недостаток влаги (13,7 мм). В октябре ми-

холодильном шкафу «Polair» CV 114-S (Россия)

нимальная температура воздуха была ниже нормы

при минус 3°С до конца декабря. Закаливали и

(минус 4,8°С), осадков выпало достаточно (54,1 мм),

моделировали повреждающие факторы зимнего

в ноябре она понижалась до минус 9,2°С, сумма

периода в климатической камере «Espec» PSL-

осадков - 40,1 мм. Температура воздуха в сентябре

2KPH (Япония) по общепринятой методике. [8]

2018 года понижалась до минус 1,0°С, влаги было

В начале декабря промораживали при минус 25°С

достаточно (42,5 мм). В октябре минимальная тем-

(I компонент зимостойкости). Ко времени выхода

пература воздуха была в норме (минус 2,8°С), осад-

растений вишни из органического покоя опреде-

ков выпало - 33,2 мм, в ноябре температура воз-

ляли показатель максимальной морозостойкости

духа - ниже нормы (минус 18,5°С), осадков также

при минус 35°С (II компонент) в конце декабря.

ниже нормы - 4,8 мм.

Скорость снижения температуры проморажива-

В осенне-зимний период отношение связан-

ния - 5°/ч. Экспозиция промораживания - во-

ной воды к свободной - один из существенных

семь часов. Затем отращивали многолетние ветки

признаков приспособления растений к пониже-

в сосудах с водой и по степени побурения тканей

нию температуры. Отмечено, что у зимостойких

оценивали повреждения на продольных и попе-

сортов отношение связанной воды к свободной

речных срезах по шкале: 0,0 баллов - повреждений

выше, чем у не зимостойких. Мы выявили, что

нет, 5,0 - почки и ткань погибли.

в тканях однолетних веток оно повышается в нояб-

Для изучения состояния водного режима сортов

ре в 1,1...4,1 раза у изученных сортов вишни по

вишни в осенний период исследовали фракцион-

сравнению с октябрем. При этом наибольшее от-

ный состав воды в тканях однолетних веток методом

ношение связанной к свободной воде у сортов

Окунцова-Маринчик [4], который основан на изме-

Быстринка, Ливенская, Муза, Новелла, Шоколад-

нении концентрации раствора сахарозы при погру-

ница (рис. 1). Корреляционный анализ выявил

жении в него ткани однолетней ветки. Определяли

высокий уровень зависимости между отношени-

вес бюксов на электронных весах «CAS» MWP-300H

ем связанной воды к свободной и минимальной

(Корея), наливали 2 мл раствора 30 %-й сахарозы

температурой воздуха осенью (r = -0,99).

и взвешивали. Однолетние ветки вишни измельча-

Показателем водоудерживающей способности

ли в мельнице лабораторной ЛЗМ-1М (Россия).

клеток растений может служить содержание ами-

Подготовленные пробы массой 0,4 г погружали

нокислоты. [9] Пролин и сахара защищают белки

в 30 %-й раствор сахарозы. Часть воды из тканей

от инактивации в условиях обезвоживания и снижа-

однолетней ветки переходило в раствор, уменьшая

ют температуру замерзания содержимого протопла-

его концентрацию. Исходя из начальной и конеч-

ста. Накопление пролина было зарегистрировано

ной концентрации раствора, определяли количе-

в разных видах растений в условиях абиотического

ство воды, отнятой раствором из тканей однолет-

стресса. [11] Следовательно, осмолиты способны

ней ветки. По разнице содержания общей воды и

повышать устойчивость растений к стрессовым ус-

воды, перешедшей в раствор, рассчитывали содер-

ловиям. [10]

жание связанной воды. Концентрацию раствора

По мере снижения минимальной температуры

сахарозы в растворе определяли на цифровом реф-

воздуха в октябре-ноябре у изученных сортов виш-

рактометре “Atago” PAL-1 (Япония).

ни отмечалось увеличение в 1,1…1,98 раза содер-

Содержание пролина находили по реакции с

жания пролина в коре однолетних веток. У сортов

нингидриновым реактивом. Для этого навеску коры

Быстринка, Ливенская, Ровесница и Тургеневка мак-

однолетней ветки 500 мг растирали в дистиллиро-

симальное накопление свободного пролина было

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 4-2020

ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ

октябрь

ноябрь

октябрь

ноябрь

Рис. 1. Отношение связанной воды к свободной

Рис. 2. Содержание аминокислоты пролин в коре однолетних

в однолетних ветках вишни.

веток вишни.

в коре (рис. 2). Высокий уровень зависимости опре-

Быстринка проявил морозостойкость древесины

делили между содержанием пролина в коре одно-

на уровне Шоколадницы и Ливенской. Дисперсион-

летних веток вишни и минимальной температурой

ный анализ показал достоверные различия между

воздуха осенью (r = -0,91).

изучаемыми сортами по подмерзанию вегетатив-

Установлена значительная связь между коли-

ных почек (F_ф=2,4>F_т=2,3), коры (F_ф=7,4>F_т=2,1)

чеством связанной воды и содержанием пролина

и древесины (F_ф=5,5>F_т=2,1) (табл. 1). Установлена

(r = 0,99) в однолетних ветках сортов вишни в осен-

средняя степень зависимости (r = -0,62) между ко-

ний период.

личеством связанной воды и степенью поврежде-

В начале декабря провели закалку при минус 5°С

ния тканей однолетних веток в начале зимы.

(5 дн.) и минус 10°С (5 дн.) однолетних веток сортов

В конце декабря определили увеличение амино-

вишни. После чего определяли содержание амино-

кислоты пролин в 2,8…6,6 раза в коре однолетних

кислоты пролин в коре однолетних веток вишни.

веток сортов вишни после закалки (минус 5°С - 5,

По сравнению с ноябрем оно после закалки увели-

минус 10°С - 5 дн.) перед моделированием усло-

чилось в 1,2…4,9 раза. Максимальным содержанием

вий II компонента морозостойкости. Максималь-

пролина в коре характеризовались сорта: Новелла,

ное повышение содержания свободного пролина

Ровесница, Тургеневка, Шоколадница (рис. 3).

(в 5,9…6,6 раза) зафиксировали у сортов: Быстрин-

После моделирования раннезимнего мороза

ка, Орлица, Шоколадница. У остальных сортов со-

(минус 25°С) отметили дальнейшее повышение

держание пролина в коре однолетних веток увели-

аминокислоты в коре однолетних веток вишни.

чилось в 2,8…4,5 раза (рис. 4).

У сортов: Быстринка, Ливенская, Муза, Новелла,

После моделирования зимнего мороза (минус

Орлица, Шоколадница количество пролина увели-

35°С) также отметили повышение аминокислоты

чилось в 1,4…3,4 раза, а у Подарок учителям, Ровес-

в коре однолетних веток вишни в конце декабря.

ница, Тургеневка в 1,0…1,2 раза.

У сортов Тургеневка и Шоколадница содержание

В начале зимы морозостойкостью вегетативных

пролина в коре увеличилось в 2,1…2,3 раза, у

почек и тканей однолетних веток при минус 25°С

Быстринки, Ливенской, Музы, Новеллы, Орлицы,

характеризовались все изучаемые сорта. У сорта

Ровесницы отметили увеличение аминокислоты

Шоколадница морозостойкость вегетативных почек

в 1,5…1,9 раза, минимальное увеличение у Подарка

и тканей была выше, чем у остальных генотипов.

учителям (рис. 4).

По устойчивости коры и древесины к ранним мо-

Установлено, что содержание аминокислоты

розам Шоколаднице не уступал сорт Ливенская. Сорт

в коре однолетних веток сортов вишни сильно зави-

250

300

200

250

200

150

100

закалка

I компонент зимостойкости

закалка

II компонент зимостойкости

Рис. 3. Содержание аминокислоты пролин в коре однолетних

Рис. 4. Содержание аминокислоты пролин в коре однолетних

веток вишни после закалки и моделирования раннезимнего

веток вишни после закалки и моделирования зимнего мороза

мороза минус 25°С в начале декабря (мг/кг).

минус 35°С (мг/кг).

ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ

Таблица 1.

Таблица 2.

Повреждение вегетативных почек

и тканей однолетних веток вишни при минус 25°С

и тканей однолетних веток вишни

при минус 35°С в конце декабря

Степень подмерзания, балл

Сорт

Вегетативные почки

Кора

Древесина

Степень подмерзания, балл

Сорт

Быстринка

0,7

0,5

0,1

Вегетативные почки

Кора

Древесина

Быстринка

2,7

1,7

Ливенская

0,7

0,0

Ливенская

1,9

0,7

1,2

Муза

0,9

0,5

1,0

Муза

2,7

2,0

1,4

Новелла

0,7

0,4

0,5

Новелла

2,0

1,4

Орлица

0,8

0,5

Орлица

2,0

1,0

Подарок учителям

0,7

0,5

0,6

Подарок учителям

2,5

1,5

1,7

Ровесница

0,6

0,4

0,9

Ровесница

2,2

1,0

1,1

Тургеневка

0,7

0,5

0,9

Тургеневка

2,3

1,1

1,7

Шоколадница

0,3

0,0

0,3

Шоколадница

0,8

1,0

НСР _0,05

0,3

0,4

НСР_0,05

0,3

0,5

0,4

село от воздействия низкотемпературного стресса

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

зимой (r = -0,81).

Еникеев, Х.К. Культура вишни в Нечерноземной зоне /

Максимальной морозостойкостью вегетатив-

Х.К. Еникеев // Вишня и черешня. - Киев: Урожай. -

ных почек и тканей однолетних веток при минус

1975. - С. 24-31.

35°С в конце декабря характеризовался сорт вишни

Колесникова, А.Ф. Вишня. Черешня / А.Ф. Колес-

Шоколадница. У сортов Ливенская, Новелла, Орлица

никова. - Харьков: Фолио. М.: ООО «Издательство

отметили морозостойкость с обратимыми повреж-

АСТ». - 2003. - 238 с.

дениями (не более 2,0 балла) вегетативных почек,

Ожерельева, З.Е. Оценка хозяйственно-биологиче-

коры и древесины однолетних веток. Остальные со-

ских признаков сортообразцов вишни и черешни

рта в конце декабря показали средний уровень мо-

на юге Нечерноземья: автореф. дис. … к. с.-х. наук. /

розостойкости вегетативных почек. Кора и древе-

З.Е. Ожерельева. - Брянск. - 2001. - 193 с.

сина однолетних веток при этом имели обратимые

Ожерельева, З.Е. Определение морозостойкости земля-

повреждения. Статистическая обработка результатов

ники садовой в контролируемых условиях (методиче-

искусственного промораживания показала досто-

ские рекомендации) / З.Е. Ожерельева, П.С. Прудников,

верные различия по подмерзанию вегетативных

М.И. Зубкова и др. - Орел: ВНИИСПК. - 2019. - 25 с.

почек (F_ф=10,0>F_т=2,3), коры (F_ф=7,6>F_т=2,1)

Прудников, П.С. Физиолого-биохимические методы

и древесины (F_ф=3,3>F_т=2,1) между изучаемыми

диагностики устойчивости плодовых культур к засухе

сортами (табл. 2).

и гипертермии / П.С. Прудников, З.Е. Ожерельева. -

По результатам двухлетних исследований уста-

Орел: ВНИИСПК. - 2019. - 47 с.

новлено, что генеративные почки вишни постра-

Савельев, Н.И. Генетический потенциал устойчиво-

дали от низкой температуры в большей степе-

сти плодовых культур к абиотическим стрессорам /

ни, чем вегетативные. Цветковые зачатки вишни

Н.И. Савельев, А.Н. Юшков, Н.Н. Савельева и др. // -

в зимний период погибают вследствие замерзания

Мичуринск - наукоград РФ. - 2010. - 212 с.

внутри их клеток переохлажденной воды, и лед

Ториков, В.Е. Перспективы развития садоводства

распространяется на все клетки зачатка. [9] Темпе-

в Брянской области / В.Е. Ториков, С.Н. Евдокименко,

ратура минус 25°С в начале декабря (I компонент

Ф.Ф. Сазонов // Вестник Брянской государственной

морозостойкости) для генеративных почек вишни

сельскохозяйственной академии. - 2015. - № 5. - С. 3-8.

существенного вреда не оказала. У большинства

Тюрина, М.М. Определение устойчивости плодовых

сортов не наблюдали погибших цветковых зачат-

и ягодных культур к стрессорам холодного времени года

ков. В начале зимы у сортов Ровесница и Подарок

в полевых и контролируемых условиях / М.М. Тюрина,

учителям выявили от 5,0 до 10,0 % поврежденных

Г.А. Гоголева, Н.В. Ефимова и др. - М., 2002. - 120 с.

зачатков цветковых почек. Температура минус

Lio Y., Tang Y., Zwang Y. Production of rective oxygen

35°С в конце декабря (II компонент морозостой-

species and antioxidant metabolism about strawberry leaves

кости) для генеративных почек изучаемых сортов

to low temperatures // Journal Agricultural Science. -

вишни оказалась критической. Зачатки цветковых

2011. - Vol. 3. - № 2. - P. 89-96.

почек практически у всех погибли. За исключени-

10. Xiong L. & Zhu J.K. Molecular and genetic aspects of

ем сортов Ливенская, Новелла, Шоколадница, у ко-

plant responses to osmotic stress // Plant Cell and Environ-

торых сохранились зачатки цветковых почек от 30

ment. - 2002. - № 25. - P. 131-139.

до 50 %.

11. Yan G., Liming X., Manabu I. & Jian K.Z. An Arabidopsis

В результате исследований выделили морозо-

mutation in translation elongation factor 2 causes super-

стойкие сорта вишни Ливенская, Новелла, Шоколад-

induction of CBF/DREB1 transcription factor genes but

ница, которые проявили наибольший уровень мо-

blocks the induction of their downstream, targets under

розостойкости генеративных и вегетативных почек,

low temperatures // PNAS. - 2002. - Vol. 99. - № 11. -

коры и древесины.

P. 7786-7791.

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 4-2020

ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ДАТЫ

LIST OF SOURCES

7. Torikov, V.E. Perspektivy razvitiya sadovodstva v Bryanskoj

1. Enikeev, H.K. Kul’tura vishni v Nechernozyomnoj zone /

oblasti / V.E. Torikov, S.N. Evdokimenko, F.F. Sazonov //

H.K. Enikeev // Vishnya i chereshnya. - Kiev: Urozhaj. -

Vestnik Bryanskoj gosudarstvennoj sel’skohozyajstvennoj

1975. - S. 24-31.

akademii. - 2015. - № 5. - S. 3-8.

2. Kolesnikova, A.F. Vishnya. CHereshnya / A.F. Kolesnikova. -

8. Tyurina, M.M. Opredelenie ustojchivosti plodovyh

Har’kov: Folio. M.: OOO «Izdatel’stvo AST». - 2003. - 238 s.

i yagodnyh kul’tur k stressoram holodnogo vremeni

3. Ozherel’eva,Z.E.Ocenkahozyajstvenno-biologicheskihpriz-

goda v polevyh i kontroliruemyh usloviyah / M.M. Ty-

nakovsortoobrazcovvishniichereshninayugeNechernozem’ya:

urina, G.A. Gogoleva, N.V. Efimova i dr. - M., 2002. -

avtoref. dis. … k. s.-h. nauk. / Z.E. Ozherel’eva. - Bry-

120 s.

ansk. - 2001. - 193 s.

9. Lio Y., Tang Y., Zwang Y. Production of rective oxygen

4. Ozherel’eva, Z.E. Opredelenie morozostojkosti zemlyaniki

species and antioxidant metabolism about strawberry leaves

sadovoj v kontroliruemyh usloviyah (metodicheskie reko-

to low temperatures // Journal Agricultural Science. -

mendacii) / Z.E. Ozherel’eva, P.S. Prudnikov, M.I. Zub-

2011. - Vol. 3. - № 2. - P. 89-96.

kova i dr. - Orel: VNIISPK. - 2019. - 25 s.

10. Xiong L. & Zhu J. K. Molecular and genetic aspects of

5. Prudnikov, P.S. Fiziologo-biohimicheskie metody diagnos-

plant responses to osmotic stress // Plant Cell and Environ-

tiki ustojchivosti plodovyh kul’tur k zasuhe i gipertermii /

ment. - 2002. - № 25. - P. 131-139.

P.S. Prudnikov, Z.E. Ozherel’eva. - Orel: VNIISPK. -

11. Yan G., Liming X., Manabu I. & Jian K. Z. An Arabidopsis

2019. - 47 s.

mutation in translation elongation factor 2 causes super-

6. Savel’ev, N.I. Geneticheskij potencial ustojchivosti

induction of CBF/DREB1 transcription factor genes but

plodovyh kul’tur k abioticheskim stressoram / N.I. Savel’ev,

blocks the induction of their downstream, targets under

A.N. YUshkov, N.N. Savel’eva i dr. // - Michurinsk-

low temperatures // PNAS. - 2002. - Vol. 99. - № 11. -

naukograd RF. - 2010. - 212 s.

P. 7786-7791.