Сравнительная оценка засухоустойчивости мутантных и гибридных форм яблони

Сравнительная оценка засухоустойчивости мутантных и гибридных форм яблони

Министерство сельского хозяйства Российской федерации

Департамент кадровой политики и образования

Мичуринский государственный аграрный университет

Плодоовощной институт им. И. В. Мичурина

дипломная работа

Грачёва Сергея Валерьевича

На тему: «Сравнительная оценка засухоустойчивости мутантных и

гибридных форм яблони»

Специальность 310600 «Селекция и генетика сельскохозяйственных

культур»

Руководитель кандидат, доцент с. х. наук Расторгуев С. Л.

Подпись _______________

Консультанты _________________________________________

_____________________________________________________

Допущен к защите ________________

Заведующий кафедрой кандидат, доцент с. х. наук Расторгуев С. Л.

Мичуринск-2002 г.

Содержание.

Содержание. 2

Введение. 3

1.Состояние вопроса. 6

1.1 Значение яблони как культуры, ее биология и требования к почвенно-

климатическим условиям. 6

1.2 Отношение растений яблони к водному дефициту 8

1.3 Достижения в селекции яблони. 16

2.Цель и задачи исследований. 20

3. Условия, объекты и методика исследований 21

3.1 Время и место проведения исследований. 21

3.2 Объекты и методика исследований. 24

4. Результаты исследований 28

4.1 Сравнительная оценка потери H20 мутантных и гибридных форм с

контрольными сортами яблони. 29

4.2 Сравнительная оценка потери H2O между перспективными мутантными и

гибридными формами яблони. 47

4.3 Сравнительная оценка наиболее перспективных мутантных и гибридных

форм с районированными контрольными сортами 49

5. Выводы. 51

6. Охрана окружающей среды. 52

7. Список использованной литературы. 54

8. ПРИЛОЖЕНИЯ______________________________________56

Введение.

Еще в прошлом веке один мудрый человек сказал: "Если бы завтра весь

мир должен был погибнуть, сегодня я все равно посадил бы яблоню". И дело

здесь не только в утилитарном, потребительском отношении к этому

замечательному дереву. Овеянная легендами, воспетая в устном народном

творчестве, яблоня неотделима от нашей духовной жизни (Мичурин И.В., 1948).

Яблоки выращивали в Европе и Азии с очень давних времен, они были

известны грекам и римлянам и упоминались Теофрастом в III в. до н.э. С этих

пор яблоня была распространена людьми почти во все части земного шара. Это

было возможно благодаря большой генетической изменчивости яблони, которая

позволила отобрать адаптированные типы для различных условий окружающей

среды. В настоящее время яблоки составляют около 50 % продукции листопадных

плодовых деревьев во всем мире, и, хотя эта доля колеблется от года к году

в зависимости от условий в основных центрах производства, она составляет в

среднем более 23 млн.т.

Большую часть мировой продукции яблок составляют десертные и

консервные сорта, хотя все большее значение приобретают сорта двойного

значения. Требования плодов высокого качества заставляет искать

возможности сбыта плодов менее высокого качества, а это значит, что они

должны быть пригодны для различной переработки или для производства

яблочного сока. В Европе большие количества яблок выращиваются специально

для производства сидра.

В нашей стране за 1995 по 2000 гг. по сравнению с предыдущими годами

площадь плодово-ягодных насаждений в сельскохозяйственных предприятиях

сократилась на 51 тыс. га, а валовой сбор плодов почти в два раза. Прежде

всего, возникновение и развитие кризиса в садоводстве связано с

экономической ситуацией сложившейся в нашей стране, что привело к

разрушению существующих связей между садоводством и другими отраслями

народного хозяйства, с отсутствием государственной поддержки, с отсутствием

ценового паритета на промышленную и плодово-ягодную продукцию, с

непродуманными мерами по реорганизации высокорентабельных плодоводческих

хозяйств (Грязев В.А., 1999), а также с проблемами сложившимися в самой

отрасли садоводства.

В связи с этим, по-прежнему остается актуальной проблема

интенсификации садоводства, создание интенсивных садов возможно с учетом

правильного подбора сортов и подвоев и научного обоснования приемов

агротехники.

Важным фактором в выведении нового сорта является его

засухоустойчивость. (Генкель П.А. 1968 г.)

Развитие и выживание растений в любых условиях гораздо сильнее зависит

от доступности воды, чем от какого-либо иного фактора внешней среды.

Примерно '/з поверхности суши занимают области, где обнаруживается дефицит

влаги; половина этой площади (около 12% поверхности Земли) является крайне

засушливой. Районы с избытком осадков занимают менее 9% поверхности суши.

Многие сельскохозяйственные районы расположены в аридных зонах, где

земледелие возможно только благодаря искусственному орошению.

На протяжении многих лет считалось доказанным, что в пересыхающей

почве вода доступна растениям до тех пор, пока содержание влаги в ней не

достигнет коэффициента устойчивого завядания, когда в почве остается

недоступная растению вода. Согласно этой точке зрения физиологические

процессы, рост и развитие растений на почве, подвергающейся иссушению,

протекают нормально до достижения коэффициента завядания. Однако накоплено

много данных, показывающих, что на обмен веществ, а следовательно, на рост

и развитие растений влияет даже слабый водный дефицит. Такой внутренний

водный дефицит возникает в тканях задолго до того, как содержание влаги в

почве приблизится к уровню коэффициента завядания.

Растения, перенесшие только однократную сильную кратковременную

засуху, так и не возвращаются к нормальному обмену веществ. Внутренний

водный баланс растения зависит от комплекса факторов, связанных:

а) с самим растением (засухоустойчивость, глубина проникновения и

ветвление корней, фаза развития);

б) с количеством растений на данной площади;

в) с климатическими факторами (потери воды на испарение и

транспирацию, температура и влажность воздуха, туман, ветер и свет,

количество осадков и т. д.);

г) с почвенными факторами (количество воды в почве, осмотическое

давление почвенного раствора, структура и влагоемкость почвы и др.).

Дефицит влаги в растениях действует на такие процессы, как поглощение

воды, корневое давление, прорастание семян, устьичные движения,

транспирация, фотосинтез, дыхание, ферментативная активность растений, рост

и развитие, соотношение минеральных веществ и др. Изменяя обмен веществ,

недостаток воды влияет на продуктивность, вкус плодов, плотность древесины,

и т.д. (Генкель П.А. 1964 г.)

Исследования по этому вопросу ведутся во многих НИИ нашей страны,

стран СНГ и за рубежом.

Изучение мутантных и гибридных форм яблони по признаку

засухоустойчивости, явилось целью для проведения исследований.

1.Состояние вопроса.

1.1 Значение яблони как культуры, ее биология и требования к почвенно-

климатическим условиям.

Садоводство – одна из основных отраслей сельского хозяйства России.

Самой распространенной культурой является яблоня, т. к. яблоки –

незаменимый продукт питания и сырье для перерабатывающей промышленности.

Плоды яблони многих сортов отличаются исключительными вкусовыми качествами

и лечебными свойствами. Питательные достоинства плодов обусловлены

содержанием углеводов (15 – 19 %), белков, жиров, витаминов, ферментов,

гормонов, минеральных и других веществ. Вкус и аромат плодов связаны с

наличием органических кислот (в основном яблочной и лимонной) и эфирных

масел – веществ, вызывающих у человека аппетит и задерживающий старение

организма. В плодах и ягодах содержание важнейших витаминов, как правило,

незначительное, но в сочетании с другими веществами, они играют очень

важную роль. Так, провитамин А, фолиевая кислота и Р-активные соединения

яблок в сочетании с витамином С и пектином способны связывать радиоактивные

вещества и выводить их из организма. Для полного питания человеку в среднем

на год необходимо 40 кг яблок (С.И. Лебедев, 1982 г.)

Яблоки – один из важнейших отечественных видов фруктов – представляет

собой плоды яблони (Malus Sylvestris), относящейся к подсемейству

яблоневых, семейства розанных, в котором насчитывается 25 – 30 видов. В

культуре распространен искусственно созданный вид – яблоня домашняя (Malus

Domestica). Известно свыше 10 тысяч сортов, полученных в результате

естественной и искусственной гибридизации, спонтанного и искусственного

мутагенеза с последующим отбором.

Яблоня – исключительно урожайная культура. В среднем получают 80 – 120

ц/га, а в передовых хозяйствах – более 200 ц/га плодов. При хорошем уходе

каждое дерево дает 150 – 200 кг, а иногда 300 – 400 кг плодов. Деревья

яблони в зависимости от сорта и подвоя достигают высоты 6 – 10 м. Это

перекрестно опыляющиеся растения: чтобы завязать плоды, нужно опыление

цветков пыльцой другого сорта. Скороплодные сорта начинают плодоносить на 4

– 5 год после посадки, поздно вступающие в плодоношение – на 10 – 12 год. В

последние годы в нашей стране при размножении яблони используют слаборослые

подвои, которые дают возможность получать невысокие деревья, удобные для

ухода и уборки урожая. (Дорошенко Т.Н., 1996 г.)

В зависимости от времени созревания плодов сорта яблони делят на

летние, осенние, зимние. Плоды летних сортов (Китайка золотая ранняя,

Папировка, Белый налив) созревают в июле – августе; осенних (Коричневое

полосатое, Осеннее полосатое, Боровинка, Анис алый, Анис полосатый) – в

сентябре; плоды зимних сортов (Антоновка, Апорт, Ренет Симеренко, Кальвиль

Снежный, Пепин шафранный) снимают с деревьев в сентябре.

У яблони различают надземную часть и корневую систему. Надземная

часть состоит из штамба и кроны. Штамб – нижняя часть ствола между корневой

шейкой и первой боковой ветвью, крона – совокупность всех разветвлений

надземной части плодового дерева (рис. 1). Ствол скелетные и полурослые

ветви яблони несут на себе мелкие ростовые и плодовые образующие веточки,

которые называются также новообразованиями.

Различают следующие типы новообразований в кроне.

Побеги – однолетние приросты текущего года с листьями. Побег состоит

из стебля и листьев.

Лист является органом, в котором происходят важнейшие физиологические

процессы – фотосинтез, транспирация и газообмен. В кроне семечковых

плодовых пород, помимо ростковых побегов, имеются следующие типы

образующихся веточек: плодовые прутики – однолетние приросты длиной более

15 – 20 см, у которых верхушечная почка репродуктивная (плодовая,

цветковая), а боковые – вегетативные; копьеца – однолетние приросты длиной

от 3 – 5 до 12 – 15 см, у которых на верхушке может быть плодовая или

вегетативная почка, боковые почки - вегетативные; кольчатки – укороченные

(от 3 до 5 см) образования различного возраста (1 – 5 лет) с недоразвитыми

боковыми почками и одной верхушечной; плодушки – многолетние (3 – 6 лет)

образования, возникающие после плодоношения кольчатых и образования у них

плодовых сумок (разросшаяся ось плодовой почки с побегом замещения),

плодухи – более старые (от 6 – 8 до 12 – 18 лет) разветвленные плодовые

образования, состоящие из кольчаток, подушек и плодовых прутиков. Почки

бывают вегетативные (образуют побеги и розетку листьев), репродуктивные или

цветочные (образуют цветки) и смешанные (образуют цветки и вегетативные

побеги). У одного и того же дерева плодовые цветочные почки крупнее и более

круглой формы, чем вегетативные (Ю.В. Крысанов, 1983 г.).

Корневая система плодового растения выполняет следующие функции:

закрепляет и удерживает его в почве, всасывает и проводит в надземную часть

воду и растворенные в ней вещества, служит местом запаса питательных

веществ. Кроме того, в корнях во взаимодействии с надземной частью

происходит синтез рода важных веществ (органические кислоты, витамины,

ферменты).

Для получения высоких и устойчивых урожаев необходимо не только знание

биологических особенностей сортов и пород, но и отношение их к условиям

внешней среды, которые оказывают огромное влияние на рост, развитие и

плодоношение плодовых растений. (Будаговский В.И., 1954).

1.2 Отношение растений яблони к водному дефициту

Вода – одно из основных условий жизнедеятельности растений. Вода

входит составной частью во все органы плодовых и ростовых образований,

участвует в создании органического вещества (в процессе фотосинтеза). В

воде растворяются минеральные соли, и вместе с ней через корни поступает в

растения.

Вода поддерживает в тканях растений необходимый тургор, регулирует

тепловое состояние растений, участвует в процессе построения и

жизнедеятельности клеток всего растения. (Кушниренко М.Д., 1975).

Около трети поверхности суши испытывает дефицит влаги (годовое

количество осадков 250—500 мм), а половина этой площади крайне засушлива

(годовые осадки ниже 250 мм и испаряемость более 1000 мм). Для развития

растений существенно, чтобы осадки относительно равномерно распределялись

во время периодов активного роста. Однако в районах неустойчивого

увлажнения часто бывают засушливые периоды именно в летние месяцы.

Засуха возникает как результат достаточно длительного отсутствия

дождей, сопровождается высокой температурой воздуха и солнечной инсоляцией.

Чаще она начинается с атмосферной засухи, характеризующейся низкой

относительной влажностью воздуха. При длительном отсутствии дождей к

атмосферной засухе добавляется почвенная засуха в связи с уменьшением

(исчезновением) доступной для растений воды в почве. Во время суховея

(атмосферная засуха, сопровождаемая сильным ветром) почвенная засуха может

не возникать. В условиях засухи растения испытывают значительный водный

дефицит.

Влияние водного дефицита на метаболические процессы в значительной

мере зависит от длительности его действия. При устойчивом завядании

растений увеличивается скорость распада РНК, белков и одновременно

возрастает количество небелковых азотсодержащих соединений и отток их в

стебель. В результате в условиях засухи содержание белков в листьях

относительно уменьшается, а в семенах — увеличивается.(Генкель П.А. 1982

г.)

Влияние водного дефицита на углеводный обмен выражается вначале в

снижении содержания моно- и дисахаридов в фотосинтезирующих листьях из-за

снижения интенсивности фотосинтеза, затем количество моносахаридов может

возрастать как следствие гидролиза полисахаридов листьев нижних ярусов. При

длительном водном дефиците наблюдается уменьшение количества всех форм

сахаров.

Длительный водный дефицит снижает интенсивность фотосинтеза и, как

следствие, уменьшает образование АТФ в процессе фотосинтетического

фосфорилирования. Под влиянием почвенной и атмосферной засухи тормозится

также отток продуктов фотосинтеза из листьев в другие органы. ( Шило А.А.,

1997).

В условиях оптимального водоснабжения наблюдается положительная

корреляция между интенсивностью дыхания и количеством фосфорилированных

продуктов. Водный дефицит по-разному сказывается на дыхании листьев разного

возраста:

в молодых листьях содержание фосфорилированных продуктов резко падает,

как и интенсивность дыхания, а у листьев, закончивших рост, эта разница

четко не проявляется. При дефиците воды снижается дыхательный коэффициент.

Необходимо отметить, что в условиях водного дефицита верхние листья, в

которых за счет некоторого усиления гидролитических процессов увеличивается

содержание осмотически активных веществ, оттягивают воду от нижних листьев

и дольше сохраняют ненарушенными синтетические процессы, а нижние листья в

этих условиях засыхают раньше верхних; Очевидно, в аридных и близких к ним

зонах для сельскохозяйственных культур важно знать физиологические

показатели, характеризующие водный режим тканей, и, пользуясь ими,

определять срок полива и его продолжительность.

Недостаток воды в тканях растений создается, когда расход воды при

транспирации превышает ее поступление. Водный дефицит может возникнуть в

жаркую солнечную погоду к середине дня, при этом увеличивается сосущая сила

листьев, что активирует поступление воды из почвы. Растения регулируют

уровень водного дефицита, меняя отверстость устьиц. Обычно при завядании

листьев водный дефицит их восстанавливается в вечерние и ночные часы

(временное завядание). Глубокое завядание наблюдается при отсутствии в

почве доступной для растения воды. Это завядание чаще всего приводит

растения к гибели.

При обезвоживании у растений, не приспособленных к засухе, значительно

усиливается интенсивность дыхания (возможно, из-за большого количества

субстратов дыхания — сахаров), а затем постепенно снижается. У

засухоустойчивых растений в этих условиях существенных изменений дыхания не

наблюдается или отмечается небольшое усиление.

В условиях водного дефицита быстро тормозятся клеточное деление и

особенно растяжение, что приводит к формированию мелких клеток. Вследствие

этого задерживается рост самого растения, особенно листьев и стеблей. Рост

корней в начале засухи даже ускоряется и снижается лишь при длительном

недостатке воды в почве. Корни реагируют на засуху рядом защитных

приспособлений: опробковением, суберинизацией экзодермы, ускорением

дифференцировки клеток, выходящих из меристемы, и др.

Таким образом, недостаток влаги вызывает значительные и постепенно

усиливающиеся изменения большинства физиологических процессов у растений, в

том числе растений яблони.

Во время засухи наряду с обезвоживанием происходит перегрев растений.

При действии высоких температур (35 °С и выше) наблюдаются два типа

изменения вязкости цитоплазмы: чаще увеличение, реже снижение. Возрастание

вязкости цитоплазмы замедляет ее движение, но процесс обратим даже при 5-

минутном воздействии температуры 51 °С., высокая температура увеличивает

концентрацию клеточного сока и проницаемость клеток для мочевины,

глицерина, эозина и других соединений. В результате экзосмоса веществ,

растворенных в клеточном соке, постепенно снижается осмотическое давление.

Однако при температурах выше 35 °С вновь отмечается рост осмотического

давления из-за усиления гидролиза крахмала и увеличения содержания

моносахаров. При этом потеря свойства полупроницаемости тонопласта

(оцениваемая по выходу антоциана) вызывается лишь кратковременным действием

очень высоких температур (57—64°С).

Процесс фотосинтеза более чувствителен к действию высоких температур,

чем дыхание. Гидролиз полимеров, в частности белков, ускоряющийся при

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5