vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2023-6-18-25vstisp-1095Research ArticleФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙPLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRYИзучение засухоустойчивости и жаростойкости сортов плодовых культур в условиях меняющегося климата (на примере черешни в Краснодарском крае)Study of drought and heat resistance in fruit crop varieties under changing climate conditions (on the example of sweet cherry in Krasnodar Krai)https://orcid.org/0000-0003-4829-6640КузнецоваА. П.KuznetsovaA. P.

Кузнецова А. П. − кандидат биологических наук, заведующий лабораторией питомниководства

Победы, 39, Краснодар, Краснодарский край, 350901

Kuznetsova A. P., PhD (Biol.), Head of the Laboratory of Nursery Breeding

39, 40-letiya Pobedy str., Krasnodar, Krasnodar Krai, 350901

anpalkuz@mail.ruДрагавцеваИ. А.DragavtsevaI. A.

Драгавцева И. А. − доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Победы, 39, Краснодар, Краснодарский край, 350901

Dragavtseva I. A., Dr. Sci. (Agric.) Sciences, Professor

39, 40-letiya Pobedy str., Krasnodar, Krasnodar Krai, 350901

Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделияРоссияNorth Caucasian Federal Scientifi c Center of Horticulture, Viticulture, Wine-makingRussian Federation202320122023061825Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20232023Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»https://www.sadivin.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.sadivin.com/jour/article/view/1095

Важным направлением в повышении эффективности агропродовольственных систем в условиях стрессов является отбор высоко засухоустойчивых и жаростойких сортов. Цель наших исследований – разработка новых подходов к процессу оценки этих показателей с учётом способности сортов в условиях высоких летних температур успешно проходить этапы дифференциации цвет очных почек, не приостанавливая их развитие. Анализ климатических условий за 1989-2022 гг. в Прикубанской зоне садоводства Краснодарского края позволил выявить проявления температур выше +30…+35 °С, приостанавливающих дифференциацию цветковых почек у плодовых культур, что требует получения новых знаний о реакции сортов на стрессы. Изучена структура изменчивости показателей засухоустойчивости по данным за три года (2019-2022): оводненности тканей и водоудерживающей способности листьев сортов черешни, привитых на ВСЛ-2, в том числе селекции института (‘Славянка’, ‘Кавказская’, ‘Кавказская Улучшенная’, ‘Волшебница’, ‘Алая’). Доказана их высокая зависимость от условий года. Оценено влияние высоких температур на процесс дифференциации цветковых почек у сортов. Отмечено, что приспособленность растений к недостатку влаги и высоким летним температурам неразрывно связаны друг с другом. Сделан акцент на комплексный подход оценки засухоустойчивости и жаростойк ости при выделении лучших форм черешни, которые способны нормально развиваться и закладывать цветковые почки при высоких температурах. Последняя характеристика должна учитываться при введении сортов в Государственный реестр селекционных достижений для установления возможных границ выращивания предлагаемых растений и для создания новых сортов с большей степенью устойчивости к температурным стрессам. Выделены генотипы черешни с оптимальной устойчивостью к засухе и жаре, способные успешно переносить стрессы летнего периода и давать регулярные урожаи. Среди сортов раннего срока созревания устойчивыми к высоким температурам оказались ‘Кавказская’ и ‘Славянка’; средних – ‘Волшебница’, ‘Космическая’, ‘Саммит’; поздних – ‘Алая’, низкорослый клон сорта ‘Дрогана Жёлтая’.

An important area for improving the effectiveness of agri-food systems under stress conditions is the selection of highly drought- and heat-resistant varieties. The present study aims to develop new approaches to the evaluation of these characteristics, taking into account the ability of varieties to successfully pass through the stages of fruit bud differentiation at high summer temperatures, without their development being suppressed. An analysis of climatic conditions in the Kuban horticultural zone of Krasnodar Krai for 1989–2022 revealed the occurrences of temperatures above +30...+35 C that suppress fruit bud differentiation in fruit crops, thus indicating the need for new data on the stress response of varieties. The variability structure of drought resistance indicators was studied using data for three years (2019, 2021, and 2022): tissue water content and leaf water-holding capacity in sweet cherry varieties grafted on VSL-2, including those bred by an institute (‘Slavyanka’, ‘Kavkazskaya’, ‘Kavkazskaya Uluchshennaya’, ‘Volshebnitsa’, and ‘Alaya’). Their high dependence on seasonal conditions was established. The effect of high temperatures on fruitbud differentiation in cherry varieties was evaluated. The adaptability of plants and varieties to the lack of moisture and high summer temperatures was noted to be inextricably linked. The focus was on a comprehensive approach to evaluating drought and heat resistance in the selection of the best sweet cherry forms that are able to develop normally and set fruitbuds at high temperatures. The latter characteristic should be taken into account when entering varieties into the State Register of Breeding Plantations to establish the possible cultivation limits of the proposed plants and to create new varieties having a higher resistance to temperature stresses. Drought and heat resistant sweet cherry genotypes capable of tolerating summer stresses and regularly yielding crops were identified. The following varieties were found to be resistant to high temperatures: early ripening period – ‘Kavkazskaya’ and ‘Slavyanka’; average ripening period – ‘Volshebnitsa’, ‘Kosmicheskaya’, and ‘Summit’; late ripening period – ‘Alaya’ and low-growing clone of ‘Drogana Zheltaya’.

черешняподвой ВСЛ-2засухоустойчивостьжаростойкостьоводненностьводоудерживающая способность листьевцветковые почкидифференциациятренды изменчивоститемператураколичество осадковsweet cherryVSL-2 rootstockdrought resistanceheat resistancewater contentleaf water-holding capacityfruit budsdiff erentiationvariability trendstemperatureprecipitation amountReferencesФинов В. П. Снижение ущерба в растениеводстве от последствий чрезвычайных ситуаций природного характера: учеб. пособие. М.: МСХП РФ, 1995. Finov V. P. Reduction of damage in crop production from the consequences of natural emergencies: studies. manual. M.: Ministry of Agriculture of the Russian Federation, 1995. (In Russ.)Финов В. П. Снижение ущерба в растениеводстве от последствий чрезвычайных ситуаций природного характера: учеб. пособие. М.: МСХП РФ, 1995. Finov V. P. Reduction of damage in crop production from the consequences of natural emergencies: studies. manual. M.: Ministry of Agriculture of the Russian Federation, 1995. (In Russ.)Du X., Zhang X., Wei Z., Lei W., Hu G., Huang Z., Kong L. Photosynthetic characteristics of subtending leaves and their relationships with soybean pod develop ment under heat, drought and combined stresses. Journal of Agronomy and Crop Science. 2023;209(1):204-215.Du X., Zhang X., Wei Z., Lei W., Hu G., Huang Z., Kong L. Photosynthetic characteristics of subtending leaves and their relationships with soybean pod develop ment under heat, drought and combined stresses. Journal of Agronomy and Crop Science. 2023;209(1):204-215.Iqbal S., Iqbal M. A., Li C., Iqbal A., Abbas R. N. Overviewing Drought and Heat Stress Amelioration – From Plant Responses to Microbe-Mediated Mitigation. Sustainability. 2023;15(2):1671.Iqbal S., Iqbal M. A., Li C., Iqbal A., Abbas R. N. Overviewing Drought and Heat Stress Amelioration – From Plant Responses to Microbe-Mediated Mitigation. Sustainability. 2023;15(2):1671.Abobatta W. F. Th e infl uence of climate change on interactions between environmental stresses and plants. Plant Stress Mitigators. Academic Press. 2023, 425-434.Abobatta W. F. Th e infl uence of climate change on interactions between environmental stresses and plants. Plant Stress Mitigators. Academic Press. 2023, 425-434.Драгавцева И. А. Развитие цветковых почек алычи в связи с зимостойкостью её сортов в условиях Крыма: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. 1966, 24 с. EDN ZMCWUX. Dragavtseva I. A. Development of cherry plum flower buds in connection with the winter hardiness of its varieties in the Crimea: abstract of the dissertation for the degree of Candidate of Biological Sciences. 1966, 24 p. EDN ZMCWUX. (In Russ.).Драгавцева И. А. Развитие цветковых почек алычи в связи с зимостойкостью её сортов в условиях Крыма: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. 1966, 24 с. EDN ZMCWUX. Dragavtseva I. A. Development of cherry plum flower buds in connection with the winter hardiness of its varieties in the Crimea: abstract of the dissertation for the degree of Candidate of Biological Sciences. 1966, 24 p. EDN ZMCWUX. (In Russ.).Шолохов А. М., Саввина Т. М. Морфогенез генеративных почек. Абрикос. М.: Агропромиздат, 1989, 35-41. Sholokhov A. M., Savvina T. M. Morphogenesis of generative kidneys. Apricot. M.: Agropromizdat, 1989, 35-41. (In Russ.)Шолохов А. М., Саввина Т. М. Морфогенез генеративных почек. Абрикос. М.: Агропромиздат, 1989, 35-41. Sholokhov A. M., Savvina T. M. Morphogenesis of generative kidneys. Apricot. M.: Agropromizdat, 1989, 35-41. (In Russ.)Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур под общ. ред. академика РАСХН Седова Е. Н. и д-ра с.-х. наук Огольцовой Т. П. Орёл, 1999, 608 с. Program and methodology of variety study of fruit, berry and nut crops under the general ed. Academician RASKHN Sedova E. N. and Doctor of agricultural Sciences Ogoltsova T. P. Orel, 1999, 608 p. (In Russ.)Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур под общ. ред. академика РАСХН Седова Е. Н. и д-ра с.-х. наук Огольцовой Т. П. Орёл, 1999, 608 с. Program and methodology of variety study of fruit, berry and nut crops under the general ed. Academician RASKHN Sedova E. N. and Doctor of agricultural Sciences Ogoltsova T. P. Orel, 1999, 608 p. (In Russ.)Иванов В. Ф., Иванова А. С., Опанасенко Н. Е., Важов В. И., Литвинов Н. П. Экология плодовых культур. Аграрная наука. 1998, 407 с. Ivanov V. F., Ivanova A. S., Opanasenko N. E., Vazhov V. I., Litvinov N. P. Ecology of fruit crops. Agrarian Science. 1998, 407 p. (In Russ.)Иванов В. Ф., Иванова А. С., Опанасенко Н. Е., Важов В. И., Литвинов Н. П. Экология плодовых культур. Аграрная наука. 1998, 407 с. Ivanov V. F., Ivanova A. S., Opanasenko N. E., Vazhov V. I., Litvinov N. P. Ecology of fruit crops. Agrarian Science. 1998, 407 p. (In Russ.)Колесникова В. А. Плодоводство. 1979, 415 с. Kolesnikova V. A. Fruit growing. 1979, 415 p. (In Russ.)Колесникова В. А. Плодоводство. 1979, 415 с. Kolesnikova V. A. Fruit growing. 1979, 415 p. (In Russ.)Щеглов С. Н. Изменчивость и методы ее изучения в селекции ягодных культур: монография. Краснодар, 2013, 307 с. Shcheglov S. N. Variability and methods of its study in the selection of berry crops: monograph. Krasnodar, 2013, 307 p. (In Russ.)Щеглов С. Н. Изменчивость и методы ее изучения в селекции ягодных культур: монография. Краснодар, 2013, 307 с. Shcheglov S. N. Variability and methods of its study in the selection of berry crops: monograph. Krasnodar, 2013, 307 p. (In Russ.)Кузнецова А. П. Тенденции развития отечественного питомниководства на современном этапе. Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015;55:124-128. Kuznetsova A. P. Trends in the development of domestic nursery breeding at the present stage. Proceedings of the Kuban State Agrarian University. 2015;55:124-128. EDN UZEHNZ. (In Russ.)Кузнецова А. П. Тенденции развития отечественного питомниководства на современном этапе. Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015;55:124-128. Kuznetsova A. P. Trends in the development of domestic nursery breeding at the present stage. Proceedings of the Kuban State Agrarian University. 2015;55:124-128. EDN UZEHNZ. (In Russ.)Kuznetsova A. P., Dragavtseva I. A., Shcheglov S. N. The genetic-selection improvement of approaches to the study of the fruit cultures adaptation to the stresses of the spring and summer period. International Scientifi c Online-Conference «Bioengineering in the Organization of Processes Concerning Breeding and Reproduction of Perennial Crops». Krasnodar. 2020;25:2002.Kuznetsova A. P., Dragavtseva I. A., Shcheglov S. N. The genetic-selection improvement of approaches to the study of the fruit cultures adaptation to the stresses of the spring and summer period. International Scientifi c Online-Conference «Bioengineering in the Organization of Processes Concerning Breeding and Reproduction of Perennial Crops». Krasnodar. 2020;25:2002.Луговской А. П., Артюх С. Н., Артюх Д. А., Ульяновская Е. В., Можар Н. В., Ефимова И. Л., Алехина Е. М., Заремук Р. Ш., Богатырева С. В., Доля Ю. А., Яковенко В. В., Лапшин В. И., Кузнецова А. П., Шестакова В. В., Тыщенко Е. Л., Ескина А. А., Ильницкая Е. Т., Нудьга Т. А., Сундырева М. А., Причко Т. Г. Сохранить и всесторонне изучить генетические ресурсы плодовых и их подвоев, ягодных, орехоплодных, цветочно-декоративных культур и винограда с целью выделения и создания доноров и источников хозяйственно-значимых признаков новых сортов для обеспечения эффективности и экологизации селекции, садоводства и виноградарства. Пополнить генетические коллекции садовых растений и винограда по важнейшим адаптивно-значимым и селекционно-ценным признакам с разным генетическим контролем и др. РАСХН. Отчёт о НИР. 2011. Lugovskoy A. P., Artyukh S. N., Artyukh D. A., Ulianovskaya E. V., Mozhar N. V., Efi mova I. L., Alyokhina E. M., Zaremuk R. S., Bogatyreva S. V., Dolya Yu. A., Yakovenko V. V., Lapshin V. I., Kuznetsova A. P., Shestakova V. V., Tyshchenko E .L., Eskina A. A., Ilnitskaya E. T., Nudga T. A., Sundyreva M. A., Prichko T. G. To preserve and comprehensively study the genetic resources of fruit and their rootstocks, berry, nut-bearing, fl ower-ornamental crops and grapes in order to identify and create donors and sources of economically signifi cant signs of new varieties to ensure the eff ectiveness and greening of breeding, horticulture and viticulture. To replenish the genetic collections of garden plants and grapes according to the most important adaptively signifi cant and breeding-valuable traits with diff erent genetic control, etc. RASKHN. Research Report 2011. (In Russ.)Луговской А. П., Артюх С. Н., Артюх Д. А., Ульяновская Е. В., Можар Н. В., Ефимова И. Л., Алехина Е. М., Заремук Р. Ш., Богатырева С. В., Доля Ю. А., Яковенко В. В., Лапшин В. И., Кузнецова А. П., Шестакова В. В., Тыщенко Е. Л., Ескина А. А., Ильницкая Е. Т., Нудьга Т. А., Сундырева М. А., Причко Т. Г. Сохранить и всесторонне изучить генетические ресурсы плодовых и их подвоев, ягодных, орехоплодных, цветочно-декоративных культур и винограда с целью выделения и создания доноров и источников хозяйственно-значимых признаков новых сортов для обеспечения эффективности и экологизации селекции, садоводства и виноградарства. Пополнить генетические коллекции садовых растений и винограда по важнейшим адаптивно-значимым и селекционно-ценным признакам с разным генетическим контролем и др. РАСХН. Отчёт о НИР. 2011. Lugovskoy A. P., Artyukh S. N., Artyukh D. A., Ulianovskaya E. V., Mozhar N. V., Efi mova I. L., Alyokhina E. M., Zaremuk R. S., Bogatyreva S. V., Dolya Yu. A., Yakovenko V. V., Lapshin V. I., Kuznetsova A. P., Shestakova V. V., Tyshchenko E .L., Eskina A. A., Ilnitskaya E. T., Nudga T. A., Sundyreva M. A., Prichko T. G. To preserve and comprehensively study the genetic resources of fruit and their rootstocks, berry, nut-bearing, fl ower-ornamental crops and grapes in order to identify and create donors and sources of economically signifi cant signs of new varieties to ensure the eff ectiveness and greening of breeding, horticulture and viticulture. To replenish the genetic collections of garden plants and grapes according to the most important adaptively signifi cant and breeding-valuable traits with diff erent genetic control, etc. RASKHN. Research Report 2011. (In Russ.)Волошина А. А. Морфогенез цветковых почек черешни и вишни и роль температурного фактора в их развитии в условиях Крыма. Вопросы опыления и оплодотворения плодовых деревьев: труды гос. никитского бот. сада. Харьков. 1970;45(IV):19-35. Voloshina A. A. Morphogenesis of cherry and cherry fl ower buds and the role of temperature factor in their development in the Crimea. Issues of pollination and fertilization of fruit trees: proceedings of the State Nikitsky bot. garden. Kharkiv, 1970;45(IV):19-35. (In Russ.)Волошина А. А. Морфогенез цветковых почек черешни и вишни и роль температурного фактора в их развитии в условиях Крыма. Вопросы опыления и оплодотворения плодовых деревьев: труды гос. никитского бот. сада. Харьков. 1970;45(IV):19-35. Voloshina A. A. Morphogenesis of cherry and cherry fl ower buds and the role of temperature factor in their development in the Crimea. Issues of pollination and fertilization of fruit trees: proceedings of the State Nikitsky bot. garden. Kharkiv, 1970;45(IV):19-35. (In Russ.)Cohen I., Zandalinas S. I., Huck C., Fritschi F. B., Mittler R. Meta-analysis of drought and heat stress combination impact on crop yield and yield components. Physiologia Plantarum. 2021;171(1):66-76.Cohen I., Zandalinas S. I., Huck C., Fritschi F. B., Mittler R. Meta-analysis of drought and heat stress combination impact on crop yield and yield components. Physiologia Plantarum. 2021;171(1):66-76.Abdelhakim L. O. A., Palma C. F. F., Zhou R., Wollenweber B., Ottosen C. O., Rosenqvist E. Th e eff ect of individual and combined drought and heat stress under elevated CO2 on physiological responses in spring wheat genotypes. Plant Physiology and Biochemistry. 2021;162:301-314.Abdelhakim L. O. A., Palma C. F. F., Zhou R., Wollenweber B., Ottosen C. O., Rosenqvist E. Th e eff ect of individual and combined drought and heat stress under elevated CO2 on physiological responses in spring wheat genotypes. Plant Physiology and Biochemistry. 2021;162:301-314.Handayani T., Watanabe K. Th e combination of drought and heat stress has a greater eff ect on potato plants than single stresses. Plant, Soil and Environment. 2020;66(4):175-182.Handayani T., Watanabe K. Th e combination of drought and heat stress has a greater eff ect on potato plants than single stresses. Plant, Soil and Environment. 2020;66(4):175-182.Prasad P. V. V., Staggenborg S. A., Ristic Z. Impacts of drought and/or heat stress on physiological, developmental, growth, and yield processes of crop plants. Response of crops to limited water: Understanding and modeling water stress eff ects on plant growth processes. 2008;1:01-355.Prasad P. V. V., Staggenborg S. A., Ristic Z. Impacts of drought and/or heat stress on physiological, developmental, growth, and yield processes of crop plants. Response of crops to limited water: Understanding and modeling water stress eff ects on plant growth processes. 2008;1:01-355.Zhang H., Sonnewald U. Diff erences and commonalities of plant responses to single and combined stresses. Th e Plant Journal. 2017;90(5):839-855.Zhang H., Sonnewald U. Diff erences and commonalities of plant responses to single and combined stresses. Th e Plant Journal. 2017;90(5):839-855.Солонкин А. В., Семенютина А. В., Никольская О. А., Киктева Е. Н. Оценка засухоустойчивости и жаростойкости сортов и форм косточковых культур в условиях Волгоградской области. Известия НВ АУК. 2019;4:(56). Solonkin A. V., Semenyutina A. V., Nikolskaya O. A., Kikteva E. N. Assessment of drought resistance and heat resistance of varieties and forms of stone fruit crops in the conditions of the Volgograd region. Izvestia NV AUK. 2019;4:(56). (In Russ.)Солонкин А. В., Семенютина А. В., Никольская О. А., Киктева Е. Н. Оценка засухоустойчивости и жаростойкости сортов и форм косточковых культур в условиях Волгоградской области. Известия НВ АУК. 2019;4:(56). Solonkin A. V., Semenyutina A. V., Nikolskaya O. A., Kikteva E. N. Assessment of drought resistance and heat resistance of varieties and forms of stone fruit crops in the conditions of the Volgograd region. Izvestia NV AUK. 2019;4:(56). (In Russ.)Xiangbei D., Xinyue Z., Zhi Wei1, Weixia L., Guoyu H., Zhiping H., Lingcong K. Photosynthetic characteristics of subtending leaves and their relationships with soybean pod development under heat, drought and combined stresses. Agro Crop Sci. 2022;209(2):1-12.Xiangbei D., Xinyue Z., Zhi Wei1, Weixia L., Guoyu H., Zhiping H., Lingcong K. Photosynthetic characteristics of subtending leaves and their relationships with soybean pod development under heat, drought and combined stresses. Agro Crop Sci. 2022;209(2):1-12.Алехина Е. М., Доля Ю. А. Биологический потенциал продуктивности сортов черешни в южной зоне садоводства. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2018;50(2):13-23. Alyokhina E. M., Dolya Yu. A. Biological productivity potential of cherry varieties in the southern zone of horticulture. Fruit growing and viticulture of the South of Russia. 2018;50(2):13-23. (In Russ.)Алехина Е. М., Доля Ю. А. Биологический потенциал продуктивности сортов черешни в южной зоне садоводства. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2018;50(2):13-23. Alyokhina E. M., Dolya Yu. A. Biological productivity potential of cherry varieties in the southern zone of horticulture. Fruit growing and viticulture of the South of Russia. 2018;50(2):13-23. (In Russ.)Доля Ю. А., Заремук Р. Ш. Связь фенологии и абиотических факторов при формировании биологических и хозяйственно ценных признаков черешни. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2023;81(3):169-179. Dolya Yu. A., Zaremuk R. Sh. Relationship between phenology and abiotic factors in the formation of biological and economically valuable characteristics of cherries. Fruit growing and viticulture of the South of Russia. 2023;81(3):169-179. (In Russ.)Доля Ю. А., Заремук Р. Ш. Связь фенологии и абиотических факторов при формировании биологических и хозяйственно ценных признаков черешни. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2023;81(3):169-179. Dolya Yu. A., Zaremuk R. Sh. Relationship between phenology and abiotic factors in the formation of biological and economically valuable characteristics of cherries. Fruit growing and viticulture of the South of Russia. 2023;81(3):169-179. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.