vestngauВестник университета биотехнологийVestnik University of biotechnologiy3033-8433Publishing Centre “Zolotoy Kolos” of Novosibirsk State Agrarian University10.31677/2072-6724-2023-67-2-114-124vestngau-2022Research ArticleАГРОНОМИЯAGRONOMYВлияние режима закалки контрастными температурами на всходы новых для России теплолюбивых овощных культурInfluence of hardening by contrast temperatures on the growth of new for Russia heat-loving vegetable cropsФотевЮ. В.FotevYu. V.

Кандидат сельскохозяйственных наук.

Новосибирск

PhD in Agricultural Sciences.

Novosibirsk

fotev_2009@mail.ruКукушкинаТ. А.KukushkinaT. A.

Старший научный сотрудник.

Новосибирск

Senior Researcher.

Novosibirsk

КазаковаО. А.KazakovaO. A.

Кандидат сельскохозяйственных наук.

Новосибирск , р.п. Большие Вяземы Московской обл.

PhD in Agricultural Sciences.

Novosibirsk, Vyazemy, Moscow region

СуньЦзяпинSunJiaping

Аспирант.

Новосибирск

PhD student.

Novosibirsk

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН; Новосибирский государственный аграрный университетРоссияCentral Siberian Botanical Garden; Novosibirsk State Agrarian UniversityRussian FederationЦентральный сибирский ботанический сад СО РАНРоссияCentral Siberian Botanical GardenRussian FederationНовосибирский государственный аграрный университет; Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологииРоссияNovosibirsk State Agrarian University; All-Russian Research Institute of Phytopathology R.P. BolshieRussian FederationНовосибирский государственный университетРоссияNovosibirsk State UniversityRussian Federation20232507202302114124Copyright © Фотев Ю.В., Кукушкина Т.А., Казакова О.А., Сунь Ц., 20232023Фотев Ю.В., Кукушкина Т.А., Казакова О.А., Сунь Ц.Fotev Y.V., Kukushkina T.A., Kazakova O.A., Sun J.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestngau.elpub.ru/jour/article/view/2022

В условиях низкой температуры всходы теплолюбивых овощных культур сильнее поражаются различными патогенными микромицетами, а в листьях растений снижается содержание фотосинтетических пигментов. Использование фунгицидов не всегда способно прервать распространение патогенов и гибель растений. Для оценки термоадаптивного потенциала в опытах, проведенных в 2018–2022 гг., определяли влияние режима закалки, включающего четырехдневное выдерживание прорастающих семян момордики (Momordica charantia L.), спаржевой вигны (Vigna unguiculata (L.) Walp.), кивано (Cucumis metuliferus E. Mey. ex Naudin), бенинказы (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) и ангурии (Cucumis anguria L.) при переменной в течение суток температуре – закаливающей (10℃) ночью и оптимальной (30℃) днем, на содержание пигментов в листьях и поражение сеянцев патогенными микромицетами в условиях пониженных температур (6–15 ℃). Микробиологический анализ почвы на среде КДА показал наличие  Fusarium spp.  в количестве 290 КОЕ/г почвы. Методом ловушек выявлено присутствие в почвогрунте Pythium Pringsh. Наибольшее снижение гибели всходов достигнуто у сеянцев ангурии –  в 29 раз, кивано, бенинказы и вигны – в 2,5; 2,0 и 1,3 раза соответственно. Периодическая гипотермия у 3 культур из 5 − кивано, вигны, бенинказы – снизила содержание аскорбиновой кислоты в листьях соответственно на 17; 36 и 3%.  Содержание фотосинтетических пигментов ‒ хлорофиллов (a + b) в варианте с закалкой увеличилось соответственно у 4 (за исключением вигны) культур из 5 на 8–40%, а каротиноидов у 3 – момордики, ангурии и бенинказы – на 46; 3 и 8% соответственно. Соотношение хлорофиллов a/b у большинства культур как в контроле (при оптимальной температуре), так и после низкотемпературного воздействия было близким к 2,0. Лишь у ангурии это соотношение уменьшилось с 2,8 до 2,1.  Спаржевая вигна показала уменьшение содержания в варианте закалки как аскорбиновой кислоты (на 36%), так и фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротиноидов) – на 6–8%.

Under conditions of low temperature, seedlings of heat-loving vegetable crops are more strongly affected by various pathogenic micromycetes, and the content of photosynthetic pigments in the leaves of plants decreases. Using fungicides cannot constantly interrupt the spread of pathogens and the death of plants. The authors determined the effect of the hardening regime, including the four-day keeping of germinating seeds of Momordica (Momordica charantia L.), asparagus cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.), kiwano (Cucumis metuliferus E. Mey. ex Naudin), Benincasa (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) and anguria (Cucumis anguria L.) at a variable temperature during the day - hardening (10℃) at night and optimal (30℃) during the day for keeping pigments in leaves and damage to seedlings by pathogenic micromycetes at low temperatures (6–15 ℃). This effect allowed authors to assess the therm adaptive potential in experiments conducted in 2018–2022. Microbiological analysis of the soil on PDA medium (potato dextrose agar) showed the presence of Fusarium spp. in the amount of 290 CFU/g of earth. The trap method revealed the presence of Pythium Pringsh in the soil. The most significant reduction in the death of seedlings was achieved in seedlings of anguria - 29 times, Kivano, Benincasa and cowpea - 2.5, 2.0 and 1.3 times, respectively. Periodic hypothermia in 3 cultures out of 5 - Kiwano, Cowpea, and Benincasa - reduced the ascorbic acid content in the leaves by 17%, 36% and 3%. The range of photosynthetic pigments - chlorophylls (a + b) in the variant with hardening increased, respectively, in 4 (except cowpea) crops out of 5 by 8–40%, and carotenoids in 3 crops - Momordica, Anguria and Benincasa - by 46, 3 and 8% respectively. The ratio of chlorophylls a/b in most cultures, both in control (at the optimum temperature) and after low-temperature exposure, was close to 2.0. Only in Anguria did this ratio decrease from 2.8 to 2.1. Asparagus cowpea showed a decrease in the content of both ascorbic acid (by 36%) and photosynthetic pigments (chlorophylls and carotenoids) - by 6–8% in the hardening option.

теплолюбивые овощные культурынизкая температуразакалкаболезни всходоваскорбиновая кислотахлорофиллкаротиноидыheat-loving vegetable cropslow temperaturehardeningseedling diseasesascorbic acidchlorophyllcarotenoidsReferencesSantana S.H., Torres S.B., Benedito C.P. Biometria de frutos e sementes e germinação de melãode-são-caetano // Revol. bras. plantas med. – 2013. – Vol. 15, N 2. – https://doi.org/10.1590/S1516-05722013000200001.Santana S.H., Torres S.B., Benedito C.P., Biometria de frutos e sementes e germinação de melãode-são-caetano, Revol. bras. plantas med., 2013, Vol. 15, No. 2, https://doi.org/10.1590/S151605722013000200001.Optimal temperature for germination and seedling development of cowpea seeds / J. Barros, F. Angelotti, J. Santos, R. Silva, B. Dantas // Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas. – 2020. – Vol. 14. – Р. 1–19. – DOI: 10.17584/rcch.2020v14i2.10339.Barros J., Angelotti F., Santos J., Silva R., Dantas B., Optimal temperature for germination and seedling development of cowpea seeds, Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 2020, Vol. 14, pp. 1–19, DOI: 10.17584/rcch.2020v14i2.10339.Особенности реакции растений на ежесуточные понижения температуры в зависимости от их интенсивности и продолжительности / Т.Г. Шибаева, Е.Н. Икконен, Е.Г. Шерудило, А.Ф. Титов // Труды Карельского научного центра РАН. − 2018. − № 12. – С. 20−37. – DOI: 10.17076/eb884.Shibaeva T.G., Ikkonen E.N., Sherudilo E.G., Titov A.F., Trudy Karel’skogo nauchnogo centra RAN, 2018, No. 12, pp. 20–37, DOI: 10.17076/eb884. (In Russ.).Wu Y., Cai X., Tang Y. Outcomes of low-temperature stress on biological alterations within pothos (Epipremnum aureum) leaves // Life. – 2022. – Vol. 12. – P. 1432. – https://doi.org/10.3390/life12091432.Wu Y., Cai X., Tang Y. Outcomes of low-temperature stress on biological alterations within pothos (Epipremnum aureum) leaves, Life, 2022, Vol. 12, pp. 1432, https://doi.org/10.3390/life12091432.Wolk W.D., Herner R.C. Chilling injury of germinating seeds and seedlings // HortScience. – 1982. – Vol. 17, N 2. – P. 169–173.Wolk W.D., Herner R.C., Chilling injury of germinating seeds and seedlings, HortScience, 1982, Vol. 17, No. 2, pp. 169–173.Juurakko C.L., di Cenzo G.C., Walker V.K. Cold acclimation and prospects for cold-resilient crops // Plant Stress. – 2021. – Vol. 2. – P. 100028. – https://doi.org/10.1016/j.stress.2021.100028.Juurakko C.L., di Cenzo G.C., Walker V.K., Cold acclimation and prospects for cold-resilient crops, Plant Stress, 2021, Vol. 2, pp. 100028, https://doi.org/10.1016/j.stress.2021.100028.Serrano M, Robertson A.E. The Effect of cold stress on damping-off of soybean caused by Pythium sylvaticum // Plant Dis. – 2018. – Vol. 102, N 11. – P. 2194–2200. – DOI: 10.1094/PDIS12-17-1963-RE.Serrano M., Robertson A.E., The Effect of cold stress on damping-off of soybean caused by Pythium sylvaticum, Plant Dis, 2018, Vol. 102, No. 11, pp. 2194–2200, DOI: 10.1094/PDIS-12-171963-RE.Integrated management of damping-off diseases. A review / J.R. Lamichhane, D. Carolyne, A. Schwanck [et al.] // Agronomy for Sustainable Development. – 2017. – Vol. 37. – P. 1–25. – DOI: 10.1007/s13593-017-0417-y.Lamichhane J.R., Carolyne D., Schwanck A., Robin M.-H., Sarthou J.-P., Cellier VOL., Messean A., Aubertot J.-N., Integrated management of damping-off diseases. A review, Agronomy for Sustainable Development, 2017, Vol. 37, pp. 1–25, DOI: 10.1007/s13593-017-0417-y.Власов Ю.И., Власова Э.А. Защита овощных культур от болезней. − Л.: Лениздат, 1976. – 104 с.Vlasov Ju.I., Vlasova Je.A., Zashhita ovoshhnyh kul’tur ot boleznej (Protection of vegetable crops from diseases), Leningrad: Lenizdat, 1976, 104 p.Comparative Efficacy of biological, botanical and chemical treatments against damping off disease of tomato in Chitwan / L.K. Sharma, N. Sharma, B. Dhungana [et al.] // Int. J. Soc. Sc. Manage. – 2022. – Vol. 9 (2). – P. 67–74. – DOI: 10.3126/ijssm.v9i2.44168.Sharma L.K., Sharma N., Dhungana B., Adhikari A., Shrestha S.M., Yadav D., Comparative Efficacy of biological, botanical and chemical treatments against damping off disease of tomato in Chitwan, Int. J. Soc. Sci. Manage, 2022, Vol. 9 (2). pp. 67–74, DOI: 10.3126/ijssm.v9i2.44168.Monitoring of soil-borne pathogens in the agricultural soils of the Pestrechinsky District (Tatarstan, Russia) / K.O. Dzhabarova, P.A. Kuryntseva, P.Y. Galitskaya, S.Y. Selivanovskaya // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. − 2018. – Vol. 107. – P. 012056. – DOI:10.1088/17551315/107/1/012056.Dzhabarova K.O., Kuryntseva P.A., Galitskaya P.Y., Selivanovskaya S.Y., Monitoring of soilborne pathogens in the agricultural soils of the Pestrechinsky District (Tatarstan, Russia), IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2018, Vol. 107, pp. 012056, DOI: :10.1088/17551315/107/1/012056.Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Тамбовской области в 2017 году и прогноз развития вредных объектов в 2018 году. − Тамбов: Россельхозцентр по Тамбовской области, 2018. – 111 с.Obzor fitosanitarnogo sostojanija posevov sel’skohozjajstvennyh kul’tur v Tambovskoj oblasti v 2017 godu i prognoz razvitija vrednyh ob’ektov v 2018 godu, (Review of the phytosanitary state of crops in the Tambov region in 2017 and the forecast for the development of harmful objects in 2018), Tambov: Rossel’hozcentr po Tambovskoj oblasti, 2018, 111 pp.Воронова А.Е. Закалка семян и рассады теплолюбивых культур. − М.: Изд-во М-ва сел. хозва СССР, 1953. − 20 с.Voronova A.E., Zakalka semjan i rassady teploljubivyh kul’tur (Hardening of seeds and seedlings of heat-loving crops), Moscow: Izd-vo Min-va sel’skogo hozjajstva SSSR, 1953, 20 p.Генкель П.А., Кушниренко С.В. Холодостойкость растений и термические способы её повышения. − М.: Наука, 1966. − 223 с.Genkel’ P.A., Kushnirenko S.V., Holodostojkost’ rastenij i termicheskie sposoby ejo povyshenija (Cold hardiness of plants and thermal methods for its improvement), Moscow: Nauka, 1966, 223 pp.Еременко Л.Л. Особенности выращивания помидоров в Новосибирске // Выращивание помидоров на приусадебных участках. − Новосибирск: Кн. изд-во, 1959. − С. 3−83.Eremenko L.L., Vyrashhivanie pomidorov na priusadebnyh uchastkah (Growing tomatoes in home gardens), Novosibirsk: Novosibirskoe knizhnoe izdatel’stvo, 1959, pp. 3–83. (In Russ.)Дроздов С.Н., Титов А.Ф., Балагурова Н.И. Оценка термоадаптивного потенциала вегетирующих растений с помощью анализа их холодо- и теплоустойчивости // Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: метод. руководство. − Л.: Изд-во ВИР, 1988. − С. 216–222.Drozdov S.N., Titov A.F., Balagurova N.I., Diagnosis of plant resistance to stress (Diagnostics of plant resistance to stress), Methodological guide, Leningrad, Izdatel’stvo VIR, 1988, pp. 216– 222. (In Russ.).Влияние пониженной температуры на устойчивость и функциональную активность фотосинтетического аппарата растений пшеницы / Ю.В. Венжик, А.Ф. Титов, В.В. Таланова [и др.] // Известия РАН. Серия биологическая. − 2011. − № 2. − С. 171–177.Venzhik Ju.V., Titov A.F., Talanova V.V., Frolova S.A., Talanov A.V., Nazarkina E.A., Izvestija RAN. Serija biologicheskaja, 2011, No. 2, P. 171–177. (In Russ.).Кросс-адаптация растений картофеля к действию низких температур и заражению картофельной цистообразующей нематодой / М.И. Сысоева, В.В. Лаврова, Е.М. Матвеева [и др.] // Физиология растений. − 2011. − Т. 58, № 6. − С. 853−858.Sysoeva M. ., Lavrova V.V., Matveeva E. M., Sherudilo E.G., Topchieva L.V., Fiziologija rastenij, 2011, Vol. 58, No. 6, pp. 853–858. (In Russ.).Rejeb I.B., Pastor V.O.L., Mauch-Mani B. Plant responses to simultaneous biotic and abiotic stress: molecular mechanisms // Plants. – 2014. – Vol. 3 (4). – P. 458–475. – DOI: 10.3390/plants3040458.Rejeb I.B., Pastor V.O.L., Mauch-Mani B., Plant responses to simultaneous biotic and abiotic stress: molecular mechanisms, Plants, 2014, Vol. 3 (4), pp. 458–475 DOI: 10.3390/plants3040458.Tronsmo A.M. Cold hardening – a physiological mechanism for resisting biotic as well as abiotic stress factors // Breeding Fodder Crops for Marginal Conditions. Developments in Plant Breeding. – Dordrecht: Springer. – 1994. – Vol. 2. – P. 215–221. – https://doi.org/10.1007/978-94-0110966-6_32.Tronsmo A.M., Cold hardening — a physiological mechanism for resisting biotic as well as abiotic stress factors, Breeding Fodder Crops for Marginal Conditions. Developments in Plant Breeding, Dordrecht: Springer, 1994, Vol. 2, pp. 215–221. – https://doi.org/10.1007/978-94-011-09666_32.Low temperature induced defence gene expression in winter wheat in relation to resistance to snow moulds and other wheat diseases / D.A. Gaudet, Y. Wang, M. Frick [et al.] // Plant Sci. – 2011. – Vol. 180 (1). – P. 99–110. – DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.07.023.Gaudet D.A., Wang Y., Frick M., Puchalski B., Penniket C., Ouellet T., Robert L., Singh J., Laroche A., Low temperature induced defence gene expression in winter wheat in relation to resistance to snow moulds and other wheat diseases, Plant Sci., 2011, Vol. 180, No. 1, pp. 99–110 DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.07.023.Сысоева М.И., Лаврова В.В., Матвеева Е.М. Влияние кратковременных ежесуточных снижений температуры на содержание фотосинтетических пигментов в листьях зараженного нематодой картофеля // Труды Карельского научного центра РАН. Серия: Экспериментальная биология. − 2013. − № 3. − С. 194−199.Sysoeva M.I., Lavrova V.V., Matveeva E.M., Trudy Karel’skogo nauchnogo centra RAN, Serija Jeksperimental’naja biologija, 2013, № 3, pp. 194–199. (In Russ.).Фотев Ю.В. К методике интродукции теплолюбивых овощных растений в Сибири // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). − 2018. − № 4. − С. 104−118. – https://doi.org/10.31677/2072-6724-2018-49-4-104-118.Fotev Y.V., Vestnik NGAU (Novosibirsk State Agrarian University), 2018, No. 4, pp. 104–118, https://doi.org/10.31677/2072-6724-2018-49-4-104-118. (In Russ.).Interactions between plant immunity, temperature, light, and circadian rhythm / M.G. Kim, D.M. Macoy, J.Y. Lee, J.Y. Cha, W.Y. Kim // J. Plant Biochem. Physiol. – 2021. – Vol. 9, Is. 7, N 1000260. – P. 1–14.Kim M.G., Macoy D.M., Lee J.Y., Cha J.Y., Kim W.Y., Interactions between plant immunity, temperature, light, and circadian rhythm, J. Plant Biochem. Physiol., 2021, Vol. 9, Is. 7, No. 1000260, pp. 1–4.Xu X., Yuan L., Xie Q. The circadian clock ticks in plant stress responses // Stress Biology. – 2022. – Vol. 2. – P. 15. – https://doi.org/10.1007/s44154-022-00040-7.Xu X., Yuan L., Xie Q. The circadian clock ticks in plant stress responses, Stress Biology, 2022, Vol. 2, pp. 15, https://doi.org/10.1007/s44154-022-00040-7.Sharma M., Bhatt D. Clock–defence cross-talk // Molecular Plant Pathology. – 2015. – Vol. 16. – P. 210–218. – https://doi.org/10.1111/mpp.12178.Sharma M., Bhatt D., Clock–defence cross-talk, Molecular Plant Pathology, 2015, Vol. 16, pp. 210–218, https://doi.org/10.1111/mpp.12178.Ellis R.H., Hong T.D., Roberts E.H. Handbook of seed technology for genebanks. Vol. II: compendium of specific germination information and test recommendation. – Rome: International Board for Plant Genetic Resources, 1985. – 667 p.Ellis R.H., Hong T.D., Roberts E.H. Handbook of seed technology for genebanks., Vol. II: compendium of specific germination information and test recommendation, Rome: International Board for Plant Genetic Resources, 1985, 667 p.Фитосанитарная диагностика агроэкосистем / В.А. Чулкина, Е.Ю Торопова., Г.Я. Стецов, А.А. Кириченко, Е.Ю. Мармулева, В.М. Гришин, О.А. Казакова, М.П. Селюк. − Барнаул: Графикс, 2017. – 210 с.Chulkina V.A., Toropova E.Ju., Stecov G.Ja., Kirichenko A.A., Marmuleva E.Ju., Grishin V.M., Kazakova O.A., Seljuk M.P., Fitosanitarnaja diagnostika agrojekosistem (Phytosanitary diagnostics of agroecosystems), Barnaul: Grafiks, 2017, 210 p.Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. Методы биохимического исследования растений. – 3-е изд. − Л.: Агропромиздат, 1987. – 420 с.Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Jarosh N.P., Metody biohimicheskogo issledovanija rastenij (Methods of biochemical research of plants), Leningrad: Agropromizdat, 1987, 420 p.Кукушкина Т.А., Фомина Т.И. Содержание биологически активных веществ в листьях некоторых видов рода Campanula L. (Campanulaceae) // Вестник Томского государственного университета. Биология. − 2017. − № 38. – С. 122−133. – DOI: 10.17223/19988591/38/7.Kukushkina T.A., Fomina T.I., Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologija, 2017, No. 38, pp. 122–133, DOI: 10.17223/19988591/38/7. (In Russ.).Содержание низкомолекулярных антиоксидантов в органах растения хризантемы овощной в условиях низкой положительной температуры / М.С. Гинс, В.К. Гинс, П.Ф. Кононков [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. − 2019. − № 4. − С. 22–26. – DOI: https://doi.org/10.31857/S2500-26272019422-26.Gins M.S., Gins V.K., Kononkov P.F., Bajkov A.A., Pivovarov V.F., Fotev Y.V., Gins E.M., Rossijskaja sel’skohozjajstvennaja nauka, 2019, No. 4, pp. 22–26, DOI: https://doi.org/10.31857/S2500-26272019422-26. (In Russ.).Enhanced tolerance to low temperature in tobacco (Nicotiana tabacum L.) sprayed with a lowtemperature-resistant agent / J. Yi, Y. Li, Z. Dai [et al.] // Experimental Agriculture. – 2015. – Vol. 51 (2). – Р. 179–190. – DOI:10.1017/S0014479714000210.Yi J., Li Y., Dai Z., Jia Z., Pu, W., Sun Z., Wang Y., Shen H., Enhanced tolerance to low temperature in tobacco (Nicotiana tabacum L.) sprayed with a low-temperature-resistant agent, Experimental Agriculture, 2015, Vol. 51, No. 2, pp. 179–190, DOI: 10.1017/S0014479714000210.Effects of cold-hardening on chilling-induced photoinhibition of photosynthesis and on xanthophyll cycle pigments in sweet pepper / P. Liu, Qw. Meng, Q. Zou [et al.] // Photosynthetica. – 2001. – Vol. 39. – P. 467–472. – https://doi.org/10.1023/A:1015155032135.Liu P., Meng Qw., Zou Q., Zhao S., Liu Q., Effects of cold-hardening on chilling-induced photoinhibition of photosynthesis and on xanthophyll cycle pigments in sweet pepper, Photosynthetica, 2001, Vol. 39, pp. 467–472, https://doi.org/10.1023/A:1015155032135.Effect of Low Temperature on Chlorophyll Biosynthesis and Chloroplast Biogenesis of Rice Seedlings during Greening / Y. Zhao, Q. Han, C. Ding, [et al.] // Int J Mol Sci. – 2020. – Vol. 1921 (4). – P. 1390. – DOI: 10.3390/ijms21041390; PMID: 32092859; PMCID: PMC7073065.Zhao Y., Han Q., Ding C., Huang Y., Liao J., Chen T., Feng S., Zhou L., Zhang Z., Chen Y., Yuan S., Yuan M., Effect of Low Temperature on Chlorophyll Biosynthesis and Chloroplast Biogenesis of Rice Seedlings during Greening, Int J Mol Sci., 2020, Vol. 1921 (4), pp. 1390, DOI: 10.3390/ijms21041390.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.