Физиологические и биохимические характеристики сортов и форм хурмы восточной при различных условиях культивирования

Коллекция Никитского ботанического сада насчитывает 83 сорта хурмы восточной (Diospyros kaki Thunb.). Мониторинг фитопатогенов в коллекции показал низкую степень поражаемости деревьев. В результате разработки биотехнологической системы оздоровления и размножения субтропических культур, нами проведены физиолого-биохимические исследования растений двух сортов хурмы восточной (Золотистая и Никитская Бордовая) в условиях выращивания in situ и культивирования in vitro. Исследования интактных растений проводились в оптимальных условиях и при нарастании гидротермического стресса. В открытом грунте при оптимальных условиях вегетации (первая половина июня) оводненность листьев составляла 69-73% при водном дефиците 5-7%, фотосинтетическая активность – 0,70-0,73 отн.ед. Содержание протекторных соединений было высоким: концентрация пролина составляла 55,63-70,65 мкг/г, аскорбиновой кислоты – 1630-2188 мг/100 г, фенольных соединений – 2284-2362 мг/100 г. Активность ферментов была низкой: каталазы – 1,70-1,81 гО₂/г·мин, супероксиддисмутазы – 4,60-5,98 усл. ед/г, полифенолоксидазы – 0,083-0,085 усл. ед/г·с. По мере нарастания гидротермического стресса (в конце июля) общее содержание воды снижалось незначительно – до 61-64%, водный дефицит возрастал до 12% у листьев сорта Никитская Бордовая и оставался на прежнем уровне у сорта Золотистая. Показатели индукции флуоресценции хлорофилла указывали на нормальное функционирование фотосинтетического аппарата. Содержание пролина и фенольных соединений уменьшалось, активность каталазы и супероксиддисмутазы возрастала, концентрация аскорбиновой кислоты и активность полифенолоксидазы изменялись разнонаправлено. В условиях in vitro экспланты хурмы культивировали 14 месяцев на среде MС, дополненной 4,0-5,0 мг/л БАП и 0,1-0,3 мг/л ИМК. Изучены полученные облиственные микропобеги. Оводненность листьев была высокой – 83-91% (водоудерживающая способность выше у сорта Никитская Бордовая), показатели индукции флуоресценции хлорофилла: (F_m-F_st)/F_m = 0,54-0,60 отн.ед. Содержание протекторных соединений и активность ферментов были ниже, чем у интактных растений. Таким образом, растения хурмы восточной в различных условиях культивирования обладают высокой степенью устойчивости к действию стрессовых факторов.

Diospyros kaki Thunb., водный режим, фотосинтетическая активность, протекторные соединения, активность ферментов, ex situ, in vitro

1. Yonemori K., Sugiura A., Yamada M. Persimmon genetics and breeding. Plant Breed. Rev. 2000;19:191-225.

2. Bhojwani S. S., Dantu P. K. Plant Tissue Culture: An Introductory Text. (New Delhi, Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer), 2013, 309 р. https://doi.org/10.1007/978-81-322-1026-9.

3. Mitrofanova I. V., Mitrofanova О. V., Lesnikova-Sedoshenko N. P, Chelombit S. V., Shishkina E. L. Chirkov S. N. Phytosanitary status of Ficus carica collection orchards in Nikita Botanica Gardens and biotechnology of fig plants regeneration. Acta Horticulturae. 2016;1139:303-309 https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2016.1139.53.

4. Kochanova Z., Onus N., Brindza J. Adventitious shoot regeneration from dormant duds of persimmon (Diospyros kaki Thunb.) cv. Hachiya. Journal of Agrobiology. 2011;28(2):113-118 https://doi.org/10.2478/v10146-011-0012-9.

5. Митрофанова И. В. Соматический эмбриогенез и органогенез как основа биотехнологии получения и сохранения многолетних садовых культур. К: Аграрна наука, 2011, 344 с.

6. Vanisree M., Lee C-Y., Lo S-F., Nalawade S. M., Lin C. Y., Tsay H-S. Stadies on the production of some important secondary metabolites from medicinal plants by plant tissue cultures Botanical Bull. of Acad. Sinica. 2004;45:1-22.

7. Larcher W. Physiological plant ecology: ecophysiology and stress physiology of functional groups. Springer Science and Business Media, 2003, 488 р.

8. Romanov V. A., Galelyuka I. B., Sarakhan Ie. V. Portable fl uorometer Floratest and specifics of its application. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2010;1:39-44.

9. Stirbet A., Govindjee J. On the relation between the Kautsky effect (chlorophyll a fl uorescence induction) and Photosystem II: Basics and applications of the OJIP fl uorescence transient. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2011;104:236-257 https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2010.12.010.

10. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях. М.: Наука, 1993, 272 с.

11. Smirnoff N. Ascorbic acid: metabolism and functions of a multi-facetted molecule. Curr. Opin. Plant Biol. 2000;3:229-235.

12. Mittler R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends Plant Sci. 2002;7:405-410 https://doi.org/10.1016/S1360-1385(02)02312-9.

13. Mitrofanova I., Grebennikova O., Brailko V., Paliy A., Marko N., Lesnikova-Sedoshenko N., Mitrofanova O. Physiological and biochemical features of some cultivars in essential oil rose (Rosa× damascena Mill.) growing in situ and in vitro. International Journal of PharmTech Research. 2016;9(7):226-232. http://sphinxsai.com/2016/ph_vol9_no7/1/(226-232)V9N7PT.pdf

14. Kyte L., Kleyn J., Scoggins H., Bridgen M. Plants from Test Tubes: An introduction of Micropropagation, 4th edn Portland, OR, US: Timber Press, 2013, pр. 274..

15. Murashige T., Skoog F. А revised medium for rapid growth and bioassays with Tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 1962;15(3); 473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.

16. Шандрикова Л. Н., Марченко Э. А., Кузнецова Е. И. Методические рекомендации по физиологии растений. Витебск.: Изд-во ВГУ, 2001, 35 с.

17. Лищук А. И. Физиологические и биофизические методы в селекции плодовых культур: методические рекомендации. М.: ВАСХНИЛ, 1991, 67 с.

18. Будаговский А. В., Соловых Н. В., Яковская М. Б. Методика применения когерентной лазерной оптики для повышения эффективности размножения растений in vitro. Мичуринск: Наукоград РФ, 2014, 70 с.

19. 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.

20. Гержикова В. Г. Методы технохимического контроля в виноделии. Симферополь: Таврида, 2002, 259 с.

21. Минаева В. Г. Флавоноиды в онтогенезе и их практическое использование. М.: Наука, 1978, 270 с.

22. Рихтер А. А. Использование в селекции взаимосвязей биохимических признаков,Труды Государственного Никитского ботанического сада, 1999;108:121-129.

23. Воскресенская О. Л., Алябышева Е. А., Половникова М. Г. Большой практикум по биоэкологии. Йошкар-Ола: Марийский ГУ, 2006, 107 с.

24. Ермаков А. И. Методы биохимического исследования растений. Ленинград: Агропромиздат, 1987, 430 с.

25. Костюк В. А., Потапович А. И., Ковалева Ж. В. Простой и чувствительный метод определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцетина, Вопросы медицинской химии. 1990;2:88-91.

26. Иванова Н. Н., Митрофанова И. В., Хохлов С. Ю. Особенности введения эксплантов хурмы восточной в условия in vitro, Бюллетень ГНБС. 2016;119:45-51.

27. Иванова Н. Н., Митрофанова И. В., Хохлов С. Ю. Различные пути регенерации растений Diospyros kaki Thunb. сорта Золотистая в условиях in vitro, Бюллетень ГНБС. 2016;120:24-30.

28. Иванова Н. Н., Митрофанова И. В., Браилко В. А., Кузьмина Т. Н., Хохлов С. Ю. Биотехнологические приемы размножения хурмы восточной, Экосистемы. 2017;11(41):60-67.