Эколого-биологическое изучение коллекционных образцов крыжовника рода Grossularia Hill. при интродукции в условиях юго-запада ЦЧЗ (на примере Белгородской области)
Изучение морфологических и биохимических особенностей культуры крыжовника. Исследование сорта крыжовника по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам. Формирование сортимента, адаптированного для садоводства в условиях Белгородской области.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.03.2018 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Эколого-биологическое изучение коллекционных образцов крыжовника рода Grossularia Hill. при интродукции в условиях юго-запада ЦЧЗ (на примере Белгородской области)
Маслова Наталья Николаевна
06.01.05 - селекция и семеноводство
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
крыжовник интродукция садоводство
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).
Примечание: * 1 группа - сорта европейского происхождения; 2-5 группы - сорта американо-европейского происхождения.
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 |
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).
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.
Рис.1. Семенная кожура (1,2) и семенное Рис.2. Алейроновые зёрна (х 6000) ядро (3, 4, 5) (х 1600)
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).
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.
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 |
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.
Фенофазы развития крыжовника
Знание о фенологических особенностях садовых растений даёт возможность выгодно использовать природно-климатические ресурсы местности и ориентироваться в выборе агротехнических мер по уходу за растениями. Крыжовник в условиях Белгородской области начинает вегетацию 1-27 апреля. Наиболее ранняя вегетация отмечена в 2007 году; наиболее позднее вступление в данную фазу в 2006 году. Цветение крыжовника начинается во второй декаде апреля - начале мая и заканчивается спустя 1-2 недели. Созревание ягод происходит 10-25 июля. Листопад у крыжовника начинается в третьей декаде сентября и заканчивается в первой половине октября. Сроки вступления растений крыжовника в основные фенологические фазы, а так же сумма положительных температур на начало фазы представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Сроки прохождения фенологических фаз и потребность в тепле сортов крыжовника
|
Фенологическая фаза |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
||
|
Начало вегетации |
дата |
8.04 - 11.04 |
9.04 - 13.04 |
19.04 -27.04 |
1.04 - 5.04 |
|
|
?to>0oC |
144 - 162 |
56 - 101 |
151 - 220 |
146 - 188 |
||
|
Начало цветения |
дата |
22.04-29.04 |
25.04 - 4.05 |
29.04-5.05 |
19.04-25.04 |
|
|
?to>0oC |
146 - 221 |
239 - 342 |
225 - 307 |
271 - 318 |
||
|
Начало созревания |
дата |
1.07-15.07 |
11.07-18.07 |
5.07-13.07 |
15.07-25.07 |
|
|
?to>0oC |
1219 - 1462 |
1350 - 1672 |
1354 - 1489 |
1710 - 1925 |
||
|
Листопад |
дата |
19.09 -25.09 |
28.09-2.10 |
22.09-26.09 |
20.09-25.09 |
|
|
?to>0oC |
2548-2627 |
2975-3018 |
2789-2805 |
3006-3066 |
||
|
Сумма положительных температур за вегетационный период |
2627 |
3018 |
2805 |
3066 |
Проведена группировка сортообразцов по срокам созревания (Бардашева, 1975):
1. Средние (полное созревание наступает с 16 по 20 июля) - Прогресс. Период от начала вегетации до полного созревания длится около 95 дней
2. Среднепоздние (21-25 июля) - Аладдин, Грушенька, Колобок, Командор, Краснославянский, Ласковый, Малахит, Садко, Сеянец Лефора, Славянский, Смена, Финик, Чёрный негус. Период от начала вегетации до полного созревания длится в около 104 дня.
3. Поздние (с 25июля по 5 августа) - Русский, Казачок, Леденец, Черномор, Шалун, Юбилейный. Период от начала вегетации до полного созревания длится в среднем 112 дней.
Основные различия между сортами среднего, среднепозднего и позднего сроков созревания существенны только в фазу созревания ягод, к моменту наступления фазы листопада эти различия незначительны. Таким образом, в условиях Белгородской области растения крыжовника проходят весь ряд фенологических фаз, что говорит о высоком адаптационном потенциале испытываемых сортообразцов. Полученные данные по фенологии сортообразцов расширяют представления о биологических особенностях культуры Grossularia Hill. и могут найти применение в селекции при выведении сортов с разными сроками созревания ягод.
Биохимическая характеристика ягод крыжовника
По результатам исследований за 2005-2008 годы, наибольшее содержание сахара в ягодах имели сорта Чёрный негус, Сеянец Лефора и Краснославянский - 12,62 %, 11,71 %, 10,8 % соответственно. Высокое содержание сахара отмечено у сортов Аладдин, Командор, Казачок. По содержанию сухих растворимых веществ в ягодах достоверное отличие от контроля имели сорта Чёрный негус (20,58 %), Сеянец Лефора (19,19 %) и Краснославянский (17,7 %). Содержание кислот в ягодах крыжовника разных сортов варьировало от 1,8 (Финик) до 3,1 мг % (Командор). Большинство сортов имели кислот около 2,0 мг %. Содержание витамина С изменялось от 23,2 мг % (Малахит) до 47,5 мг % (Шалун). Высокое его содержание отмечено у сортов, Юбилейный (37,3 %), Сеянец Лефора (35,5 мг %). Проведённые исследования дают широкое представление о химическом составе ягод испытываемых сортообразцов, что можно использовать в селекции на высокое содержание сахара, сухих растворимых веществ и витамина С в ягодах в сочетании с пониженной кислотностью.
Качественный и количественный анализ каротиноидов. Результаты хроматографирования показали присутствие в суммарных извлечениях сорта Прогресс 2 каротиноидов, сорта Черномор - 4 каротиноидов, сорта Малахит - 3 каротиноидов (табл.4).
Таблица 4 - Количественный и качественный состав каротиноидов в ягодах крыжовника
|
Сорт |
Окраска плодов |
Количество каротиноидов, % |
Качественный состав каротиноидов |
|
|
Прогресс |
желтая |
3,92 ± 0,3 |
в -каротин, зеаксантин |
|
|
Черномор |
чёрная |
1,22 ± 1,57 |
в -каротин, г - каротин, ликопин, зеаксантин |
|
|
Малахит |
зелёная |
1,07 ± 0,61 |
в -каротин, г - каротин, ликопин |
В результате проведённых исследований установлено, что содержание каротиноидов в ягодах испытываемых сортов крыжовника в пересчёте на в -каротин составляет: для сорта Прогресс 3,92 ± 0,3 %; для сорта Малахит 1,07 ± 0,61 %; для сорта Черномор 1,22 ± 1,57 %.
Выявленные различия по содержанию каротиноидов в разноокрашенных ягодах крыжовника могут представлять интерес для селекционной практики, с целью получения разноокрашенных сортов с повышенным содержанием каротиноидов.
В результате проведённого анализа элементного состава ягод, семян и почек крыжовника, можно сделать заключение, что наибольшее содержание химических элементов отмечается в конусе нарастания почек (апексе): железа - 9,68; хрома - 4,81; никеля - 3,77; калий - 1,03; кальция - 3,85 Wt %. Содержание химических элементов и их соединений в ягодах варьирует от 0 до 0,74 Wt %. В семенах отмечается повышенное содержание кальция, хрома, железа и никеля (табл. 5).
Таблица 5 - Элементный состав почек, семян и плодов крыжовника (в среднем по сортам), Wt %
|
Элемент |
Семена |
Плод |
Почки |
|||||
|
Покровы |
Эндосперм |
Кожица |
Мякоть |
Апекс |
Чешуи |
|||
|
1 слой |
2 слой |
|||||||
|
C K |
58,49 |
61,69 |
47,06 |
75,97 |
42,06 |
51,56 |
64,99 |
|
|
O K |
28,78 |
29,01 |
29,13 |
22,63 |
55,96 |
24,81 |
27,42 |
|
|
Na K |
0,09 |
0,06 |
0,02 |
0,03 |
0,08 |
0,00 |
0,03 |
|
|
Mg K |
0,10 |
0,07 |
0,31 |
0,02 |
0,07 |
0,08 |
0,02 |
|
|
Al K |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
0,04 |
0,00 |
0,04 |
0,07 |
|
|
Si K |
0,13 |
0,10 |
0,08 |
0,14 |
0,06 |
0,26 |
0,22 |
|
|
P K |
0,13 |
0,18 |
0,93 |
0,03 |
0,09 |
0,09 |
0,06 |
|
|
S K |
0,13 |
0,12 |
0,26 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
0,04 |
|
|
Cl K |
0,09 |
0,06 |
0,02 |
0,01 |
0,06 |
0,00 |
0,00 |
|
|
K K |
0,88 |
0,43 |
0,93 |
0,11 |
0,74 |
1,03 |
0,55 |
|
|
Ca K |
1,14 |
3,56 |
0,57 |
0,10 |
0,52 |
3,85 |
1,24 |
|
|
Cr K |
2,11 |
1,04 |
1,04 |
0,15 |
0,04 |
4,81 |
1,44 |
|
|
Fe K |
6,52 |
2,80 |
2,74 |
0,48 |
0,15 |
9,68 |
2,91 |
|
|
Ni K |
1,31 |
0,87 |
1,12 |
0,28 |
0,13 |
3,77 |
1,02 |
|
|
итого |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
Отсюда следует, что для почек и семян характерно содержание в них данных элементов в значительных количествах, имеющих большое значение для роста и развития. Установленные закономерности распределения элементов в различных частях растений крыжовника имеют большое значение для расширения теоретических знаний о биологии данной культуры.
Дегустационная оценка ягод крыжовника. Наиболее высокие оценки по вкусовым качествам ягод (от 4,2 до 4,8 баллов) получили сорта: Шалун, Смена, Малахит, Казачок, Колобок, Командор, Черномор, Чёрный негус, Аладдин и Краснославянский. Низкий балл отмечен у сортов европейской группы - Финик, Славянский, Прогресс и у сорта американо-европейского происхождения - Грушенька (табл. 6).
Таблица 6 - Оценка качества плодов и семенной продуктивности сортов крыжовника
|
Сорт |
Масса ягоды, г |
Урожайность, кг/куст |
Число семян в ягоде, шт. |
Масса 1000 семян, г |
Доля семян от массы ягоды, % |
Оценка вкуса, балл |
||
|
М±m |
Мах |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
Годы исследования |
2005 - 2008 |
2005 - 2007 |
||||||
|
Русский (контроль) |
2,83±0,57 |
4,32 |
1,76 |
20,17 |
4,09 |
2,95 |
3,9 |
|
|
Аладдин |
3,66±0,34 |
5,74* |
6,73* |
17,04 |
3,61 |
1,78# |
4,6 |
|
|
Грушенька |
1,63±1,15 |
4,58 |
4,77 |
22,23 |
2,36 # |
2,76 |
3,6 |
|
|
Казачок |
2,22±0,19 |
4,76 |
5,17 |
10,20 |
3,61 |
1,53 # |
4,5 |
|
|
Командор |
1,75±0,47# |
3,48 |
4,40 |
20,84 |
2,50 # |
3,41 |
4,3 |
|
|
Колобок |
3,02±0,56 |
4,72 |
2,87 |
30,31 |
3,19 |
3,18 |
4,3 |
|
|
Краснославянский |
2,75±0,39 |
5,14 |
3,37 |
29,68 |
2,79 |
3,23 |
4,8 |
|
|
Леденец |
1,96±0,23 |
2,84* |
8,37* |
14,91 |
3,34 |
2,49 |
3,8 |
|
|
Ласковый |
2,03±1,75 |
3,88 |
5,03 |
17,64 |
3,18 |
2,34 |
4,1 |
|
|
Малахит |
3,40±0,18 |
5,9* |
6,83* |
23,33 |
4,18 |
2,64 |
4,4 |
|
|
Прогресс |
1,7±0,32# |
3,66 |
1,0 |
15,52 |
3,22 |
2,80 |
2,9 |
|
|
Садко |
2,65±1,68 |
7,58 |
4,53 |
19,12 |
3,20 |
1,90 |
3,8 |
|
|
Сеянец Лефора |
1,51±0,48# |
2,90 |
3,63 |
24,88 |
2,57 # |
3,87 |
4,1 |
|
|
Славянский |
2,37±0,91 |
4,10 |
0,9 |
22,55 |
2,34 # |
2,12 |
2,9 |
|
|
Смена |
1,91±0,54 |
3,5 |
5,37 |
16,05 |
2,97 |
2,27 |
3,9 |
|
|
Финик |
3,06±0,88 |
5,22 |
2,80 |
33,25 * |
2,83 |
2,63 |
3,6 |
|
|
Черномор |
2,31±0,20 |
3,84 |
1,36 |
7,11 |
3,90 |
1,56 # |
4,3 |
|
|
Черный негус |
1,35±0,08# |
2,76 |
6,83* |
9,57 |
4,40 |
2,90 |
4,4 |
|
|
Шалун |
3,74±1,20 |
7,44 |
1,43 |
18,03 |
3,22 |
1,48 # |
4,2 |
|
|
Юбилейный |
4,03±1,30* |
6,84 |
3,73 |
27,08 |
2,91 |
1,90 |
4,1 |
|
|
НСР 05 |
1,07 |
4,38 |
11,08 |
1,41 |
1,1 |
Таким образом, проведенные нами исследования по установлению морфо-анатомических особенностей растений крыжовника в онтогенезе, выделенные возрастные периоды жизненного цикла данной культуры, представляют практический интерес для совершенствования интродукционно-селекционной работы с культурой крыжовника в условиях Белгородской области, а так же за её пределами. Полученные результаты по биохимическому составу плодов позволяют выделить сорта-источники хозяйственно-ценных признаков для селекционной практики.
Изучение коллекционных сортообразцов крыжовника по хозяйственно-ценным признакам в условиях Белгородской области
Урожайность сортов. Продуктивность сорта зависит от его потенциальной урожайности, которая заложена генетически, и способности максимально этот потенциал использовать. За период с 2005 по 2008 годы выделены высокоурожайные сорта: Казачок (5,17 т/га), Аладдин (6,73 т/га), Малахит (6,83 т/га), Чёрный негус (6,83 т/га), Леденец (8,37 т/га) (табл. 6), принадлежащие к группам американо-европейского происхождения. Сорта европейского происхождения - Славянский и Прогресс, отличаются низкой урожайностью - 0,9 и 1,0 т/га соответственно. Из рис. 2. видно, что сорта 1-й генетической группы (сорта европейского происхождения) в условиях юго-запада ЦЧЗ дают наименьшие урожаи по сравнению с сортами других ген.групп.
Максимальные урожаи получены у сорта американо-европейского происхождения из 5-й генетической группы. Сорта 2-й, 3-й и 4-й генетических групп дают в среднем, примерно, равные урожаи. По количеству ягод на 1 метр плодоносящих ветвей сорт Русский имел наименьший показатель среди испытываемых сортов (27,15 шт.). Достоверное превышение над контролем имели сорта: Грушенька, Командор, Ласковый, Сеянец Лефора, Смена, Черномор Леденец, среди которых последний имел наибольший показатель (89, 13 шт.)Сорта европейской генетической группы - Прогресс, Славянский, Финик (за исключением сорта Сеянец Лефора) имели 40,74, 28,57 и 33,47 шт. ягод на 1 метр плодоносящих ветвей, что в среднем меньше, чем большинство сортов групп американо-европейского происхождения (табл. 6). Используя высокоурожайные сортообразцы в практической селекции, можно значительно влиять на повышение урожайности выводимых сортов и гибридов крыжовника.
Рис. 2. Урожайность сортов крыжовника по генетическим группам
Масса ягоды. Важным показателем качества ягод является их масса (табл. 6),которая в варьировала по сортам от 1,51 г до 4,3 г. Достоверное превышение над контролем имел сорт Юбилейный. Средняя масса ягоды составила 4,3 г, а максимальная 6,84 г. Абсолютный рекорд среди испытываемых сортов по массе ягоды в условиях Белгородской области принадлежит сорту Садко, ягоды которого имели массу в 2005 году 7,58 г.
Мы разделили имеющийся сортимент крыжовника по массе ягод на три группы:
- мелкоплодные (до 2,5 г): Грушенька, Казачок, Командор, Ласковый, Леденец, Прогресс, Сеянец Лефора, Славянский, Смена, Чёрный негус;
- средние (2,5-4 г): Русский, Аладдин, Колобок, Краснославянский, Малахит, Садко, Финик, Черномор, Шалун;
- крупноплодный сорт (более 4 г): Юбилейный.
Полученные данные по средней и максимальной массе ягоды можно использовать в селекции при выведении крупноплодных сортов.
Семенная продуктивность. Большое значение для переработки плодов крыжовника имеет такой сортовой признак, как количество и крупность семян. За годы исследований колебание по числу семян составило от 7,11 штук (Черномор) до 33,25 штук у сорта Финик. В результате испытаний выделены малосемянные сорта - Черномор, Чёрный негус, Казачок; среднесемянные сорта: Леденец, Прогресс, Смена, Аладдин, Ласковый, Шалун, Садко; многосемянные сорта: Русский, Командор, Грушенька, Славянский, Малахит, Сеянец Лефора, Юбилейный, Краснославянский, Колобок, Финик. Наименьшую среднюю массу 1000 штук семян за 2005-2007 годы имел сорт Славянский, а макс. показатель отмечен у сорта Чёрный негус (4,40 г). Доля семян от массы ягоды изменялась от 1,48 % (Шалун) до 3,87 % (Сеянец Лефора) (табл. 6).
Пригодность к механизированной уборке. Установлено, что все испытываемые сорта являются пригодными для механизированной уборки по значению усилия отрыва и раздавливания ягод. Непригодными к механизированной уборке урожая признаны сорта с ломкими побегами (Славянский, Прогресс); с шириной основания куста более 0,3 м и тяжёлым, влажным отрывом ягод от плодоножки (Чёрный негус); количеством урожая в недоступной зоне более 15 % (Русский) (табл. 7).
Таблица 7 - Физико-механические качества ягод и параметры куста крыжовника
|
Сорт |
Усилие отрыва, г |
Усилие раздавливания, г |
Ширина у основания, м |
Высота куста, м |
Кол-во урожая в недоступной зоне, % |
Форма куста |
|
|
Годы исследований |
2005 - 2007 |
на 2007 год |
|||||
|
Оптимальные уровни признака |
< 200 |
> 200 |
< 0,3 |
1,0-1,20 |
< 15 |
комп / полураскид. |
|
|
Русский (контроль) |
153 |
651 |
0,25 |
0,55 |
25 |
слабораскидистый |
|
|
Аладдин |
141 |
630 |
0,27 |
0,95 |
7 |
полураскидистый |
|
|
Грушенька |
139 |
693 |
0,25 |
0,66 |
5 |
слабораскидистый |
|
|
Казачок |
141 |
632 |
0,26 |
1,16 |
3 |
полураскидистый |
|
|
Командор |
133 |
612 |
0,30 |
0,60 |
8 |
раскидистый |
|
|
Колобок |
140 |
605 |
0,33 |
0,80 |
7 |
среднераскидистый |
|
|
Краснославянский. |
137 |
417 |
0,30 |
0,75 |
12 |
слабораскидистый |
|
|
Леденец |
137 |
632 |
0,28 |
1,10 |
5 |
слабораскидистый |
|
|
Ласковый |
144 |
682 |
0,33 |
0,85 |
10 |
полураскидистый |
|
|
Малахит |
130 |
691 |
0,30 |
0,86 |
10 |
полураскидистый |
|
|
Прогресс |
128 |
634 |
0,30 |
0,60 |
5 |
компактный |
|
|
Садко |
140 |
689 |
0,30 |
0,80 |
10 |
среднераскидистый |
|
|
Сеянец Лефора |
87 |
687 |
0,29 |
0,75 |
5 |
полураскидистый |
|
|
Славянский |
132 |
586 |
0,20 |
0,50 |
5 |
компактный |
|
|
Смена |
130 |
673 |
0,33 |
0,98 |
5 |
среднераскидистый |
|
|
Финик |
118 |
654 |
0,30 |
0,75 |
5 |
полураскидистый |
|
|
Черномор |
138 |
677 |
0,33 |
1,15 |
2 |
среднераскидистый |
|
|
Чёрный негус |
182 |
549 |
0,48 |
1,25 |
5 |
слабораскидистый |
|
|
Шалун |
154 |
522 |
0,23 |
0,60 |
5 |
полураскидистый |
|
|
Юбилейный |
148 |
689 |
0,30 |
0,70 |
10 |
среднераскидистый |
Все испытываемые сорта по степени шиповатости поделены на три группы: практически бесшипные, слабошиповатые и средней шиповатости, которые считаются пригодными для механизированной уборки. В условиях Белгородской области в фазе биологической спелости к механизированной уборке урожая к 6-ти летнему возрасту кустов признаны сорта: Аладдин, Ласковый, Казачок, Черномор, Смена. Сорта Грушенька, Колобок, Командор, Краснославянский, Ласковый, Малахит, Садко, Сеянец Лефора, Финик, Шалун, Юбилейный являются потенциально-пригодными для механизированной уборки урожая.
Оценка устойчивости сортообразцов крыжовника к абиотическим и биотическим факторам
Зимостойкость. Повреждения многолетних растений в зимний период оказывают отрицательное влияние на их продуктивность и долговечность, принося огромные экономические потери. Зимостойкость сортов крыжовника зависит от биологических особенностей сорта, питания, вызревания тканей, поражения болезнями и вредителями и условий вегетации предыдущего года. Американо-европейские гибриды обладают повышенной зимостойкостью по сравнению с сортами европейского происхождения (Ковешникова, 2002).
Исследования 2005-2007 гг. показали, что все испытываемые сорта в условиях Белгородской области обладают высокой зимостойкостью. В 2006 году после аномально холодной зимы отмечено незначительное подмерзание побегов на 1 балл у сортов Грушенька, Казачок, Командор, Ласковый, Малахит, Черномор, Шалун.
Засухоустойчивость
Растения крыжовника очень чувствительны к недостатку влаги. Поскольку в весенне-летний период в условиях Белгородской области может наблюдаться дефицит влаги, для культивирования крыжовника важно выбирать сорта с достаточной засухоустойчивостью.
По степени засухоустойчивости сорта разделены на группы:
1 - высокозасухоустойчивые: Грушенька, Леденец, Садко, Смена;
2 - среднезасухоустойчивые: Русский, Аладдин, Казачок, Колобок, Командор, Краснославянский, Ласковый, Малахит, Сеянец Лефора, Черномор, Чёрный негус, Юбилейный. К этой же группе отнесены сорта европейского происхождения Прогресс, Славянский и Финик, однако эти сорта обладают меньшей засухоустойчивостью по сравнению с другими сортами данной группы. Полученные данные расширяют представления о биологических особенностях сортов в зависимости от их генетического происхождения и имеют практический интерес для селекции при выведении засухоустойчивых сортов.
Оценка сортов по устойчивости к болезням крыжовника
Лимитирующим фактором в условиях Белгородской области является устойчивость сортов крыжовника к грибным болезням: американской мучнистой росе, септориозу и антракнозу, наносящих большой вред насаждениям, принося огромные экономические потери.
Американская мучнистая роса (Sphaerotheca mors-uvae (Schv.) Berk et Curt.). Установлено, что 18 сортов из 20-ти (90 % от общего числа) устойчивы к американской мучнистой росе. У двух сортов европейского происхождения (Прогресс и Славянский) было отмечено повреждение американской мучнистой росой на 1 - 4 балла и на 1 - 2 балла соответственно. Поскольку в их генотипе нет устойчивых к сферотеке американских видов, данные сорта подвержены заболеванию в разной степени, в зависимости от погодных условий.
Белая пятнистость (септориоз) листьев (Septoria ribis Desm.). Подтверждено, что все сорта в той или иной степени поражаются белой пятнистостью листьев и абсолютного иммунитета к данному заболеванию не имеют. За период с 2005 по 2007 год наибольшие поражения (в среднем от 1,0 до 1,89) отмечались у сортов Аладдин, Сеянец Лефора, Финик, Смена, Черномор, Русский, Прогресс, Ласковый, Славянский. Относительно устойчивыми оказались сорта Казачок, Малахит, Садко, Чёрный негус, Юбилейный.
Антракноз (Pseudopeziza ribis Kleb). До 2007 года насаждения крыжовника не поражались антракнозом. В 2007 году антракнозом были поражены сорта Ласковый (1; 3; 4 балла в динамике) и сорт Грушенька (1; 3; 4 балла в динамике). Сорта Ласковый, Грушенька, Русский и Смена в 2008 году были поражены на 4-5 баллов.
Отсюда следует, что сорта Ласковый, Грушенька, Русский, Смена в условиях юго-запада ЦЧЗ могут поражаться антракнозом в различной степени.
Выявленные особенности поражения сортообразцов микозами дают представление об устойчивости сортов к грибным заболеваниям в зависимости от их генетического происхождения, а также позволяют использование в селекционном процессе сортов, устойчивых к заболеваниям.
Характеристика сортов по устойчивости к вредителям
Вредители крыжовника, такие как крыжовниковая побеговая тля, крыжовниковая огнёвка, наносят огромный вред насаждениям крыжовника (Корчагин, 1971; Гулий, Памужак, 1992; Сорокопудов, 1999). В результате наблюдений за состоянием насаждений крыжовника с 2005 по 2007 год установлено, что в условиях Белгородской области растения крыжовника вредителями не поражались.
Корреляционная характеристика основных хозяйственно-ценных признаков крыжовника
Установление корреляций между основными хозяйственно-ценными признаками растений имеет важное практическое значение для современной селекции. Стабильные и повторяющиеся в различных условиях корреляции дают возможность селекционерам на ранних этапах исследований выделять и включать в селекционный процесс новые формы и гибриды. В итоге достигается оптимальное сочетание признаков планируемого сорта. На основании исследований изучена степень связи между основными хозяйственно-ценными признаками: урожайностью, средней и максимальной массой ягоды, семенной продуктивностью, биохимическим составом плодов, устойчивостью к абиотическим и биотическим факторам. Корреляции между показателями продуктивности являются для селекции основными (табл. 8).
Таблица 8 - Коэффициенты корреляции между показателями продуктивности
|
Показатели |
Урожайность, кг/куст |
Средняя масса ягоды, г |
Кол-во ягод на 1 метр плодоносящих ветвей |
Число семян в ягоде, шт. |
|
|
Средняя масса ягоды, г |
-0,275 |
||||
|
Максимальная масса ягоды, г |
-0,209 |
0,848* |
|||
|
Кол-во ягод на 1 метр плодоносящих ветвей |
0,529* |
-0,489 |
|||
|
Число семян в ягоде, шт. |
-0,401 |
0,387 |
0,387 |
||
|
Масса 1000 семян, г |
0,233 |
0,110 |
-0,268 |
-0,529* |
|
|
Доля семян от массы ягоды, % |
-0,085 |
-0,484 |
0,197 |
0,463 |
Примечание: *- корреляции значимы на 95 % уровне вероятности
Между показателями «урожайность - количество плодов на 1 метр прироста» выявлена значимая положительная корреляция (0,529). Во все годы исследований нами была установлена сильная положительная корреляция между признаками «средняя масса ягоды - максимальная масса ягоды» (0,848). Эти данные свидетельствуют о возможности увеличивать пропорционально как среднюю массу, так и максимальную массу ягоды.
Тесная корреляция установлена между числом семян и долей семян от массы ягоды в 2006 году (r=0,620) и 2007 году (r=0,567). В селекции на уменьшение числа семян в плодах крыжовника можно ожидать и уменьшение общей доли семян от массы ягоды. Кроме того, выявлена отрицательная корреляция средней силы между долей семян от массы ягоды и средней массой ягоды (r=-0,484), в 2005 году эта связь была более тесной (r=-0,571). Эти данные позволяют заключить, что при выведении крупноплодных сортов крыжовника доля семян в них будет меньше и наоборот.
Выявлена значимая отрицательная корреляция между числом семян и массой 1000 семян (r= - 0,529). В 2005 году она составила - 0,762. На основе этих данных можно утверждать, что, создавая сорта крыжовника с меньшим числом семян в ягодах, будет увеличиваться масса семян, и наоборот.
Результаты корреляционного анализа массы плодов с биохимическим составом выявили сильную связь между содержанием сахара в плодах и сухих растворимых веществ (r=0,999) и незначительную отрицательную связь между средней массой ягоды и содержанием сухих растворимых веществ (r=-0,416) (табл. 9).
Таблица 9 - Коэффициенты корреляции между показателями продуктивности, химическим составом плодов и устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам
|
Показатели |
Урожайность, кг/куст |
Средняя масса ягоды, г |
Содержание сахара, % |
|
|
Степень поражения американской мучнистой росой, балл |
-0,492 |
|||
|
Степень поражения септориозом, балл |
-0,412 |
|||
|
Шиповатость, группа |
-0,005 |
-0,152 |
0,465 |
|
