Методы изучения жирового обмена у винограда и плодовых в связи с морозоустойчивостью растений

Методы изучения жирового обмена у винограда и плодовых

Жиры являются одной из важных составных частей протоплазмы живых клеток растений. Они используются и накапливаются в качестве запасных питательных веществ, особенно много их в органах размножения: в семенах и плодах. Вегетативные части редко содержат больше 5%, обычно содержание жиров колеблется в пределах 2-3%. Кора содержит больше жиров, чем древесина. Самое большое количество жиров было обнаружено в флоэме и сердцевинных лучах ветвей. В корнях содержатся следы жиров. Большое количество их обнаружено в почках в период покоя.
У большинства растений в содержании жиров отмечаются сезонные колебания: их количество увеличивается зимой и уменьшается летом. Так, например, Генкель и Окнина (1848), Ульрих и Другие (1961) показали, что под влиянием низких отрицательных температур накапливаются жиры в тканях растений, а исчезновение крахмала зимой некоторые исследователи связывают с накоплением жиров. Муромцев, Локонова и другие (1961) отмечают, что клетки, лишенные жира, легче повреждаются холодом. Иванов (1946), Мак- Нээр (1843) показали, что холод влияет не только на количество жиров, но меняет также их качество: происходят глубокие изменения в составе жиров, увеличивается количество ненасыщенных жирных кислот, Штумпф и другие (1962), напротив, в опытах по синтезу жиров нашли с помощью митохондрий, что относительно низкие температуры приводят к накоплению насыщенных жирных кислот. Таким образом, вскрытие закономерностей превращения жиров в побегах плодовых растений под воздействием холода является чрезвычайно важным звеном обмена веществ при изучении проблемы зимостойкости.
Нами в условию мягкой зимовки 1962/63 г. и крайне суровой зимы 1963/64 г. (для Армении) было проведено микрохимическое и хроматографическое изучение жирового обмена некоторых плодовых культур (персика, абрикоса и винограда). Для проведения этой работы нами разработана схема.

на бумаге, пропитанной керосином (230-260°); разделение разных жирных кислот на бумаге, пропитанной вазелиновым маслом; разделение ненасыщенных кислот на бумаге, пропитанной вазелиновым маслом.
В зависимости от задачи исследования можно проводить изучение только свободных или же связанных жиров, или обеих фракций вместе. Для этого нужно проводить соответствующую экстракцию. Дальнейшие исследования составных компонентов жиров уже проводят по общей методике на экстрактах связанных и свободных жиров.
Экстракция свободного жира. Взвешивают 10 г порошка в патронах из фильтровальной бумаги в стаканах Сокслета. Экстракцию проводят 12 часов в аппарате Сокслета петролейным эфиром на водяной бане. Сгущенный экстракт переводят количественно петролейным эфиром в 100 мл мерную колбу с притертой пробкой и так храпят в холодильнике для дальнейших анализов.
Экстрация связанного жира. Освободившийся от свободных жиров материал в стаканах Сокслета высушивают в вакуум-аппарате при 33 С. Затем 12 часов гидролизовали спиртом (95 ) в том же аппарате Сокслета на закрытой электроплитке. После этого спирт отгоняют до 1/4 емкости и заливают серным эфиром До прежнего объема. Теперь экстрагируют 12 часов смесью серного эфира и спирта(3: 1). Спирт-эфирный растворитель отгоняют, экстракт на дне колбы подвергают многократному извлечению петролейным эфиром. Все порции промывной жидкости фильтруют через стеклянный фильтр N° 1 в 100 мл мерные колбы и хранят в холодильнике до анализов.
Химические методы исследования

. Определение сырого жира (растворимая в ролейном эфире фракция).

Берут 20 мл вытяжки в коническую колбу емкостью 50 мл с притертой пробкой, высушивают в вакуум-сушилке при 20-30С* взвешивают на аналитических весах.
% сырого жира
на сухой вес
где а – вес колбы и сухой остаток, г;
б – вес колбы,, г;
Н – навеска, г;
В – влажность, %.

. Определение свободных жирных кислот. Берут
мл вытяжки высушивают в вакуум-сушилке при 20- 30°С. Остаток растворяют в 5 мл теплого этилового спирта и в присутствии одной капли индикатора нильский голубой (0,1%) титруют 0,01 н. аОН в атмосфере азота. Вычисление процента свободных кислот (по олеиновой кислоте) производят следующим образом:

где а – мл 0,01 н. МаОН,
х -свободные жирные кислоты( на сухой вес),%.

Определение триглицеридов. Берут 5 мл из петролейноэфирного экстракта в 25 мл бюкс, высушивают в вакуум-сушилке при 20-30 С, заливают 5-7 мл ацетона, смешивают палочкой до растворения большей части материала, ставят на 1 час в морозильник холодильника. Затем фильтруют в 50 мл мерную колбу, доводят до метки петролейным эфиром. Из I этого раствора берут 10 мл в пробирку с притертой пробкой. Растворитель испаряют в вакуум-сушилке при 20-30 С.

Одновременно в такой же пробирке испаряют 1 мл стандартного раствора тримкристина (1 мг/1 мл).
Обе пробирки заливают 3 мл спирт-эфирного растворителя (3:1). После растворения остатка прибавляют 1 мл раствора гидроксила мина, 0,4 мл раствора хлорного железа, через 20 минут прибавляют 0,6 мл 4 н. НCL , слабо перемешивают. Прибавляют 1 мл спирт-эфирного растворителя, и измеряют на волне 520 мм на обыкновенном фотоэлектроколориметре.
Реактивы. 1. Раствор спирт-эфира (3 части спирта, 1 часть эфира), взбалтывают и хранят в холодильнике.

Раствор гидроксилами на (раствор А) – 13,0 г гидроксиламина солянокислого растворяют в дистиллированной воде и доводят до 100 мл.

Раствор Б – 14,0 г NaOH растворяют в 50 мл воды и объем доводят до 100 мл.
Перед употреблением смешивают растворы А и Б в равных объемах.

Раствор НС£ 4 н. – 1 мл концентрированной НС& , 2 мл воды.
Стандартный раствор тримкристина – 1 мг в
мл. Вычисляют по формуле:

где х – мг триглицеридов в 1 мл вытяжки в петролейном эфире,
C1 – оптическая плотность (на красной шкале фотометра) для исследуемого раствора,
С2 – оптическая плотность для стандартного раствора.
Для пересчета триглицеридов в процентах на сухой вес нужно воспользоваться уравнением

где Н – навеска экстрагированного вещества, г;
В – влажность, %,
х – мг. триглицеридов в 1 мл петролейно-эфирной вытяжки.

Определение фосфолипидов. 5 мл из петролейного экстракта выпаривают в 50мл или в 100 мл колбе Кьельдаля на водяной бане, 5 мл смеси серной и азотной кислот (1:1) и подвергают мокрому сжиганию. Когда жидкость в колбе становится прозрачной, осторожно приливают 30 мл дистиллированной воды (в колбу бросают кусочки капилляра) и выпаривают воду до тех пор, пока пары не будут иметь запаха азотной кислоты. После сжигания жидкость переносят в 100 мл мерную колбу. Туда же прибавляют 20 мл раствора молибдата аммония и 20 мл восстановителя. Одновременно в такую же колбу на 3 мл стандартного раствора прибавляют 10 мл серной кислоты (3:1), 20 мл раствора молибдата аммония, 20 мл восстановителя. Обе колбы закрывают пробками и ставят в Термостат при 30-40 С на час, потом колориметрируют при волне 630 мм на фотометре (ФЭК-56, фильтр 9).

Реактивы. 1. Стандартный раствор – 0,3833 г KН2PO4 растворяют в 1 л дистиллированной воды (одна—две капли толуола предохраняют раствор от плесени). 1 мл этого раствора имеет 0,08732 мг фосфора (3 мл стандартного раствора содержат 0,251.96 мг фосфора).

Раствор молибдата аммония – 25 г реактива (х.ч.) растворяют в 1 л дистиллированной воды. Хранят в темной склянке с притертой пробкой.
Раствор восстановителя в 100 мл дистиллированной воды растворяют 1 г гидрохинона, 15 г бисульфата

где С 1 – концентрация фосфора в испытуемом растворе (красные цифры фотометра);
С2 – концентрация фосфора в стандартном растворе.
Причем % фосфолипидов на сухой вес равен

Йодное число. В коническую колбу с сухим остатком, который служит для определения сырого жира, заливают 2,5 мл хлороформа, который растворяет остаток на дне и стенках колбы. Закрывают пробкой и оставляют в покое на 20 минут, затем прибавляют 3 мл раствора Гануса, колбу закрывают пробкой и ставят в темноту на 1,5 часа. Потом прибавляют 5 мл 20-процентного раствора К йод, 10-20 мл воды и титруют гипосульфитом (н/10) при непрерывном взбалтывании, в присутствии 1-процентного раствора крахмала.

Статья по теме: Италия: первый опыт выращивания винограда на гидропонике

Для внесения поправки на растворы ставят слепой опыт без жирового экстракта. Вычисляют по формуле:

где A 1 – расход мл гипосульфита натрия на контрольную пробу;
A2 – расход мл гипосульфита натрия на исследуемую пробу;
Р — навеска жирового вещества.
Хроматографические методы исследования жиров

Разделение моно-, ди-, триглицеридов на тонком слое кремниевой кислоты(М.А.Муромцев, В.И.Локонова,,1961) Используется специальная кремниевая кислота для хроматографии – 200 меш. За неимением можно использовать химически чистую кремниевую кислоту после измельчения до тонкого порошка (0,1 мм) активизируется 24 часа при 120 С. Для нанесения на стекло (9×16 см) слоя толщиной в 3 мм необходимо иметь 60 г кремниевой кислоты и 1,2 г медицинского гипса. Кремниевую кислоту и гипс перемешивают в фарфоровой ступке, сразу добавляют 50 мл воды и опять перемешивают. Затем постепенно прибавляют еще 30 мл оды (всего 80 мл). Этой смесью можно покрыть стекло разными способами. Слой на стекле сушится коло 12 часов сначала при комнатной температуре, по- ом 3 часа в шкафу при 120 С.

Берутся 2 мл из первоначального экстракта в петролейном эфире в 10 мл пробирку, отгоняют растворитель в вакуум-сушилке при 20-30 С, потом прибавляют 1 мл ацетона и пробирку ставят на 1 час в морозильник холодильника. Из ацетонового раствора используют 0,25-0,5 мл (около 1500-3000 гамма), который наносят в 2 см от нижнего края покрытого споем стекла. Хроматографируют восходящим двуступенчатым методом. Для этого используют 2 батарейные камеры 20х10×10 см. Первую ступень хроматографии проводят около 35 минут в смеси петролейного эфира, серного эфира и уксусной кислоты (90:10:1). Вторую ступень – после сушки хроматограммы при комнатной температуре в течение 20 минут опять в смеси петролейного, серного эфира и уксусной кислоты (40:60:1). Хроматограмму сушат при комнатной температуре. Проявление проводят в парах йода при 60 . Для идентификации глицеридов одновременно с исследуемым раствором наносят и метчики моно-, ди-, триглицеридов.

Разделение разных триглицеридов на бумаге, пропитанной керосином (230-260 ). Ленты (4×28 см или 3×28 см) хроматографической медленной бумаги погружают в 5-процентный ацетоновый раствор керосина , потом слабо высушивают на воздухе. Пропитанные бумаги вставляют между двумя стеклами, 2 мл из петролейного экстракта сгущаются в вакууме до 0,5 мл и пробу наносят на линию старта в 2,5 см от нижнего края бумаги. Хроматографию проводят в специальных цилиндрах диаметром 5 см и длиной в восходящем потоке – 25 см. Растворителем служит смесь 30 мл ледяной уксусной кислоты и 70 мл ацетона, насыщенного керосином (230-260 ). На каждую хроматограмму используют 5 мл этого раствора. Разгонку производят приблизительно в течение 12 часов при 20 С. После этого ленты промывают сперва дистиллированной водой, потом водопроводной и сушат 5-10 минут при 50-70 С. Хроматограммы погружают на 1 минуту в раствор черного судана (70-процентный раствор спирта, насыщенный черным суданом). После стекания для осветления фона хроматографические ленты многократно погружают в 50—процентный этиловый спирт.
Разделение жирных кислот на бумаге, пропитанной вазелиновым маслом. Берут 5 мл петролейного экстракта в 20 мл пробирку. Эфир отгоняют в вакууме при 20-30 Прибавляют 5 мл 95-процентного этанола и бросают кусочки капилляра. Погружают на 10 минут в кипящую водяную баню, потом прибавляют 2 мл спиртовой щелочи (к 10 г КОН прибавляют 20 мл воды; берут из этого раствора 5 мл, смешивают с 75 мл этилового спирта) и пробирки оставляют в бане до конца отгонки жидкости. После охлаждения остаток подкисляют 1 мл раствора серной кислоты. Нагревают еще 20 минут. Охлаждают и прибавляют 15 мл бензола закрывают пробирку притертой пробкой и сильно встряхивают в течение 30 минут. Для хроматографирования используют бензольный слой.

Необходимо предварительно обработать бумагу. Для этого через ленты 3×30 см медленной хроматографической бумаги пропускают 50-процентную уксусную кислоту в нисходящем потоке, потом высушивают и пропитывают в восходящем потоке 7-10- процентным бензольным раствором чистого вазелинового масла. После испарения бензола на воздухе исследуемые пробы (около 1500 мг жирных кислот) наносят на бумагу в 3 см от нижнего края. Хроматографию проводят в восходящем потоке смесью уксусной кислоты (98%)? муравьиной кислоты (85%) и воды (75:25:2,5).
Для получения собранных пятен без хвостов можно использовать также ступенчатый метод восходящей хроматографии. Первую ступень проводят 90-процентной уксусной кислотой и 85-процентной муравьиной кислотой (3:1); вторую ступень – 98-процентной уксусной и 85-процентной муравьиной кислотой (3:1). После сушки хроматограмму промывают дистиллированной водой и погружают на 30 минут в насыщенный раствор азотнокислого висмута, потом снова промывают водой и погружают в 0,2-процентный раствор Na2S. Полученные пятна сравнивают с метчиком жирных кислот.

Разделение ненасыщенных жирных кислот на бумаге, пропитанной вазелиновым маслом. Работу проводят, как в разделе 3. Хроматограммы проявляют 0,1- процентным раствором КМпО4 в течение 1,5 минут, после чего их переносят в кюветы и отмывают водой. На белом фоне получают коричневые пятна ненасыщенных кислот.

Хроматограммы разных триглицеридов и жирных кислот можно подвергнуть количественному промеру на денситометре.

Влияние хлорхолинхлорида на физиолого-биохимические процессы и морозоустойчивость винограда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Кучер, Галина Михайловна

Специальность ВАК РФ 03.00.12
Количество страниц 234

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Кучер, Галина Михайловна

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.7

2.1. Современное состояние физиологии морозоустойчивости растений.7

2.2. Применение регуляторов роста – возможный путь.повышения морозоустойчивости растений .16

2.2.1. Основные свойства ретардантов и их применение .18

2.2.2. Физиологическое действие хлорходин-хлорида на растения.24

2.2.3. Повышение холодо- и морозоустойчивости растений под влиянием хлорхолин хлорида.32

2.2.4. Влияние хлорхолинхлорида на виноград 36

3. МЕТОДИКА И. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛВДОВАНИЙ.41

3.1. Место, объекты и схемы полевых опытов.41

3.2. Учеты, анализы, методы исследований.43-^

3.3. Краткая почвенно-климатическая характеристика района Северного Причерноморья и особенности метеорологических условий в годы проведения исследований 48

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ .53

4.1. Изменение показателей роста и развития вегетативных органов винограда иод влиянием хлорхолинхлорида.53

4.2. Влияние хлорхолинхлорида на физиолого-биохи-мические процессы винограда .65

4.2.1. Изменение содержания хлоро^иллов.в.-. . листьях и зеленых побегах .65

4.2.2. Содержание белков в тканях листьев и побегов .73

4.2.3. Изменение интенсивности дыхания .82

4.2.4. Содержание воды в тканях винограда.89

4.2.5. Углеводный комплекс в листьях и побегах винограда .103

4.3. Морозоуотойчивость винограда после обработки ретардантом .117

4.3.1. Морозоустойчивость производственных насаждений винограда после обработки хлорхолинхлоридом.126

4.4. Влияние хлорхолинхлорида на.урожай-и его качество .131

4.4.1. Результаты производственного испытания и экономическая эффективность препара

4.5. Обсуждение результатов.154

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние хлорхолинхлорида на физиолого-биохимические процессы и морозоустойчивость винограда»

Одним из главных направлений развития народного хозяйства Советского Союза на 1980 – 1985 годы, принятых на ХХУ1 съезде КПСС, является последовательное и неуклонное осуществление аграрной политики партии.

Статья по теме: Новые зимостойкие сорта отечественной селекции - Районированные сорта винограда - виноград

Значительное место в сельскохозяйственном производстве занимает виноград – важный продукт питания и сырье для пищевой промышленности. Но в условиях юга Украины виноградные насаждения почти ежегодно страдают в той или иной степени от повреждений морозами. Поэтому вопросы изучения и повышения морозоустойчивости виноградного растения актуальны. Большие экономические потери, вызываемые гибелью виноградных насаждений от морозов, вынуждают искать эффективные способы защиты. Существуют разнообразные агротехнические мероприятия, дающие возможность в какой-то мере снизить степень повреждения винограда от мороза. Но они не всегда эффективны, требуют значительных затрат и, кроме того, трудно применимы в техническом отношении на больших площадях. Поэтому, перед учеными – биологами ставится задача: в совершенстве изучить биологию виноградного растения, более углубленно исследовать основные закономерности протекающих в организме процессов с тем, чтобы разработать способы повышения его устойчивости.

По современным представлениям морозоустойчивость растений, в том числе и виноградной лозы, определяется не каким-либо одним фактором или веществом, а целым комплексом процессов и реакций, происходящих внутри клеток и растений в целом. Внешние неблагоприятные воздействия вызывают как функциональные, так и структурные изменения. Ь результате з^их сложных внутриклеточных процессов формируется устойчивая к неблагоприятным факторам структура» Следовательно, воздействуя на физиолого-биохимические процессы, происходящие в виноградной растении, можно изменить его устойчивость* Существуют способы повышения устойчивости растений путем обработки их химически активными веществами» Обработка надземных органов растений такими препаратами повышает приспособительные защитные реакции к неблагоприятным условиям вследствие изменения направленности физиологических процессов» Исходя из этого, целью нашей работы и было изучить влияние нового регулятора роста – ретарданта хлорхолинхлорида на морозоустойчивость винограда, выявить возможность широкого применения этого препарата на виноградных насаждениях* Для достижения этой цели ставились основные задачи:

– изучить влияние хлорхолинхлорида на агробиологические показатели винограда;

– провести физиолого-биохимические исследования и дать обоснование действию этого препарата на морозоустойчивость винограда»

В результате проведенных исследований установлено, что хлор-холинхлорид /в отечественном производстве – препарат ТУР/ является эффективным и перспективным для виноградной культуры в условиях юга Украины.

На защиту выносятся следующие основные выводы и предложения, отличающиеся новизной и представляющие теоретическую и практическую ценность:

I. Хлорхолинхлорид существенно влияет на перестройку ростовых процессов винограда, особенно у сильнорослых сортов с продолжительным периодом вегетации, способствует более раннему завершению роста, лучшему вызреванию лозы»

2» Под влиянием обработки хлорхолинхлоридом происходят глу

бокие перестройки фиаиолого-биохиыических показателей: изменяется содержание хлорофилла, белков, углеводов, форм воды, интенсивность дыхания тканей листьев и побегов винограда. Обработка препаратом вызывает значительные изменения структурно-физических свойств протоплазмы, что в конечном итоге приводит к повышению устойчивости побегов к низким температурам как в год обработки, так и в год последействия препарата.

3. Установлено положительное влияние хлорхолинхлорида на урожайность винограда и его качество.

4. Отмечена высокая экономическая эффективность применяемого ретарданта на плодоносящих виноградниках в условиях производства.

5. По результатам исследований производству рекомендованы рациональные дозы и сроки обработок виноградников с целью повышения устойчивости винограда к неблагоприятным условиям и его продуктивности. Разработаны инструктивно-методические указания по обработке виноградников хлорколинхлоридом.

Работа выполнялась с 1971 по 1982 год в лаборатории физиологии и биохимии Украинского научно-исследовательского института виноградарства и виноделия им. В.Е.Таирова, который вошел в 1977 году в состав Научно-производственного объединения по виноградарству и виноделию Главплодвинпрома УССР. Производственные испытания результатов исследований проводили в Головном предприятии и совхозе “Лиманский” НПО по ВйВ, в совхозах “Таврия” и им. Ленина Херсонского совхозвинтреста.

Методы изучения морозоустойчивости растений.

И. И. Тумановым с сотрудниками предложены лабораторные методы ускоренного определения морозоустойчивости различных культурных растений. Испытуемые растения после закаливания подвергают воздействию критических низких температур в холодильных камерах, что дает возможность выявить невымерзающие растения. Такая ускоренная оценка морозоустойчивости имеет большое преимущество перед обычным полевым способом оценки, так как последний требует много времени (иногда нескольких лет).

Другие надежные и удобные в исполнении лабораторные методы определения морозоустойчивости основаны на измерении вязкости цитоплазмы в клетках тканей исследуемых органов, определении электропроводности и др. Определение морозоустойчивости культурных растений мирового ассортимента показало, что страны СНГ обладают самыми устойчивыми их формами. Наиболее устойчивые сорта озимой пшеницы выведены опытными учреждениями юго-востока и северо-востока России, где природная обстановка благоприятствует выведению морозоустойчивых форм.

ЗИМОСТОЙКОСТЬ РАСТЕНИЙ

Зимостойкость как устойчивость к комплексу неблагоприятных факторов перезимовки.

Непосредственное действие мороза на клетки — не единственная опасность, угрожающая многолетним травянистым и древесным культурам, озимым растениям в течение зимы. Помимо прямого действия мороза растения подвергаются еще ряду неблагоприятных факторов. В течение зимы температура может существенно колебаться. Морозы нередко сменяются кратковременными и длительными оттепелями. В зимнее время нередки снежные бури, а в бесснежные зимы в более южных районах страны — и суховеи. Все это истощает растения, которые после перезимовки выходят сильно ослабленными и в последующем могут погибнуть.

Особенно многочисленные неблагоприятные воздействия испытывают травянистые многолетние и однолетние растения. На территории России в неблагоприятные годы гибель посевов озимых зерновых достигает 30—60 %. Погибают не только ози-

мые хлеба, но и многолетние травы, плодовые и ягодные многолетние насаждения. Кроме низких температур озимые растения повреждается и гибнут от ряда других неблагоприятных факторов в зимнее время и ранней весной: выпревания, вымокания, ледяной корки, выпирания, повреждения от зимней засухи.

Выпревание, вымокание, гибель под ледяной коркой, выпирание, повреждение от зимней засухи.

Выпревание. Среди перечисленных невзгод первое место занимает выпревание растений. Гибель растений от выпревания наблюдается преимущественно в теплые зимы с большим снеговым покровом, который лежит 2—3 мес, особенно если снег выпадает на мокрую и талую землю. Исследования И. И. Туманова (1932) показали, что причина гибели озимых от выпревания — истощение растений. Находясь под снегом при температуре около О °С в сильно увлажненной среде, почт!! полной темноте, т. е. в условиях, при которых процесс дыхания идет достаточно интенсивно, а фотосинтез исключен, растения постепенно расходуют сахара и другие запасы питательных веществ, накопленные в период прохождения первой фазы закаливания, и погибают от истощения (содержание Сахаров в тканях уменьшается с 20 до 2—4 %) и весенних заморозков. Такие растения весной легко повреждаются снежной плесенью, что также приводит к их гибели.

Н. А. Максимов (1958) отмечал, что при температуре немного выше О °С растения скорее проходят яровизацию, чем при температуре ниже О °С, но вместе с тем теряют свою устойчивость к морозу и затем быстро погибают при сходе снегового покрова и весенних заморозков. Устойчивость сортов озимых против выпревания в районах с очень глубоким снеговым покровом обусловливается прежде всего накоплением достаточного запаса растворимых углеводов, а также возможно меньшей интенсивностью дыхательного процесса при пониженных температурах.

Статья по теме: Рубиана - виноград

Вымокание. Вымокание проявляется преимущественно весной в пониженных местах в период таяния снега, реже во время длительных оттепелей, когда на поверхности почвы накапливается талая вода, которая не впитывается в замершую почву и может затопить растения. В этом случае причиной гибели растений служит резкий недостаток кислорода (анаэробные условия _ гипоксия). У растений, оказавшихся под слоем воды, нормальное дыхание прекращается из-за недостатка кислорода в воде и почве. Отсутствие кислорода усиливает анаэробное дыхание растений, в результате чего могут образоваться токсичные вещества и растения погибают от истощения и прямого отравления организма.

В окружающей растения снеговой воде содержится основной продукт анаэробного дыхания — спирт. В условиях избытка

влаги в почве образуются вредные для растений закисные соединения, ряд элементов минерального питания переходит в неусвояемое состояние. В условиях анаэробиозиса у озимых нарушаются ультраструктура и связь пигментов с белково-липидным комплексом мембран хлоропластов, снижаются содержание хлорофилла и активность нитратредуктазы. В растениях накапливаются продукты анаэробного превращения углеводов (пируват, лактат, этанол, ацетальдегид), увеличивается содержание свободного пролина, накопление которого рассматривается как один из способов адаптации растений к гипоксии.

Озимая пшеница более устойчива к вымоканию (гипоксии), чем озимая рожь. У более устойчивых к гипоксии сортов озимой пшеницы ткани корневой системы имеют более развитые межклеточники и воздушные полости, при недостаточной аэрации почвы образуются мелкие дополнительные корни у самой поверхности (на поверхности) почвы. Растения, выходящие из-под снега весной, при низких температурах воздуха и воды относительно устойчивы к затоплению.

С повышением температуры устойчивость резко снижается. Так, для многих травянистых растений повышение температуры воды до 10 °С в течение суток приводит к снижению урожая на одну треть, за 2 сут — примерно наполовину, а при сохранении повышенной температуры в течение 8 сут урожай практически равен нулю.

Гибель под ледяной коркой. Ледяная корка образуется на полях в районах, где частые оттепели сменяются сильными морозами. Действие вымокания в этом случае может усугубляться. При этом происходит образование висячих или притертых (контактных) ледяных корок. Менее опасны висячие корки, так как они образуются сверху почвы и практически не соприкасаются с растениями; их легко разрушить катком.

При образовании же сплошной ледяной контактной корки растения полностью вмерзают в лед, что ведет к их гибели, так как и без того ослабленные от вымокания растения подвергаются очень сильному механическому давлению. Причина гибели состоит в том, что растения утрачивают морозоустойчивость из-за прекращения аэрации, потому что лед практически непроницаем для газов, а также вследствие усиления влияния низких температур. Растения, как и в случае вымокания, переходят на анаэробное дыхание, при котором образуются спирт и другие токсичные вещества.

Если ледяная корка нетолстая и вмерзают только узлы кущения, а листья находятся на воздухе, то такие растения выживают, поскольку воздух проникает по межклеточникам из листьев в корневую систему. Ледяная корка не образуется, если после оттепели выпадает снег, не позволяющий морозу глубоко проникнуть в почву, тем самым предотвращая его повреждающее

воздействие на растения. Ледяная корка является причиной гибели озимых на обширных площадях, особенно в Поволжье и на юге Украины.

Выпирание.

Повреждение и гибель растений от выпирания определяются разрывами корневой системы. Выпирание растений наблюдается, если осенью морозы наступают при отсутствии снежного покрова или если в поверхностном слое почвы мало воды (при осенней засухе), а также при оттепелях, если снеговая вода успеет всосаться в почву. В этих случаях замерзание воды начинается не с поверхности почвы, а на некоторой глубине (где есть влага). Образующаяся на глубине прослойка льда постепенно утолщается за счет продолжающегося поступления воды по почвенным капиллярам и поднимает (выпирает) верхние слои почвы вместе с растениями, что приводит к обрыву корней растений, проникших на значительную глубину.

Весной после оттаивания почвы растения остаются лежать на поверхности и погибают от иссушения, если не происходит их вторичное укоренение. Своевременное прикатывание растений (почвы) стимулирует образование у них новых корней. Устойчивость растений к выпиранию определяется способностью корней к растяжению. На этом основан и метод отбора растений на устойчивость к выпиранию в селекционном процессе.

Повреждения от зимней засухи. Устойчивый снеговой покров предохраняет озимые злаки от зимнего высыхания. Однако они в условиях бесснежной или малоснежной зимы, как и плодовые деревья и кустарники, в ряде районов России часто подвергаются опасности чрезмерного иссушения постоянными и сильными ветрами, особенно в конце зимы при значительном нагреве солнцем. Дело в том, что водный баланс растений складывается зимой крайне неблагоприятно, так как поступление воды из замерзшей почвы практически прекращается.

Для уменьшения испарения воды, неблагоприятного действия зимней засухи плодовые древесные породы образуют на ветвях мощный слой пробки, сбрасывают на зиму листья. При длительном осеннем бесснежье наблюдается привядание озимых злаков, которое скорее полезно, так как способствует повышению морозоустойчивости озимых, что важно при отсутствии снегового покрова. Однако ранняя осенняя засуха, препятствуя кущению и укоренению озимых, их закалке, причиняет растениям значительный вред. Весной иссушение надземных частей перезимовавших растений за счет солнечного прогрева и ветра усугубляется недостаточным притоком воды из почвы, которая в это время еще недостаточно прогрета.

Способы повышения зимостойкости растений. Зимостойкость — это способность растений противостоять целому комплексу неблагоприятных факторов внешней среды в зимнее

время. Основные способы ее повышения — подбор и селекция видов и сортов сельскохозяйственных культур, наиболее приспособленных к комплексу неблагоприятных условий перезимовки конкретного региона. Причины зимних повреждений и даже полной гибели зимующих растений разнообразны и не обусловливаются только действием мороза.

Сорта, проявившие себя в одних районах как наиболее зимостойкие, могут оказаться значительно менее устойчивыми в других. Наиболее полное представление о зимостойкости сорта озимых дают полевые испытания, в результате которых растения подвергаются комплексному воздействию сочетания неблагоприятных факторов и преобладающему из них, например, для Поволжья — низкие температуры при недостаточном снеговом покрове, для Белоруссии или северо-запада Украины — это прежде всего выпревание. Предпочтение отдают сортам, проявившим з данном регионе высокую устойчивость к преобладающему повреждающему фактору.

Озимые злаки наиболее устойчивы в начале яровизации, по окончании ее устойчивость их снижается. Высокая зимостойкость лучших сортов озимых в значительной степени объясняется большей продолжительностью яровизации, которую они заканчивают уже зимой при отрицательных температурах.

Лаборатория физиологии растений МПО «Подмосковье» РАСХН успешно использует в селекционном процессе оценку зимостойкости озимых зерновых культур по комплексу физиологических показателей.

Меры предупреждения гибели озимых хлебов. Для повышения устойчивости к морозу и другим неблагоприятным факторам, особенно слабоустойчивых видов и сортов, необходимо предварительно провести определенные агроприемы. Повышают устойчивость растений к неблагоприятным факторам перезимовки правильный выбор сроков посева, поддержание хорошей структуры почвы для создания благоприятного водного, воздушного и теплового режимов, снегозадержание, создание оптимальных условий питания. К таким приемам относится осеннее известкование почв, поскольку степень повреждения растений коррелирует со снижением величины рН в клетках тканей. Своевременное известкование почв с одновременным внесением удобрений понижает кислотность среды и повышает зимостойкость растений за счет улучшения ионного баланса в органах растений. Особенно важное значение имеет внесение фосфорно-калийных удобрений.

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 26 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Источники:

http://vinograd.info/knigi/metodiki-po-fiziologo-biohimicheskim-issledovaniyam/metody-izucheniya-zhirovogo-obmena-u-vinograda-i-plodovyh.html
http://www.dissercat.com/content/vliyanie-khlorkholinkhlorida-na-fiziologo-biokhimicheskie-protsessy-i-morozoustoichivost-vin
http://studopedia.net/14_24631_metodi-izucheniya-morozoustoychivosti-rasteniy.html

Методы изучения жирового обмена у винограда и плодовых в связи с морозоустойчивостью растений

Методы изучения жирового обмена у винограда и плодовых в связи с морозоустойчивостью растений