Влияние режима закалки контрастными температурами на всходы новых для России теплолюбивых овощных культур

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%.

1. 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, N 2. – https://doi.org/10.1590/S1516-05722013000200001.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Wolk W.D., Herner R.C. Chilling injury of germinating seeds and seedlings // HortScience. – 1982. – Vol. 17, N 2. – P. 169–173.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Власов Ю.И., Власова Э.А. Защита овощных культур от болезней. − Л.: Лениздат, 1976. – 104 с.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Воронова А.Е. Закалка семян и рассады теплолюбивых культур. − М.: Изд-во М-ва сел. хозва СССР, 1953. − 20 с.

14. Генкель П.А., Кушниренко С.В. Холодостойкость растений и термические способы её повышения. − М.: Наука, 1966. − 223 с.

15. Еременко Л.Л. Особенности выращивания помидоров в Новосибирске // Выращивание помидоров на приусадебных участках. − Новосибирск: Кн. изд-во, 1959. − С. 3−83.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. Sharma M., Bhatt D. Clock–defence cross-talk // Molecular Plant Pathology. – 2015. – Vol. 16. – P. 210–218. – https://doi.org/10.1111/mpp.12178.

27. 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.

28. 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.

29. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. Методы биохимического исследования растений. – 3-е изд. − Л.: Агропромиздат, 1987. – 420 с.

30. 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.

31. 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.

32. 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.

33. 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.

34. 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.