Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общие сведения о совместимости сортов яблони при самоопылении 7
1.1 История изучения и значение самоплодных сортов для промышленных насаждений яблони .7
1.2 Анализ факторов и причин несовместимости сортов яблони при опылении 11
1.2.1 Генетический контроль несовместимости при опылении 11
1.2.2 Сведения о возможных способах преодоления самонесовместимости .13
1.2.3 Не способность сортов яблони к самоопылению в связи с морфологическими особенностями цветка 15
1.2.4 Биохимическая природа несовместимости при опылении 16
1.2.4.1 Биохимические особенности пыльцевых зерен яблони 20
1.2.4.2 Биохимические особенности пестиков цветков яблони 23
1.2.4.3 Совместное влияние эндогенных факторов пыльцы и пестиков на совместимость растений при опылении 26
Глава 2. Цель, задачи, объекты методы и условия проведения исследований 28
2.1 Цель и задачи исследований 28
2.2 Объекты исследований 29
2.3 Методы и база исследований 29
2.4 Условия проведения исследований .30 Результаты исследований
Глава 3. Сопоставление исследованных сортов яблони по физиолого-биохимическим особенностям репродуктивных структур цветков .33
3.1 Характеристика пыльцы, исследованных сортов яблони 33
3.1.1 Определение в пыльце процентного содержания водорастворимых веществ весовым методом с помощью стеклянных фильтров .34
3.1.2 Количественное фотометрическое определение в пыльце флавонолов 42
3.1.2.1 Определение флавонолов в пыльце на спектрофотометре СФ-26 46
3.1.2.2 Определение флавонолов в пыльце на фотоэлектроколориметре ФЭК-56М 49
3.1.2.3 Сопоставление исследованных сортов яблони, по содержанию водорастворимых веществ и флавонолов в пыльце 54
3.1.3 Сопоставление сортов яблони по жизнеспособности пыльцы в зависимости от содержания в ней флавонолов .56
3.2 Сопоставление исследованных сортов яблони по содержанию флоризина в пестиках цветков и по самоопыляемости .61
3.2.1 Подготовка пестиков для анализа .63
3.2.2 Сопоставление сортов яблони по содержанию флоризина в пестиках...64
3.2.3 Влияние количественного содержания флоризина в пестиках на самоопыляемость сортов яблони 71
3.3 Прогамное взаимодействие пыльцы и пестиков яблони с различным содержанием в них флавоноидов 74
Глава 4. Отбор и особенности самоопыляющихся сортов яблони .80
4.1 Диагностика самоопыляемости сортов яблони .80
4.2 Способ отбора сортов яблони, склонных к самоплодности 82
4.3 Перекрестная плодовитость сортов яблони, склонных к самоплодности при опылении. 87
4.4 Влияние внекорневых подкормок на содержание флавоноидов в репродуктивных структурах сортов яблони 90
Глава 5. Экономическая эффективность сортов яблони, с различным содержанием флавоноидов в репродуктивных структурах цветков 96
Выводы 98
Рекомендации для селекции и производства .100
Список использованной литературы 101
- Не способность сортов яблони к самоопылению в связи с морфологическими особенностями цветка
- Определение в пыльце процентного содержания водорастворимых веществ весовым методом с помощью стеклянных фильтров
- Прогамное взаимодействие пыльцы и пестиков яблони с различным содержанием в них флавоноидов
- Влияние внекорневых подкормок на содержание флавоноидов в репродуктивных структурах сортов яблони
Введение к работе
Актуальность исследований. Большинство сортов яблони являются
перекрестно опыляемыми. Однако в промышленно-хозяйственном и научно-
селекционном отношении представляют большой интерес сорта, способные
завязывать плоды при опылении пыльцой от растений того же самого сорта,
т.е. самоопыляемые. Такие сорта нужны для формирования односортных
насаждений. Многие ученые – садоводы: В.О. Беляев (1898); К.Ф. Костина
(1928); В.В. Пашкевич (1930); Ф. Кобель (1934, 1957); В.К. Заец (1939); В.К.
Смыков (1978); В.Н. Правдюк, Е.Н. Седов (1982, 2013); Л.М. Ро (1929); А.Е.
Сюбаров (1968); Е.С. Иванов, Е.П. Прибылова (2006) на основании своих
исследований пришли к выводу, что создание таких садов и уход за ними
может сделать производство плодов более рентабельным, чем применение
разносортных насаждений. Самоопыляемые1 (самоплодные) сорта лучше,
чем перекрестноопыляемые, завязывают плоды при неблагоприятных
погодных условиях и уменьшении числа пчелоопылителей вследствие
ухудшения экологии. В селекции применение сортов, обладающих свойством
самоопыляемости, дает возможность создания новых самоплодных сортов.
Однако выявление у сорта признака самоопыляемости и доказательство
передачи этого признака потомственным формам является не простой
задачей. Хотя в литературе и рассматривается существование S-гена
самонесовместимости (Малецкий, 1996; Алексеенко, 2001), судить о степени
самоопыляемости того или иного сорта можно только после проведения с
ним опытов по принудительному самоопылению. Но из-за недостатка
влаги в засушливые годы (Ро, 1929), из-за весенних заморозков (Заец, 1939)
или зимнего переохлаждения от сильных морозов, или от избыточного
снегозадержания около плодовых деревьев (Круглов, 2009), при
самоопылении одних и тех же сортов в течение ряда лет могут быть получены разные результаты.
1 Термин самоопыляемость, т.е. способность сортов яблони давать плоды от опыления собственной пыльцой, мы используем чаще, в отличие от самоплодности, где завязывание плодов может происходить и без опыления (партенокарпия, апомиксис)
Большие надежды ученые возлагают на молекулярно-генетическую идентификацию аллельного разнообразия S-гена методом ДНК-маркерного анализа, с проведением полимеразно-цепной реакции (ПЦР). Однако в научной литературе мы не нашли описания алгоритма определения у сортов яблони признака самосовместимости (самоопыляемости) как этим (Супрун, 1991; Алексеенко, 2001), так и другими косвенными методами.
При незыблемости положения о значении генотипа сорта справедливо
и то, что все свойства сорта имеют под собой биохимическую основу. В
частности, из работ F. Moewus, (1950); Е.А. Бритикова, (1954); Л.В.
Миловановой и др. (1974); В.Г. Минаевой, (1978); С.А. Острейко, (1988)
известно, что на взаимоотношения пыльцы и пестиков растений в
опылительных процессах важную роль играют природные вещества,
содержащиеся в этих репродуктивных2 структурах. В.Ф. Палфитов (2003)
выявил, что в пыльце сортов яблони, склонных к самоплодности, по
сравнению с самобесплодными, содержится больше водорастворимых
веществ и меньше флоризина в пестиках. В работе Н.Е. Козлова (2012)
сделан вывод, что перекрестная плодовитость сортов яблони прямо
пропорциональна содержанию флавонолов в пыльце сорта опылителя и
обратно пропорциональна содержанию флоризина в пестиках опыляемого
сорта. Зависимость самоопыляемости сортов от совместного
количественного содержания флавонолов в пыльце и флоризина в пестиках до настоящего времени ещё ни кем не рассматривалась.
В связи с вышеизложенным, представляет значительный интерес
исследование биохимических и физиологических особенностей
репродуктивных структур у сортов яблони, обладающих различной склонностью к самоопыляемости. При этом необходимо одновременное выполнение полевых опытов по их самоопылению и лабораторных опытов по определению физиолого-биохимических свойств пыльцы , установлению
2Репродутивный (воспроизводящий) - этот термин больше подходит к растительным объектам, чем генеративный (рождающий), который ближе для животных организмов.
содержания в ней водорастворимых веществ и флавонолов, а также содержания флоризина в пестиках цветков, исследуемых сортов яблони.
Кроме этого требуется совершенствование и упрощение методик количественного определения содержания водорастворимых веществ и флавонолов в пыльце. Важно также выяснить возможность преодоления самонесовместимости у сортов яблони при опылении путем воздействия на растения азот и бор содержащими внекорневыми подкормками.
Цель исследований – диагностика самоопыляемости сортов яблони по биохимическим маркерам их пыльцы и пестиков.
Задачи исследований: 1. определить в пыльце, изученных сортов
яблони, содержание водорастворимых веществ (ВРВ) и флавонолов,
выяснить степень влияния их на способность к самоопылению; 2. изучить
зависимость жизнеспособности пыльцы от содержания в ней ВРВ и
флавонолов, путем проращивания её на искусственной питательной среде; 3.
определить количественное содержание флоризина в тканях пестиков,
исследуемых сортов и выяснить степень его влияния на склонность сортов
яблони к самоопыляемости; 4. провести полевые опыты по изучению
завязываемости плодов исследуемыми сортами при искусственном
самоопылении и естественном опылении; 5. исследовать характер
прорастания пыльцевых трубок в тканях пестиков, контрастных по
склонности к самоопыляемости сортов яблони, методом люминесцентной
микроскопии; 7. выявить роль соотношения флавонолов пыльцы и
флоризина пестиков в проявлении склонности сортов яблони к
самоопыляемости; 8. изучить влияние некорневых подкормок на содержание
флавоноидов в репродуктивных структурах цветков и завязываемость плодов
сортами яблони от самоопыления; 9. сопоставить самоплодность и
перекрестную плодовитость изученных сортов яблони; 10.
усовершенствовать и упростить количественное определение содержания водорастворимых веществ (ВРВ) и флавонолов в пыльце растений.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые экспериментально показана возможность диагностики самоопыляемости у сортов и селекционных форм яблони путём определения соотношений содержания флавонолов в пыльце и флоризина в пестиках их цветков. Это имеет значение для обоснования причин самонесовместимости и для селекции яблони на самосовместимость при опылении.
Апробация и реализация результатов исследований. Основные результаты диссертационной работы были доложены, на ученом совете плодоовощного института, на научно-практических конференциях студентов и аспирантов МичГАУ (2010-2012), а так же на конференциях: «Биологические основы садоводства и овощеводства» (Мичуринск,2011); международной н.-п. к. «Ломоносов-2012» (Москва, 2012); международной н.-п. к. посвященной 125-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова (Саратов, 2012). Результаты исследований прошли производственную проверку, и применяются в производственных яблоневых насаждениях ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 5 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 1 патент РФ на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 118 странице печатного текста, состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций к производству, содержит 23 таблицы, 29 рисунков и 1 приложение. Список используемой литературы включает в себя 168 наименования, в том числе 25 иностранных источника.
Не способность сортов яблони к самоопылению в связи с морфологическими особенностями цветка
По мнению Н.Г. Широковой, самонесовместимость и структурные особенности цветка - составляют эволюционно стабильную систему, которая поддерживает гетерозиготность в популяции. Оба эти уровня контролируются разными генетическими системами, эволюционировавшими независимо и затем совместившимися (Широкова, 2003). Ученые, уделяющие внимание взаимосвязи между различными факторами, определяющими самостерильность у цветковых растений, (Шумный, и др., 1978; Шумный, 2004; Вишнякова, 1994) отмечают, что сочетание самонесовместимости с другими свойствами имеет глубокий эволюционный смысл.
Имеются литературные сведения (Вишнякова, 1987; Суриков, 1991), что наиболее самонесовместимыми сортами яблони, являются сорта, у которых длина столбиков пестиков превышает длину тычинок (лонгистилия). М.А. Вишнякова и И.М. Суриков, объясняя этот факт, выдвигают гипотезу о том, что структура гена самонесовместимости, весьма сложна и помимо локусов, которые непосредственно отвечают за реакцию самонесовместимости, может включать также субъединицы, регулирующие длину столбиков и других элементов цветка. Было найдено (Lewis, 1952), что у гречихи имеется суперген, состоящий из шести субъединиц, ответственных за длину столбика, размер пыльцы, реакцию самонесовместимости, высоту тычинок и др. По мнению И.М. Сурикова (1991), мультиаллельный S-ген видов, полиморфных по длине столбиков, и диаллельный суперген гетеростильных видов, подобных гречихе, филогенетически связаны.
В то же время у некоторых видов связь между строением цветка и самонесовместимостью не выявлена. Так, согласно исследованиям (Правдюк, Седов, 1982), по установлению связи между завязыванием плодов от естественного самоопыления яблони и отношением длины тычинок к длине пестиков, показано, что даже при благоприятном их соотношении, плоды у этих гибридов не завязались. В связи с чем сделан вывод, что отбор самоплодных гибридов по завязыванию плодов при самоопылении, не может быть заменен отбором по морфологическому строению цветка.
Сходного мнения придерживаются и ряд других исследователей (Коваленко, Лаптев, Сметанин, 1983). Так, опыты на эспарцете показали, что у растений, обладающих одинаковой степенью лонгистилии, степень самофертильности, связанная с нарушениями самонесовместимости, может быть различной.
Любые свойства живых организмов, в том числе и способность цветковых растений не допускать самоопыления, имеют под собой биохимическую основу. Известный исследователь роли фенольных веществ, содержащихся в элементах генеративной сферы кукурузы, С.И. Пашкарь (1974) отмечал «Какими бы углубленными теоретическими вопросами не занимались физиологи и биохимики, работающие в контакте с селекционерами и генетиками, перед ними всегда вставал вопрос о возможности биохимической диагностики (прогнозирования) того или иного биологического явления, лежащего в основе селекционного метода».
Биохимические основы самонесовместимости при опылении могут проявляться на следующих стадиях: 1) взаимодействии пыльцы и рыльца; 2) росте пыльцевой трубки по направлению к яйцеклетке; 3) слиянии ядер (Linskens, 1967). Наиболее часто проявляется вторая стадия.
Природа и роль химических взаимодействий между пыльцевым зерном и поверхностью рыльца изучены только частично. Ряд авторов считает, что в основе этих взаимодействий лежат несколько причин (Шапиро, 1929; Поддубная-Арнольди, 1964; Пашкарь, 1965; Банникова, Хведынич, 1982; Кушнарев, 2009). Было показано, что секреты рыльца могут оказывать не только положительное, но и отрицательное влияния на процесс прорастания пыльцы. Отрицательное влияние проявляется как при самонесовместимых комбинациях, так и в комбинациях с чужой несовместимой пыльцой (Heslop-Harrison, 1975). По наблюдениям Нокса (Нокс, 1985), у некоторых растений взаимодействие пыльца - рыльце зависит от химических реакций между «веществами узнавания» и веществами, образующими химические преграды, которые разрушаются ферментами, выделяемыми пыльцевыми зернами партнера при взаимодействии (у Brassica). Этот последний механизм объясняют тем, что механическое, электрическое или ферментативное воздействия на рыльце устраняют химические преграды и, таким образом, обеспечивают свободный путь для других типов пыльцы, несовместимых в обычных условиях.
Однако результаты, полученные при изучении роли поверхности рыльца, весьма противоречивы. Хеслоп-Харрисоны (Heslop-Harrison 1971; Heslop-Harrison, 1975) показали, что у Caryophyllaceae белковоподобная оболочка сосочков рыльца играет определенную роль в активации фермента, необходимого для проникновения пыльцевой трубки. После удаления оболочки сосочков пыльцевые зерна прорастают, но пыльцевые трубки расти дальше не могут. Вместе с тем у Camellia sasanqua после обработки рылец пестиков холодным ацетоном был вызван усиленный рост пыльцевых трубок (Iwanami, 1973), а Мартин (Martin, Mason, Forde, 1969) обнаружил, что так называемая стигматическая жидкость содержит очень мало углеводов и значительно больше липидов и фенолов. Последние могут действовать как ингибиторы и для их инактивации необходимы ферменты.
О существовании химического барьера можно судить и по таким фактам, как, например, «опыление в бутонах» или опыление в конце периода цветения. Некоторые необъяснимые пока эффекты обильного опыления несовместимой пыльцой могут быть также обусловлены химическим взаимодействием между пыльцой и рыльцем.
Высказывались предположения о том, что обильное опыление несовместимой пыльцой, своей собственной или пыльцой других видов, может, по-видимому, обладать и чисто механическим эффектом: несовместимая пыльца занимает все воспринимающие участки на поверхности рыльца. Однако химические воздействия (несовместимая пыльца вызывает отрицательный эффект узнавания, блокирующий восприимчивость сосочков рыльца), вероятно, являются наиболее важными и сохраняются в течение некоторого времени после попадания несовместимой пыльцы, тем самым также предотвращая прорастание пыльцы, которая в другом случае была бы совместимой (Широкова, 2003).
Однако, даже если пыльцевые зерна успешно проросли, рост пыльцевых трубок может быть настолько замедленным, что оплодотворения не происходит до завядания цветка (Линскенс, Крох, 1970). При этом неподходящими могут быть не только скорость, но и направление: несовместимые пыльцевые трубки теряют ориентацию и никогда не достигают семязачатка (Чеботарь, 1965; Цингер, Петровская - Баранова, 1967; Френкель, Галун, 1982). В связи с этим ученые обратили внимание на биохимические особенности составных частей пестиков, не только рылец, но и стилодиев и столбиков (Бритиков, Лащеникова, Виссарионова, 1955; Поддубная-Арнольди, 1982). Однако биохимическая природа этих структур у плодовых культур, в том числе и яблони, изучена еще далеко не полно (Бритиков, 1952; Cамородова-Бианки, 1961; Басина, 1969 [а]; Острейко, Булатова, Дрожжачих, 1972; Острейко, 1988; Brazy, Dennis, 1978; Палфитов, 2003; Козлов, 2012 [а]).
Есть основания считать, что важным биохимическим фактором, регулирующим опылительные процессы у плодовых культур, являются флавоноиды, содержащиеся в их репродуктивных структурах - пыльце и пестиках.
Определение в пыльце процентного содержания водорастворимых веществ весовым методом с помощью стеклянных фильтров
Анализ пыльцы исследуемых сортов яблони по содержанию водорастворимых веществ складывается из двух этапов:
1. Предварительная заготовка цветков яблони (аналогично проводится заготовка цветков и при анализе пыльцы на флавонолы)
2. Лабораторный анализ
Во время цветения яблони, в фазу розового бутона собирали по 200±50 цветков исследуемых сортов, для последующего лабораторного анализа. Для усреднения пробы и минимизации физиологической разнокачественности цветков отбор их производили с разных сторон кроны, с нескольких деревьев, одного сорта. Из цветков выбирали пыльники на лист гладкой бумаги, и подсушивали их при комнатной температуре, в затененном месте, до полного отделения от пыльников пыльцевых зёрен (1 - 2 дня). Затем бумагу с пыльцой сворачивали в пакетики, взвешивали их с точностью до десятых долей миллиграмма и помещали над хлористым кальцием в эксикатор. После выдерживания в эксикаторе не менее суток пакетики снова взвешивали и снова помещали выдерживаться в эксикатор. Если после второго взвешивания вес не изменился, то считали, что пыльца готова к исследованию. В противном случае пыльцу снова выдерживали над хлористым кальцием до постоянного веса. Перед непосредственным исследованием пыльцевые зёрна отделяли от пыльников с помощью мелкого металлического сита.
В первых работах по определению экстрактивных веществ в генеративных структурах цветков яблони водорастворимые вещества пыльцы определялись двумя способами: а) измерением их оптической плотности, т.е. объёмным фотометрическим методом (Палфитов, 2003), а также б) весовым методом, с применением бумажных фильтров (Ермачкова, Палфитов, 2008). Но они имеют ряд недостатков.
а) Фотометрический метод требует предварительной калибровки применяемого спектрофотометра по растворам водорастворимых веществ с известной концентрацией. Чтобы приготовить такие растворы нужно иметь экстрактивные вещества пыльцы в чистом сухом виде. Получение таких веществ является весьма трудно выполнимой задачей.
Кроме этого растворы водорастворимых веществ пыльцы разных сортов яблони, но одинаковой концентрации, имеют значительные различия по оптической плотности (см. табл.4). Оптическая плотность водных экстрактов пыльцы создается в основном содержащимися в них флавонолами. Следовательно, экстракты пыльцы разных сортов яблони содержат в разных пропорциях флавонолы и сопутствующие им вещества, обладающие массой, но не поглощающие ультрафиолет при = 240-300 нм.
В противном случае зависимость оптической плотности (D) от концентрации ВРВ пыльцы для разных сортов яблони должна быть одинаковой. Из этого следует, что водорастворимые вещества пыльцы нельзя использовать в качестве калибровочных, ни для определения всей суммы водорастворимых веществ, ни для количественного определения флавонолов, т.к. это неизбежно приведет к ошибкам определения их содержания в пыльце.
б) Недостатком определения ВРВ пыльцы весовым методом с применением бумажных фильтров является сложность определения точного веса фильтров. Сухие фильтры быстро впитывают атмосферную влагу, а при их высушивании много времени тратится на достижение постоянного веса.
Таких недостатков лишены стеклянные фильтры. Их применение позволяет в 2-3 раза сократить время определения водорастворимых веществ (ВРВ) в пыльце растений, за счет уменьшения времени на высушивание и получение стабильного веса фильтров. Поэтому определение водорастворимых веществ пыльцы мы проводили весовым способом, с применением стеклянных (Молодцов, Козлов, Палфитов, 2011) фильтров.
Для анализа водорастворимых веществ пыльцы методом стеклянных фильтров из оборудования необходимы: аналитические весы, сушильный шкаф и эксикатор, а из реактивов гидроксид натрия в качестве осушитель и хромовая смесь для очистки фильтров.
Стеклянные фильтры мы изготавливали путем впаивания в стеклянную трубку обточенного по размеру внутреннего диаметра трубки стеклянного фильтра Шотта №2 (Чмутов, 1954). Длина трубки составляла около 8 см, а внутренний диаметр 7-8 мм. Фильтр впаивался с одного края трубки. Конец трубки около фильтра оттягивался. Такие фильтры позволяют отделять нерастворимую часть пыльцевых зерен, от растворимой. Изготовленные фильтры промывали хромовой смесью и дистиллированной водой. Затем их сушили в сушильном шкафу при температуре 60С до постоянного веса (4 часа). Высушенные фильтры взвешивали с точностью до 0,005 мг и помещали в эксикатор над гидроксидом натрия. Через сутки проводили повторное взвешивание, если вес не изменился, считали, что фильтры готовы к работе. Для проведения фильтрования собирали фильтровальную установку. Общая схема технологии анализ пыльцы на содержание ВРВ представлена на рис 2.
Прогамное взаимодействие пыльцы и пестиков яблони с различным содержанием в них флавоноидов
Прогамную фазу оплодотворения позволяет наблюдать метод люминесцентной микроскопии (Литвак, 1978; Расторгуев, 1998). Мы также провели исследование этим методом прогамной стадии оплодотворения при самоопылении наиболее контрастных, по содержанию флоризина в пестиках и флавонолов в пыльце, сортов: Лобо, Спартан, Орлик, Синап орловский, Бессемянка мичуринская. Во время цветения, было произведено их принудительное самоопыление. Результаты представлены в таблице 13 и на рисунках 25, 26, 27
Из них видно, что у сортов с высоким содержанием флоризина в пестиках 26-30% вес., как у Бессемянки мичуринской, Синапа орловского, Орлика, при опылении собственной пыльцой, содержащей мало флавонолов (2-3% вес.), процесс оплодотворения характеризуется низким процентом дорастания пыльцевых трубок до завязи (0-4%). В направлении к завязи прорастают лишь единичные пыльцевые трубки, у которых происходит остановка и изменение направления их роста, образование каллозных пробок
Сопоставление снимков люмин есцентной микроскопии показывает, что морфологически принципиальной разницы в характере прорастания пыльцевых трубок в пестиках при перекрестном опылении и при самоопылении не наблюдается.
При общей характеристике исследованных сортов яблони по содержанию флавоноидов в репродуктивных структурах из табл.11 и табл.12 наблюдается характерная обратно пропорциональная зависимость между содержанием флоризина в пестиках и содержанием флавонолов в пыльце.
Из данных таблиц видно, что сорта, имеющие пониженное содержание флавонолов в пыльце имеют повышенное содержание флоризина в пестиках и наоборот. Естественно, такая особенность предпочтительного биосинтеза флавонола или флоризина в пыльце или пестиках определяется генотипом сорта. Для практических целей селекции это явление может иметь значение в том, что по результатам определения одного флавоноида можно судить о содержании другого. Такая приблизительная характеристика сортов по содержанию флавоноидов в репродуктивных структурах тоже является полезной для их ориентировочной диагностики на самопыляемость.
В таблице 14 приведены средние за 2009-2011 гг. количественные результаты завязывания плодов от принудительного самоопыления исследуемыми сортами яблони в сопоставлении с завязыванием плодов ими от свободного опыления.
Для выявления возможного влияния на результаты опытов партенокарпических процессов при формировании плодов мы проводили изоляцию по 150 кастрированных цветков каждого исследуемого сорта. Однако среди них плодов обнаружено не было.
Из данных таблицы 14 видно, что склонность сортов яблони к завязыванию плодов при самоопылении возрастает с увеличением содержания флавонолов в пыльце и уменьшением содержания флоризина в основаниях столбиков пестиков.
Так при самоопылении исследованных сортов наибольший процент завязывания плодов (5-10% абс.) отмечен у сортов Лобо, Спартан и Мелба, имеющих наибольшее содержание флавонолов в пыльце (10-12% вес.) и наименьшее содержание флоризина в пестиках (11-14% вес.). Сорта с высоким содержанием флоризина в пестиках (18-30% вес.) и низким содержанием флавонолов в пыльце (2-5% вес.), такие как: Синап орловский, Бессемянка мичуринская, Орлик, Зеленый май, Мартовское мало или практически не завязывают плодов от принудительного самоопыления, т.е. не имеют склонности к самоплодности.
Влияние внекорневых подкормок на содержание флавоноидов в репродуктивных структурах сортов яблони
В научной литературе имеются сведения, что на количественное содержание флавоноидов в коре и листьях плодовых культур могут оказывать влияние содержание азота в минеральном питании. В частности, работе (Мийдла, 1972) отмечается, что «Внесение в почву одной дозы азота уменьшает содержание флоридзина в листьях на 16,1%, а двух доз- на 31,8% по сравнению с растениями варианта без удобрения». Есть сообщения, что и на стимуляцию плодообразования значительное влияние оказывают соединения азота и бора (Дорошенко, Чумаков, Максимцев, 2013). Показано (Чумаков, 2012), что весеннее применение внекорневой подкормки борной кислотой усиливает фертильность пыльцы, повышая эффективность взаимодействия пыльцы с пестиком. Мы посчитали, обосновать это можно тем, что азот снижает биосинтез флоризина в репродуктивных структурах яблони, а бор регулирует окислительные процессы и увеличивает биосинтез необходимых веществ. Регуляция же флавоноидов в генеративной сфере яблони с помощью минеральных элементов позволила бы эффективно управлять и процессом самооплодотворения.
В виду отсутствия возможности исследовать влияние на содержание флавоноидов в репродуктивных структурах цветков, несамоопыляемых сортов яблони, внесения азот содержащих минеральных удобрений в почву, под корни изучаемых деревьев, для насыщения этих деревьев азотом мы применили методы внекорневых подкормок (Трунов, 2008).
Так для выявления возможности стимулирующего влияния минеральных элементов на генеративную сферу яблони с целью увеличения степени самоплодности, нами были проведены опыты по изучению воздействия внекорневых подкормок яблони комплексным азотсодержащим препаратом «Нутрисол», а также, мочевиной и борной кислотой.
Для опыта были выбраны контрастные по степени самоплодности сорта яблони: самобесплодные - Бессемянка мичуринская, Синап орловский, Орлик; самоплодные Лобо, Спартан. Внекорневую подкормку проводили 1%-ным раствором мочевины весной и 3%-ным осенью. Обработку проводили путем опрыскивания деревьев из ранцевого распылителя до полного смачивания листьев. Обработку 1,5%-ным раствором препарата «Нутрисол» и 0,15%-ным раствором борной кислоты проводили весной, в фазу бутонизации также ранцевым распылителем. В каждом варианте было обработано по 3 дерева. В качестве контроля были взяты необработанные деревья. Для всех сортовых вариантов по выше изложенным схемам в репродуктивных структурах был проведен анализ содержания флавонолов и флоризина. Описанными выше способами определяли содержание флавонолов в пыльце и флоризина в основании столбиков (1 мм от нижней части) Со. Также проводили самоопыление с марлевой изоляцией цветков. Опыты проводили в течение 2010-2012 годов. По годам по всем позициям существенных различий не было. Полученные усредненные результаты от проведенных опытов представлены в таблицах (17-19).
Анализ репродуктивных структур, обработанных сортов, не показал существенной разницы в количественном содержании флавонолов в пыльце и флоризина в основаниях пестичных столбиков по сравнению с контролем (табл.18). Некоторое повышение содержания флавонолов в пыльце после подкормки нутрисолом (табл.18) не привело ни к повышению прорастаемости пыльцы (табл.19), ни к повышению завязываемости плодов (табл.20). Таблица18 - Содержание флавонолов в пыльце и флоризина в пестиках Как показывают данные таблицы 20, завязываемость сортов яблони от самоопыления несколько изменилась под действием внекорневых подкормок в сторону увеличения. При этом наибольший эффект повышения завязываемости плодов получился от подкормки мочевиной для всех исследованных сортов. Хотя получившееся повышение завязываемости плодов у самооонеопыляемых сортов (Бессемянка мичуринская, Синап орловский, Орлик) после обработки мочевиной довольно существенно 3-8% абс. по сравнению с 0-1% абс., его ещё нельзя считать практически значимым. Необходимо, чтобы завязываемость составляла не менее чем 10% абс. Но выявленный здесь факт повышения завязываемости указывает, что необходимо дальнейшее изучение влияния внекорневых подкормок на завязывание плодов не склонными к самоопыляемости сортами яблони. Как показывают данные таблицы 17, завязываемость сортов яблони от самоопыления слабо изменялась под действием внекорневых подкормок. Процент завязывания плодов сортами яблонь, обработанных препаратом «Нутрисол» и борной кислотой незначительно выше контроля и составил 2-3% от числа самоопыленных цветков. По варианту, где проводили обработку мочевиной эффективность несколько выше, т. к. завязывание составило около 5 %. С целью насыщения побегов яблони азот содержащими веществами, помимо смачивания листьев целевыми растворами, мы провели опыты по введению их в ксилему побегов путем инкорпорирования, т.е. введения с помощью капельниц. За неделю до начала цветения мы вводили в ксилему намеченных ветвей сортов яблони Орлик, Синап орловский, Бессемянка мичуринская 1%-ный раствор нитрата аммония. В вариантах опытов помимо растворов с мочевиной вводилась дистиллированная вода в качестве контроля. В каждом варианте было введено в побег длинною около метра до 1 литра раствора. Затем в начале цветения с этих побегов собирали часть цветков в стадии рыхлого бутона. Из них выбирались пыльца и пестики. По выше изложенным схемам эти структуры подвергались анализу на содержание флавонолов и флоризина. С остальной частью цветков побега проводили самоопыление с марлевой изоляцией. Полученные результаты от проведенных опытов представлены в таблицах 21,22,23. Из таблиц видно, в что введение ксилему побегов яблони 1%-ного раствора нитрата аммония (н.а.) не оказало положительного влияния на изучаемые нами свойства репродуктивных структур В целом наша попытка повлиять на качество репродуктивных структур несамоплодных сортов яблони путем внекорневой обработки их растворами, азот содержащих и бор содержащих препаратов, не показала существенных изменений в содержании флавоноидов в пыльце и пестиках таких сортов. Но выявленные факты некоторого повышения завязываемости плодов исследованными сортами указывает на то, что необходимо дальнейшее изучение влияния внекорневых подкормок на завязывание плодов не склонными к самоопыляемости сортами яблони, с целью поиска вариантов подкормок, обеспечивающих завязываемость плодов не менее 10% от числа самоопыленных цветков.
