Экспресс-диагностика устойчивости сортов и форм яблони к абиотическим стрессорам методом индуцированной флуоресценции хлорофилла (стр. 3 )

Таблица 8. Отношение максимального значения оценок к минимальному среди всей выборки изучаемых генотипов при диагностике устойчивости сортов и форм яблони к негативному действию катионов тяжелых металлов.

Вариант опыта	Быстрая фаза	Медленная фаза	Медленная фаза (динамический показатель)
CoCl2
Контроль	1,15	1,16	1,28
75 мг/л	1,63	2,39	3,00
150 мг/л	1,42	1,79	2,10
NiCl2
Контроль	1,17	1,25	1,30
75 мг/л	4,2	9,57	10,27
150 мг/л	3,81	8,5	6,96

3.3. Оценка негативного действия пестицидов

Современное промышленное садоводство невозможно без применения различного рода химических веществ, в том числе пестицидов. Гербицидами обрабатывают только сорняки и попадание их на плодовое растение возможно лишь по неосторожности. А фунгицидами и инсектицидами обрабатываются непосредственно сами растения. Поэтому важно чтобы, пестициды этих групп, нанося ущерб вредителям, не оказывали ингибирующего действия на плодовые деревья.

При оценке негативного действия инсектицида Би-58 на фотосинтетическую активность листовых дисков, по изменению параметров быстрой фазы ИФХ установлено, что лишь в концентрации превышающей рекомендованную, отмечен статистически достоверный спад удельной фотосинтетической активности у всех исследуемых сортов и форм.

По результатам анализа медленной фазы ИФХ снижение УФА отмечено у сортов Свежесть и Скала уже в рекомендованной. Повышенная концентрация вызвала снижение функциональной активности у всех генотипов.

Согласно данным, полученным при анализе динамического показателя, отмечено снижение функциональной активности в рекомендуемой концентрации у сортов Мелба, Свежесть и Скала. Повышенная концентрация Би-58 оказало ингибирующее действие на фотосистемы всех анализируемых сортов и форм яблони

Нахождение листовых дисков в растворах, с концентрацией фунгицида Строби превышающей рекомендуемую, у всех генотипов, кроме формы Якутская 1, установлено снижение УФА, как в быстрой так и в медленной стадии ИФХ. Рекомендуемая концентрация согласно анализу быстрой фазы вызвало снижение значения УФА у сортов Гала, Мелба и Скала. Согласно данным, полученным при изучении медленной фазы УФА при рекомендуемой концентрации снизилась у гибридов 10-16, 27-96(2) и сорта Скала. А согласно анализу изменений динамического показателя – у гибридов 10-16, 27-96(2), сортов Скала и Мелба.

3.4. Сравнительный анализ данных, полученных при оценке

негативного действия пестицидов на сорта и формы яблони

Между данными индуцированной флуоресценции хлорофилла, полученными при установлении токсического эффекта пестицидов выявлены высокие значения коэффициента корреляции (табл. 9).

Таблица 9. Корреляционные связи между параметрами индуцированной флуоресценции

хлорофилла при оценке действия пестицидов на сорта и формы яблони.

Корреляционные связи между показателями ИФХ	Пестицид, концентрация
Строби	Би-58
0,2мг/л	1мг/л	1,5 мл/л	7,5 мл/л
Быстрая фаза – медленная фаза	0,75	0,81	0,70	0,96
Быстрая фаза – медленная фаза (динамический показатель)	0,74	0,78	0,68	0,97
Медленная фаза – медленная фаза (динамический показатель)	0,94	0,97	0,95	0,97

Анализ отношения максимального значения к минимальному среди всей выборки изучаемых генотипов, при действии на них растворов пестицидов, позволяет сделать вывод, что использование медленной фазы ИФХ является наиболее чувствительным способом оценки функционального состояния фотосинтетического аппарата (табл. 10).

Таблица 10. Отношение максимального значения оценок к минимальному среди всей выборки изучаемых генотипов при оценке действия пестицидов на сорта и формы яблони.

	Строби	Би-58
Контроль	0,2 мг/л	1 мг/л	Контроль	1,5 мл/л	7,5 мл/л
Быстрая фаза	1,10	1,16	1,93	1,26	1,28	2,16
Медленная фаза	1,34	1,53	6,74	1,24	2,37	4,35
Медленная фаза (динамический показатель)	1,56	1,93	9,52	1,30	2,61	7,40

Также в эксперименте использовался гербицид системного действия Раундап, его применяли в качестве сильного стресс-фактора, для оценки и сравнения разрешающей способности и чувствительности быстрой и медленной фаз индуцированной флуоресценции. В результате установлено высокая степень корреляционных связей между параметрами ИФХ.

Таблица 11. Корреляционные связи между параметрами индуцированной флуоресценции хлорофилла при оценке действия гербицида Раундап на сорта и формы яблони.

Корреляционные связи между показателями ИФХ	Концентрации
12,5 мл/л	37,5 мл/л
Быстрая фаза – медленная фаза	0,91	0,80
Быстрая фаза – медленная фаза (динамический показатель)	0,90	0,83
Медленная фаза – медленная фаза (динамический показатель)	0,97	0,95

Проанализировав отношение максимального значения оценок к минимальному, можно сделать вывод, что при оценке токсического эффекта гербицида Раундап способ диагностики по изучению параметров медленной фазы ИФХ обладает большей разрешающей способностью (табл. 12).

Таблица 12. Отношение максимального значения оценок к минимальному среди всей

выборки изучаемых генотипов яблони при оценке действия гербицида Раундап

Вариант опыта	Быстрая фаза	Медленная фаза	Медленная фаза (динамический показатель)
Контроль	1,23	1,17	1,4
12,5 мл/л	3,79	7,56	14,07
37,5 мл/л	3,16	4	20,66

4. Устойчивость изучаемых сортов и форм к низким температурам

Для комплексной характеристики устойчивости изучаемых генотипов к абиотическим стрессорам была проведена оценка их толерантности к низким температурам. При изучении максимальной морозостойкости в середине зимовки, у всех сортов за исключением сортов Гала и Мелба, степень повреждения древесины не превышала порог в 2 балла, выше которого изменения считаются необратимыми. Не отмечено повреждений древесины, коры, камбия и почек у видовой формы Якутская 1. Высоким потенциалом устойчивости почек характеризовались гибриды 10-16 и 27-96(2) и форма Якутская 1.

При оценке устойчивости цветов к поздневесенним заморозкам, после промораживания при температуре -1,5°С наименьшая степень повреждения отмечена у гибрида 10-16, сорта Мелба и формы Якутская 1. Больше всего пострадали цветки сорта Гала. При использовании более низкой температуры -3°С, наименьшим количеством поврежденных цветков характеризовалась форма Якутская 1, наибольшим – сорта Гала и Скала.

5. Экономическая эффективность

Определение экономической эффективности – важная задача при проведении научных исследований, так как она позволяет определить перспективы применения экспресс-методов для диагностики устойчивости растений к абиотическим стрессорам.

Расчет экономической эффективности проводили, оценивая количество времени, затраченного на проведение диагностики жаростойкости 100 сортообразцов традиционным методом и методом индуцированной хлорофиллфлуоресценции. Как видно из таблицы 13, использование экспресс-метода позволяет экономить время на оценку по сравнению с традиционными способами, значит экономить трудочасы на оценку одного и того же количества образцов.

Таблица 13. Экономическая эффективность применения способов оценки жаростойкости

в расчете на 100 сортообразцов.

Наименование показателей	Единицы измерения	Анализ традиционным способом	Анализ быстрой фазы ИФХ	Анализ медленной фазы ИФХ
Время на проведение анализа (взвешивание и т. д.)	Минуты	650	230	330
Полные затраты на проведение анализа	Рубли	1831-09	647-93	929-63
Экономия средств по сравнению с анализом традиционным способом	Рубли	–	1183-16	901-46
Рентабельность	%	–	182,6	97,0

ВЫВОДЫ

1.  При диагностике устойчивости генотипов яблони к комплексу абиотических факторов установлено наличие высоких значений коэффициента корреляции между показателями медленной и быстрой фаз индуцированной флуоресценции хлорофилла (0,61-0,96), а также балльной оценкой площади некротического поражения листьев (0,62-0,97).

2.  При диагностике устойчивости изучаемых генотипов яблони к абиотическим стрессорам методом индукции флуоресценции хлорофилла выявлено, что использование анализа медленной фазы является наиболее чувствительным способом оценки функциональной активности по сравнению с анализом быстрой фазы, позволяющим фиксировать более тонкие различия между близкими по степени устойчивости сортами и формами.

3.  В результате комплексной оценки водного режима и функционирования фотосинтетического аппарата методом индуцированной флуоресценции хлорофилла выявлен сравнительный потенциал засухоустойчивости изучаемых сортов и форм яблони. Наиболее засухостойчивыми генотипами являются сорта Гала, Мелба, гибрид 27-96(2) и отборная видовая форма Якутская 1.

4.  На основе оценки изменения параметров индуцированной флуоресценции хлорофилла, а также потери воды, степени восстановления оводненности, при моделировании повреждающего воздействия высоких температур установлены различия в степени жаростойкости изучаемых сортов и форм. Наиболее устойчивыми к данному фактору являются сорта Гала, Свежесть и гибрид 27-96(2)

5.  При оценке жаростойкости установлено дополнительное деструктивное действие света, усиливающее негативный эффект теплового шока.

6.  При диагностике солеустойчивости установлено наличие высоких значений коэффициента корреляции между параметрами индуцированной флуоресценции хлорофилла и балльной оценкой площади некротического поражения листа (0,62-0,97). Выявлен потенциал устойчивости изучаемых сортов к данному фактору, наибольшей степенью устойчивости к хлоридному засолению характеризовались сорт Гала и видовая форма Якутская 1, к сульфатному засолению наиболее устойчивыми являются сорт Скала и форма Якутская 1.

7.  При диагностике потенциала устойчивости к негативному действию катионов металлов установлена высокая степень корреляционной зависимости между параметрами индуцированной флуоресценции хлорофилла и бальной оценкой некротизации листовых пластин (0,76-0,97). Выявлены наиболее устойчивые к токсическому эффекту катионов никеля генотипы - сорта Скала, Гала и гибрид 27-96(2), к токсическому действию катионов кобальта – гибрид 27-96(2) и видовая форма Якутская 1.

8.  Установлено, что использование фунгицида Строби и инсектицида Би-58 в концентрациях превышающих рекомендуемые оказывает значительное ингибирующее действие на фотосинтетический аппарат изучаемых генотипов (снижение УФА до 88%). При использовании рекомендованных концентраций отмечена тенденция к снижению удельной фотосинтетической активности, но для большинства сортов различия статистически недостоверны.

9.  Выявлен сравнительный потенциал устойчивости изучаемых сортов и форм яблони к низким критическим температурам в середине зимовки. Выделены генотипы с обратимыми повреждениями древесины до 2-х баллов: сорта Свежесть, Скала, гибриды 27-96(2) и 10-16. Не отмечено повреждений у видовой формы Якутская 1.

10.  Поздневесенние заморозки в -3° С вызывают гибель от 47 до 92% цветков у изучаемых генотипов. При заморозке -1,5° С степень повреждения цветков варьировала от 33 до 62%. Наиболее устойчивыми к данному фактору являются сорт Мелба, гибрид 10-16 и видовая форма Якутская 1.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

1.  Для оценки степени устойчивости исходного материала и гибридных сеянцев к неблагоприятным абиотическим факторам среды (засуха, жара, загрязнение среды ксенобиотиками) в качестве диагностического критерия использовать показатели медленной фазы индуцированной флуоресценции хлорофилла.

2.  Для селекции рекомендовать в качестве источников ценных хозяйственно-биологических признаков:

- засухоустойчивости – сорта Гала, Мелба, гибрид 27-96(2) и отборная видовая форма Якутская 1;

- жаростойкости – Гала, Свежесть и гибрид 27-96(2);

- зимостойкости – видовая форма Якутская 1;

- высокой степени устойчивости к солям тяжелых металлов – гибрид 27-96(2);

- высокой степени устойчивости к хлоридно-сульфатному засолению – видовая форма Якутская 1;

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных в ВАК

1.  Будаговский, -диагностика действия токсических соединений на фотосинтетическую активность садовых культур / , , Ф. Ленц, , , // Плодоводство и ягодоводство России. – М., 2011. – Т. XXVII. – С. 80-89.

2.  Пимкин, индуцированной хлорофиллфлуоресценции для диагностики засухоустойчивости яблони / // Плодоводство и ягодоводство России. – М., 2011. – Т. XXVIII. – Ч.2. – С. 145-149.

3.  Пимкин, оценка устойчивости сортов и форм яблони к хлоридному засолению / // Вестник МичГАУ. – 2011. – №2. – Ч.1. – С. 38-41.

4.  Пимкин, индуцированной хлорофиллфлуоресценции для диагностики устойчивости сортов и форм яблони к загрязнению среды тяжелыми металлами / // Плодоводство и ягодоводство России. – М, 2012. – Т. XXXIII. – С. 258-263.

5.  Пимкин, токсического действия пестицидов на сорта и формы яблони методом индуцированной флуоресценции хлорофилла / // Плодоводство и ягодоводство России. – М., 2013. – Т. XXXVI. – Ч.2. – С. 78-84.

Статьи в других научных изданиях

1.  Будаговский, методический подход к оценке жаростойкости плодовых растений / , , , , // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК: материалы VIII междунар. науч. конф. – Брянск, 2011. – С. 317-319.

2.  Пимкин, максимальной морозостойкости сортов и форм яблони в середине зимовки / // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК: материалы X междунар. науч. конф. – Брянск, 2013. – С. 197-199.

Формат 60х84 1/16 Тираж 120 экз.

Объем 1 усл. п.л. Заказ № 2

ГНУ Всероссийский НИИ генетики и селекции плодовых растений им. 

Российской академии сельскохозяйственных наук