Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение
Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение
Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение – Влияние вирусных заболеваний на рост и плодоношение винограда
Содержание материала
Развитие и рост побегов и корневой системы
Нарушения процесса обмена веществ ведут к задержке роста побегов. Hewitt и Gifford (1956) установили, что кусты винограда, зараженные вирусом короткоузлия, весной развиваются значительно позднее. Аналогичны данные Gаrа и с сотр. (1973), которые установили задержку развития почек в начале вегетации при заражении вирусом бороздчатосги древесины, но со временем начальные различия исчезают. Согласно Goheen и Cook (1959), распускание почек весной у винограда, зараженного скручиванием листьев, замедляется, но в различной степени.
Подавление роста и постепенное редуцирование надземной части зараженных вирусами виноградных растений до полной их гибели — наиболее общий симптом, на который указывают исследователи, работающие в этой области (Добрев, 1909, 1910; Атанасов, 1934; Мартинов, 1934; Орrеа, 1961; Baldacci с сотр., 1967; Hewitt, 1968; Gаrtе1, 1971, и др.). Vuittenez (1952) отмечает, что в Эльзасе вирусное короткоузлие становится причиной прогрессирующего снижения силы роста и урожая, а позднее Vuittenez (1956) дополняет, что по отношению к росту различные виды винограда реагируют неодинаково на вирусную заразу. Так, у Viiis rupestris, Vitis vulpina, Vitis piazezki сила роста заметно ослабевает, тогда как у Vitis coagnetiae, Vitis ishikari, Vitis amurensis она сохраняется на сравнительно хорошем уровне.
Goheen и Cook (1959) установили замедленный рост побегов винограда, зараженного вирусом скручивания листьев.
Полученные Абрашевой (1976) данные о влиянии вирусного короткоузлия на рост винограда сорта Болгар показывают, что вследствие вирусного заболевания прирост значительно сокращается. Средняя длина побегов здоровых растений превышает среднюю длину побегов больных на 40,3%.
Кроме общего сокращения прироста, у больных растений наблюдается и уменьшение процента вызревшей части побегов по отношению к общей их длине. Данные о весовом приросте здорового и зараженного винограда также показывают различия в пользу здоровых растений. Аналогичны результаты (Абрашева, Чал к о в. 1974) о влиянии скручивания листьев на рост винограда сорта Каберне Совиньон.
Кроме подавления роста, пораженный вирусными болезнями виноград отличается различными по характеру деформациями — сильным укорочением междоузлий, двойными узлами, срастанием и др., которые проявляются в различные годы у различных сортов по-разному (Rudе1, 1973).
Нарушения в обмене веществ и сокращение роста надземной части виноградных растений, зараженных вирусами, отражаются на степени и характере развития корневой системы. Hewitt (1941) и Hewitt ссотр. (1942) устанавливают, что у винограда, зараженного болезнью Пирса, большая часть корней погибает, а у некоторых растений образуются группы небольших корней, расположенных вблизи поверхности почвы.
Описывая то же заболевание, Ва1dассi с сотр. (1967) сообщает, что одновременно с отмиранием надземной части винограда наблюдается и постепенная гибель корней. Согласно Dа1massо (1968), вирусные заболевания у винограда вызывают ненормальное разветвление верхушек корней, которые приобретают коралловидную форму. В некоторых случаях наблюдается скопление корешков в пучки.
Рис. 2. Развитие корневой системы здоровых (а) и зараженных вирусом короткоузлия (fan leaf virus) (б) растений винограда (глубина почвенных горизонтов в cm, длина корней в m)
1 — общая длина корней, 2 — длина питающих корней
Абрашева (1973) констатировала, что корневая система зараженных вирусами растений развита намного слабее, чем здоровых (рис. 2). Корневая система зараженных растений редуцирована как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Общая длина корней у здоровых кустов больше, чем у больных, примерно в три раза с половиной. Данные о весе корней аналогичны.
Необходимо отметить, что у зараженных растений значительная часть (22,56%) питающих корней расположена совсем близко к поверхности почвы (0—40 cm), что является одной из причин большой чувствительности больных растений к колебаниям температуры и к засухе.
Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение
Содержание материала
П. Абрашева
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЕЙ НА РОСТ И ПЛОДОНОШЕНИЕ ВИНОГРАДНОЙ ЛОЗЫ
Исследования влияния вирусных заболеваний на физиологические и биохимические процессы у винограда немногочисленны. Данные в этом направлении показывают, что как у других растений, так и у виноградной культуры вирусы вызывают глубокие нарушения, приводящие к подавлению роста, снижению количества и качества урожая, а нередко и к гибели зараженных растений.
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ ЛИСТЬЕВ
У пораженных вирусом растений винограда наступают прежде всего изменения в структуре и функциях листового аппарата. Эти изменения влияют на ход обмена веществ и сказываются на росте и плодоношении.
Изменения в структуре зараженных клеток и их фотосинтетическая активность
Описывая вирусные заболевания винограда, Рiеri (1967) сообщает, что вирус скручивания листьев причиняет повреждения лубяной ткани листьев, характеризующиеся некрозом или закупориванием ситовидных трубок, и поражает паренхимные клетки. Впоследствии наступают гипертрофия и гиперплазия паренхимы, расположенной между сосудисто-волокнистыми пучками и дегенерации клеток.
Обстоятельные исследования патогенеза вирусных заболеваний винограда проводил Б. Н. Милкус. По его данным (Милкус, 1969), черешки листьев у винограда, зараженного мозаикой, слабее развиты и клетки флоэмы удлинены. При заражении винограда инфекционным хлорозом в клетках мезофилла часто устанавливаются мультивезикулярные тела и макротела, которые наблюдаются и у здоровых растений (Милкус, 1975). Цитируя других авторов, Милкус отмечает, что микротела принимают участие в фотодыхании и обмене липидов и что увеличение их числа связано с процессами старения клеток. Вирус инфекционного хлороза (Милкус с сотр., 1975; Stellmасh, 1969) вызывает нарушения клеточных структур, особенно внутренней организации хлоропластов. Он ускоряет онтогенетический цикл хлоропластов и их старение, что свидетельствует о сильной напряженности энергетических ресурсов клетки, когда в процессе синтеза вирусных частиц поражаются и эти структуры. Вследствие вирусной инфекции количество пигментов в хлоропластах уменьшается, тогда как содержание липидов увеличивается. Особый интерес представляет вопрос о влиянии вирусных заболеваний на содержание хлорофилла в листьях.
Данные исследований Jако с сотр. (1968), Pozsar с сотр. (1969), М и л к у с а (1969), Милкуса и Стыцько (1972) и Абрашевой (1973) показывают, что содержание хлорофилла в зараженных вирусами листьях уменьшается. У листьев растений, пораженных инфекционным хлорозом, содержание хлорофилла может уменьшиться в три раза (Милкус, 1969). Абрашева (1973) установила, что различные штаммы вируса короткоузлия снижают содержание хлорофилла в различной степени. У растений, пораженных диффузной мозаикой и сплошным пожелтением, содержание хлорофилла сильно уменьшается еще в июне и разница по сравнению с здоровыми растениями увеличивается в течение вегетации, достигая 17,2% в июле и 23 % в октябре. Различное содержание хлорофилла в листьях здоровых и больных растений обуславливается быстрым разрушением хлоропластов у больных растений и нарушениями процессов синтеза и обновления хлорофилла.
Изменения в структуре зараженных клеток (Мi1kus, 1975), деструкция хлоропластов, затруднение оттока ассимилятов вследствие накопления крахмала в листьях и некроза флоэмы являются причиной снижения интенсивности фотосинтеза у зараженных виноградных растений.
Jако et al. (1966) установили, что листья винограда сорта Вельтлинер, зараженные венгерской хромовой мозаикой, отличаются пониженной интенсивностью фотосинтеза по сравнению с листьями здоровых растений. Роzsаr с с сотр. (1969) устанавливают, что интенсивность фотосинтеза зависит от степени проявления внешних симптомов заболевания. У винограда с более слабо выраженными внешними признаками заболевания интенсивность фотосинтеза постепенно понижается, а у винограда с сильно выраженными симптомами — хромово-желтой окраской листьев, фиксация СO2 относительно выше. Это явление, по мнению авторов, можно объяснить повышенной прозрачностью тканей. У сорта Султанина, зараженного тем же вирусом, фотосинтетическая активность листьев понижалась очень быстро, независимо от характера внешних симптомов. Данные Милкуса и Стыцько (1972) о влиянии вируса инфекционного хлороза на фотосинтетическую активность листьев у винограда сорта Пино серый показывают, что листья больного винограда отличаются сильно пониженной ассимиляционной способностью. Аналогичны результаты Абрашевой и Славчева (1974), полученные при исследовании влияния вируса короткоузлия на интенсивность фотосинтеза у сорта Болгар (рис. 1).
Фотосинтетическая активность листьев у зараженного винограда в период исследования — конец июля и начало августа — снижалась в среднем на 20%.
Изменения структуры и функций листьев у зараженного винограда связаны с углеводным обменом, с водным обменом и с активностью ферментной системы (Ваrnа, 1973).
С помощью гистохимического метода Bose и Catalyee (1961) установили повышение количества редуцирующих сахаров в листьях винограда сорта Арамон, зараженного вирусом короткоузлия.
Подобные данные проводят Briickbauer с сотр. (1957), a Fogliani с сотр. (1959) не установили разницы в содержании углеводов в листьях зараженных и здоровых растений. Gоhееn (1965) установил, что у винограда, зараженного вирусом скручивания листьев, содержание крахмала и сахаров выше, чем у здоровых растений.
Рис. 1. Интенсивность фотосинтеза здоровых (1) и зараженных вирусом короткоузлия (fan leaf virus) (2) растений винограда сорта Болгар (1972)
Данные Милкуса и Стыцько (1972), полученные в опытах с виноградом, зараженным инфекционным хлорозом, показывают, что при подкормке 14С листьев III яруса опытных и контрольных растений, в необработанных листьях здоровых растений свободные сахара накопляются интенсивнее, чем в больных. В то же время в неподкормленных листьях и побегах больных растений углеводный обмен изменяется в сторону более интенсивного синтеза полисахаридов. Абрашева (1973) также установила, что в июне, июле и августе количество сахаров в листьях винограда сорта Болгар, зараженного тем же вирусом, меньше, чем в листьях здоровых растений. При этом растения, пораженные пожелтением нерватуры, отличаются незначительными отклонениями от здоровых, а пораженные сплошным пожелтением — значительными. Виноград с симптомами диффузной мозаики занимает промежуточное положение, но стоит ближе к винограду со сплошным пожелтением листьев. В конце вегетации (октябрь) количество сахаров в листьях винограда с диффузной мозаикой и сплошным пожелтением значительно увеличивается по сравнению с листьями растений с пожелтением нерватуры здоровых растений. Эти данные соответствуют сообщениям Jако с сотр. (1968) о сортах Серемский зеленый и Вельтлинер розовый, пораженных венгерской хромовой мозаикой. Повышение содержания сахаров в конце вегетации у больных растений, вероятно, связано с нарушениями оттока ассимилятов.
Нарушение углеводного обмена у больных растений, очевидно, связано с пониженной фотосинтетической активностью листьев и установленными анатомическими и цитохимическими изменениями.
Адаптация растений винограда in vitro к условиям нестерильной среды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.07, кандидат биологических наук Ребров, Антон Николаевич
- Специальность ВАК РФ 06.01.07
- Количество страниц 168
- Скачать автореферат
- Читать автореферат
Оглавление диссертации кандидат биологических наук Ребров, Антон Николаевич
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ:
1.1 Актуальность производства сертифицированного посадочного материала
1.2 Оздоровление от вирусной инфекции – основа производства сертифицированного посадочного материала.
1.3 Адаптация растений in vitro к нестерильным условиям среды.
1.4 Адаптация оздоровленных in vitro растений винограда к условиям открытого грунта.
1.5 Размножение оздоровленного посадочного материала.
1.6 Диагностика вирусных заболеваний.
1.7 Резюме анализа литературных данных.
2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ:
2.1 Почвенно-климатические условия района проведения исследований
2.2 Метеорологические условия в годы наблюдений.
2.3 Объекты, предметы и методы исследования.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ:
3.1 Усовершенствование этапа адаптации растений винограда in vitro к нестерильным условиям.
3.1.1 Применение глауконита в составе субстрата для адаптации.
3.1.2 Изучение препаратов нового поколения на этапе адаптации растений in vitro к нестерильным условиям среды.
3.1.3 Совместное применение препаратов циркон и экстрасол.
3.1.4 Совместное применение препаратов лигногумат калийный и экстрасол
3.2 Доращивание растений винограда после адаптации к нестерильным условиям среды.
3.2.1 Изучение эффективности лигногумата калийного.
3.2.2 Совместное применение препаратов цитовит и лигногумат калийный.
3.3 Регенерация оздоровленных растений из укороченных одноглазко-вых черенков.
3.3.1 Применение глауконита в качестве субстрата для регенерации
3.3.2 Изучение эффективности применения препаратов нового поколения при размножении оздоровленных растений.
3.4 Адаптация оздоровленных in vitro растений к условиям открытого грунта.
3.4.1 Сроки и способы высадки вегетирующих саженцев на базисном маточнике.
3.4.2 Припосадочное внесение удобрений.
3.4.3 Внекорневая подкормка растений.
3.4.5 Развитие корневой системы базовых растений на песчаной почве
3.4.6 Влияние удобрений на анатомические особенности виноградной лозы.
3.5 Карантинные мероприятия и фитосанитарный контроль на базисном маточнике.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Плодоводство, виноградарство», 06.01.07 шифр ВАК
Система производства посадочного материала винограда высших категорий качества 2006 год, доктор сельскохозяйственных наук Кравченко, Леонид Васильевич
Биотехнологические методы ускоренного размножения и оздоровления, селекции бессемянных сортов и создания коллекций генофонда винограда 1999 год, доктор сельскохозяйственных наук Дорошенко, Наталья Петровна
Совершенствование технологии ускоренного размножения винограда методом in vitro и применение регуляторов роста в условиях in vitro и in vivo 1999 год, доктор сельскохозяйственных наук Батукаев, Абдулмалик Абдулхамидович
Адаптация пробирочных растений ягодных культур и последействие криосохранения 2001 год, кандидат сельскохозяйственных наук Карпова, Ольга Викторовна
Обоснование приемов световой биотехнологии при клональном микроразмножении винограда 2004 год, кандидат биологических наук Соболев, Андрей Александрович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Адаптация растений винограда in vitro к условиям нестерильной среды»
Актуальность темы диссертационного исследования. Производство сертифицированного посадочного материала винограда является одной из важнейших проблем виноградарства на сегодняшний день. Проблему получения растений, свободных от вирусных, микоплазменных заболеваний и бактериального рака, можно решить различными способами, основные из которых – отбор и тестирование (ЭФА, ПЦР) визуально здоровых растений, применение термо-хемо- и водной терапии, метод культуры апикальных меристем. Самым надежным из этих способов является метод культуры апикальных меристем, при котором оздоровление растений осуществляется выделением меристем 0,1-0,2 мм, так как установлено, что экспланты малых размеров являются лучшими для элиминации вирусов. Регенерация растений из меристем осуществляется снятием апикального доминирования и проведения ряда этапов микроклонального размножения при помощи регуляторов роста. Однако полученные пробирочные растения не приспособлены к условиям окружающей среды, и при высадке их в нестерильные условия необходим период адаптации. Поэтому для растений обязательно создают условия постепенного снижения влажности воздуха, что помогает им перестроить систему транспирации и адаптироваться к нестерильным условиям. Прохождению адаптации оздоровленных растений к условиям окружающей среды также способствует применение различных регуляторов роста. В последнее время появились новые препараты, влияющие не только на рост и развитие растений, но и повышающие их устойчивость к неблагоприятным условиям среды.
Полученные в результате оздоровления и адаптированные к условиям окружающей среды растения винограда являются пребазовым посадочным материалом класса А, предназначенным для закладки суперэлитных маточников, являющихся основой для производства сертифицированного посадочного материала. Однако вопросы адаптации оздоровленных растений, как к нестерильным условиям, так и к условиям открытого грунта песчаных почв изучены недостаточно и являются актуальными в настоящее время.
Связь исследований с научными программами и тематическими планами НИР. Исследования выполнялись в соответствии с планом научно-исследовательских работ по заданиям ВНИИВиВ им Я.И. Потапенко в период 2001-2005 (шифр № 19.06.02), а также 2006-2010 (шифр № 04.16.03.03).
Цель исследования: разработать приемы адаптации растений in vitro к нестерильным условиям и условиям открытого грунта песчаных почв, направленные на повышение приживаемости, получение полноценных маточных растений и создание базисного маточника.
Для решения этой цели были определены следующие задачи:
– усовершенствовать этап адаптации растений к нестерильным условиям среды, применяя препараты нового поколения: лигногумат калийный, «Экстра-сол-55», эмистим, циркон;
– разработать субстрат с введением в его состав природного минерала глауконит;
– усовершенствовать способы размножения оздоровленных растений од-ноглазковыми черенками;
– установить оптимальные сроки и способы посадки при адаптации растений к условиям открытого грунта;
– изучить припосадочное внесение удобрений и внекорневые подкормки при адаптации оздоровленных растений к условиям песчаных почв;
– усовершенствовать способ тестирования на травянистых индикаторах для осуществления на маточниках фитосанитарного контроля.
Объект исследования: этап адаптации пробирочных растений к нестерильным условиям среды и к условиям открытого грунта песчаных почв.
Предмет исследования: растения винограда следующих сортов Фиолетовый ранний, Каберне северный, Платовский, Цимлянский черный, Шардоне, Берландиери х Рипариа Кобер 5 ББ, Рипариа х Рупестрис 101-14, Феркаль.
Информационная база исследований: публикации результатов отечественных и зарубежных исследований и непубликуемые материалы (отчёты о научно-исследовательских работах).
Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:
1) усовершенствован субстрат для адаптации пробирочных растений введением в его состав природного минерала глауконит;
2) выявлена возможность улучшения иммунитета растений, полученных in vitro, на этапе адаптации к нестерильным условиям среды и во время дора-щивания с помощью препаратов нового поколения: лигногумат калийный, эми-стим, циркон, микробиологический препарат «Экстрасол-55»;
3) предложен способ размножения оздоровленных растений на глауконите с добавлением в его состав лигногумата калийного;
4) для лучшего окоренения вызревших черенков предложено вымачивание базальных частей растворами препаратов лигногумат калийный и циркон, определены их оптимальные концентрации;
5) уточнены оптимальные сроки и способы высадки вегетирующих саженцев с закрытой корневой системой на песчаных почвах;
6) установлена необходимость внесения припосадочного удобрения растений, оздоровленных in vitro, при адаптации их к условиям открытого грунта песчаных почв;
7) выявлено положительное влияние «точечного» внесения элементов минерального питания (припосадочное внесение) на особенности развития корневой системы и анатомического строения виноградной лозы;
8) усовершенствован способ тестирования на травянистых индикаторах.
Теоретическая значимость исследования состоит в обосновании способов повышения адаптационного потенциала оздоровленных in vitro растений винограда при переводе их в нестерильные условия и условия открытого фунта песчаных почв.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные результаты способствуют улучшению качества пребазисного посадочного материала и созданию базисных маточников суперинтенсивного типа на песчаных почвах.
Реализация результатов исследования: в процессе выполнения данной работы при личном участии автора получено 8578 адаптированных растений, заложен базисный маточник на площади около 3,0 га для перевода отрасли виноградарства на сертифицированную основу. Положения, выносимые на защиту:
1) Теоретическое обоснование процессов адаптации пробирочных растений при переводе их в нестерильные условия и высадке в открытый грунт: оптимизация процесса адаптации, оздоровленных растений винограда к условиям in vivo, введением в состав субстрата глауконита; повышение адаптивности оздоровленных in vitro растений с помощью препаратов нового поколения: для обработки субстрата – «Экстрасол-55» и растений – лигногумат калия, эмистим, циркон; совершенствование процесса доращивания адаптированных растений проведением корневых и внекорневых подкормок препаратами лигногумат калия и цитовит; обоснование способов повышения адаптивности растений, регенерированных из вызревших черенков маточных растений.
2) Научно-методические разработки и практические рекомендации: шкала оценки состояния адаптированных растений к условиям in vivo и степени развития инфекции на поверхности субстрата; обоснование необходимости локального внесения минеральных удобрений при закладке и ведении базисного маточника; особенности развития корневой системы и анатомического строения виноградной лозы как показатель адаптации растений к условиям открытого грунта; совершенствование метода травянистых индикаторов для диагностики вирусных заболеваний при фитосанитарном контроле с учетом анатомических особенностей тестируемых растений и индикаторов.
Апробация работы: основные результаты диссертационной работы представлены на научной конференции «Современные достижения биотехнологии в виноградарстве и других отраслях сельского хозяйства» (Новочеркасск, 2005), научно-практической конференции «Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России» (Рассвет, 2006), научно-практической конференции, посвященной 70-летию ВНИИВиВ им Я.И. Потапенко «Новые технологии производства и переработки винограда для интенсификации отечественной виноградовинодельческой отрасли» (Новочеркасск, 2006), школе молодых ученых: «Физиология растений фундаментальная основа современной фито-биотехнологии» (Ростов-на-Дону, 2006), научно-практической конференции, посвященной 100-летию Е.И. Захаровой «Агротехнические и экологические аспекты развития виноградовинодельческой отрасли» (Новочеркасск, 2007), международной конференции «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине» (Ростов-на-Дону, 2007), а также доложены и обсуждены на заседаниях ученого и научно-технических советов ВНИИВиВ им Я.И. Потапенко.
Публикации: по материалам диссертации опубликовано десять статей, две статьи находится в печати одна из них в рецензируемом журнале, а также получено решение о выдаче патента на изобретение (в соавторстве).;
Объём и структура диссертации: работа изложена на 168 страницах машинописного текста, состоит из введения, условий, объектов и методов исследования, экспериментальной части, заключения, выводов и практических рекомендаций, словаря используемых терминов и сокращений, библиографического списка используемой литературы, включающего 248 наименований, в том числе 46 на иностранных языках, и 3 приложения, представленных на 8 машинописных страницах. Диссертация содержит 27 таблиц и 19 рисунков в основной части работы, а также 2 таблицы в приложениях.
Источники:
http://vinograd.info/knigi/fiziologiya-vinograda-stoev/kratkie-svedeniya-o-fiziologicheskom-vozdeystvii-virusnyh-bolezney-na-rost-i-plodonoshenie-3.html
http://vinograd.info/knigi/fiziologiya-vinograda-stoev/kratkie-svedeniya-o-fiziologicheskom-vozdeystvii-virusnyh-bolezney-na-rost-i-plodonoshenie.html
http://www.dissercat.com/content/adaptatsiya-rastenii-vinograda-vitro-k-usloviyam-nesterilnoi-sredy
