vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2020-1-23-28vstisp-476Research ArticleФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙPLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRYФизиолого-биохимические параметры сортов абрикоса с различной засухоустойчивостьюPhysiological and biochemical parameters of apricot varieties characterized by various drought resistanceПалийИ. Н.PaliyI. N.

Палий Иван Николаевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория биохимии, физиологии и репродуктивной биологии растений, пгт. Никита, Ялта, Республика Крым, 298648, Россия

Ivan N. Paliy, PhD (Biol.), Senior Researcher, Laboratory of biochemistry, plant physiology and reproductive biotechnology, 298648, pgt. Nikita, Yalta, Crimea, Russia

runastep@yandex.ruГубановаТ. Б.GubanovaT. B.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория биохимии, физиологии и репродуктивной биологии растений, пгт. Никита, Ялта, Республика Крым, Россия

Ph.D (Biol.), Leading Researcher, Laboratory of biochemistry, plant physiology and reprоductive biotechnology, Yalta, Crimea, Russia

ПалийА. Е.PaliyA. E.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лаборатории биохимии, физиологии и репродуктивной биологии растений, пгт. Никита, Ялта, Республика Крым, Россия

Ph.D (Biol.), Leading Researcher, Head of laboratory of biochemistry, plant physiology and reproductive biotechnology, Yalta, Crimea, Russia

ФГБУН «Ордена Трудового Красного Знамени Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН»РоссияNikita Botanical Gardens – National Scientific Center of Russian Academy of ScienceRussian Federation202020042020012328Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20202020Autonomous 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/476

Цель работы заключалась в выявлении особенностей работы фотосинтетического аппарата, активности окислительно-восстановительных ферментов и содержания пролина у сортов абрикоса с различной засухоустойчивостью. Объектами исследования служили четыре сорта абрикоса: Казачок и Nagycorosi Orias, Хурмаи, Крымский Амур. Для определения влияния засухи на состояние фотосинтетического аппарата была проведена серия экспериментов по анализу параметров индукции флуоресценции хлорофилла (ИФХ), активности пероксидазы и полифенолоксидазы, содержания пролина в листьях. Установлено, что в летний сезон 2018 г., когда количество осадков превышало климатическую норму, в период максимальной вероятности наступления засухи, наблюдалось снижение активности каталазы, полифенолоксидазная активность возрастала или оставалась неизменной, а содержание пролина изменялось незначительно. Экстремально засушливые условия летнего сезона 2019 г. приводили к активации пероксидазы и полифенолоксидазы, и снижению концентрации пролина у всех исследуемых сортов абрикоса. Однако засухоустойчивый сорт Nagycorosi Orias в течение всего времени проведения эксперимента отличался наиболее стабильными показателями пероксидазной активности. Уменьшение уровня оводненности тканей листа является причиной возрастания величины базовой флуоресценции и снижения показателя соотношения констант скоростей реакции фотохимической и нефотохимической дезактивации возбуждения в ФС 2. Изменения параметров ИФХ у засухоустойчивых сортов Nagycorosi Orias и Казачок носили обратимый характер. Показано, что нарушения в ходе первичных фотосинтетических процессов наиболее ярко проявляются во время восстановления тургесцентности. Выявлено, что наиболее чувствительными к недостатку воды параметрами ИФХ у абрикоса являются характеристики быстрой фазы. Снижение репарационных способностей в середине летнего сезона, вероятно, связано с возрастными изменениями листа и плодовой нагрузкой.

The aim of the presented work was to identify the peculiarities of the photosynthetic apparatus, the activity of redox enzymes and proline content in apricot varieties with different drought tolerance. Four apricot varieties such as Kazachok, Nagycorosi Orias, Khurmai and Krymsky Amur were used as objects of the studies. To determine the effect of drought on the state of the photosynthetic apparatus, a series of experiments was carried out to analyze chlorophyll fluorescence induction (ChFI) parameters, peroxidase and polyphenol oxidase activity and proline content in apricot leaves. It was found out that in summer 2018, when the amount of precipitation exceeded the climatic norm, during the period of the maximum drought probability, catalase activity decreased, polyphenol oxidase activity increased or was unchanged and the proline content did not change significantly. Extremely arid conditions in summer 2019 resulted in peroxidase and polyphenol oxidase activation and a decrease in the proline concentration in all the studied apricot varieties. However, the drought tolerant variety Nagycorosi Orias was characterized by the most stable indexes of peroxidase activity during the entire experiment. A decrease in the leaf tissue hydration was the reason for the increase in the base fluorescence and the decrease in the correlation index of the rate constants of photochemical and nonphotochemical deactivation of excitation in PS 2. In the drought tolerant varieties Nagycorosi Orias and Kazachok changes in the ChFI parameters were reversible. It has been demonstrated that disturbances during primary photosynthetic processes were most pronounced during the restoration of turgidity. It was revealed that the most sensitive parameters of ChFI in apricot are the characteristics of the fast phase. A decrease in reparative abilities in the midsummer was probably associated with age-related changes in leaves and fruit load.

абрикосводный дефицитзасухоустойчивостьпролинактивность ферментовиндукция флуоресценции хлорофиллаapricotwater deficitdrought resistanceprolineenzyme activitychlorophyll fluorescence inductionReferencesЛищук А. И., Ильницкий О. А. Адаптационные особенности абрикоса при различном водообеспечении. Труды Никит. ботан. сада. 1986;100:109-116.Lischuk A.I., Ilnitsky O. A. Adaptation peculiarities of apricot with various water supplies. Trudy Nikit. botan. sada. 1986;100:109-116. (In Russ.)Kalaj H. M., Rastogi I. A., Zivcаk M., Brestic M., Daszkowska-Golec A., Sitko K., Alsharafa K. Y., Lotfi R., Stypinski P., Samborska I. A., Cetner M. D. Prompt chlorophyll fl uorescence as a tool for crop phenotyping: an example of barley landraces exposed to various abiotic stress factors. Photosynthetica. 2018;56(3):953-961.Kalaj H. M., Rastogi I. A., Zivcаk M., Brestic M., Daszkowska-Golec A., Sitko K., Alsharafa K. Y., Lotfi R., Stypinski P., Samborska I. A., Cetner M. D. Prompt chlorophyll fluorescence as a tool for crop phenotyping: an example of barley landraces exposed to various abiotic stress factors. Photosynthetica. 2018;56(3):953-961.Hossain M. A., Hoque M. A., Burritt D. J., Fujita M. Proline protects plants against abiotic oxidative stress: biochemical and molecular mechanisms. Oxidative Damage to Plants Antioxidant Networks and Signal-ing. Ed. P. Ahmad. Academic Press is an imprint of Elsevier, 2014, 521 p.Hossain M. A., Hoque M. A., Burritt D. J., Fujita M. Proline protects plants against abiotic oxidative stress: biochemical and molecular mechanisms. Oxidative Damage to Plants Antioxidant Networks and Signal-ing. Ed. P. Ahmad. Academic Press is an imprint of Elsevier, 2014, 521 p.Голышкина Л. В., Красова Н. Г., Галашева А. М. Влияние гипертермии на активность ферментной системы пероксидазы в тканях однолетних побегов яблони. Современное садоводство. 2014;4:50-59.Golyshkina L. V., Krasova N. G., Galasheva A. M. The effect of hyperthermia on the activity of the enzyme system of peroxidase in the tissues of annual shoots of apple trees. Sovremennoye sadovodstvo. 2014;4:50-59. (In Russ.)Perez-Sarmiento F., Miras-Avalos J. M., Alcobendas R., Alarcon J. J., Mounzer O., Nicolas E. Eff ects of regulated defi cit irrigation on physiology, yield and fruit quality in apricot trees under Mediterranean conditions. Spanish Journal of Agricultural Research. 2016;14(4):1205-1217.Perez-Sarmiento F., Miras-Avalos J. M., Alcobendas R., Alarcon J. J., Mounzer O., Nicolas E. Effects of regulated deficit irrigation on physiology, yield and fruit quality in apricot trees under Mediterranean conditions. Spanish Journal of Agricultural Research. 2016;14(4):1205-1217.Pessarakli M., Haghighi M., Sheibanirad A. Plant responses under environmental stress conditions. Advances in Plants & Agriculture Research. 2015;2(6):276-286.Pessarakli M., Haghighi M., Sheibanirad A. Plant responses under environmental stress conditions. Advances in Plants & Agriculture Research. 2015;2(6):276-286.Палий И. Н., Пилькевич Р. А., Палий А. Е. Физиолого-биохимические особенности сортов абрикоса в условиях летнего дефицита влаги на Южном берегу Крыма. Плодоводство и ягодоводство России. 2019;57:93-101.Paliy I. N., Pilkevich R. A., Paliy A. E. Physiological and biochemical characteristics of apricot varieties in conditions of summer moisture deficit on the southern coast of Crimea. Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2019;57:93-101. (in Russ.)Андрющенко В. К., Саянова В. В., Жученко А. А. Модификация метода определения пролина для выявления засухоустойчивых форм Lycopersicon Tourn. Изв. АН МССР, 1981;4:55-60.Andryushchenko V. K., Sayanova V. V., Zhuchenko A. A. Modification of the proline determination method to detect drought tolerant forms of Lycopersicon Tourn. Izv. AN MSSR, 1981;4:55-60. (in Russ.)Ермаков А. И. Методы биохимического исследования растений. Л.: Агропромиздат, 1987;43-44.Ermakov A.I. Methods of biochemical research of plants. Leningrad: Agropromizdat, 1987: 43-44. (in Russ.)Воскресенская О. Л., Алябышева Е. А., Половникова М. Г. Большой практикум по биоэкологии. Ч. 1. Йошкар-Ола, 2006, 107 с.Voskresenskaya O. L., Alyabysheva E. A., Polovnikova M. G. Great workshop on bioecology. Part 1. Yoshkar-Ola, 2006, 107 pp. (in Russ.)Romanov V. A., Galelyuka I. B., Sarakhan Ie. V. Portable fluorometer Floratest and specifics of its application. Sensor Electronics and Microsystem Technol. 2010;1(73):39-44.Romanov V. A., Galelyuka I. B., Sarakhan Ie. V. Portable fluorometer Floratest and specifics of its application. Sensor Electronics and Microsystem Technol. 2010;1(73):39-44.Гольцев В. Н., Каладжи М. Х., Кузманова М. А., Аллахвердиев С. И. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a – теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений . Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2014. 220 с.Goltsev V. N., Kaladzhi M. Kh., Kuzmanova M.A., Allahverdiev S.I. Variable and delayed fluorescence of chlorophyll a - theoretical basis and practical application in the study of plants. Izhevsk: Institut komp’yuternykh issledovaniĭ , 2014, 220 p. (in Russ.)Метеорологический бюллетень за 2018-2019 гг. (Агрометеорологическая станция «Никитский сад»).Meteorological Bulletin for 2018-2019. (Agrometeorological station “Nikitsky sad”). (in Russ.)Havaux M., Tardy F., Ravenel J., Chanu D., Parot P. Thylakoid membrane stability to heat stress studied by flash spectroscopic measurements of the electrochromic shift in intact potato leaves: influence of the xanthophyll content. Plant Cell Environ. 1996;19 (12):1359-1368.Havaux M., Tardy F., Ravenel J., Chanu D., Parot P. Thylakoid membrane stability to heat stress studied by flash spectroscopic measurements of the electrochromic shift in intact potato leaves: influence of the xanthophyll content. Plant Cell Environ. 1996;19 (12):1359-1368.

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