Ana səhifə

Эколого-биологическое изучение коллекционных образцов крыжовника рода Grossularia Hill при интродукции в условиях юго-запада цчз


Yüklə 0.53 Mb.
səhifə1/4
tarix13.06.2016
ölçüsü0.53 Mb.
  1   2   3   4

На правах рукописи


МАСЛОВА

Наталья Николаевна




Эколого-биологическое изучение коллекционных образцов крыжовника рода Grossularia Hill. при интродукции в условиях юго-запада ЦЧЗ (на примере Белгородской области)

06.01.05 – селекция и семеноводство




АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Рамонь - 2008

Диссертационная работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный университет»



Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,


Сорокопудов Владимир Николаевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Мелькумова Елизавета Айрапетовна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор



Аладина Ольга Николаевна
Ведущая организация – ГНУ Всероссийский научно – исследовательский институт садоводства имени И.В.Мичурина РАСХН
Защита состоится "31" октября 2008 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.065.01 при ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы им. А.Л. Мазлумова» по адресу: 396030, Воронежская область, Рамонский район, пос. ВНИИСС, д. 84.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы им. А.Л. Мазлумова».

Автореферат разослан " 29 " сентября 2008 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета, факс: 8(47340) 2-19-93




Ученый секретарь

диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук




Л.Н. Путилина




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Крыжовник – культура умеренного климата, которая должна занять достойное место в рационе питания населения ЦЧЗ и других регионов России, поскольку его ягоды содержат большое количество витаминов, сахаров, минеральных и биологически активных веществ. Плоды крыжовника способствуют улучшению обмена веществ, обладают уникальными лечебно-профилактическими свойствами (Франчук, 1969; Куминов, 1970; Косолапова, Кузнецова, 1984; Бурмистров, 1985; Сергеева, 1989; Стрельникова, 1992; Попова, 1993; Блейз, 1999; Ковешникова, 1999, Аладина, 2007).

Лимитирующим фактором в распространении культуры крыжовника в ЦЧЗ являются причины организационно-хозяйственного, экономического и технологического характера. Несмотря на богатый мировой сортимент этой культуры, за всю историю научно-обоснованного сельского хозяйства в России районировано 43 сорта крыжовника, по Центрально-Чернозёмному региону районировано всего 9 сортов, из них 1 – в Белгородской области.

В последние годы в России созданы новые сорта крыжовника, которые ранее в условиях юго-запада ЦЧЗ не испытывались. В связи с этим актуальным является комплексная эколого-биологическая оценка сортов, полученных в РФ, для создания адаптированного сортимента культуры крыжовника в Белгородской области.

Цель исследований - выявление адаптированных сортов крыжовника с хозяйственно-ценными признаками для селекции и выращивания в условиях юго-запада ЦЧЗ (на примере Белгородской области).

Основные задачи:

1. Изучить морфологические и биохимические особенности культуры крыжовника.

2. Оценить сорта по основным хозяйственно-ценным признакам.

3. Исследовать сорта крыжовника по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам.

4. Сформировать сортимент, адаптированный для промышленного и любительского садоводства в условиях Белгородской области.

Научная новизна. Впервые в условиях Белгородской области выделены источники хозяйственно-ценных признаков культуры крыжовника различного экологического и генетического происхождения.

Впервые определены возрастные состояния растений крыжовника в онтогенезе, что расширяет существующие представления о биологии рода Grossularia Hill. Выявлены отдельные подробности, характеризующие морфологическое строение почек смешанного типа, что углубляет теоретические взгляды на процессы развития генеративных и вегетативных структур крыжовника в группах сортов различного генетического происхождения. Установлено, что сорта европейского происхождения на такой морфологический признак как эпидермис плода имеют большее число устьиц (8-12 на см2), чем американо-европейские сорта. Как раз этим и объясняется их поражаемость американской мучнистой росой.

Выявлены сроки прохождения основных фенологических фаз. Определены сорта среднего, среднепозднего и позднего сроков созревания, позволяющие формировать сортимент культуры крыжовника с разными сроками плодоношения для увеличения периода потребления свежих ягод.

Получены новые данные по качественному и количественному составу каротиноидов в плодах с различной окраской. Установлено, что наибольшее число каротиноидов (3,92±0,3 %) содержится в жёлтоокрашенном сорте Прогресс, наиболее разнообразный состав (4 каротиноида) выявлен у чёрноокрашенного сорта Черномор. Данные результаты имеют большое значение для биологии и селекционного отбора культуры крыжовника.

Впервые при элементном анализе 5-ти сортообразцов крыжовника Краснославянский, Малахит, Прогресс, Черномор, Шалун) выявлено наибольшее содержание таких химических элементов как калий, кальций, хром, железо и никель, которые сосредоточены в конусе нарастания почек, что свидетельствует об участии этих элементов в процессах роста и развития почки.

Показаны высокие положительные корреляции: (0,848)- между средней и максимальной массой ягоды; (0,529)- между урожайностью и количеством ягод на 1 м плодоносящих ветвей, (0,999)- между содержанием сахара и сухих растворимых веществ в ягодах, что является надёжными критериями для отбора высокопродуктивных генотипов.



Практическая значимость. Выявленные морфологические и биохимические особенности растений крыжовника в период онтогенеза (строение куста, репродуктивных органов, содержание каротиноидов, витамина С, органических кислот, сахаров и т.д.) представляют практический интерес для разработки более совершенных методов в селекционной работе с данной культурой при создании новых сортов.

Установленные высокие корреляции между основными хозяйственно-ценными признаками сортов, рекомендуются для отбора продуктивных генотипов и использования их в селекционном процессе.

Выделенные 10 сортообразцов крыжовника – Аладдин, Казачок, Краснославянский, Леденец, Малахит, Садко, Шалун, Черномор, Чёрный негус, Юбилейный, с комплексом хозяйственно-ценных признаков (высокой урожайностью, зимостойкостью, засухоустойчивостью, крупноплодностью, вкусовыми качествами плодов, пригодностью к механизированной уборке) рекомендуются для широкого использования в садоводческих и любительских хозяйствах в условиях Белгородской области.

Выявленная устойчивость культуры к вредным организмам, зимостойкости и засухоустойчивости демонстрирует высокий адаптационный потенциал изучаемых сортообразцов крыжовника в условиях Белгородской области.



Положения, выносимые на защиту:

1. Взаимосвязь фаз роста и развития с морфобиологическими особенностями растений крыжовника в онтогенезе.

2. Изучение по комплексу хозяйственно-ценных признаков сортов крыжовника различного эколого-географического и генетического происхождения, позволившее выделить источники для практической селекции.

3. Оценка коллекционных сортообразцов по устойчивости к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам, разрешающая выделить экологически адаптированные сорта крыжовника, пригодные для возделывания в садах Белгородской области.



Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной молодёжной научно-практической конференции (Белгород, 2006), Международной научной конференции (Донецк, 2006), IV Международной конференции молодых учёных, аспирантов и студентов (Владикавказ, 2008), Межрегиональной научно-практической конференции, посвящённой 90-летию со дня рождения профессора Е.С. Черненко (Мичуринск, 2008); Международной научно-практической конференции «Биологически активные соединения природного происхождения: фитотерапия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, фармакология, ботаника» (Белгород, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений для практической селекции.

Работа изложена на 198 станицах компьютерного текста, содержит 39 таблиц, 56 рисунков. Список используемой литературы включает 228 наименований, в том числе 22 иностранных авторов.


ОСНОВНОЕ содержание работы
УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена с 2005 по 2008 год в природном парке «Нежеголь» на базе Белгородского государственного университета. Исследования проводились в рамках программы фундаментальных исследований РАН «Проблемы общей биологии и экологии: рациональное использование биологических ресурсов» (программа ОБН РАН). Направление программы 05 «Проблемы интродукции растений и сохранения генофонда природной и культурной флоры».

Белгородская область характеризуется высоким плодородием чернозёмных почв. Климат - умеренно-континентальный. За период проведения исследований 2004 – 2007 гг. отмечались аномалии климата: высокие температуры, засуха и избыточное увлажнение. Погодные условия 2004 года можно охарактеризовать как умеренные по температурному фактору с избыточным увлажнением. 2005 год отмечен как год с умеренными температурами и достаточной обеспеченностью влагой. Зима 2005-2006 года отличалась аномально пониженными температурами. Понижения температуры достигали до 32-34 градуса ниже нуля при ветреной погоде. Температуры воздуха в 2006 году были умеренными по всем сезонам, но наблюдался дефицит влаги. 2007 год отмечен как аномально жаркий летом с умеренным количеством осадков, самым длинным вегетационным периодом, а также наибольшей суммой активных температур.

Объектами исследования послужили 20 сортов отечественной и зарубежной селекции, различного генетического происхождения (табл. 1).

Таблица 1 – Генетическое происхождение сортов крыжовника

генетическая группа

Видовое происхождение группы

Сорта

1*

Grossularia reclinata

Финик, Славянский, Прогресс, Сеянец Лефора,

2

G. reclinata x G. hirtella

Леденец, Смена, Русский, Черномор, Грушенька, Краснославянский, Юбилейный

3

G. reclinata x G. hirtella x G. succirubra

Казачок, Малахит, Колобок, Садко, Ласковый, Шалун, Чёрный негус

4

G. reclinata x G. hirtella x G. robusta

Командор

5

G. reclinata x G. succirubra x G. robusta

Аладдин




Примечание: * 1 группа – сорта европейского происхождения; 2-5 группы – сорта американо-европейского происхождения.
Методика проведения исследований

Фенологические наблюдения, оценку устойчивости к грибным болезням, зимостойкости растений, степени шиповатости побегов проводили по общепринятым методикам: Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур (Мичуринск, 1973; Орёл, 1999).

Для определения количества тепла, необходимого для прохождения основных фенологических фаз, рассчитывали сумму среднесуточных положительных (>00С).

Оценку засухоустойчивости сортов проводили по методике Кушниренко (1986), прибором «Тургоромер – 1».

Урожайность сортов определяли путём взвешивания общей массы плодов с 1 куста в каждой повторности. Среднюю массу ягоды вычисляли путем деления общей массы собранных ягод на их количество (Володина, 1981). По числу семян в плодах ягоды оценивали согласно шкале В.Н. Сорокопудова (2000). Усилие отрыва и усилие раздавливания ягод измеряли с помощью прибора граммометра. Учёт данных проводили в сроки сбора урожая, когда 90 % ягод принимает характерную для сорта окраску плодов. Пригодность к механизированной уборке определяли по шкале В.Н. Сорокопудова (2000). Содержание сахаров и сухих растворимых веществ определяли с помощью ручного рефрактометра (Орёл, 1995). Качественный анализ каротиноидов в плодах крыжовника проводили методом мономерной тонкослойной хроматографии на пластинках «Silufol» в системе петролейный эфир – этиловый спирт (8:2). Количественный состав каротиноидов определяли экспресс-методом определения суммы каротиноидов в сырье, который основан на достижении равновесия концентрации вещества в системе твёрдое тело – жидкость.

Содержание аскорбиновой кислоты титрованием 2,6-дихлорфенолиндофенолом; титруемая кислотность – титрованием децинормальным раствором NaOH и KOH при индикаторе фенолфталеине (Мичуринск, 1973). Элементный состав растений определяли на электронном ионно-растровом микроскопе Quanta 200 3D в Центре коллективного пользования научным оборудованием БелГУ.

Данные по морфометрическим признакам и показателям качества урожая обработаны методами математической статистики по Б.А. Доспехову (1985) с использованием программного обеспечения STATGRAPHICS Plus-Printing, NIRSMAIN и EXCEL.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРЫ КРЫЖОВНИКА (Grossularia Hill.)

Морфо-анатомические особенности растений крыжовника

Крыжовник является геоксильным кустарником, высотой до 1,5 м, состоящий из побегов формирования (ПФ) и систем побегов формирования (СПФ), которые образуются гипогеогенно из спящих и придаточных почек. Форма куста крыжовника варьирует от компактной до раскидистой. Выявлено, что ветви крыжовника могут плодоносить до 7-8-летнего возраста. Урожай формируется на плодушках. Подтверждено, сорта европейского происхождения имеют разветвлённые плодушки, американо-европейские гибриды отличаются наличием простых плодушек. Соцветие крыжовника – мелкоцветковая кисть с 1-3 цветками. В результате наблюдений выявлено, что сорта европейского происхождения имеют преимущественно одноцветковые кисти, а сорта американского происхождения – 1 – 3-х цветковые кисти.

Микроскопическое исследование ягод крыжовника показало, что клетки эпидермиса в зависимости от сорта имеют различную толщину. Устьица единичные (1-3 на см2), чаще всего встречаются на верхушке плода. Выявлено, что сорта европейского происхождения на эпидермисе плода имеют большее количество устьиц (8-12 на см2), чем американо-европейские сорта, чем объясняется их поражаемость грибными заболеваниями. На эпидермисе могут присутствовать 1-клеточные волоски с шероховатой кутикулой. Под эпидермисом располагается колленхима, образующая с эпидермисом экзокарпий (наружный слой околоплодника). Паренхима мезокарпия состоит из различных по величине клеток. Клетки эндокарпия имеют паркетообразный характер и тонкие стенки.

Кожура семени имеет слизисто-сочный эпидермис, состоящий из гигантских столбчатых клеток. Под ней тонким слоем располагается парехимальный хлорофиллоносный слой из радиально сплющенных клеток (1) Под паренхимой в 1 слой располагаются U – образные одревесневшие клетки, каждая из которых содержит по 1 кристаллу оксалата кальция (2) (рис. 1).





Рис.1. Семенная кожура (1,2) и семенное Рис.2. Алейроновые зёрна (х 6000)

ядро (3, 4, 5) (х 1600)
Проведённый химический анализ данного слоя подтверждает наличие соединений кальция до 3,56 Wt %.

Далее следует 1 ряд тонкостенных, узких клеток, граничащих с семенным ядром (3). Мощный эндосперм и маленький зародыш содержат алейроновые зёрна (4) (рис. 1, 2) и масло, которые разделяются тяжами (5).

Клетки эпидермиса листа варьируют по форме и размерам. Клетки верхнего эпидермиса крупные. Устьица на верхней стороне листа отсутствуют.

Клетки нижнего эпидермиса мельче, тонкостенные. Устьица поверхностные, многочисленные, размером 18,5х12,1 мкм. Продольный просвет устьиц около 13 мкм. С нижней стороны листа значительно выступают жилки. Оба эпидермиса в жилке выстилаются колленхимой. Основная ткань жилки представлена паренхимой с друзами.



Особенности онтогенеза крыжовника в условиях юго-запада ЦЧЗ

В онтогенезе крыжовника выделяется несколько основных периодов, вступая в которые растения приобретают новые морфологические особенности. На основе полученных данных определены основные возрастные периоды крыжовника и установлены возрастные состояния растений (табл. 2).


Таблица 2 - Возрастные периоды и состояния растений крыжовника в онтогенезе в условиях Белгородской области

Возрастной период

Возрастное состояние

Индикаторный признак возрастного состояния

Продолжи-тельность

Возраст растения

1. Латентный

Семя

Семя существует отдельно от родительской особи

6 мес. – 2 года




2. Виргинильный

Особь не достигла физиологической зрелости

3-5 лет




Проросток

Живые семядоли при монопоидальном нарастании главного побега

1-1,5 мес.

1-1,5 мес.

Ювенильное

Бессемядольные особи развиваются с ветвлением или без него

1-2 года

1-2 года

Имматурное

Вегетативное развитие с ветвлением, качественно отличающимся от ювенильных особей

1-2 года

2-5 лет

Виргинильное

Ветвление до II, III порядков, цветения нет

1-2 года

4-5 лет

3. Генеративный

Особь достигла физиологической зрелости

17-22 года




Раннее генеративное

Начало плодоношения

2-3 года

3-6 лет

Среднее генеративное

Массовое плодоношение

12-18 лет

6-21 лет

Позднее генеративное

Признаки отмирания многолетних побегов при незначительном плодоношении

3-4 года

21-25 года

4. Постгенеративный

Особь утратила способность к развитию репродуктивных органов, сильное старческое разрушение побеговых систем

5-8 лет




Субсенильное

Многочисленное отмирание многолетних ветвей; плодоношение отсутствует

3-7 лет

26-32 года

Сенильное

Отмирание надземной и подземной частей куста.

2-3 года

33-35 лет

Латентный период у Grossularia Hill. характеризуется глубоким периодом покоя, который может длиться 2-3 года. Масса 1000 штук семян варьирует от 2,5 до 4,5 г. В ягоде содержится от 7 до 40 шт. семян.

Виргинильный период продолжается, в зависимости от условий произрастания, от 3 до 5 лет. Данный период включает четыре возрастных состояния: проросток, ювенильное, имматурное, виргинильное. Фаза проростка начинается с прорастания семян до появления настоящих листьев с сохранением семядолей. Переход в ювенильную фазу характеризуется усыханием семядолей при появлении 4 го – 6 го листа. Интенсивное нарастание вегетативной массы приходится на имматурное и виргинильное возрастные состояния. Они характеризуются ветвлением, отличным от ювенильных особей. Между собой различаются порядками ветвления.

Начало генеративного периода отмечается с первым цветением растений крыжовника. Как правило, для растений, полученных вегетативным путём, раннее генеративное возрастное состояние начинается на 3-й год жизни растения. Оно характеризуется необильным цветением с последующим образованием плодов, увеличением вегетативной массы и развитием корневой системы. Среднее генеративное возрастное состояние отмечается в 6-7-ми летнем возрасте и длится около 15 лет. Наблюдается максимальное развитие вегетативной и генеративной системы. Позднее генеративное возрастное состояние у крыжовника отмечается приблизительно в 25-летнем возрасте, для которого характерно усыхание отдельных ветвей и ослабление генеративной функции.

Постгенеративный период. Субсенильное возрастное состояние у крыжовника характеризуется массовым отмиранием многолетних побегов и отсутствием генеративной функции. Сенильное возрастное состояние наступает в возрасте около 35-40 лет. В этот период происходит полное отмирание и усыхание многолетних ветвей и корневой системы.

Результаты исследований позволили определить возрастные состояния растений крыжовника и выявить их отличительные черты (нарастание вегетативной массы путём образования побегов формирования и системы побега формирования, формирование генеративных органов, длительность каждого периода). Полученные данные расширяют теоретическое представление о развитии культуры Grossularia Hill. Знания об особенностях онтогенеза крыжовника можно использовать в программах по интродукции видов и сортов рода Grossularia Hill, а также в селекционной работе при выведении новых сортов и гибридов.

  1   2   3   4


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©kagiz.org 2016
rəhbərliyinə müraciət