vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2021-4-37-42vstisp-762Research ArticleСОРТОИЗУЧЕНИЕ И ИНТРОДУКЦИЯVARIETY STUDY AND PLANT INTRODUCTIONМорозостойкость сортов винограда различного эколого­-географического происхожденияCold hardiness in grapevines of various ecological and geographical originhttps://orcid.org/0000-0003-4295-3363НенькоН. И.NenkoN. I.

доктор сельскохозяйственных наук, глав­ный научный сотрудник, профессор

ул. им. 40-летия Победы, д. 39, Краснодар, 350901

Dr. Sci. (Agric.), Chief Researcher, Professor

39, st. 40 let Pobedy, Krasnodar, 350901

КиселеваГ. К.KiselevaG. K.

кандидат биологических наук, старший на­учный сотрудник, доцент

ул. им. 40-летия Победы, д. 39, Краснодар, 350901

PhD. Sci. (Biol.), Senior Researcher, Associate Professor

39, st. 40 let Pobedy, Krasnodar, 350901

ИльинаИ. А.IlyinaI. A.

Ильина Ирина Анатольевна, доктор технических наук, профессор, заме­ститель директора по науке

ул. им. 40-летия Победы, д. 39, Краснодар, 350901

Ilyina Irina A., Dr. Sci. (Tech.), Professor, Deputy Director for Science

39, st. 40 let Pobedy, Krasnodar, 350901

kubansad@kubannet.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0856-7450ПетровВ. С.PetrovV. S.

доктор сельскохозяйственных наук, веду­щий научный сотрудник НЦ «Виноградарство»

ул. им. 40-летия Победы, д. 39, Краснодар, 350901

Dr. Sci. (Agric.), Leading Researcher of Research Center “Viticulture”

39, st. 40 let Pobedy, Krasnodar, 350901

https://orcid.org/0000-0002-5932-5526ЗапорожецН. М.ZaporozhetsN. M.

кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь

ул. им. 40-летия Победы, д. 39, Краснодар, 350901

PhD. Sci. (Agric.), Scientific Secretary

39, st. 40 let Pobedy, Krasnodar, 350901

https://orcid.org/0000-0003-2527-7981СоколоваВ. В.SokolovaV. V.

кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий научно-образовательным сектором

ул. им. 40-летия Победы, д. 39, Краснодар, 350901

PhD. Sci. (Agric.), Head of Scientific and Educational Sector

39, st. 40 let Pobedy, Krasnodar, 350901

Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделияРоссияNorth-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture and WinemakingRussian Federation202103092021043742Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20212021Autonomous 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/762

В последние годы вопросы адаптивности сортов винограда в нестабильных климатических условиях южного региона России приобретают особую значимость в связи с тем, что на фоне увеличивающейся среднегодовой температуры воздуха, в том числе высоких температур в период зимнего покоя растений, отмечаются резкие  перепады, сопровождающиеся низкотемпературными стрессами. Это вызывает значительные повреж­дения генеративных и вегетативных органов виноградного куста. Для выделения морозостойких генотипов винограда большое значение имеют физиолого-биохимические исследования процессов, протекающих в вино­градном растении. В статье представлены результаты исследований, связанных с изучением морозостойкости различных сортов винограда по динамике изменения содержания крахмала, растворимых сахаров, абсцизовой кислоты, ионов калия в коре и почках растения. Объектами исследований были  сорта винограда (межвидовые гибриды) европейско-американского происхождения — Достойный, Красностоп, Восторг; западноевропейского происхождения — Алиготе; восточноевропейского происхождения — Зариф; евро-амуро-американского проис­хождения — Кристалл. Цель работы — в течение зимнего периода изучить сорта винограда различного эколого­-географического происхождения по физиолого-биохимическим показателям, на основании которых выделить наиболее морозостойкие генотипы.  По результатам исследований выделены морозотойкие сорта винограда Красностоп и Восторг. Физиолого-биохимическими методами исследований  выявлено, что  у сортов винограда Красностоп, Восторг важный вклад в процессы адаптации к низким температурам вносит гидролиз крахмала с образованием водорастворимых сахаров. Установлено, что их содержание увеличилось в 2,7-2,9 раз. Выявлено, что у сортов винограда Красностоп и Зариф в течение зимнего периода содержание осмопротектора сахарозы возрастает в 4,7 и 6,6 раз. У всех сортов винограда отмечено  снижение содержания абсцизовой кислоты в связи с исполнением защитных функций. Сорт Алиготе выделен как неустойчивый на основании отмеченного уве­личения в 2,3 раза ионов калия в вытяжке из промороженных клеток коры. Проведенные исследования дают возможность утверждать, что вышеперечисленные физиолого-биохимические показатели можно использовать в качестве диагностических критериев оценки морозоустойчивости сортов винограда.

Over past years,  grapevine  adaptability has become of primary concern due to sharp cold-stressing weather of the unstable climates of Southern Russia accompanied by increasing mean annual temperatures, including higher degrees during plant winter dormancy. This situation causes considerable injury to the generative and vegetative organs in bush vine. Physiological and biochemical studies of the vine plant are of great importance for breeding cold-hardy grape genotypes. The article presents research related to studying cold hardiness in different grape varieties by content dynamics of starch, soluble sugars, abscisic acid and potassium ions in plant bark and buds. We studied grape varieties (interspecies  hybrids) of the European-American (Dostoinyi, Krasnostop, Vostorg), West-European (Aligote), East-European (Zarif) and European-Amur-American origins (Kristall). The work aimed to analyse the physiological and biochemical properties of various ecological and geographical-origin grapes  in winter time in order to identify the cold-hardiest genotypes. The Krasnostop and Vostorg varieties were ascertained as cold-hardy. Physiological and biochemical assays revealed an important contribution of water-soluble sugar-producing starch hydrolysis to low-temperature adaptation in Krasnostop and Vostorg, with the sugar content increasing 2.7-2.9 times. Krasnostop and Zarif were found to elevate the sucrose osmoprotectant winter level 4.7 and 6.6 times, respectively. All grape varieties decreased the abscisic acid content due to protective functions. Aligote was identified susceptible basing on a 2.3-fold potassium ion increase in frozen bark cell extract. The research conducted establishes the diagnostic value of the abovementioned physiological and biochemical parameters for cold hardiness evaluation in grape varieties.

виноградэколого-географическое происхождение сортовморозостойкостьадаптацияфи­зиолого-биохимические методыкрахмарастворимые сахараgrapevinevarietal ecological and geographical origincold hardinessadaptationphysiological and biochemical assaystarchsoluble sugarsИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и администрации Краснодарского края в рамках научного проекта № 19-44-230021 р_аThe study was carried out with the financial support of the Russian Foundation for fundamental Research and the Krasnodar Territory Administration within the framework of the scientific project No. 19-44-230021 r_aReferencesЛарькина М. Д., Дергачёв Д. В., Петров В. С., Панкин М. И., Марморштейн А. А. Фенологические циклы у тех­нического сорта Монарх в нестабильных погодных условиях Юга России. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2020;63(3):37-41. DOI: 10.30679/2219-5335-2020-3-63-60-73. [Larkina М. D., Dergachev D. V., Petrov V. S., Pankin M. I., Marmorshtein A. A. Phenological cycles in the technical variety Monarkh in unstable weather conditions of the South of Russia, Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii. 2020;63(3):37-41. DOI: 10.30679/2219-5335-2020-3-63-60-73. (In Russ.)]Ларькина М. Д., Дергачёв Д. В., Петров В. С., Панкин М. И., Марморштейн А. А. Фенологические циклы у тех­нического сорта Монарх в нестабильных погодных условиях Юга России. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2020;63(3):37-41. DOI: 10.30679/2219-5335-2020-3-63-60-73. [Larkina М. D., Dergachev D. V., Petrov V. S., Pankin M. I., Marmorshtein A. A. Phenological cycles in the technical variety Monarkh in unstable weather conditions of the South of Russia, Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii. 2020;63(3):37-41. DOI: 10.30679/2219-5335-2020-3-63-60-73. (In Russ.)]Ненько H. И., Ильина И. А., Петров В. С., Кудряшо­ва В. В., Запорожец H. М., Схаляхо Т. В. Формирование адаптационной устойчивости растений винограда в осенне­-зимний период. Сельскохозяйственная Биология. 2014;3:92-99. [Nenko N. I., Ilyina I. A., Petrov V. S., Kudryashova V. V., Zaporozhets N. M., Shalyakho T. V. Formation of adaptiveresistance of grape plants in the autumn-winter period, Sel'skokhozyaystvennaya biologiya. 2014;3:92-99. (In Russ.)]Ненько H. И., Ильина И. А., Петров В. С., Кудряшо­ва В. В., Запорожец H. М., Схаляхо Т. В. Формирование адаптационной устойчивости растений винограда в осенне­-зимний период. Сельскохозяйственная Биология. 2014;3:92-99. [Nenko N. I., Ilyina I. A., Petrov V. S., Kudryashova V. V., Zaporozhets N. M., Shalyakho T. V. Formation of adaptiveresistance of grape plants in the autumn-winter period, Sel'skokhozyaystvennaya biologiya. 2014;3:92-99. (In Russ.)]Grant T. N. L., Dami I. E. Physiological and Biochemical Seasonal Changes in Vitis Genotypes with Contrasting Freezing Tolerance. American Journal of Enology and Viticulture. 2015;66:195-203. DOI: 10.5344/ajev.2014.14101Grant T. N. L., Dami I. E. Physiological and Biochemical Seasonal Changes in Vitis Genotypes with Contrasting Freezing Tolerance. American Journal of Enology and Viticulture. 2015;66:195-203. DOI: 10.5344/ajev.2014.14101Antivilo F. G., Paz R. C., Echeverria M., Keller M. Thermal history parameters drive changes in physiology and cold hardiness of young grapevine plants during winter. Agricultural and Forest Meteorology. 2018;262(15):227-236. DOI:10.1016/j.0agrformet.2018.07.017Antivilo F. G., Paz R. C., Echeverria M., Keller M. Thermal history parameters drive changes in physiology and cold hardiness of young grapevine plants during winter. Agricultural and Forest Meteorology. 2018;262(15):227-236. DOI:10.1016/j.0agrformet.2018.07.017Колупаев Ю. E., Горелова E. И., Ястреб T. О. Механизмы адаптации растений к гипотермии: роль антиоксидантной системы. Віснйк Харківського національного аграрного універсйтету. Серія Біологія. 2018;1(43):6-33. [Kolupaev Yu. E., Gorelova E. I., Yastreb T. O. The mechanisms of plant adaptation to hypothermia: the role of the antioxidant system. Visnyk Kharkivs'kogo natsional'nogo agrarnogo universytetu. Seriya biologiya. 2018;1(43):6-33. (In Russ.)]Колупаев Ю. E., Горелова E. И., Ястреб T. О. Механизмы адаптации растений к гипотермии: роль антиоксидантной системы. Віснйк Харківського національного аграрного універсйтету. Серія Біологія. 2018;1(43):6-33. [Kolupaev Yu. E., Gorelova E. I., Yastreb T. O. The mechanisms of plant adaptation to hypothermia: the role of the antioxidant system. Visnyk Kharkivs'kogo natsional'nogo agrarnogo universytetu. Seriya biologiya. 2018;1(43):6-33. (In Russ.)]Kose C., Kaya O. Determination of resistance to low temperatures of winter buds according to position in Karaerik (V. vinifera L.) grape cultivar. International Journal of Scientific and Research Publications. 2017;7(4):64-68. DOI: 10.1007/s11738-017-2513-7Kose C., Kaya O. Determination of resistance to low temperatures of winter buds according to position in Karaerik (V. vinifera L.) grape cultivar. International Journal of Scientific and Research Publications. 2017;7(4):64-68. DOI: 10.1007/s11738-017-2513-7Kaya O. Bud Death and Its Relationship with Lateral Shoot, Water Content and Soluble Carbohydrates in Four Grapevine Cultivars Following Winter Cold. Erwerbs-Obstbau. 2020;62 (1):43-50. DOI: 10.1007/s10341-020-00495-wKaya O. Bud Death and Its Relationship with Lateral Shoot, Water Content and Soluble Carbohydrates in Four Grapevine Cultivars Following Winter Cold. Erwerbs-Obstbau. 2020;62 (1):43-50. DOI: 10.1007/s10341-020-00495-wRende M., Kose C., Kaya O. An assessment of the relation between cold-hardiness and biochemical contents of winter buds of grapevine cv. ’Karaerik’ in acclimation-hardening-deacclimation phases, Mitteilungen Klosterneuburg, Rebe und Wein. Obstbau und Fruchteverwertung. 2018;68(2):67-81.Rende M., Kose C., Kaya O. An assessment of the relation between cold-hardiness and biochemical contents of winter buds of grapevine cv. ’Karaerik’ in acclimation-hardening-deacclimation phases, Mitteilungen Klosterneuburg, Rebe und Wein. Obstbau und Fruchteverwertung. 2018;68(2):67-81.Koussa T., Rifai L. A., Cherrad M. Annual variations pfalpha-amylase and invertases activities in buds and internodes of grapevines and their relation with carbohydrates and abscisic acid Journal international des sciences de la vigne et du vin. 2005;39(3):129-136. DOI: 10.20870/oeno-one.2005.39.3.894Koussa T., Rifai L. A., Cherrad M. Annual variations pfalpha-amylase and invertases activities in buds and internodes of grapevines and their relation with carbohydrates and abscisic acid Journal international des sciences de la vigne et du vin. 2005;39(3):129-136. DOI: 10.20870/oeno-one.2005.39.3.894Karimi R. Potassium-induced freezing tolerance is associated with endogenous abscisic acid, polyamines and solublesugars changes in gtrapevine. Scientia Horticulturae. 2017;215:184-194. DOI: 10.1016/j.scienta.2016.12.018Karimi R. Potassium-induced freezing tolerance is associated with endogenous abscisic acid, polyamines and solublesugars changes in gtrapevine. Scientia Horticulturae. 2017;215:184-194. DOI: 10.1016/j.scienta.2016.12.018Ershadi A., Karimi R., Naderi K. M. Freezing tolerance and its relationship with soluble carbohydrates, proline and water content in 12 grapevine cultivars. Acta physiologiae plantarum. 2016;38 (2):1-10. DOI: 10.1007/s11738-015-2021-6Ershadi A., Karimi R., Naderi K. M. Freezing tolerance and its relationship with soluble carbohydrates, proline and water content in 12 grapevine cultivars. Acta physiologiae plantarum. 2016;38 (2):1-10. DOI: 10.1007/s11738-015-2021-6Палта Дж. П., Ли П. X. Свойства клеточных мембран в связи с повреждениями при замерзании: Холодоустойчи­вость растений. Пер. с англ. М.: Колос, 1983, p. 79-96. [Palta J. P., Lee P. H. Properties of cell membranes in connection with damage during freezing: Cold resistance of plants. Trans. from English. Moscow: Kolos, 1983, p. 79-96. (In Russ.)]Палта Дж. П., Ли П. X. Свойства клеточных мембран в связи с повреждениями при замерзании: Холодоустойчи­вость растений. Пер. с англ. М.: Колос, 1983, p. 79-96. [Palta J. P., Lee P. H. Properties of cell membranes in connection with damage during freezing: Cold resistance of plants. Trans. from English. Moscow: Kolos, 1983, p. 79-96. (In Russ.)]Jiao L., Zhang Y., Lu J. Overexpression of a stress-responsive U-box protein gene VaPUB affects the accumulation of resistance related proteins in Vitis vinifera 'Thompson Seedless'. Plant Physiology and Biochemistry. 2017;112:53-36. DOI: 10.1016/j.plaphy. 2016.12.019Jiao L., Zhang Y., Lu J. Overexpression of a stress-responsive U-box protein gene VaPUB affects the accumulation of resistance related proteins in Vitis vinifera 'Thompson Seedless'. Plant Physiology and Biochemistry. 2017;112:53-36. DOI: 10.1016/j.plaphy. 2016.12.019Воробьев H. В. Определение содержания сахарозы, фруктозы и глюкозы в растительных тканях с помощью антронового реактива. Бюллетень НТИ ВНИИ риса. 1985;33:11-13. [Vorobiev N. V. Determination of the content of sucrose, fructose and glucose in plant tissues using an anthrone reagent. Byulleten' NTI VNII risa. 1985;33:11-13. (In Russ.)]Воробьев H. В. Определение содержания сахарозы, фруктозы и глюкозы в растительных тканях с помощью антронового реактива. Бюллетень НТИ ВНИИ риса. 1985;33:11-13. [Vorobiev N. V. Determination of the content of sucrose, fructose and glucose in plant tissues using an anthrone reagent. Byulleten' NTI VNII risa. 1985;33:11-13. (In Russ.)]Ненько H. И., Ильина И. А., Воробьева T. H. и др. Со­временные инструментально-аналитические методы исследо­вания плодовых культур и винограда: учебно-метод. пособие для высшей школы. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2015, 115 с. [Nenko N. I., Ilyina I. A., Vorobieva T. N. et al. Modern instrumental and analytical methods for the study of fruit crops and grapes: a manual for higher education. Krasnodar: SKZNIISiV 2015, 115 p. (In Russ.)]Ненько H. И., Ильина И. А., Воробьева T. H. и др. Со­временные инструментально-аналитические методы исследо­вания плодовых культур и винограда: учебно-метод. пособие для высшей школы. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2015, 115 с. [Nenko N. I., Ilyina I. A., Vorobieva T. N. et al. Modern instrumental and analytical methods for the study of fruit crops and grapes: a manual for higher education. Krasnodar: SKZNIISiV 2015, 115 p. (In Russ.)]Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: учебник для высших сельхоз. учеб. заведений. М.:Колос, 2014, 351 с. [Dospekhov B. A. Field experiment methodology. Moscow: Kolos. 1985, 351 p. (In Russ.)]Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: учебник для высших сельхоз. учеб. заведений. М.:Колос, 2014, 351 с. [Dospekhov B. A. Field experiment methodology. Moscow: Kolos. 1985, 351 p. (In Russ.)]Chen, K., Li, G. J., Bressan, R. A., Song, C. P., Zhu, J. K., Zhao, Y. Abscisic acid dynamics, signaling, and functions in plants. Journal of Integrative Plant Biology. 2020;62(1):25-54. DOI:10.1111/jipb.12899Chen, K., Li, G. J., Bressan, R. A., Song, C. P., Zhu, J. K., Zhao, Y. Abscisic acid dynamics, signaling, and functions in plants. Journal of Integrative Plant Biology. 2020;62(1):25-54. DOI:10.1111/jipb.12899

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