RU2653016C2 - Method of the grapes frost resistance determining - Google Patents

Method of the grapes frost resistance determining Download PDF

Info

Publication number
RU2653016C2
RU2653016C2 RU2016138704A RU2016138704A RU2653016C2 RU 2653016 C2 RU2653016 C2 RU 2653016C2 RU 2016138704 A RU2016138704 A RU 2016138704A RU 2016138704 A RU2016138704 A RU 2016138704A RU 2653016 C2 RU2653016 C2 RU 2653016C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tissues
fluorescence
plant
chlorophyll
plants
Prior art date
Application number
RU2016138704A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016138704A (en
RU2016138704A3 (en
Inventor
Татьяна Викторовна Савченко
Мария Андреевна Сундырева
Михаил Сергеевич Христин
Вячеслав Васильевич Климов
Сергей Владимирович Бирюков
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук (ИФПБ РАН)
Татьяна Викторовна Савченко
Мария Андреевна Сундырева
Михаил Сергеевич Христин
Климова Лариса Алексеевна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук (ИФПБ РАН), Татьяна Викторовна Савченко, Мария Андреевна Сундырева, Михаил Сергеевич Христин, Климова Лариса Алексеевна filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук (ИФПБ РАН)
Priority to RU2016138704A priority Critical patent/RU2653016C2/en
Publication of RU2016138704A publication Critical patent/RU2016138704A/en
Publication of RU2016138704A3 publication Critical patent/RU2016138704A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2653016C2 publication Critical patent/RU2653016C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to viticulture and selection. In the method measuring the plant tissues photochemical activity value. At that, the plant frost resistance evaluation is determined from the chlorophyll cortical photosynthesis maximum value. In the plant selected area or taken from it cuttings preliminary removing the plant outer crust and fixing the chlorophyll fluorescence from the naked chlorenchyma tissues. Fluorescence data are processed, identified and compared with the frost-resistant plants chlorenchyma tissues photochemical activity data obtained by analyzing of the known resistant and / or sensitive to the low-temperatures reference varieties growing on the same plantation under the same conditions, or with the previously obtained chlorophyll in the chlorenchyma tissues fluorescence values of the reference varieties, previously recorded in the created database. Most frost-resistant plants are detected by the photochemical activity in chlorenchyma tissues maximum values.
EFFECT: method provides the frost-resistant varieties accelerated selection and the determination of the degree of damage to plants or parts thereof, including under the field conditions.
13 cl, 1 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к физиологии растений и сельскому хозяйству и может быть использовано при скрининге растений винограда по признаку морозостойкости, оценке новых гибридных форм в селекции, при интродукции, сортоизучении и сортоиспытании, а также в агротехнической практике для оценки степени повреждения частей растений низкотемпературным стрессом.The invention relates to plant physiology and agriculture and can be used for screening grape plants based on frost resistance, evaluating new hybrid forms in breeding, introducing, cultivating and testing varieties, as well as in agricultural practice to assess the degree of damage to parts of plants by low temperature stress.

Уровень техникиState of the art

Разработка надежного и недорого стоящего способа быстрой оценки степени повреждения низкотемпературным стрессом растений, а также выявление морозостойких растений на ранней стадии в селекционной практике является насущной необходимостью. Большинство имеющихся методов оценки морозостойкости применимы лишь для анализа однолетних растений (например, способ отбора генетически обусловленных морозостойких форм озимых зерновых культур (заявка N 4787543/13; способ оценки морозостойкости озимой пшеницы патент РФ №2198504) [1].The development of a reliable and inexpensive way to quickly assess the degree of damage by low-temperature plant stress, as well as the identification of frost-resistant plants at an early stage in breeding practice is an urgent need. Most of the available methods for assessing frost resistance are applicable only for the analysis of annual plants (for example, a method for selecting genetically determined frost-resistant forms of winter crops (application N 4787543/13; method for assessing frost resistance of winter wheat, RF patent No. 2198504) [1].

В отличие от однолетних растений многолетние растения подвержены температурным флуктуациям всех сезонов года, а значит, они должны быть приспособлены к более широкому диапазону температур внешней среды. Известен способ определения морозостойкости сортов яблони АС СССР №1620061 [2]. Способ включает сбор лозы, промораживание при критической температуре, отращивание и последующую глазомерную оценку повреждений по величине некротированной ткани. Известен патент РФ№2 448 456 [3], в котором описан способ, включающий определение состояния глазков у однолетних побегов винограда. Определяют объем глазков у сортов-эталонов винограда и у соответствующего исследуемого сорта винограда, который определяют по формуле V=1/3πr2h, где r равен

Figure 00000001
диаметра основания глазка; h - высота глазка. Затем сравнивают объемы между собой, если объем глазков исследуемого сорта винограда меньше объема глазков сорта-эталона, то сорт относят к морозоустойчивому. К недостатку приведенных способов относится влияние субъективной глазомерной оценки параметров устойчивости на точность результата.Unlike annual plants, perennial plants are subject to temperature fluctuations of all seasons of the year, which means that they must be adapted to a wider range of ambient temperatures. A known method for determining the frost resistance of apple varieties of the USSR AS No. 1620061 [2]. The method includes collecting vines, freezing at a critical temperature, growing and subsequent ocular assessment of damage by the size of the necrotic tissue. Known patent of the Russian Federation No. 2 448 456 [3], which describes a method that includes determining the condition of the eyes in the annual shoots of grapes. The volume of ocelli is determined for the grape standard varieties and for the corresponding studied grape variety, which is determined by the formula V = 1 / 3πr 2 h, where r is
Figure 00000001
diameter of the base of the eye; h is the height of the eye. Then the volumes are compared with each other, if the volume of the eyes of the studied grape variety is less than the volume of the eyes of the reference variety, then the variety is classified as frost-resistant. The disadvantage of these methods is the effect of subjective eye measurement of stability parameters on the accuracy of the result.

Известны способы оценки морозоустойчивости плодовых культур, в которых используют методы оценки, основанные на измерении биохимических параметров в растительных тканях: по определению содержания спирторастворимой фракции белков - проламинов (патент 1323028), антоцианов - цианидов в коре однолетних побегов (патент 1042672), по транскрипционной активности генов разных форм дегидринов (US 20150376720, WO 2006085769), по количеству «холодного» белка с помощью иммунохимического анализа (US 5686249 А). Известен метод (патент РФ №2056737) [4], в котором диагностику морозоустойчивости плодовых культур проводят путем определения в растительной ткани, в качестве которой используют почки однолетних растений в период относительного покоя, содержания фруктозы до и после промораживания в морозильной камере до критических температур, и по отношению содержания фруктозы после промораживания к этому показателю до промораживания судят о морозоустойчивости, при этом к морозоустойчивым относят сорта, имеющие соотношение, не превышающее 1,35. Все эти методы основаны на проведении дорогостоящих биохимических анализов, требуют привлечения высококвалифицированного персонала, что делает невозможным их широкое практическое применение. До настоящего времени существует необходимость разработки дешевого метода, которым легко может овладеть человек, не имеющий специальной подготовки.Known methods for assessing frost resistance of fruit crops, which use assessment methods based on measuring biochemical parameters in plant tissues: to determine the content of the alcohol-soluble fraction of proteins - prolamins (patent 1323028), anthocyanins - cyanides in the bark of annual shoots (patent 1042672), according to transcriptional activity genes of different forms of dehydrins (US 20150376720, WO 2006085769), according to the number of “cold” protein using immunochemical analysis (US 5686249 A). The known method (RF patent No. 2056737) [4], in which the diagnosis of frost resistance of fruit crops is carried out by determining in plant tissue, which is used as the buds of annual plants during the period of relative dormancy, the fructose content before and after freezing in the freezer to critical temperatures, and with respect to the fructose content after freezing, frost resistance is judged to this indicator before freezing, while varieties having a ratio not exceeding 1.35 are referred to as frost resistant. All these methods are based on costly biochemical analyzes and require the involvement of highly qualified personnel, which makes their widespread practical application impossible. Until now, there is a need to develop a cheap method that can easily be mastered by a person who does not have special training.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является изобретение (патент РФ №2 514 400) [5], в котором морозоустойчивость плодовых растений оценивают способом, включающим промораживание однолетних побегов в период покоя в камере искусственного климата. При этом оценку поврежденных побегов производят не визуально, а по величине максимального квантового выхода фотохимических реакций фотосистемы 2 и относительной скорости транспорта электронов фотосистемой 2 в тканях камбия и почек, которые определяют ПАМ (пульс-амплитудной модуляции)-флуориметром. Регистрируют минимальный уровень флуоресценции и изменения этого показателя под действием актиничного света плотностью 190 μmol/(m2s) и после воздействия на объект импульса света высокой интенсивности (10000 μmol/(m2s), 450 нм). Однако этот способ обладает существенным недостатком. Использование тканей камбия для анализа фотохимической активности является технически сложной задачей, так как камбий представляет собой один слой меристематических клеток, расположенный между древесиной и лубом, который очень трудно или невозможно идентифицировать невооруженным глазом. Более того, клетки камбия, как и другие меристематические клетки, содержат не хлоропласты, а предшественники хлоропластов - пропластиды [6], что ставит под сомнение возможность анализа фотохимической активности в тканях камбия.The closest analogue of the proposed technical solution is the invention (RF patent No. 2,514,400) [5], in which frost resistance of fruit plants is evaluated by a method involving freezing of annual shoots during dormancy in an artificial climate chamber. In this case, the assessment of damaged shoots is carried out not visually, but by the magnitude of the maximum quantum yield of the photochemical reactions of photosystem 2 and the relative electron transport rate by photosystem 2 in the cambium and kidney tissues, which are determined by the PAM (pulse amplitude modulation) fluorimeter. The minimum level of fluorescence and changes in this indicator are recorded under the action of actinic light with a density of 190 μmol / (m 2 s) and after exposure to an object with a high-intensity light pulse (10000 μmol / (m 2 s), 450 nm). However, this method has a significant drawback. The use of cambium tissues for the analysis of photochemical activity is a technically difficult task, since cambium is a single layer of meristematic cells located between wood and bast, which is very difficult or impossible to identify with the naked eye. Moreover, cambium cells, like other meristematic cells, do not contain chloroplasts, but precursors of chloroplasts — proplastids [6], which casts doubt on the possibility of analyzing photochemical activity in cambium tissues.

Измерение параметров флуоресценции хлорофилла для оценки состояния растения находит широкое применение в связи с дешевизной, простотой и надежностью метода, однако объектом измерения в подавляющем большинстве случаев являются фрагменты листьев растений. Известны технические решения для измерения уровня хлорофилла в лабораторных условиях с помощью флуориметров (патент США № US 5426306, патент США № US6624887, патент США № US 9377404) [7-10]. В патенте РФ №2199730 [11], приведена схема флуориметра и его применение для контроля листовых пластин растений и последующей подкормки растений в теплицах и на открытом грунте с учетом данных измерений параметров фотосинтеза при установке флуориметра на трактор. При этом дополнительно определяют заражение растений фитопатогенными грибами, например, мучнистой росой.The measurement of chlorophyll fluorescence parameters to assess the state of a plant is widely used due to the cheapness, simplicity, and reliability of the method, but the object of measurement in the vast majority of cases are fragments of plant leaves. Known technical solutions for measuring the level of chlorophyll in laboratory conditions using fluorimeters (US patent No. US 5426306, US patent No. US6624887, US patent No. US 9377404) [7-10]. In RF patent No. 2199730 [11], a fluorimeter scheme and its application for monitoring plant leaf plates and subsequent feeding of plants in greenhouses and on the open ground is given, taking into account the measurement data of photosynthesis parameters when installing the fluorimeter on a tractor. In addition, the infection of plants with phytopathogenic fungi, for example, powdery mildew, is additionally determined.

Для решения задачи измерения параметров флуоресценции в полевых условиях используются переносные устройства. Известны патенты США № US 7112806, № US 8249308 [12], в которых описываются портативные приборы для измерения флуоресценции листовых поверхностей растений, в том числе и на растущих объектах. В патенте США № US 8249308 портативный флуориметр имеет массив светодиодов со спектральным диапазоном 400-600 нм, цифровое устройство формирования изображения, запоминающее устройство для хранения библиотеки флуоресцентных изображений, с помощью которых можно определить состояние листовой пластины.To solve the problem of measuring fluorescence parameters in the field, portable devices are used. Known US patents No. US 7112806, No. US 8249308 [12], which describes portable instruments for measuring the fluorescence of leaf surfaces of plants, including on growing objects. In US patent No. US 8249308, a portable fluorimeter has an array of LEDs with a spectral range of 400-600 nm, a digital imaging device, a storage device for storing a library of fluorescence images, with which you can determine the state of the sheet plate.

Известны переносные приборы для измерения содержания хлорофилла в листовых пластинах. Например, прибор РХ-144 измеряет флуоресценцию хлорофилла на рабочей площади 10 мм2, имеет две волны измерения, полупроводниковый фотодиод и работает на двух батареях, запоминая данные до 30 измерений [13]. Последние переносные модели ССМ-300 имеют цветной дисплей, большой объем памяти до 2 Гбайт, высокую точность измерения [14].Known portable instruments for measuring the content of chlorophyll in leaf blades. For example, the PX-144 instrument measures chlorophyll fluorescence over a working area of 10 mm 2 , has two measurement waves, a semiconductor photodiode, and operates on two batteries, storing data for up to 30 measurements [13]. The latest portable SSM-300 models have a color display, a large memory capacity of up to 2 GB, and high measurement accuracy [14].

Одна из задач, на решение которой направлено изобретение, заключаются в создании нового способа определения морозостойкости растений винограда для ускоренного отбора морозостойких сортов, гибридов, мутантов, спонтанных клонов и для определения степени повреждения растений или их частей.One of the problems to which the invention is directed is to create a new method for determining the frost resistance of grape plants for the accelerated selection of frost-resistant varieties, hybrids, mutants, spontaneous clones and to determine the degree of damage to plants or their parts.

Другой задачей является повышение точности, доступности, ускорения и упрощения процесса при определении морозостойкости растений и определения степени повреждения растений или их частей непосредственно на плантации в полевых условиях.Another objective is to increase the accuracy, availability, acceleration and simplification of the process when determining the frost resistance of plants and determining the degree of damage to plants or their parts directly on the plantation in the field.

В соответствии с предлагаемым способом высокочувствительный метод измерения индуцируемой флуоресценции хлорофилла может быть использован для оценки морозостойкости древесных растений, в том числе древесной лианы-винограда, на всех стадиях развития растений, во все сезоны, включая безлиственные периоды. Поставленные задачи решены следующим образом.In accordance with the proposed method, a highly sensitive method for measuring the induced fluorescence of chlorophyll can be used to assess the frost resistance of woody plants, including woody vine-grapes, at all stages of plant development, in all seasons, including leafless periods. The tasks are solved as follows.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Одним из аспектов изобретения является способ оценки и отбора морозостойких растений, в соответствии с которым, измеряют величину фотосинтетических параметров растений, при этом оценку морозостойкости растения определяют по величине кортикулярного фотосинтеза в выбранных участках хлоренхимного слоя, расположенного под внешней корой растения. Для этого предварительно удаляют участок наружной коры и фиксируют флуоресценцию хлорофилла с обнаженных хлоренхимных тканей. Данные флуоресценции обрабатывают, идентифицируют и сравнивают с данными фотохимической активности хлоренхимных тканей известных морозостойких растенийOne of the aspects of the invention is a method for evaluating and selecting frost-resistant plants, according to which, the photosynthetic parameters of the plants are measured, and the frost resistance of the plants is determined by the value of corticular photosynthesis in selected areas of the chlorine-chemical layer located under the outer bark of the plant. For this, a portion of the external cortex is preliminarily removed and chlorophyll fluorescence is recorded from exposed chlorenche tissue. The fluorescence data is processed, identified and compared with the photochemical activity of the chlorinated chemical tissues of known frost-resistant plants.

Другим аспектом изобретения является более качественная оценка поврежденных одресневевших вегетативных органов плодовых растений и винограда для их обрезки и более эффективный отбор черенков для прививки, за счет определения величин индуцируемой флуоресценции хлорофилла в хлоренхимных тканях растения. При этом измерение фотосинтеза проводят на участках растения входящих в группу, состоящую из штамба, рукавов, однолетней лозы или черенков.Another aspect of the invention is a better assessment of damaged damaged ancestral vegetative organs of fruit plants and grapes for their pruning and a more efficient selection of cuttings for grafting, by determining the magnitude of the induced fluorescence of chlorophyll in the plant chlorenchymic tissues. At the same time, photosynthesis is measured on plant sites included in the group consisting of the stem, sleeves, annual vine or cuttings.

Другой аспект изобретения связан с тем, что оценку величины кортикулярного фотосинтеза осуществляют по значению переменной флуоресценции хлорофилла. При этом производят измерения в диапазоне от 350 нм до 730 нм и с интенсивностью до 4000 мкмоль⋅м-2⋅с-1, без использования вспышек насыщающего света или с использованием вспышек насыщающего света интенсивностью до 200000 мкмоль⋅м-2⋅с-1.Another aspect of the invention is related to the fact that corticular photosynthesis is evaluated by the value of the variable chlorophyll fluorescence. In this case, measurements are made in the range from 350 nm to 730 nm and with an intensity of up to 4000 μmol⋅m -2 ⋅ s -1 , without using flashes of saturating light or using flashes of saturating light with an intensity of up to 200000 μmol⋅m -2 ⋅ s -1 .

Таким образом, предлагается использование действующего и насыщающего света в широком диапазоне интенсивности и длительности вспышек, что сделает возможным применение данного способа на растениях с разной активностью фотохимических процессов в хлоренхимных тканях одревесневших органов. В соответствии с предлагаемым способом измерение переменной флуоресценции хлорофилла можно проводить в широком диапазоне температур, во все сезоны, как в лабораторных условиях, так и в полевых условиях, что обусловлено тем, что первичные фотофизические и фотохимические процессы, связанные с поглощением и трансформацией энергии, осуществляемые ФС2 и ФС1, не зависят от температуры. При измерении флуоресценции в полевых условиях используют измерительную головку флуориметра, выполненную с возможностью ее закрепления на стволе, лозе или ветке растения, высаженного на плантации. При этом излучение от источника света флуориметра и измерение сигнала флуоресценции передают к флуориметру через световоды, закрепленные в измерительной головке.Thus, it is proposed the use of acting and saturating light in a wide range of intensity and duration of flashes, which will make it possible to use this method on plants with different activity of photochemical processes in chlorine-chemical tissues of lignified organs. In accordance with the proposed method, the measurement of the variable fluorescence of chlorophyll can be carried out in a wide temperature range, in all seasons, both in the laboratory and in the field, due to the fact that the primary photophysical and photochemical processes associated with the absorption and transformation of energy carried out FS2 and FS1 are temperature independent. When measuring fluorescence in the field, use the measuring head of the fluorimeter, made with the possibility of fixing it on the trunk, vine or branch of a plantation planted on the plantation. In this case, the radiation from the light source of the fluorimeter and the measurement of the fluorescence signal are transmitted to the fluorimeter through optical fibers fixed in the measuring head.

Следующий аспект изобретения связан с созданием пополняемых баз данных значений фотосинтетической активности в хлоренхимных тканях для сравнения полученных значений флуоресценции хлорофилла в хлоренхимных тканях со значениями, полученными при анализе известных устойчивых к низким температурам сортов (сортов эталонов), растущих на той же плантации.Another aspect of the invention relates to the creation of replenished databases of photosynthetic activity values in chlorenchymic tissues to compare the obtained values of chlorophyll fluorescence in chlorenchymic tissues with the values obtained by analyzing known low-temperature resistant varieties (reference varieties) growing on the same plantation.

Для более эффективной идентификации элитных растений на плантации на них закрепляют этикетку с кодом идентификации для последующего считывания и осуществления сравнения данных. На этикетке данные формируют в стандарте штрихкода или двумерного или расширенного штрихкода, которые автоматически считывают при идентификации данных о растении в базе данных при следующих измерениях величин кортикулярного фотосинтеза. Считывание данных кода осуществляют устройством для считывания, подключенного к компьютеру, или смартфону.For more effective identification of elite plants on plantations, they attach a label with an identification code for subsequent reading and comparison of data. On the label, data is formed in the standard of a barcode or a two-dimensional or extended barcode, which is automatically read when identifying plant data in the database with the following measurements of corticular photosynthesis. The reading of the code data is carried out by a reader connected to a computer or smartphone.

Следующим аспектом изобретения является возможность использования измерений индуцируемой флуоресценции хлорофилла для прогнозирования морозостойкости растений до низкотемпературной обработки, ввиду существующей корреляцией между морозостойкостью растений и параметрами кортикулярного фотосинтеза как до, так и после промораживания.A further aspect of the invention is the possibility of using induced chlorophyll fluorescence measurements to predict frost resistance of plants before low temperature treatment, due to the existing correlation between frost resistance of plants and corticular photosynthesis parameters both before and after freezing.

Перечень чертежейList of drawings

Фиг. 1 Сравнение значений максимального квантового выхода в хлоренхимных тканях кортекса в однолетних лозах: с низкой мороустойчивостью (сортоформа винограда ТАНА 33) и высокой морозоустойчивостью (сортоформа винограда ТАНА 42) до и после обработки низкими температурами.FIG. 1 Comparison of the values of the maximum quantum yield in cortex chlorine-chemical tissues in annual vines: with low resistance to grapes (TANA 33 grape variety form) and high frost resistance (TANA 42 grape variety form) before and after processing at low temperatures.

Описание изобретенияDescription of the invention

Виноград - культура умеренного и теплого климата. Юг России - зона промышленного виноградарства, где нередки стрессовые для культуры понижения температуры. Оценку морозостойкости сортов, гибридов, саженцев желательно проводить на ранних этапах развития растений в целях сокращения материальных расходов и времени, затрачиваемых на выращивание растений для создания новых сортов в селекционной практике. Формирование органов и накопление биомассы на ранних стадиях развития древесных растений происходит медленнее по сравнению с однолетними растениями, поэтому существует проблема получения достаточного количества биологического материала для проведения анализов.Grapes are a culture of temperate and warm climate. The south of Russia is a zone of industrial viticulture, where stress-lowering cultures are often stressful. It is advisable to evaluate the frost resistance of varieties, hybrids, seedlings at the early stages of plant development in order to reduce material costs and time spent on growing plants to create new varieties in breeding practice. The formation of organs and the accumulation of biomass in the early stages of development of woody plants is slower compared to annual plants, so there is the problem of obtaining a sufficient amount of biological material for analysis.

Важной задачей остается выявление поврежденных частей растений. Отдельные части растения повреждаются в разной степени в результате воздействия неблагоприятных температур. Почки и проводящие ткани, расположенные под внешней корой однолетних побегов, наиболее чувствительны к действию низких отрицательных температур. Оценка морозостойкости растений винограда на ранних этапах роста и развития и раннее выявление поврежденных низкотемпературным стрессом тканей - задачи особенно актуальные в виноградарстве. В настоящее время в сельскохозяйственной практике для определения степени повреждения собирают 20-30 однолетних вызревших побегов, которые выдерживают при температуре не меньше 10-12°С в течение 2-3 дней, затем после обследования через лупу оценивают состояние каждого глазка и тканей побега. На основании анализа данных таких зрительных обследований разрабатываются рекомендации по обрезке побегов и восстановлению поврежденных морозами кустов.The identification of damaged parts of plants remains an important task. Parts of the plant are damaged to varying degrees as a result of exposure to adverse temperatures. The buds and conductive tissues located under the outer bark of annual shoots are most sensitive to the effect of low freezing temperatures. Assessment of frost resistance of grape plants in the early stages of growth and development and early detection of tissues damaged by low-temperature stress are especially important problems in viticulture. Currently, in agricultural practice, to determine the degree of damage, 20-30 annual ripened shoots are collected, which are kept at a temperature of at least 10-12 ° C for 2-3 days, then after examination through a magnifying glass, the state of each eye and shoot tissues is evaluated. Based on the analysis of the data of such visual examinations, recommendations are developed for pruning shoots and restoring bushes damaged by frost.

Анализ известных технических решений показал, что измерение фотохимической активности тканей является наиболее точным подходом при определении морозоустойчивости растений. Измерения флуоресценции хлорофилла листьев широко используются для определения физиологического состояния растений и оценки уровня стресса. Однако, при работе с древесными культурами, в частности с древесной лианой виноградом, часто возникает необходимость оценки морозостойкости в безлиственный период. Анализ растений в зимний период, особенно после заморозков, дает наиболее точную информацию о реакции растений на низкотемпературный стресс, а оценку жизнеспособности зимующих органов растений (в частности винограда) для обрезки важно провести до распускания почек.An analysis of known technical solutions showed that measuring the photochemical activity of tissues is the most accurate approach in determining the frost resistance of plants. Leaf chlorophyll fluorescence measurements are widely used to determine the physiological state of plants and assess stress levels. However, when working with woody crops, in particular woody vine vines, it is often necessary to assess frost resistance in a leafless period. An analysis of plants in the winter, especially after frost, gives the most accurate information about the reaction of plants to low temperature stress, and it is important to assess the viability of wintering plant organs (in particular grapes) before budding.

В процессе исследований было обнаружено, что измерение флуоресценции хлорофилла для определения степени морозоустойчивости растения более эффективно проводить в хлоренхимных тканях, расположенных под внешней корой одревесневших органов многолетних растений. Такие измерения можно проводить во все сезоны года, включая безлиственные периоды в широком диапазоне температур.In the process of research, it was found that the measurement of chlorophyll fluorescence in order to determine the degree of frost resistance of a plant is more efficiently carried out in chlorinated chemical tissues located under the outer bark of lignified organs of perennial plants. Such measurements can be carried out in all seasons of the year, including leafless periods in a wide temperature range.

Перед измерением предлагается удалять внешнюю кору растения с небольшого участка поверхности, что можно легко сделать с помощью скальпеля или ножа. Измерение флуоресценции хлорофилла непосредственно с обнаженной поверхности хлоренхимных тканей позволяет значительно увеличить чувствительность и точность анализа. Площадь удаленной поверхности коры может варьировать в значительных пределах, так как величина площади анализируемой поверхности не влияет на вычисляемые величины квантового выхода, представляющие собой отношения интенсивностей двух величин флуоресценции. При этом удаление участка коры не приводит к снижению жизнеспособности растения. При длительных измерениях для предотвращения высыхания необходимо покрывать участок с удаленной корой прозрачной пленкой. Для измерения максимального квантового выхода в полевых условиях анализируемый участок предлагается накрывать светонепроницаемой фольгой и выдерживать в темноте не менее 15 минут, предпочтительно на 20-30 минут и только после этого регистрировать индуцируемую флуоресценцию хлорофилла. В соответствии с предлагаемым способом для анализа могут быть использованы не только однолетние лозы, но и любые одревесневшие органы, содержащие хлоренхимные ткани под внешней корой, например. Измерения переменной флуоресценции хлорофилла можно проводить в широком диапазоне температур, во все сезоны, как в лабораторных, так и в полевых условиях, что обусловлено тем, что первичные фотофизические и фотохимические процессы, связанные с поглощением и трансформацией энергии, осуществляемые ФС2 и ФС1, мало зависят от температуры.Before measurement, it is proposed to remove the external bark of the plant from a small surface area, which can be easily done with a scalpel or knife. Measuring the fluorescence of chlorophyll directly from the exposed surface of the chlorenchymic tissues can significantly increase the sensitivity and accuracy of the analysis. The area of the removed surface of the cortex can vary significantly, since the area of the analyzed surface does not affect the calculated quantum yield, which is the ratio of the intensities of the two fluorescence values. Moreover, the removal of the bark does not lead to a decrease in plant viability. For long-term measurements, to prevent drying out, it is necessary to cover the area with the bark removed with a transparent film. To measure the maximum quantum yield in the field, it is proposed to cover the analyzed area with a lightproof foil and keep it in the dark for at least 15 minutes, preferably for 20-30 minutes, and only then record the induced fluorescence of chlorophyll. In accordance with the proposed method for analysis, not only annual vines can be used, but also any lignified organs containing chlorenchymal tissues under the external cortex, for example. Variable chlorophyll fluorescence measurements can be carried out over a wide temperature range, in all seasons, both in laboratory and in the field, due to the fact that the primary photophysical and photochemical processes associated with the absorption and transformation of energy carried out by PS2 and PS1 depend little from temperature.

Оценку величины кортикулярного фотосинтеза осуществляют по значению переменной флуоресценции хлорофилла, при этом производят измерения в диапазоне от 350 нм до 700 нм и с интенсивностью до 4000 мкмоль⋅м-2⋅с-1, без использования вспышек насыщающего света или с использованием вспышек насыщающего света интенсивностью до 200000 мкмоль⋅м-2⋅с-1.The corticular photosynthesis is estimated by the value of the variable fluorescence of chlorophyll, while measurements are made in the range from 350 nm to 700 nm and with an intensity of up to 4000 μmol⋅m -2 ⋅ s -1 , without using flashes of saturating light or using flashes of saturating light with intensity up to 200,000 μmol⋅m -2 ⋅ s -1 .

Обнаруженная положительная корреляция между морозостойкостью растений и параметрами фотосинтеза в хлоренхимных тканях под внешней корой как до, так и после промораживания, позволяет расширить применение данного способа для прогнозирования морозостойкости растений не только в весенний период, но также в летний, осенний и зимний периоды. Во всех случаях применения данного метода необходимо проводить сравнение полученных значений флуоресценции хлорофилла в хлоренхимных тканях со значениями, полученными при анализе известных устойчивых и/или чувствительных к низким температурам сортов (сортов-эталонов), растущих на той же плантации в тех же условиях, либо с ранее полученными значениями флуоресценции хлорофилла в хлоренхимных тканях сортов-эталонов предварительно занесенных в созданную базу данных.The revealed positive correlation between the frost resistance of plants and the photosynthesis parameters in chlorenchymic tissues under the external cortex both before and after freezing allows us to expand the application of this method to predict frost resistance of plants not only in spring, but also in summer, autumn and winter. In all cases of application of this method, it is necessary to compare the obtained values of chlorophyll fluorescence in chlorenchymic tissues with the values obtained in the analysis of known resistant and / or low-temperature-sensitive varieties (reference varieties) growing on the same plantation under the same conditions, or with previously obtained values of chlorophyll fluorescence in chlorogenchymic tissues of standard varieties previously entered into the created database.

Таким образом, сущность предлагаемого способа оценки морозоустойчивостиThus, the essence of the proposed method for assessing frost resistance

растений основана на существовании корреляционной зависимости между фотохимическойplants is based on the existence of a correlation between the photochemical

активностью в хлоренхимном слое одревесневших органов и морозостойкостью растений.activity in the chlorine-chemical layer of lignified organs and frost resistance of plants.

Для осуществления процесса измерения флуоресценции хлорофилла в хлоренхимном слое предварительно удаляют небольшой участок наружной коры растения и фиксируют флуоресценцию хлорофилла с обнаженных хлоренхимных тканей одревесневших вегетативных органов. Измерения могут быть произведены разными способами, включая переносные или лабораторные флуориметры, в том числе ПАМ (пульс-амплитудной модуляции)-флуориметры и сенсоры лазер-индуцированной флуоресценции. Измерения могут быть произведены в лабораторных условиях на собранных образцах черенков или фрагментов растений, а также в полевых условиях на растущих растениях.To carry out the process of measuring the fluorescence of chlorophyll in the chlorine-chemical layer, a small portion of the outer bark of the plant is previously removed and the chlorophyll fluorescence is recorded from the exposed chloro-chemical tissues of lignified vegetative organs. Measurements can be made in a variety of ways, including portable or laboratory fluorimeters, including PAM (pulse amplitude modulation) fluorimeters and laser-induced fluorescence sensors. Measurements can be made in laboratory conditions on collected samples of cuttings or fragments of plants, as well as in the field on growing plants.

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример 1. Оценка жизнеспособности лозы винограда перед обрезкой.Example 1. Assessment of the viability of the vine before pruning.

Жизнеспособные побеги сохраняют фотохимическую активность в хлоренхимном слое внутренней коры, а необратимые повреждения побегов очень быстро приводят к потере фотохимической активности. Во время весенней обрезки растений винограда оценку степени повреждения и жизнеспособности лозы удобно осуществлять, измеряя фотохимическую активность в хлоренхимных тканях под корой лозы. Лоза, хлоренхимные ткани которой показывают низкие значения кортикулярного фотосинтеза, подлежит удалению. Величины пороговых значений, определяющих жизнеспособность лозы, зависят от видовой и сортовой специфичности растений. Для проведения измерений с поверхности лозы очищают слой наружной коры размером от 0.1 до 1 см2 и проводят измерения переменной флуоресценции хлорофилла. Параметры переменной флуоресценции хлорофилла измеряют с помощью ПАМ-флуориметра. Интенсивность действующего света - 190 мкМ м-2 с-1, интенсивность вспышки насыщающего света - 6000 мкМ квантов м-2 с-1, а длительность 0,6 с. Для оценки максимального квантового выхода ФС2 образцы выдерживают в темноте в течение 20 мин для темновой адаптации, оборачивая анализируемые участки веток светонепроницаемой фольгой, флуоресценцию регистрируют после действия вспышки насыщающего света. Из величин начальной флуоресценции (F0) и флуоресценции после насыщающей вспышки (Fm) вычисляют максимальный квантовый выход флуоресценции ФС2: Fv/Fm=(Fm-F0)/Fm, выражающий потенциальную эффективность первичных процессов фотосинтеза в фотосистеме 2 (ФС2). Затем образцы освещают последовательными вспышками насыщающего света на фоне действующего света и рассчитывают эффективный квантовый выход ФС2 по формуле ϕII=(F'm-Fs)/F'm, где F'm и Fs - максимальный и стационарный уровень флуоресценции хлорофилла в светоадаптированных образцах. Для измерения только эффективного квантового выхода нет необходимости в темновой адаптации.Viable shoots retain their photochemical activity in the chlorenchymic layer of the inner cortex, and irreversible damage to the shoots very quickly leads to a loss of photochemical activity. During spring pruning of grape plants, it is convenient to assess the degree of damage and viability of the vine by measuring the photochemical activity in the chlorenchymal tissues under the bark of the vine. The vine, whose chlorenchymal tissues show low values of corticular photosynthesis, must be removed. The values of the threshold values that determine the viability of the vine depend on the species and varietal specificity of the plants. To take measurements from the surface of the vine, the outer cortex layer is cleaned from 0.1 to 1 cm 2 in size and the chlorophyll variable fluorescence is measured. Variable chlorophyll fluorescence parameters are measured using a PAM fluorimeter. The intensity of the acting light is 190 μM m -2 s -1 , the intensity of the flash of saturating light is 6000 μM quanta m -2 s -1 , and the duration is 0.6 s. To assess the maximum quantum yield of PS2, the samples were kept in the dark for 20 min for dark adaptation, wrapping the analyzed sections of the branches with lightproof foil, and fluorescence was recorded after the flash of saturating light. From the values of the initial fluorescence (F 0 ) and fluorescence after a saturating flash (F m ), the maximum quantum yield of FS2 fluorescence is calculated: F v / F m = (F m -F 0 ) / F m expressing the potential efficiency of the primary photosynthesis processes in photosystem 2 (FS2). Then the samples are illuminated by successive flashes of saturating light against the background of the acting light and the effective quantum yield of PS2 is calculated by the formula ϕII = (F ' m -F s ) / F' m , where F ' m and F s are the maximum and stationary levels of chlorophyll fluorescence in light-adapted samples. To measure only the effective quantum yield, there is no need for dark adaptation.

Как видно из таблицы 1, значения квантового выхода ФС2 в хлоренхимных тканях лозы изменяются в результате обработки отрицательными температурами в зависимости от интенсивности и длительности обработки. Промораживание тканей приводит к снижению максимального квантового выхода. Значения квантового выхода хорошо коррелируют со степенью повреждений, вызванных стрессовыми обработками разной интенсивности и могут быть надежным показателем жизнеспособности ткани. Сравнение результатов анализов одних и тех же побегов, подвергнутых температурной обработке при +22°С в течение 24 часов и измеренных при +22°С и при +4°С (см. пункты 4 и 5 Таблицы 1), показывает, что в то время как значения эффективного квантового выхода заметно снижаются при понижении температуры измерения, значения максимального квантового выхода остаются неизменными. Эти результаты свидетельствует о том, что измерения максимального квантового выхода могут быть произведены в широком диапазоне температур, что позволяет использовать данный способ для идентификации побегов, подлежащих обрезке ранней весной при низких температурах.As can be seen from table 1, the values of the quantum yield of PS2 in the chlorophyllous tissues of the vine change as a result of treatment with negative temperatures depending on the intensity and duration of the treatment. Freezing tissues leads to a decrease in the maximum quantum yield. The values of the quantum yield correlate well with the degree of damage caused by stress treatments of different intensities and can be a reliable indicator of tissue viability. A comparison of the results of analyzes of the same shoots subjected to heat treatment at + 22 ° C for 24 hours and measured at + 22 ° C and at + 4 ° C (see paragraphs 4 and 5 of Table 1) shows that while while the values of the effective quantum yield noticeably decrease with decreasing measurement temperature, the values of the maximum quantum yield remain unchanged. These results indicate that measurements of the maximum quantum yield can be made over a wide range of temperatures, which makes it possible to use this method to identify shoots to be pruned in early spring at low temperatures.

Figure 00000002
Figure 00000002

Показаны средние значения ± стандартная ошибка. Измерения проводили не менее 4 раз.Shown are mean ± standard error. Measurements were performed at least 4 times.

Пример 2. Сравнение параметров кортикулярного фотосинтеза у чувствительных и устойчивых к низким температурам сортов винограда.Example 2. Comparison of the parameters of corticular photosynthesis in sensitive and resistant to low temperatures grape varieties.

Сравнивали параметры кортикулярного фотосинтеза в одревесневшей однолетней лозе растений винограда гибридных форм контрастных по признаку морозостойкости, ТАНА 42 (Саперави северный (V. vinifera × V. amurensis) × Мускат кубанский (V. vinifera)) и ТАНА 33 (Антарис (V. vinifera) × Красностоп анапский (V. vinifera)), привитых на подвой Берландиери × Рипариа Кобер 5ББ, выращенных на вегетационной площадке СКЗНИИСиВ в г.Краснодар. Физиологические показатели, определяющие морозостойкость растений, приведены в таблице 2. Данные показывают относительно высокую морозостойкость сортоформы ТАНА 42 и высокую чувствительность к низким температурам сортоформы ТАНА 33. Фотохимическую активность в хлоренхимных тканях внутренней лозы оценивали по флуоресценции хлорофилла с помощью ПАМ-флуориметра. Измерения флуоресценции хлорофилла проводили по методу, описанному выше в примере 1. Измерения выявили более высокие значения фотохимической активности в более морозостойких сортах при различных температурных условиях.The parameters of corticular photosynthesis in the lignified annual vine of vine plants of hybrid forms contrasting in terms of frost resistance were compared, TANA 42 (Northern Saperavi (V. vinifera × V. amurensis) × Kuban Muscat (V. vinifera)) and TANA 33 (Antaris (V. vinifera) × Krasnostop Anapsky (V. vinifera)) grafted on Berlandieri stock × Riparia Kober 5BB grown on the vegetation site of SKZNIISiV in Krasnodar. The physiological parameters that determine the frost resistance of plants are shown in Table 2. The data show a relatively high frost resistance of the TANA 42 variety and high sensitivity to low temperatures of the TANA 33 variety. The photochemical activity in the chlorophyllic tissues of the internal vine was evaluated by chlorophyll fluorescence using a PAM fluorimeter. Chlorophyll fluorescence measurements were carried out according to the method described in Example 1. The measurements revealed higher values of photochemical activity in more frost-resistant varieties under different temperature conditions.

На фиг. 1 приведено сравнение значений максимального квантового выхода в хлоренхимных тканях кортекса в однолетних лозах: с низкой морозоустойчивостью (сортоформа винограда ТАНА 33) и высокой морозоустойчивостью (сортоформа винограда ТАНА 42) до и после обработки низкими температурами. Промораживание проводили в лабораторных условиях при температуре -20°С в течение 24 и 48 часов. Измерения проводили не менее 4 раз.In FIG. Figure 1 compares the values of the maximum quantum yield in cortex chlorenchymal tissues in annual vines: with low frost resistance (TANA 33 grape variety form) and high frost resistance (TANA 42 grape variety form) before and after processing at low temperatures. Freezing was carried out in laboratory conditions at a temperature of -20 ° C for 24 and 48 hours. Measurements were performed at least 4 times.

Морозостойкие растения характеризовались более высокими значениями показателей квантового выхода флуоресценции хлорофилла при всех условиях анализа, то есть при комнатной температуре, а также после обработки низкими отрицательными температурами.Frost-resistant plants were characterized by higher values of the quantum yield of chlorophyll fluorescence under all conditions of analysis, that is, at room temperature, and also after treatment with low negative temperatures.

Figure 00000003
Figure 00000003

Промораживание проводили в лабораторных условиях при температуре -21°С в течение 48 часов с последующим размораживанием при 4°С в течение 24 часов.Freezing was carried out in laboratory conditions at a temperature of -21 ° C for 48 hours, followed by thawing at 4 ° C for 24 hours.

Для последующего использования данных по максимальному квантовому выходу и данных по эффективному квантовому выходу морозостойких сортоформ их заносят в базу данных с присвоением им кода идентификации. Кроме хранения и идентификации данных о сортоформе растении на компьютере проводят дополнительную идентификацию данных элитного растении размещенного на плантации. Для этого на растении закрепляют этикетку с кодом идентификации, для последующего считывания и осуществления сравнения данных, размещенных в компьютерной базе. На этикетке данные формируют в стандарте штрихкода, двумерного или расширенного штрихкода, которые автоматически считывают при идентификации данных о растении в базе данных при следующих измерениях величин кортикулярного фотосинтеза. Считывание данных кода осуществляют устройством для считывания, подключенного к компьютеру или смартфону.For the subsequent use of data on the maximum quantum yield and data on the effective quantum yield of frost-resistant variety forms, they are entered into the database with the identification code assigned to them. In addition to storing and identifying plant variety data on a computer, additional identification of data from an elite plant located on the plantation is carried out. To do this, a label with an identification code is fixed on the plant, for subsequent reading and comparing data placed in a computer database. On the label, data is formed in the standard of a barcode, two-dimensional or extended barcode, which is automatically read when identifying plant data in the database with the following measurements of corticular photosynthesis. The reading of the code data is carried out by a reader connected to a computer or smartphone.

Пример 3. Оценка морозостойкости древесных растений в полевых условиях.Example 3. Evaluation of frost resistance of woody plants in the field.

Для оценки морозостойкости растений/селекционного материала на растении выбирают, по крайней мере, один полностью вызревший побег, на котором очищают слой наружной коры с поверхности размером от 0.1 до 1 см2. Закрепляют выносную головку флуориметра выполненную с возможностью ее закрепления на штамбе, лозе или рукавах растения, на зону, зачищенную от коры, и регистрируют флуоресценцию. Излучение от источника света флуориметра и измерение сигнала флуоресценции передают к флуориметру через световоды, закрепленные в измерительной головке. При этом используют измерительную головку флуориметра выполненную из материалов, которые не приводят к необратимому повреждению хлоренхимных тканей растения. Для оценки максимального квантового выхода перед измерением поверхность закрывают алюминиевой фольгой для темновой адаптации. Для измерения эффективного квантового выхода оценку данных возможно проводить на свету без темновой адаптации. Закрепляют на растении идентификатор и заносят в базу данных параметры идентификатора по дате и величине зарегистрированных параметров переменной флуоресценции хлорофилла. Расчет параметров фотохимической активности фотосистемы 2 производят, как описано выше в примере 1. Сравнивая значения, полученные при измерении, со значениями, полученными для эталонных сортов или значениями в обновляемой и пополняемой базе данных, выявляют наиболее морозостойкие растения по максимальным величинам фотохимической активности в хлоренхимных тканях.To assess the frost resistance of plants / breeding material on a plant, at least one fully matured shoot is selected, on which a layer of the outer cortex is cleaned from a surface with a size of 0.1 to 1 cm 2 . Fasten the remote head of the fluorimeter made with the possibility of its fastening on the stem, vine or branches of the plant, on the zone, cleaned from the bark, and register fluorescence. The radiation from the fluorimeter light source and the measurement of the fluorescence signal are transmitted to the fluorimeter through optical fibers fixed in the measuring head. In this case, the measuring head of the fluorimeter is made of materials that do not lead to irreversible damage to the plant’s chlorenchymal tissues. To estimate the maximum quantum yield, the surface is covered with aluminum foil for dark adaptation before measurement. To measure the effective quantum yield, it is possible to evaluate the data in the light without dark adaptation. The identifier is fixed on the plant and the identifier parameters are entered into the database by the date and value of the registered parameters of the chlorophyll fluorescence variable. The calculation of the parameters of the photochemical activity of photosystem 2 is carried out as described above in example 1. Comparing the values obtained during the measurement with the values obtained for the reference varieties or the values in the updated and updated database, the most frost-resistant plants are identified by the maximum values of the photochemical activity in the chlorine-chemical tissues .

Промышленная воспроизводимостьIndustrial reproducibility

Растения винограда, отличающиеся большей морозостойкостью, характеризуются более высоким содержанием фотосинтетических пигментов и высокой активностью фотосинтеза в хлоренхимных тканях лозы, включая максимальный квантовый выход фотосистемы 2, эффективный квантовый выход фотосистемы 2. Вследствие обработки низкими положительными и отрицательными температурами разница в параметрах, характеризующих состояние фотосинтетического аппарата, становится более заметной в растениях, контрастных по морозостойкости. Измерение параметров фотосинтеза в хлоренхимных клетках лозы позволяет осуществлять оценку степени морозоустойчивости не только в черенках в лабораторных условиях, но и при выполнении полевых измерений.Grape plants, characterized by greater frost resistance, are characterized by a higher content of photosynthetic pigments and a high photosynthesis activity in the chlorine-chemical tissues of the vine, including the maximum quantum yield of photosystem 2, the effective quantum yield of photosystem 2. Due to processing with low positive and negative temperatures, the difference in the parameters characterizing the state of the photosynthetic apparatus , becomes more noticeable in plants contrasting in frost resistance. Measurement of photosynthesis parameters in vines chlorenchymic cells makes it possible to assess the degree of frost resistance not only in cuttings in laboratory conditions, but also when performing field measurements.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве при определении степени повреждения зимующих органов многолетних растений, в частности винограда, низкими температурами, что может использоваться при построении системы агротехнических мероприятий на последующий вегетационный период. В селекционной практике изобретение может быть использовано для определения морозостойкости гибридного материала, сортов, саженцев на ранних этапах развития растений, то есть когда наличие биологического материала для анализа ограничено.The invention can be used in agriculture to determine the degree of damage to wintering organs of perennial plants, in particular grapes, low temperatures, which can be used to build a system of agricultural measures for the subsequent growing season. In breeding practice, the invention can be used to determine the frost resistance of hybrid material, varieties, seedlings in the early stages of plant development, that is, when the availability of biological material for analysis is limited.

Источники информацииInformation sources

1. Стаценко А.П. и др. Способ оценки морозостойкости озимой пшеницы 2198504 (20.02.2003).1. Statsenko A.P. and others. A method for evaluating the frost resistance of winter wheat 2198504 (02.20.2003).

2. Кравцов П.В. И др. Способ определения морозостойкости сортов яблони ас СССР № SU 1620061 (15.01.1991).2. Kravtsov P.V. And other. A method for determining the frost resistance of apple varieties of the USSR USSR No. SU 1620061 (01/15/1991).

3. Малтабар Л.М. и др. Способ диагностики морозоустойчивости винограда 2 448 456 (27.04.2012).3. Maltabar L. M. et al. Method for the diagnosis of frost resistance of grapes 2,448,456 (04/27/2012).

4. Дорошенко Т.Н. и др. Способ диагностики морозоустойчивости плодовых культур. Патент РФ №2056737 (27.03.1996).4. Doroshenko T.N. and other Method for the diagnosis of frost resistance of fruit crops. RF patent No. 2056737 (03/27/1996).

5. Юшков А.Н. и др. Способ оценки зимостойкости плодовых растений 2 514 400 (27.04.2014).5. Yushkov A.N. et al. Method for assessing winter hardiness of fruit plants 2 514 400 (04/27/2014).

6. Медведев С.С. Физиология растений: учебник. - СПб.: БХВ-Петербург, 2012. - 512 с.6. Medvedev S.S. Plant Physiology: a textbook. - SPb .: BHV-Petersburg, 2012 .-- 512 p.

7. Kolber Z. Fast repetition rate (FRR) fluorometer and method for measuring fluorescence and photosynthetic parameters. US 5426306 (1995-06-20).7. Kolber Z. Fast repetition rate (FRR) fluorometer and method for measuring fluorescence and photosynthetic parameters. US 5426306 (1995-06-20).

8. Mazzinghi P. Instrument for the two-channel measurement of the fluorescence of chlorophyll. EP 0434644 (1997-05-02).8. Mazzinghi P. Instrument for the two-channel measurement of the fluorescence of chlorophyll. EP 0434644 (1997-05-02).

9. Kramer D. Methods for determining the physiological state of a plant US 6624887 (2003-09-23).9. Kramer D. Methods for determining the physiological state of a plant US 6624887 (2003-09-23).

10. Takayama K. et al. Plant health diagnostic method and plant health diagnostic device US 9377404 (2016-06-28).10. Takayama K. et al. Plant health diagnostic method and plant health diagnostic device US 9377404 (2016-06-28).

11. Людекер В. и др. Система детектирования флуоресценции для определения значимых параметров растительности. Патент РФ №2199730 (27.02.2003).11. Ludeker V. et al. Fluorescence detection system for determining significant vegetation parameters. RF patent No. 2199730 (02.27.2003).

12. Lussier R. Portable Intelligent Fluorescence and Transmittance Imaging Spectroscopy System US 8249308 (2012-08-21).12. Lussier R. Portable Intelligent Fluorescence and Transmittance Imaging Spectroscopy System US 8249308 (2012-08-21).

13. Chlorophyll-meter. Технические материалы, http://www.panomex.com/plant-test-meters/chlorophyll-meter.html.13. Chlorophyll-meter. Technical materials, http://www.panomex.com/plant-test-meters/chlorophyll-meter.html.

14. Chlorophyll content determinations. Технические материалы. http://www.concordscientificdevices.com/soil-science/ccm-300-chlorophyll-content-meter-for-very-small-leaves.html.14. Chlorophyll content determinations. Technical materials. http://www.concordscientificdevices.com/soil-science/ccm-300-chlorophyll-content-meter-for-very-small-leaves.html.

Claims (13)

1. Способ оценки и отбора морозостойких растений винограда, в соответствии с которым измеряют величину фотохимической активности тканей растений, отличающийся тем, что оценку морозостойкости растения определяют по максимальной величине кортикулярного фотосинтеза хлорофилла, при этом на выбранном участке растения или взятом от него черенке предварительно удаляют участок наружной коры растения и фиксируют флуоресценцию хлорофилла с обнаженных хлоренхимных тканей, данные флуоресценции обрабатывают, идентифицируют и сравнивают с данными фотохимической активности хлоренхимных тканей морозостойких растений, полученными при анализе известных устойчивых и/или чувствительных к низким температурам сортов-эталонов, растущих на той же плантации в тех же условиях, либо с ранее полученными значениями флуоресценции хлорофилла в хлоренхимных тканях сортов-эталонов, предварительно занесенных в созданную базу данных, и выявляют наиболее морозостойкие растения по максимальным величинам фотохимической активности в хлоренхимных тканях.1. A method for evaluating and selecting frost-resistant grape plants, in accordance with which the photochemical activity of plant tissues is measured, characterized in that the frost resistance of a plant is determined by the maximum value of corticular photosynthesis of chlorophyll, while the site is previously removed from a selected plant site or a cuttings taken from it the outer cortex of the plant and record the fluorescence of chlorophyll from exposed chlorenchymal tissues, the fluorescence data are processed, identified and compared with the data the photochemical activity of the chlorenchymic tissues of frost-resistant plants obtained by analysis of known resistant and / or low-temperature-sensitive varieties of standards growing on the same plantation under the same conditions, or with previously obtained values of chlorophyll fluorescence in chlorine-chemical tissues of standard varieties previously recorded to the created database, and the most frost-resistant plants are identified by the maximum values of photochemical activity in chlorenchymic tissues. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для сравнения данных фотохимической активности растений используют данные, занесенные в компьютерную базу данных.2. The method according to p. 1, characterized in that for comparing the photochemical activity of plants using data entered in a computer database. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценку морозостойкости осуществляют при оценке и отборе поврежденных частей растения для их обрезки.3. The method according to p. 1, characterized in that the frost resistance is assessed when evaluating and selecting damaged parts of the plant for trimming. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценку морозостойкости осуществляют при отборе черенков для прививки винограда.4. The method according to p. 1, characterized in that the frost resistance is assessed when selecting cuttings for grafting. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценку величины кортикулярного фотосинтеза осуществляют на участках растения, входящих в группу, состоящую из черенка, лозы, рукава и штамба.5. The method according to p. 1, characterized in that the assessment of the value of corticular photosynthesis is carried out on plant sites included in the group consisting of a handle, a vine, a sleeve and a stem. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для оценки максимального квантового выхода перед измерением анализируемый участок закрывают светонепроницаемой фольгой и выдерживают в темноте не менее 15 мин.6. The method according to p. 1, characterized in that to assess the maximum quantum yield before measurement, the analyzed area is closed with a lightproof foil and kept in the dark for at least 15 minutes 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценку величины кортикулярного фотосинтеза осуществляют по значению переменной флуоресценции хлорофилла, при этом производят измерения в диапазоне от 350 до 730 нм и с интенсивностью до 4000 мкмоль⋅м-2⋅с-1, без использования вспышек насыщающего света или с использованием вспышек насыщающего света интенсивностью до 200000 мкмоль⋅м-2⋅с-1.7. The method according to p. 1, characterized in that the value of corticular photosynthesis is estimated by the value of the variable fluorescence of chlorophyll, while measurements are made in the range from 350 to 730 nm and with an intensity of up to 4000 μmol⋅m -2 ⋅ s -1 , without use of flashes of saturating light or using flashes of saturating light with an intensity of up to 200,000 μmol⋅m -2 ⋅ s -1 . 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение флуоресценции хлорофилла с обнаженных хлоренхимных тканей одревесневших органов многолетних растений проводят в лабораторных и/или полевых условиях во все сезоны.8. The method according to p. 1, characterized in that the measurement of fluorescence of chlorophyll from exposed chlorenchymic tissues of lignified organs of perennials is carried out under laboratory and / or field conditions in all seasons. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для измерения флуоресценции хлорофилла с обнаженных хлоренхимных тканей в полевых условиях используют измерительную головку флуориметра, выполненную с возможностью ее закрепления на штамбе, лозе или рукавах виноградного растения, высаженного на плантации.9. The method according to p. 1, characterized in that for measuring the fluorescence of chlorophyll from exposed chlorenchymic tissues in the field, a measuring head of a fluorimeter is used, made with the possibility of fixing it on the stem, vine or sleeves of a vine planted on a plantation. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что излучение от источника света флуориметра и измерение сигнала флуоресценции передают к флуориметру через световоды, закрепленные в измерительной головке.10. The method according to p. 1, characterized in that the radiation from the light source of the fluorimeter and the measurement of the fluorescence signal is transmitted to the fluorimeter through the optical fibers mounted in the measuring head. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для идентификации данных об элитном растении, размещенном на плантации, на нем закрепляют этикетку с кодом идентификации для последующего считывания значения флуоресценции хлорофилла с обнаженных хлоренхимных тканей в базе данных.11. The method according to p. 1, characterized in that for identifying data on an elite plant located on the plantation, a label with an identification code is fixed on it for the subsequent reading of the chlorophyll fluorescence value from the exposed chlorenche tissue in the database. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что код идентификации на этикетке формируют в стандарте штрихкода или двумерного или расширенного штрихкода.12. The method according to p. 11, characterized in that the identification code on the label is formed in the standard barcode or two-dimensional or extended barcode. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что считывание данных кода осуществляют устройством для считывания, подключенного к компьютеру или смартфону.13. The method according to p. 11, characterized in that the reading of the code data is carried out by a reader connected to a computer or smartphone.
RU2016138704A 2016-09-30 2016-09-30 Method of the grapes frost resistance determining RU2653016C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138704A RU2653016C2 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method of the grapes frost resistance determining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138704A RU2653016C2 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method of the grapes frost resistance determining

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016138704A RU2016138704A (en) 2018-04-02
RU2016138704A3 RU2016138704A3 (en) 2018-04-02
RU2653016C2 true RU2653016C2 (en) 2018-05-04

Family

ID=61866800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138704A RU2653016C2 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method of the grapes frost resistance determining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653016C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117686413A (en) * 2023-12-11 2024-03-12 潮州市农业科学技术研究中心 Method for detecting cold resistance of longan germplasm

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514400C2 (en) * 2012-05-25 2014-04-27 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений имени И.В. Мичурина Россельхозакадемии Method of evaluation of winter hardiness of fruit plants

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514400C2 (en) * 2012-05-25 2014-04-27 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений имени И.В. Мичурина Россельхозакадемии Method of evaluation of winter hardiness of fruit plants

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CADIEUX C. et al. Osmotic adjustment and photosynthetic electron transport response tocold hardening in winter and spring wheat // Plant Physiol. Biochem, Т. 26, N 3, 1988, р. 313-322. *
ТИХОНОВ К.Г. и др. Структурные и функциональные особенности фотосинтетического аппарата хлорофиллосодержащих тканей виноградной лозы// XXI Пущинские чтения по фотосинтезу и Всероссийская конф. "Фотосинтез и фотобиотехнология. Фундаментальные и прикладные аспекты", Тезисы докл., Пущино, 1-6 июня 2015, с.87. *
ТИХОНОВ К.Г. и др. Структурные и функциональные особенности фотосинтетического аппарата хлорофиллосодержащих тканей виноградной лозы// XXI Пущинские чтения по фотосинтезу и Всероссийская конф. "Фотосинтез и фотобиотехнология. Фундаментальные и прикладные аспекты", Тезисы докл., Пущино, 1-6 июня 2015, с.87. CADIEUX C. et al. Osmotic adjustment and photosynthetic electron transport response tocold hardening in winter and spring wheat // Plant Physiol. Biochem, Т. 26, N 3, 1988, р. 313-322. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016138704A (en) 2018-04-02
RU2016138704A3 (en) 2018-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Percival et al. Identification of drought-tolerant woody periennials using chlorophyll fluorescence
JP6485850B2 (en) Plant vitality diagnostic method, and measurement system and diagnostic system used therefor
Genc et al. Determination of water stress with spectral reflectance on sweet corn (Zea mays L.) using classification tree (CT) analysis.
CN106718363B (en) Irrigation test method and test platform for fine agriculture
EP2638797A1 (en) Plant health diagnostic method and plant health diagnostic device
Kuan-Hung et al. Applying Dickson quality index, chlorophyll fluorescence, and leaf area index for assessing plant quality of Pentas lanceolata
Xiao et al. Simulating the effects of low-temperature stress on wheat biomass growth and yield
Willits et al. Using chlorophyll fluorescence to model leaf photosynthesis in greenhouse pepper and tomato
Percival et al. An assessment of the freezing tolerance of urban trees using chlorophyll fluorescence
RU2653016C2 (en) Method of the grapes frost resistance determining
KR20160056361A (en) Drought tolerance index derived from chlorophyll fluorescence parameters in Maize(Zea Mays L.)
Hunter et al. Constant water table sub-irrigation of pots allows derivation of root weights (without physical recovery) and repeated measures of in situ growth and water use efficiencies
Villouta et al. Freezing stress damage and growth viability in Vaccinium macrocarpon Ait. bud structures
Equiza et al. Assessment of freezing injury in palm species by chlorophyll fluorescence
Park et al. Evaluating plant stress conditions in paprika by comparing internal electrical conductivity, photosynthetic response, and sap flow
KR20160056362A (en) Heat tolerance index derived from chlorophyll fluorescence parameters in Maize(Zea Mays L.)
RU2626586C1 (en) Method of assessing selection material of pea by leaf photosynthesis rate
Vogiatzi et al. Gas exchange measurement as a non-destructive viability assay for frozen-thawed, winter-dormant apple buds
Xia et al. Stink bug feeding induces fluorescence in developing cotton bolls
Kato Assessing negative and positive phototropism in lianas
RU2608811C1 (en) Fruit plants damage by frosts evaluation method
RU2595850C1 (en) Method for diagnosis of cut green grafts for prediction of rooting ability thereof
Jushkov et al. Chlorophyll Fluorescence Imaging in Fruit Plant Breeding for Resistance to Dehydration and Hyperthermia.
Reibe Forensic entomology
Lu et al. Hyperspectral imaging-enabled high-throughput screening of loblolly pine (Pinus taeda) seedlings for freeze tolerance