Канд. с.-х. наук В.С. Мохно, О.И. Пащенко

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Сочи, Россия, e-mail: cvetovodstvo@vniisubtrop.ru

Некоторые механизмы оценки адаптивности растений фреезии в изменяющихся условиях среды

The region of the Black Sea coast of Russia allows to grow freesia culture without any high power inputs. At the same time, an urgent task is still to obtain new winter-tolerant forms. The paper studies the functional state of photosynthetic apparatus in leaves of different freesia genotypes, according to the parameters of slow induction of chlorophyll fluorescence in the dynamics of the plant development. Some domestic cultivars and hybrids of freesia are identified. They are quite resistant and winterhardy in greenhouses with unregulable terms. They are the following: Goluboy Zhemchug, Elizabeth (triploid), I- 108-1, K-86-4, L -10-3, P-28 1, P- 30-1, P-34-1.

Key words: freesia, hybrids, cultivars, adaptability, leaves, photosynthesis, chlorophyll fluorescence parameters of activity.

Фреезия – культура закрытого грунта, обычно в осенне-зимне-весенний период возделывается в условиях теплиц с обогревом для поддержания оптимального температурного режима (в зависимости от стадии развития растений от 8-10 до 18-20 °С). Регион Черноморского побережья Краснодарского края – один из немногих в России, где возможно выращивание фреезии без огромных энергозатрат. В условиях г. Сочи работа проводится с вегетирующими растениями фреезии в условиях необогреваемой стеклянной теплицы. Зимой и даже ранней весной температура воздуха в ней в отдельные дни может составлять от 0 до минус 5 °С, во второй половине апреля – мае – подниматься до 25-30 °С. Экстремальные погодные условия с конца декабря по февраль негативно влияют на обменные реакции, окислительно-восстановительный баланс в клетках растений сдвигается в сторону окисления.

В связи с этим при выведении новых сортов фреезии, наряду с подбором лучших комбинаций скрещиваний особую значимость приобретают методы раннего отбора устойчивых перспективных сеянцев. Их применение позволяет выявлять ценные формы уже на 2-3-м году жизни сеянцев.

Для осуществления большого числа сравнительных измерений, касающихся оценки функционального состояния растений, которые необходимо провести в ограниченное время, в России разработаны оптические методы экспресс-диагностики. Они прошли испытание в ряде научных центров – в Рейнском университете (Германия), во Всероссийском НИИ генетики и селекции плодовых растений и Всероссийском НИИ садоводства (г. Мичуринск), Всероссийском НИИ цветоводства и субтропических культур (г. Сочи) и показали свою пригодность для решения широкого круга научных и практических задач.

Так, метод флуоресценции хлорофилла, благодаря высокой информативности и универсальности, высокой скорости анализа, отсутствию трудоемких операций служит важным диагностическим показателем и успешно используется для оценки жизнеспособности и комплексной устойчивости растений к различным стресс-факторам [1-6], обнаружения устойчивых к грибным и вирусным болезням форм [7].

Наша цель заключалась в выявлении оптимальных показателей фотосинтетической активности в листьях фреезии в зависимости от генотипических особенностей фотосинтетического аппарата (ФСА) у исследуемых сортов и гибридных форм и температуры окружающей среды (холода и жары).

Измерения осуществляли после перезимовки вегетирующих растений в середине II декады февраля, затем в начале цветения растений во II декаде марта и в период массового цветения – в I декаде апреля. С помощью компьютеризованной модели прибора в автоматическом режиме учитывали следующие основные показатели: F_T (стационарный уровень флуоресценции), Fm/F_T (уровень жизнеспособности), Kf_T (фотосинтетическая активность по алгоритму экстраполяции), Kf_n (фотосинтетическая активность, рассчитанная в каждый момент измерений) [8].

В результате исследований установлено, что лучшую фотосинтетическую активность листьев (Kf_T) после перезимовки и в период до полного формирования цветочного колоса имели сорта Голубой жемчуг, Элизабет и гибриды К-86-4, П-28-1, Л-10-3, И-108-1, П-30-1 и П-34-1. У сортов голландской селекции Габриэль, Голд Ривер и старых отечественных генотипов Георгий Победоносец, Вега, Иней и гибридов Н-10-14, Р-28-3 и С-24-1 фотосинтетическая активность в этот период была значительно снижена.

В дальнейшем условия возделывания и климатические факторы зоны влажных субтропиков способствовали в целом выравниванию показателей фотосинтетической активности листьев практически у всех изучаемых культиваров, показатели Kf_T составили не менее 0,604-0,623 (самые высокие 0,678-0,746 – у отечественных сортов Голубой Жемчуг, Элизабет и практически у всех гибридов). Особенно четко проявилась способность некоторых форм обеспечивать более полную реализацию генетического потенциала (это характерно для сортов Вега, Иней, гибрида С-24-1, которые сразу после перезимовки были значительно слабее).

Особенно значительные различия фотосинтетической активности листьев проявились в зависимости от онтогенетического состояния растений. При прекращении ростовых процессов содержание пигментов в листьях остается некоторое время постоянным, а затем при старении снижается [9]. У фреезии это очень четко прослеживается на сортах с разным сроком массового цветения. Активность фотосинтеза оставалась достаточно высокой у сортов и гибридов с более поздним сроком (Вега, Элизабет, П-34-1, С-24-1). Сорт Георгий Победоносец, гибриды Н-10-14 и Р-28-3 на всех стадиях развития (и вегетативного, и генеративного) не обладали высокой активностью фотосинтетического аппарата листьев, которая служит главным условияем для получения срезочной продукции хорошего качества.

Таким образом, способы ранней диагностики важнейших свойств гибридов позволяют повысить эффективность селекционного процесса в создании новых высокодекоративных, высокопродуктивных, устойчивых к стресс-факторам в местных условиях произрастания сортов фреезии и значительно сократить объемы многолетних исследовательских работ. Сорта и гибриды, созданные в местных условиях (субтропики г. Сочи) в целом достаточно устойчивы и хорошо приспособлены к перезимовке в условиях нерегулируемого микроклимата. Наиболее активной фотосинтетической деятельностью обладают листья у растений сортов Голубой Жемчуг, Элизабет и гибридов И-108-1, К-86-4, Л-10-3, П-28-1, П-30-1, П-34-1.

ЛИТЕРАТУРА

1. Веселова Т.В., Высоцкая О.Н., Веселовский В.А. Оценка состояния растений земляники, культивируемых in vitro, люминесцентным методом // Физиология растений. – 1994. – 41 (6). – С. 942-946.

2. Гудковский В.А., Каширская Н.Я., Цуканова Е.М. Изменение активности фермента каталазы и индукции флуоресценции хлорофилла различных по устойчивости культур и сортов при стрессовом и антистрессовом воздействии // Доклады РАСХН. – 2000. – № 5. – С. 5.

3. Климов С.В. Спонтанная осцилляция замедленной флуоресценции при диагностике устойчивости сельскохозяйственных растений к неблагоприятным факторам внешней среды // Сельскохозяйственная биология. – 1996. – № 5. – С. 115-122.

4. Мохно В.С., Пащенко О.И. Возможности отбора устойчивых форм фреезии по параметрам медленной индукции флуоресценции хлорофилла // Субтропическое и декоративное садоводство : сб. науч. тр. – Т. 46. – Сочи: ВНИИЦиСК, 2012. – С. 75-82.

5. Сорокина Г.А., Гаевский Н.А., Гольд В.М. Перспективы использования флуоресценции хлорофилла для оценки устойчивости фотосинтетического аппарата к действию высоких температур // Физиология и биохимия культурных растений. – 1985. – 17 (2). – С. 126-130.

6. Шихов В.Н., Нестеренко Т.В., Тихомиров А.А. О возможности использования метода термоиндукции флуоресценции для оценки функционального состояния ценозов культурных растений // Физиология и биохимия культурных растений. – 2003. – 35 (4). – С. 349-357.

7. Куклев М.Ю., Фесенко И.А., Карлов Г.И. Разработка флуоресцентной тест-системы для выявления устойчивых к вертициллезу форм томата // Известия ТСХА. – 2006. – № 4. –С. 115-119.

8. Будаговская О.Н. Новые оптические методы и приборы количественной оценки адаптивного потенциала садовых растений // Плодоводство и ягодоводство России : сб. науч. тр. – М.: ГНУ ВСТИСП, 2011. – Т. 27, ч. 1. – С. 74-79.

9. Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. – М.: Изд-во МГУ, 1992. – 320 с.