Использование фермента пероксидазы для диагностики устойчивости сортов винограда (Vitis vinifera L.) к низким температурам

В связи с тем, что в южном регионе Российской Федерации, несмотря на наблюдающуюся в последние годы общемировую тенденцию повышения среднегодовой температуры воздуха, увеличилась повторяемость стрессовых отрицательных температур в зимний период, проблемы морозоустойчивости винограда сохраняют свою актуальность. Низкотемпературные стрессы приводят к серьезным повреждениям и снижению урожайности виноградного куста. Для выделения наиболее устойчивых сортов винограда необходимо проведение физиолого-биохимических исследований растений. В статье представлены результаты исследований, связанных с изучением устойчивости к низким отрицательным температурам сортов винограда различных эколого-географических групп по активности фермента пероксидазы и ее изоформ. Объектами исследований были сорта винограда (межвидовые гибриды): европейско-американского происхождения – Достойный, Красностоп АЗОС, Восторг; западноевропейского происхождения – Алиготе; восточно-европейского происхождения – Зариф; евроамуро-американского происхождения – Кристалл. Цель работы – изучить активность пероксидазы, ее изоформы и на основании полученных результатов исследований выделить наиболее устойчивые к низким температурам сорта винограда в условиях южного региона России. По полученным данным активности пероксидазы и проведенному электрофоретическому разделению пероксидаз в полиакриламидном геле выделены устойчивые и менее устойчивые сорта винограда к низким отрицательным температурам. Для устойчивых сортов винограда Кристалл, Красностоп АЗОС, Восторг характерно слабое повышение активности пероксидазы в течение осенне-зимнего периода (в 1,1-1,4 раз), большее число изоформ, их качественный состав. Для менее устойчивых сортов винограда Достойный, Алиготе, Зариф – большее повышение активности пероксидазы (в 1,7-2,4 раз), небольшое число изоформ и их исчезновение в условиях искусственного стресса. Полученные результаты исследований дают возможность утверждать, что изучение в побегах виноградного растения активности пероксидазы и изменения в изопероксидазном спектре можно использовать в качестве диагностических критериев оценки сортов винограда на их устойчивость к низким отрицательным температурам в зимний период.

1. Петров В. С., Алейникова Г. Ю., Новикова Л. Ю., Наумова Л. Г., Лукьянова А. А. Влияние изменений климата на фенологию винограда, Плодоводство и виноградарство Юга России. 2019;57(03):29-50. DOI 10.30679/2219-5335-2019-3-57-29-50

2. Андреева В. А. Фермент пероксидаза: участие в защитном механизме растений. М.: Наука, 1988, 128 с.

3. Клемешова К. В., Бударин А. А., Карпун Н. Н. Ферментативная активность в листьях садовых роз в условиях влажных субтропиков России, Садоводство и виноградарство. 2021;5:28-32. DOI: 10.31676/0235-2591-2019-5-28-32

4. Платонова Н. Б., Белоус О. Г. Вторичные метаболиты листьев чая и их участие в защите от экологических стрессоров, Садоводство и виноградарство. 2020;4:12-17. DOI: 10.31676/0235-2591-2020-4-12-17

5. Мишко А. Е., Луцкий Е. О. Динамика активности пероксидазы и ее изоформ в листьях разных сортов яблони, Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(3):37-43. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-37-43

6. Симонова З. А., Чемаркин Д. А. Активность пероксидазы Betula pendula как индикатор качества городской среды (на примере г. Саратова), Фундаментальные исследования. 2013;8-5:1097-1101.

7. Раченко М. А., Раченко Е. И., Живетьев М. А., Романова И. М., Граскова И. А. Активность и изоформы пероксидазы в листьях сортов яблони, различающихся по устойчивости к парше, Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014;5:20-25.

8. Живетьев М. А. и др. Влияние сезонного понижения суточных температур на суточную адаптацию и динамику биологически активных веществ в листьях лекарственных растений, Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2013;6;3(1):3-8.

9. Красова Н. Г., Галашева А. М. и др. Об устойчивости яблони к неблагоприятным условиям зимнего периода, Сельскохозяйственная биология. 2014;1:42-49.

10. Колупаев Ю. Е., Горелова Е. И., Ястреб Т. О. Механизмы адаптации растений к гипотермии: роль антиоксидантной системы, Вiсник Харкiвського нацiонального аграрного унiверситету. Серiя бiологiя. 2018;1(43):6-33.

11. Голышкина Л. В. Электрофорез в полиакриламидном геле белковых систем плодовых культур. В кн.: Селекция и сорторазведение садовых культур. Орел: ВНИИСПК, 2007, 56-63.

12. Олешук Е. Н., Янчевская Т. Г., Гриц А. Н. Физиолого-биохимическая оценка стрессоустойчивости винограда к абиотическим факторам, Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2017;1:52-56.

13. Jahnke G. et al. Isoenzyme and microsatellite analysis of Vitis vinifera L. varieties from the Hungarian grape germplasm, Scientia Horticulturae. 2009;120(2):213-221.

14. Kazlouskaya Z. A., Biruk E. N. Evaluation of apple plants for winter resistance by peroxidase isoenzyme analysis, Acta Horticulturae. 2009;814:813-818. DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.814.138

15. Kaya Ö., Köse C. Determination of resistance to low temperatures of winter buds on lateral shoot present in Karaerik (Vitis vinifera L.) grape cultivar, Acta Physiologiae Plantarum. 2017;39(9):1-9. DOI: 10.1007/s11738-017-2513-7

16. Арестова Н. О. Адаптивная способность к низким отрицательным температурам разных сортов винограда в зависимости от активности окислительных ферментов, Развитие научного наследия И. В. Мичурина по генетике и селекции плодовых культур. 2010, 57-60.

17. Стоев К. Д. Физиология винограда и основы его возделывания. М.: Книга по требованию, 2013, 386 с.

18. Методы биохимического исследования растений. Под ред. А. И. Ермакова. Ленинград, 1987, 456 с.

19. Радюкина Н. Л., Иванов Ю. В., Шевякова Н. И. Методы оценки содержания активных форм кислорода, низкомолекулярных антиоксидантов и активностей основных антиоксидантных ферментов. В кн.: Молекулярно-генетические и биохимические методы в современной биологии растений. Под ред. Вл. В. Кузнецова, В. В. Кузнецова, Г. А. Романова. Москва, 2012, 355-356.

20. Ненько Н. И., Киселева Г. К. Физиолого-биохимические методы оценки сортов плодовых культур для адаптивной селекции и промышленного возделывания. В кн. Современные методология, инструментарий оценки и отбора селекционного материала плодовых культур и винограда. Краснодар: ФГБНУ СКФНЦСВВ, 2017, 66-78.

21. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985, 351 с.