Методи фізіолого-біохімічних досліджень - Метод вивчення впливу цитоклімату на дозрівання врожаю

Вивчення впливу кліматичних умов на розвиток винограду підтвердило недостатність показників середніх температур повітря та їх суми для обґрунтування тривалості окремих фаз вегетації винограду та пояснення інтенсивності накопичення цукру в ягодах винограду. У багатьох роботах вітчизняних і зарубіжних дослідників це пояснюється тим, що для більшості рослин помірних і високих широт значення має не просто середній рівень температури повітря, а тривалість впливу певної температури і характер її добового циклу.
Праці Є.С. Кузнецова (1928) і Є.В. Бессонова (1937) встановила вплив добових амплітуд температури на ріст і розвиток рослин і показала значне скорочення вегетаційного періоду багатьох культурних рослин у напрямку із заходу на схід (на території Європейської частини Союзу), роботи А.А. Малишев (1948), З.А. Міщенко (1962) мали подібний характер. Вплив добових коливань температури на ріст і розвиток рослин вперше виявив і описав А.А. Авакян (1936). Результати його роботи були підтверджені дослідженнями Я.І. Потапенко та Є.І. Захарова (1940). Найбільш масштабні дослідження термоперіодизму рослин були проведені в Каліфорнійському технологічному інституті Вентом А.А. (1944).

В Інституті Магарача досліджували вплив добової зміни температури повітря на дозрівання винограду - на інтенсивність накопичення цукру в соку ягід. Не вдається знайти тісний зв'язок між значеннями середньодобових температур повітря і середньою інтенсивністю цукронакопичення. Виражається коефіцієнтом кореляції +0,43 + 0,22. Коефіцієнт збільшується до +0,62 + 0,19, якщо виключити роки з недоліком вологи у фазі достигання ягід (таблиця). Вплив вологості повітря, тривалості сонячного сяйва, температури ґрунту та інших показників на інтенсивність цукронакопичення встановити не вдалося.
Результати першої спроби знайти зв’язок між середньою інтенсивністю цукронакопичення та добовими амплітудами температури наведені на рис. 1. Для верхньої групи балів коефіцієнт кореляції становить +0,85+0,09. Цю залежність отримано для дозрівання врожаю за нормальних кліматичних умов (див. таблицю). При нестачі вологи залежність чітко виражена нижньою групою балів. Середні температури періоду певною мірою пов'язані з добовими амплітудами температур. Цей зв'язок значно погіршується зі зменшенням тривалості періоду. Для середніх декадних значень розглянутих величин коефіцієнт кореляції для серпня становить +0,52 ±0,13, для вересня - +0,19 ±0,17.
З 1960 по 1963 рр. вивчали динаміку інтенсивності цукронакопичення на тлі мікрокліматичних спостережень. Для характеристики температурного режиму на ділянках використовували амплітуди температури повітря в центрі міжрядь на висоті 50 см (рис. 2). Подібні дані були отримані і за інші роки. Коефіцієнт регресії інтенсивності цукронакопичення, який залежить від амплітуди температури, не залишається постійним у часі. Щороку вона суттєво змінюється. Це свідчить про те, що інтенсивність накопичення цукру залежить не тільки від умов зовнішнього середовища у фазі дозрівання ягід.

Інтенсивність збільшення концентрації сухих речовин у соку ягід - цукронакопичування (мускат білий) та метеорологічні умови.

Рис. 2. Середньодобовий приріст концентрації сухих речовин у ягідному соку та добових амплітуд температури повітря (1962 р.).
Це також залежить від потенційних можливостей куща винограду, який розвинувся внаслідок кліматичних умов на попередніх фазах вегетації, від умов живлення, формування куща, навантаження та інших факторів. Судячи з отриманих матеріалів, накопичення цукру можливе лише при амплітудах, що перевищують певне значення. Цей поріг не залишається постійним, він змінюється залежно від сорту винограду та умов вологозабезпечення винограду. У посушливий період він більший. Мінімальне порогове значення, очевидно, становить 4-5. Збільшення амплітуд впливає на інтенсивність накопичення цукру лише до певного значення, після чого реакція зникає.
3 показано зростання інтенсивності цукронакопичення з підвищенням температури. З 1960 по 1963 рік найвища середня температура за семиденний період (у такі проміжки часу визначали концентрацію сухих речовин у ягідному соку) сягала 28,7. До цих температур повітря зниження інтенсивності цукронакопичення не спостерігалося (мускат білий, піно грі, тербаш).
Показник суми активних температур повітря, розрахованих на 1% приросту цукристості за різні періоди, дуже мінливий (див. таблицю). У ті періоди, коли виноград погано забезпечений вологою (1949, 1957, 1961 рр.), ці кількості особливо великі.
Але в інші роки суми змінні (59-77). Дані, наведені в таблиці, дозволяють зробити висновок: сума температур, розрахована на 1% збільшення концентрації сухих речовин у ягідному соку, має тенденцію до зростання зі зниженням інтенсивності цукронакопичення. Вони тим більші, чим довше змінюється вміст цукру на 1%.
Якщо інтенсивність цукронакопичення має пряму залежність від добових амплітуд температури.

Рис. 3. Середньодобовий приріст концентрації сухих речовин у соку ягід і середніх температур повітря (1962 р.).
Одну зі спроб знайти залежність між тривалістю міжфазного періоду від початку дозрівання ягід до їх промислової стиглості для сорту Халілі біла представлено на рис. 4.

Рис.4. Амплітуда температури повітря, середні температури та тривалість фази «початок дозрівання» є промисловою стиглістю ягід сорту винограду Халілі білий.
Розташування точок дозволяє виразити залежність двома кривими: для нормальних і для несприятливих умов (нестачі вологи або поєднання нестачі вологи з високими температурами). На цьому ж рисунку показано тривалість періоду при різних середніх температурах повітря. У цьому випадку розташування точок не дозволяє встановити вплив температури на тривалість міжфазного періоду. Існує навіть тенденція до збільшення його тривалості з підвищенням температури для всього діапазону спостережуваних температур.
Безперечно, добові коливання температури повітря зумовлені рельєфом місцевості
слід враховувати при виборі місць для посадки цінних сортів винограду. При бонітуванні також слід враховувати добовий перепад температури повітря, оскільки згладжений добовий перепад затримує дозрівання врожаю.

Основним методом дослідження кількісного вмісту вуглеводів та інших сполук в органах рослини винограду є метод біохімічного аналізу. Результати аналізу виражають у відсотках сухої речовини. Однак з біологічної точки зору дані звичайного біохімічного аналізу можна вважати досить точними і порівнянними лише в строго обмежених умовах, оскільки вони не завжди дозволяють виявити реальні зміни кількості різних речовин у клітинах рослинних тканин і органів.
Описаний нижче метод дає змогу визначити абсолютну кількість певних речовин у середньому на одну клітину досліджуваного рослинного матеріалу. Суть методу полягає в обробці даних біохімічного аналізу з урахуванням результатів мікрометричних вимірювань, що дає можливість визначити кількість клітин в досліджуваних зразках.
Зразки рослинного матеріалу відбирають у вигляді сегментів досліджуваних органів або залежно від мети дослідження частин органів і окремих тканин. Зображення поділяються на дві групи, що представляють середні зразки досліджуваного матеріалу. Перша група використовується для вимірювання їх розмірів (висота, довжина, ширина, радіус або діаметр тощо), визначення середньої маси клітини та для біохімічних аналізів; другий — визначити кількість клітин у відібраних пробах. Цю групу зразків можна використовувати як у свіжому вигляді, так і після їх консервування способами, що не викликають зміни розмірів анатомічних елементів (для виноградної рослини для цього можна використовувати суміш рівних частин етилового спирту, гліцерину, води і 1% формальдегіду). За допомогою мікрометра-окуляра або іншого мікрометричного приладу під мікроскопом на поздовжніх (радіальних і тангенціальних) і поперечних анатомічних зрізах підраховують кількість клітин на лінійну одиницю вздовж різних ділянок зразка.

Використовуючи отримані дані, кількість клітин, що входять до зразків першої групи, визначають за формулою:

де l, B, H – довжина, ширина і висота зразка;
m,p,p – середня кількість клітин на лінійну одиницю по довжині, ширині та висоті зразка.
Усі проби першої групи або середню пробу з них висушують і визначають середню масу абсолютно сухої (вологої) речовини однієї клітини за формулою:

де О - маса наважки в абсолютно сухому (мокрому) стані; a — кількість клітин, що утворюють зразок.
За подібною схемою можна визначити середню масу вологої речовини однієї клітини органів і тканин рослин. Для цього проби першої групи зважують не в абсолютно сухому, а в свіжому стані.
Кількість відібраних проб і повторність вимірювань повинні забезпечувати достатню статистичну достовірність отриманих даних, визначену на основі варіаційного аналізу.
Зразки першої групи подрібнюють і використовують для біохімічних аналізів на потрібні сполуки. Аналізи виконуються за методом, який дозволяє отримати найбільш точні результати, виражені у відсотках від маси сухої або вологої речовини зразка.
Використовуючи дані біохімічного аналізу та визначення середньої маси клітини, знаходять абсолютну кількість шуканої сполуки на клітину за формулою:

де а – середня маса абсолютно сухої (або вологої) речовини однієї клітини;
d - вміст цільової сполуки у відсотках сухої або вологої речовини.
Наведені формули (1,2,3) можуть бути змінені залежно від досліджуваних об’єктів, завдань дослідження та методів розрахунку.
Для аналізу міжвузлів пагонів винограду можна застосувати таку методику.
Свіжозрізані сегменти пагонів, взяті в певних міжвузлях А, ретельно вимірюють, після чого їх висушують, зважують, подрібнюють і піддають біохімічному аналізу. Сегменти тих же міжвузлів, що примикають до кінцевих частин взятих сегментів В (рис. 1), зберігаються в рідині, яка не викликає зміни розмірів анатомічних елементів. Шляхом мікрометричних вимірювань на отриманих тангенціальних і радіальних зрізах товщиною 10-15 мм розраховують кількість комірок в об'ємі сегмента, що відповідає певній висоті. Для циліндричних форм пагонів кількість «а» складових їх клітин можна розрахувати за формулою:

де b - середнє число комірок по радіусу відрізка;
c – середнє число комірок по його висоті.

Рис.1. Відбір зразків пагонів винограду для біохімічних аналізів (А) і мікрометричних вимірювань (В).
(4)

Оскільки виноградний пагін має дорзовентральну будову і його діаметр в різних напрямках неоднаковий, то формулу (4) можна використовувати тільки в тому випадку, якщо часткові значення діаметра привести до середнього діаметру циліндра. Для цього на поперечних зрізах пагона через рівні кутові інтервали в радіальному напрямку вимірюють відстані від центру серцевини до зовнішньої межі кори, підраховують кількість клітин в кожному напрямку і за отриманими даними виводять середні значення.

Для контролю ви можете використовувати сітку окулярного мікрометра, щоб обчислити кількість клітин на одиницю площі поперечного перерізу, визначену за середнім радіусом розрізу. У цьому випадку діє формула:

де Т – кількість клітин на площину поперечного зрізу пагона.
Підрахунок кількості клітин на лінійну одиницю відрізка по його висоті (по осі пагона) проводять на тангенціальних зрізах, зроблених на однаковій відстані, послідовним застосуванням мікрометричної лінійки (А. А. Яненко-Хмелевський, 1854).
Подальша робота, пов'язана з визначенням середньої маси однієї клітини в аналізованих зразках, проводиться за допомогою біохімічних аналізів і перерахунку аналітичних даних на клітину (як описано вище).
Істотними є відмінності між процентним вмістом сполук і їх абсолютною кількістю в клітинах. На підставі обох даних можна зробити діаметрально протилежні висновки. Про це свідчить наведений нижче приклад аналізу вмісту лігніну в міжвузлях пагонів сорту Сенсо.
Результати визначення середньої маси сухої речовини однієї клітини у 8-10-му міжвузлях пагонів винограду показують, що протягом вегетаційного періоду накопичення речовин у тканинах пагона відбувається інтенсивніше, ніж їх відпад, і середня маса абсолютно сухої речовини однієї клітини все більше збільшується. За період з 15 травня по 10 жовтня відзначено збільшення сухої речовини однієї клітини з 0,0136 до 0,0366 мкг (рис. 2).
Визначення кількості лігніну в цих же об'єктах проводили загальноприйнятими методами біохімічного аналізу та описаною методикою (рис. 3). На рисунку шкала ваг підібрана так, щоб показники вмісту лігніну, отримані різними методами на 15 травня (перший період визначення), були на схожому рівні.

Рис. 2. Зміна середньої маси сухої речовини однієї клітини пагона протягом вегетаційного періоду. Різновид Сенсо.

У міру зміни ваги клітин змінюється середня абсолютна вага аналізованих сполук на клітину. Крива, що показує динаміку абсолютної кількості лігніну на клітину, різко відрізняється від кривої 2, що відображає прогресію процентного вмісту лігніну. Внаслідок прогресуючого збільшення середньої маси сухої речовини на одну клітину пагона хід фактичного накопичення клітинами лігніну все більше відхиляється від ходу його вмісту, вираженого у відсотках сухої речовини, і в кінці вегетації розрив між показниками, отриманими обома методами, досягає максимального значення.

Рис. 3. Динаміка вмісту лігніну в пагонах винограду: 1-маса клітини; 2 - у відсотках сухої речовини.

Отримані дані дозволяють зробити висновок, що систематичне зниження частки лігніну до сухої маси тканин пагонів, яке спостерігається у другій половині вегетації, не можна вважати зменшенням його фактичної кількості, оскільки абсолютний вміст лігніну в клітинах пагонів продовжує, хоч і незначно, але збільшуватися або залишається приблизно на одному рівні. А оскільки при цьому відбувається значне збільшення сухої маси клітин, в основному за рахунок накопичення пластичних сполук, то цей процес, при некритичній оцінці результатів біохімічного аналізу, можна розглядати як зменшення кількості лігніну.

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\