Физиолого-биохимические особенности листа винограда в связи с адаптацией к засухе и повышенным температурам

Вопросы устойчивости винограда к засухе приобрели особую значимость в связи с уменьшением осадков в фенофазу роста и созревания ягод, снижающим их качество и урожайность. Целью данных исследований было оценить устойчивость сортов винограда различного эколого-географического происхождения к засухе и повышенным температурам по физиолого-биохимическим показателям, выделить сорта с высокой адаптационной устойчивостью для возделывания в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края и использования в селекции. Объекты исследований – сорта винограда (межвидовые гибриды): европейско-американского происхождения – Достойный, Красностоп АЗОС, Восторг; западно-европейского – Алиготе; восточно-европейского – Зариф. Контроль – сорт Кристалл евро-амуро-американского происхождения. В статье представлены результаты изучения оводненности листовых тканей, содержания фотосинтетических пигментов и пролина в листьях в течение летнего вегетационного периода 2020-2022 гг. Обнаружено, что к концу лета оводненность листьев в наименьшей степени снизилась у сортов Кристалл, Красностоп АЗОС, Восторг, Зариф в сравнении с сортами Достойный и Алиготе, у которых снижение отмечено на 4,70-4,88 %. За счёт увеличения доли каротиноидов, выполняющих фотозащитную функцию у сортов Кристалл, Красностоп АЗОС, Восторг, Зариф обнаружены самые низкие значения отношения хлорофиллы/каротиноиды (2,8-3,4), свидетельствующие об их высокой адаптационной способности к засухе и повышенным температурам. В отличие от них у сортов Достойный, Алиготе отношение хлорофиллы/каротиноиды составляло 4,14,2, что говорит об их невысокой адаптационной устойчивости. У всех изучаемых сортов максимальное содержание пролина в листьях – 43,27-59,57 мкг/г сырого веса обнаружено в августе в ответ на экстремально повышенные температуры и недостаток осадков в сравнении с июнем, когда оно составляло 17,83-30,55 мкг/г сырого веса в зависимости от сорта. Сорта винограда Кристалл, Красностоп АЗОС, Восторг, Зариф проявили себя более устойчивыми к засухе и повышенным температурам в сравнении с сортами Достойный, Алиготе, и рекомендуются для возделывания в условиях Анапо-Таманской зоны Краснодарского края и использования в селекции. Показатели оводненности листа, соотношение пигментов хлорофиллы/каротиноиды, содержание пролина можно рассматривать в качестве надежных критериев адаптационной устойчивости сортов винограда к стрессовым факторам летнего периода.

1. Kaya O. Bud Death and Its Relationship with Lateral Shoot, Water Content and Soluble Carbohydrates in Four Grapevine Cultivars Following Winter Cold, Erwerbs-Obstbau. 2020;62(1):43-50. DOI: 10.1007/s10341-020-00495-w.

2. Biasi R., Brunori E., Ferrara C., Salvati L. Assessing impacts of climate change on phenology and quality traits of Vitis vinifera L.: the contribution of local knowledge. Plants. 2019;8(5):121. DOI: 10.3390/plants8050121.

3. Петров В. С., Алейникова Г. Ю., Новикова Л. Ю., Наумова Л. Г., Лукьянова А. А. Влияние изменений климата на фенологию винограда. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2019;57(03):29-50. DOI: 10.30679/2219-5335-2019-3-57-29-50.

4. Romero Azorin P., Garcia Garcia J. The Productive, economic, and social efficiency of vineyards using combined drought-tolerant rootstocks and efficient low water volume deficit irrigation techniques under Mediterranean semiarid conditions, Sustainability. 2020;12(5):1930. DOI: 10.3390/su12051930

5. Рындин А. В., Белоус О. Г., Маляровская В. И., Притула З. В., Абильфазова Ю. С., Кожевникова А. М. Использование физиолого-биохимических методов для выявления механизмов адаптации субтропических, южных плодовых и декоративных культур в условиях субтропиков России. Сельскохозяйственная биология. 2014;3:40-48.

6. Bhusal N., Han S. G., Yoon T. M. Impact of drought stress on photosynthetic response, leaf water potential, and stem sap flow in two cultivars of bi-leader apple trees (Malus×domestica Borkh.). Scientia Horticulturae. 2019;246:535-543. DOI: 10.1016/j.scienta.2018.11.021

7. Панфилова О. В., Голяева О. Д. Физиологические особенности адаптации сортов и отборных форм смородины красной к засухе и повышенным температурам. Сельскохозяйственная биология. 2017;52(5):1056-1064. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.1056rus

8. Füzy A., Kovács R., Cseresnyés I., Parádi I., Szili-Kovács T., Kelemen B., Takács T. Selection of plant physiological parameters to detect stress effects in pot experiments using principal component analysis, Acta Physiologiae Plantarum. 2019;41(5):1-10. DOI: 10.1007/s11738-019-2842-9

9. Киселева Г. К., Ильина И. А., Соколова В. В., Запорожец Н. М., Хохлова А. А., Караваева А. В., Схаляхо Т. В. Засухоустойчивость сортов винограда в условиях Краснодарского края. Вестник КрасГАУ. 2022;6:75-83. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-6-75-83

10. Filimon R. V., Rotaru L., Filimon R. M. Quantitative investigation of leaf photosynthetic pigments during annual biological cycle of Vitis vinifera L. table grape cultivars. South African Journal of Enology and Viticulture. 2016;37(1):1-14. DOI: 10.21548/37-1-753

11. Cataldo E., Fucile M., Mattii G. B. Leaf Eco-Physiological Profile and Berries Technological Traits on Potted Vitis vinifera L. cv. Pinot Noir Subordinated to Zeolite Treatments under Drought Stress. Plants. 2022;11(13):1735. DOI: 10.3390/plants11131735

12. Dayer S., Reingwirtz I., McElrone A. J., Gambetta G. A. Response and recovery of grapevine to water deficit: from genes to physiology. In: The grape genome. Springer, Cham, 2019:223-245. DOI: 10.1007/9783-030-18601-2_11

13. Lehr P. P., Hernández‐Montes E., Ludwig‐Müller J., Keller M., Zörb C. Abscisic acid and proline are not equivalent markers for heat, drought and combined stress in grapevines. Australian Journal of Grape and Wine Research. 2022;28(1):119-130. DOI: 10.1111/ajgw.12523

14. Cui X., Zhang B., Chen C., Tang Y., Zhang P., Zhang J. Physiological change and screening of differentially expressed genes of wild Chinese Vitis yeshanensis and American Vitis riparia in response to drought stress. Scientia Horticulturae. 2020;266:109140. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.109140

15. Кушниренко М. Д., Печерская С. Н. Физиология водообмена и засухоустойчивости растений. Кишинев: Штиинца, 1991, 306 с.

16. Гавриленко В. Ф., Ладыгина М. Е., Хандобина Л. М. Большой практикум по физиологии растений. М.: Высшая школа, 1975, 392 с.

17. Якуба Ю. Ф., Ильина И. А., Захарова М. В., Лифарь Г. В. Методика определения массовой концентрации свободных аминокислот в побегах и листьях плодовых культур и винограда с применением капиллярного электрофореза. В кн.: Современные инструментально-аналитические методы исследования плодовых культур и винограда. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2015, 80-86.

18. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е издание, переработанное и дополненное. М.: Альянс, 2014, 351 с.

19. Штирбу А. Влияние подвоев на рост и развитие ассимиляционной поверхности и накопление пластидных пигментов в листьях у растений винограда, Horticultură, Viticultură şi vinificaţie, silvicultură şi grădini publice, protecţia plantelor. 2010;24(2):26-34.

20. Колупаев Ю. Е., Кокорев А. И. Антиоксидантная система и устойчивость растений к недостатку влаги. Физиология растений и генетика. 2019;51(1): 28-54. DOI: 10.15407/frg2019.01.028