Діагностика біологічних ознак при відборі розсади

ДІАГНОСТИКА БІОЛОГІЧНИХ ОЗНАК ТА РОЗРОБКА ОБ’ЄКТИВНИХ ПОКАЗНИКІВ ДЛЯ ОЦІНКИ ПРИ СЕЛЕКЦІЇ САДЖАНЦІВ ВИНОГРАДУ
П. Й. ГОЛОДРИГА, В. А. ДРАНОВСЬКИЙ, Л. К. КІРЄЄВА, Н. А. КРАВЧЕНКО, І. Л. СУЯТИНОВ
В результаті генеративної гібридизації селекціонери повсюдно створили великий гібридний фонд. При відборі саджанців винограду оцінка за низкою ознак проводиться суб’єктивно, що в кінцевому підсумку значно затягує терміни селекційного процесу.
З 1956 року в селекційному відділі Інституту імені Магарача проводяться дослідження по встановленню кореляції між розвитком окремих ознак і супутніми об'єктивними фізіологічними, біохімічними і біофізичними показниками.
При організації цих досліджень ми виходимо з того, що рослинам властиві закономірності, які характеризують їх як складну саморегульовану відкриту систему з притаманною їй біологічною специфікою, яка визначається генотипом, у взаємодії з навколишнім середовищем.

Сорти винограду виду Vitis vinifera L., як встановлено багаторічними емпіричними спостереженнями, відрізняються один від одного за біологічними та господарсько-цінними ознаками (морозостійкість, ранньостиглість, стійкість до хвороб, якість продукції), що є їх біологічною особливістю. Біологічна специфіка сортів винограду визначається комплексом фізіолого-біохімічних процесів і біофізичних взаємодій, що складають обмін речовин у цілому. Встановивши, дослідивши найбільш характерні особливості обміну речовин у річному циклі розвитку сортів-індикаторів, можна буде діагностувати окремі біологічні та господарсько-цінні ознаки у проростків.
Відомо, що зміні хімічного складу передують зрушення в напрямку активності ферментів. Оскільки біологічні каталізатори відіграють винятково велику роль в обміні речовин, природно було спочатку звернутися до вивчення ферментів. На першому етапі досліджень вивчали активність ферментів у сортах винограду різної статі.
При біохімічній характеристиці статі особливе значення надавали окисно-відновним процесам [11, 15]. Пероксидазну активність визначали за методом А. Н. Бояркіна [4], поліфенолоксидазну – манометричним методом.
Встановлено, що у сортів із жіночим типом квітки активність пероксидази та поліфенолоксидази вища, ніж у двостатевих сортів. Наприклад, активність пероксидази листя (в умовних одиницях) у вересні 1957 р. у двостатевих сортів Кишмиш чорний 0,11 і Мускат білий слабка, а у сортів з жіночим типом квітки Мадлен Анжуйська 1,17, Чауш 1,10. Активність поліфенолоксидази листя (вмлО2 поглинається 1Гтканини за 30хву вересні 1959 року у сортів винограду Кишмиш чорний — 0,2, Мускат білий — 0,6, у сортів Мадлен Анжуйська — 1,6, Чауш — 2,3.
Отримавши дані про активність ферментів різностатевих сортів, ми взялися за вивчення індикаторних сортів винограду з різним ступенем морозостійкості з точки зору індивідуальних фізіолого-біохімічних і біофізичних показників. Цю мету вчені ставили давно. У досягненні цієї мети особливо зацікавлені селекціонери. На жаль, біологічна наука не має теорії, яка б вичерпно пояснювала сутність морозостійкості. У зв'язку з цим роботи по визначенню морозостійкості рослини винограду базувалися на встановленні показників, що корелюють з морозостійкістю (активність ферментів, співвідношення форм води, електропровідність та ін.).
З даних ряду дослідників [2, 3, 20] відомо, що активність ферментів у рослин змінюється залежно від ступеня їх морозостійкості. На першому етапі наших досліджень вивчали активність каталази та пероксидази в індикаторних сортах винограду. Активність каталази визначали за методикою М. А. Дрбоглава [6]. Серією методичних дослідів встановлено, що найбільш чітка різниця активності ферментів виявляється восени (табл. 1).
Як бачимо з даних табл. 1 підвищеною активністю пероксидази характеризуються морозостійкий сорт Тайга Смарагд і відносно морозостійкі сорти Ркацителі, Рислінг, Мадлен Анжуйська, Сапераві, Португізер, а у типових неморозостійких сортів Катта Курган, Німранг, Мускат білий – знижена активність цього ферменту. Проте у неморозостійкого сорту Тайфі рожева відмічена підвищена активність пероксидази.

Таблиця 1
Активність пероксидази і каталази в лубі і деревині виноградної рослини (Південний берег Криму, вересень - жовтень 1963-1964 рр.)

За активністю каталази більш чітко встановлено різницю між сортами різного ступеня морозостійкості.
Результати аналізів активності тих же ферментів у проростків і окремих сортів наведені в табл. 2. Морозостійкі сіянці Магарача № 16-51-69, 41-51-47, 41-51-64 відрізняються підвищеною ферментативною активністю.

Таблиця 2
Активність пероксидази і каталази в лубі і деревині сортів і саджанців винограду (Степове дослідне господарство Інституту ім. Магарача, листопад 1965 р.)

У сортів-індикаторів встановлено досить чітку різницю активності ферментів в умовах степового Криму (див. табл. 2).
Так, за активністю ферментів у лубі та деревині в певний період вегетації можна відзначити тенденцію до підвищення їх активності у сортів з підвищеною морозостійкістю (виняток – Тайфі рожевий).
Більш певний висновок щодо інших культур про наявність зв’язку між активністю ферментів і морозостійкістю роблять Л. В. Благовіщенський [3], Н. М. Сісакян і Б. А. Рубін [20].

Деякі дослідники [16, 19, 22, 26, 27], які вивчали різні види рослин з точки зору морозостійкості, відзначали певний зв'язок між морозостійкістю рослин і вмістом у тканинах форм води.
У житті рослини вода відіграє надзвичайно важливу роль не лише як складова частина клітин, а й як середовище, в якому відбуваються всі процеси, що забезпечують її нормальну життєдіяльність.
Л. Сент-Дьордь [18] припускає, що вода є єдиною системою зі структурними елементами, в яких можливі електронні збуджені стани; це невід'ємна частина життєво важливої ​​машини; водні структури та їх взаємодія з електронними збудженнями тісно пов’язані із самою суттю «живого стану». «Вивчення води у зв’язку з її біологічною структурою та процесами електронного збудження відкриває захоплюючу та багатообіцяючу область досліджень, яка може привести нас далеко до розуміння нормальних і патологічних процесів життя» [18].
Як відомо, вода в рослині тією чи іншою мірою зв'язана. Існують переважно дві форми води - слабозв'язана і міцно зв'язана. Терміни вільна і зв'язана вода не повністю відповідають новим уявленням про стан води в тканинах, але й сьогодні їх використовують для порівняльної характеристики порівнюваних рослин, коли на тканини діє певна водовідвідна сила.
Як вказує ряд авторів [16, 19], співвідношення вільної та зв’язаної води в тканинах рослин визначає перебіг у них різноманітних фізіологічних процесів і стійкість рослин до несприятливих умов.
Досвідченим шляхом виноградарі різних зон вирощування винограду встановили, що найбільшу морозостійкість мають види Vitis arnurensis R., міжвидовий гібрид Альфа (Vitis 1 abrusca L. і Vitis riparia Mich.) тощо.
Ступінь морозостійкості сортів виду Vitis vinifera L., що належать до різних еколого-географічних груп, також різний. Особливо переконливо про це свідчать багаторічні дослідження І. Н. Кондо [9]. Для вивчення стану водних форм у сортів винограду різного ступеня морозостійкості в якості індикаторних досліджували морозостійкі та відносно морозостійкі сорти Альфа, Рислінг, Сапераві, Ркацителі, Тагобі, Португізер та неморозостійкі – Халілі білий, Мускат білий, Німранг, Тайфі рожевий, Хусайне. Стан води в тканинах визначали за принципом А.В. Думанського [7] та за методикою А.Ф.Маринчика [10].

Суть методу визначення форм води полягає в тому, що для тканин рослин характерне виділення води клітинами при взаємодії з гіпертонічним розчином сахарози. За станом води в тканинах можна судити про морозостійкість при дії на тканину певної водовідвідної сили. При цьому особливо відзначимо, що, на відміну від ряду інших дослідників, у своїй роботі ми робимо висновки не про кількість зв'язаної води, а про співвідношення зв'язаної води до вільної. Бувають випадки, коли кількість зв'язаної води в морозостійких і неморозостійких сортах однакова, а вільної води завжди більше в неморозостійких. Тому важливіше не абсолютна кількість зв’язаної або вільної води, а їх співвідношення.
Методичними дослідженнями встановлено, що протягом вегетаційного періоду змінюється співвідношення водних форм у флоемі та деревині, а також у зеленій масі.

Таблиця 3
Форми води, їх співвідношення у флоемі та деревині (у % від сировини) у індикаторних сортів винограду взимку 1962-1965 рр. (Південний берег Криму).

Таблиця 4
Форми води, їх співвідношення у флоемі та деревині у сортах винограду та саджанцях (у % від сировини) (Степове дослідне господарство Інституту ім. Магарача)

Найбільш контрастні дані за цим показником у флоемі та деревині визрілих пагонів у сортів з різним ступенем морозостійкості встановлено в осінньо-зимовий період. Тому всі масові дослідження проводилися саме в цей час.
У таблиці 3 наведено дані за 4 роки щодо вмісту водних форм та їх співвідношення в індикаторних сортах винограду, що відрізняються за ступенем морозостійкості.
Навіть без математичної обробки зрозуміло, що сорти з різним ступенем морозостійкості відрізняються один від одного водним станом, але особливо яскраво це проявляється в співвідношенні зв'язаної і вільної води. Наприклад, у сорту Альфа за 1962, 1963, 1964, 1965 рр. співвідношення водних форм становить 8,2; 6,9, 9,3; 9,2, а для Хусайна в ці ж роки відповідно 0,6; 1,0; 3.9, 1.1. Сорт Тербаш спочатку ми віднесли до групи зі зниженою морозостійкістю, однак за даними лабораторних досліджень і натурних спостережень його слід віднести до першої групи з відносно підвищеною морозостійкістю. Наші спостереження за сортом Тербаш відповідають висновкам про цей сорт І. Н. Кондо [9].
Переконавшись, що співвідношення водних форм корелює зі ступенем морозостійкості сортів винограду, ми провели серію аналізів на саджанцях, виділених від комбінацій схрещувань, для отримання морозостійких сортів. Морозостійкість цих саджанців не була відома.
У таблиці 4 наведено дані про стан води у флоемі та деревині сортів винограду та саджанців.
Як випливає з даних табл. 4, різниця між різними гібридними формами у водних умовах досить значна.

Таблиця 5
Збереження вічок пагонів відкрито перезимували кущів сіянців і сортів винограду в умовах степового Криму (Степовий опорний пункт ВНІІВіВ «Магарач»).

Лабораторні дані ще восени 1962 року дали підстави вважати, що вони мають різний ступінь морозостійкості. Для встановлення відповідності прогнозу практичній стійкості гібридних форм до морозів кущі досліджуваних форм залишали невкритими. Абсолютний мінімум взимку 1962/63 досягав -24, -26°С.
Вивчаючи збереженість бруньок по довжині пагона, встановлено, що ступінь їх загибелі серед сіянців неоднаковий, про що свідчать дані табл. 5.
Порівнюючи дані табл. 5 з даними про стан води в тканинах саджанців винограду (див. табл. 4) легко переконатися, що саджанці, вічка яких найменше пошкоджені морозом, відповідають вищому співвідношенню форм води. Причому абсолютний рівень цього показника змінюється з року в рік.
Для виявлення кореляції між співвідношенням водних форм і морозостійкістю в інших видів рослин нами були проведені дослідження1 на різних видах і сортах цитрусових (Citrus), горобини звичайної (Sorbus aucuparia L.), інжиру (Ficus carica L.), акації лянкоранської (Albizzia Julibrissin).
У таблиці 6 наведені дані про стан форм води, отримані на різних видах рослин.
Таблиця 6
Стан водних форм у пагонах (у % вологої речовини) у різних видів рослин в осінньо-зимовий період 1964-1965 рр. (Південний берег Криму)

Таблиця аналізу даних. 6 видно, що досліджувані рослини суттєво відрізняються між собою за співвідношенням водних форм, що відповідає ступеню морозостійкості, властивому цим генотипам.
Так, у результаті чотирирічного дослідження індикаторних сортів і сіянців винограду, а також інших видів рослин з різним ступенем морозостійкості встановлено, що вони суттєво відрізняються один від одного за співвідношенням водних форм. Застосування описаного методу дозволяє селекціонерам діагностувати морозостійкість, а агротехнікам, мабуть, встановити вплив різних прийомів на морозостійкість рослини винограду. На науково-методичній нараді з фізіолого-біохімічних методів дослідження у виноградарстві, яка відбулася в Ялті в 1965 році, відділ селекції запропонував спосіб діагностики морозостійкості сортів і саджанців винограду. (Матеріали цієї конференції друкуються).
Об'єктом дослідження був матеріал Державного Нікітського ботанічного саду, представлений нам А. А. Ріхтером і В. А. Шолоховою.
Крім оцінки морозостійкості рослин за співвідношенням водних форм і активності ферментів у вегетативних органах, з 1963 р. нами паралельно проводяться дослідження по визначенню електропровідності тканин за допомогою слабких струмів високої частоти.
Останнім часом у нас і за кордоном опубліковано низку робіт, присвячених вивченню стану рослинної тканини за допомогою електропровідності [1, 5, 14, 21, 23, 24, 25]. Дослідження показали, що електропровідність, виміряна за допомогою струмів певної частоти, в живій тканині в кілька разів нижча, ніж у мертвій тканині.
Використання електрометричних приладів для дослідження стану рослинної тканини має ряд переваг, головна з яких полягає в тому, що вони дозволяють досліджувати нормально функціонуючу тканину, а не гомогенат, як це робиться при фізіолого-біохімічних дослідженнях.
Починаючи це дослідження, ми вважали, що рослинна тканина є складним набором опорів для струмів певної частоти. Електропровідність тканини визначали за допомогою приладів, виготовлених на наше замовлення фізиком І.А. Баберського та співробітника Магарацького інституту М. Ф. Коневецького2.
У 1966 році дослідження більше не використовували дві частоти, а п'ять різних частот (500, 1000, 2000, 10 000 і 106).Гц)3.
На першому етапі досліджували електропровідність вегетативних органів винограду зазначених індикаторних сортів різного ступеня морозостійкості.
У таблиці 7 наведені дані, отримані при пропусканні струмів з частотою 104 і 106Гц,комплексна і активна стійкість у сортів винограду різної морозостійкості.

Таблиця 7
Дані про комплексну та активну тканинну стійкість індикаторних сортів винограду (дослідне господарство «Степ» Інституту імені Магарача, листопад 1965 р.)

1Аналіз проводила старший лаборант селекційного відділу Л.І. Лопатіна.
2 Прилад І. А. Баберського визначає комплексний опір і кут зсуву фаз; прилад конструкції М. Ф. Коневецького, - опір і ємність.
3 Прилад, який забезпечує вимірювання при струмах 500, 1000 і 2000Гц,розроблений Одеським політехнічним інститутом для кафедри винохімії ВНІІВіВ «Магарач».

З експериментальних даних, наведених у табл. 7, випливає, що стійкість тканини 1 морозостійких сортів (Амурський двостатевий, Сапераві Північний) і відносно морозостійких (Ркацителі, Сапераві, Португізер, Тербаш) суттєво відрізняється від такого ж показника у неморозостійких сортів (Німранг, Хусаїн, Мускат білий).
Досліджували також сіянці з різним ступенем морозостійкості (табл. 8).

Таблиця 8
Дані про електропровідність тканини гібридних форм (дослідне господарство «Степ» Інституту ім. Магарача, листопад 1965 р.)

З даних табл. 8 випливає, що за тканинною стійкістю сіянці, як і сорти-індикатори (див. табл. 7), суттєво відрізняються один від одного. Порівняння дослідних даних на одних і тих же сортах і сходах вказує на взаємозв'язок між співвідношенням водних форм, електропровідністю тканини і збереженням очей після перезимівлі.
З даних зарубіжних дослідників [23, 25] відомо, що після перезимівлі ступінь ураження тканин експериментатори визначали за електропровідністю. Характерною особливістю наших досліджень є не визначення ступеня ураження тканин морозом, а діагностика морозостійкості.
Отже, аналіз отриманих нами даних про електропровідність тканин різних сортів, а також результатів зарубіжних досліджень дозволяє зробити висновок, що за допомогою методу встановлення електропровідності тканини можна отримати такі ж достовірні дані про морозостійкість рослин, які дають багаторічні емпіричні польові спостереження. Нам здається, що в наш час, при значних досягненнях у галузі біохімії та біофізики, існуючі методи якісного та кількісного дослідження окремих показників у гомогенаті не є ідеальними.
Необхідна розробка нових методів, що дозволяють отримувати об'єктивні дані в нормально функціонуючій тканині.
1 Електропровідність =

Крім досліджень щодо використання об’єктивних фізіологічних, біохімічних і біофізичних показників для діагностики біологічних ознак, проводились роботи, пов’язані зі встановленням об’єктивних показників кількісного вмісту барвних речовин у винограді. Це дасть змогу раціонально підібрати вихідні форми та відібрати кращі сходи за накопиченням барвних речовин.
Антоціани винограду становлять 23% від загального запасу дубильних речовин і впливають на швидкість дозрівання, смаковий комплекс і колір вина.
Багатьма дослідниками [8, 12, 13] показано, що здатність сорту накопичувати барвники є його найважливішою біологічною ознакою.
В останні роки виноградні барвники знайшли застосування в харчовій промисловості, наприклад, як барвник для кондитерських виробів [9, 17].
Схрещування, спрямовані на збільшення кількості фарбувальних речовин у ягодах нових сортів, дані про їх кількість у ягодах свідчать про значну варіативність цієї ознаки у сіянців F1. Для відбору найкращих із них за накопиченням барвних речовин необхідний об’єктивний метод відбору. На основі фотометричного принципу визначення інтенсивності забарвлення розчинів для селекційних цілей розроблено наступний метод. Саджанці відбирають за вмістом фарбувальних речовин в одиниці маси ягід (100 г). Методика була доповідана на нараді з фізіолого-біохімічних методів дослідження у виноградарстві в 1965 р. (рукопис у пресі). При необхідності проведення первинного відбору серед багатьох сіянців визначення фарбувальних речовин проводять в один період - при цукристості соку ягід 19-20%. Кількість фарбувальних речовин при необхідності визначають окремо в соку і в шкірці.
Досліджуючи вміст фарбувальних речовин у вихідних сортах і саджанцях винограду, ми встановили, що за вмістом фарбувальних речовин у соку ягід сіянців, отриманих від внутрішньосортового схрещування Сапераві Х Сапераві та Каберне Совіньон Х Каберне Совіньйон, сортова типовість зберігається (табл. 9).

Таблиця 9
Вміст фарбувальних речовин у ягодах деяких сортів і саджанцях (Степовий оплот Інституту ім. Магарача)

Дослідження успадкування ознаки накопичення барвних речовин при міжсортовому схрещуванні сорту Сапераві Х Каберне Совіньон показує, що гібридне потомство в цьому випадку відхиляється в бік батька з меншою вираженістю цієї ознаки.
У процесі вивчення питань, пов'язаних з накопиченням барвних речовин у винограді, встановлено, що їх вміст змінюється з року в рік. За нашими даними, цей розкид залежить від температури в період дозрівання, завантаженості кущів урожаєм і кислотності ягідного соку.

Активність ферментів (пероксидази, поліфенолоксидази) значно вища у сортів із функціонально жіночим типом квітки. У морозостійких сортів винограду встановлено тенденцію до підвищення активності каталази та пероксидази.

Мабуть, фізіологічні, біохімічні та біофізичні показники можуть бути використані агротехніками у своїй роботі для встановлення впливу різних прийомів на стан виноградної рослини.

Опубліковано в збірнику: Виноградарство і виноробство
Збірник праць, том 16, М., 1967

Ще почитати:

Міжнародні відносини о найменуванні шампанського та хереса

В чому різниця між шампанським, просеко та ігристим вином?

Отримання червоних ігристих вин пляшковим способом з винограду перспективних сортів

Ігристі вина

Токайські вина

У нашому блозі «Приватна Марка» багато цікавого контенту: новинки ринку виноробства, крафтові рецепти наших технологів, влоги на різні теми. Дистиляція, крафтові винокурні, виробництво крафтового сидру, крафтовий квас, рецептура сидру, виробництво крафтових напоїв за нашими рецептами, виробництво спирту в промислових масштабах. Це та багато іншого цікавого у блозі «Приватна Марка Україна» та мережі магазинів «Винороб».

Наприклад, ви вирішили відкрити сироварню, ковбасний цех або почати пекти крафтовий хліб — welcome! Ми завжди допоможемо: надамо рецептуру, забезпечимо всі витратні матеріали, відправимо нашого технолога, складемо технологічну карту, встановимо все обладнання, сертифікуємо виробництво, відкриємо для вас завод з нуля, виноробні, цехи, виноградники, налагодимо готовий продукт із виходом на ринок. Ми — компанія повного циклу: маємо багато представництв по всьому світу. Потрібна склотара, склобанки, медичний посуд, лабораторний посуд чи лабораторне обладнання — звертайтеся! У наших складах понад 900 тис. найменувань товарів та обладнання. Звертайтеся, не вагайтеся! Не важливо, де ви знаходитесь — у СНД, Європі, Америці чи Азії: ми маємо великий досвід. Privatna Marka йде в ногу з технологіями та інноваціями. Ми 20 років на ринку та відправили понад 1 млн посилок своїм клієнтам. Втілили багато креативних проєктів. Відкрили низку підприємств харчової промисловості, а також у непродовольчій та продовольчій групах технічних виробів. Втілили 147 комерційних проєктів у країнах СНД. Виробляємо 70 видів продукції власного виробництва в Україні, Німеччині та Китаї. У блозі ще більше цікавого та корисного.

Консультації за тел. +380 (67) 440-70-90
https://privatnamarka.com/
https://www.instagram.com/privatnamarka?igsh=MWt0NzNxbHJrbXh4ZQ==\
https://www.facebook.com/Privatnamarka
https://youtube.com/@privatnamarkacom?si=P5RH_spetEP3x_RQ\