Способ предварительного отбора новых генотипов клоновых подвоев яблони по количественному определению в питомнике показателя силы роста привойно-подвойных комбинаций, полученных на их основе

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к получению посадочного материала яблони в питомнике на основе перспективных клоновых подвоев различной силы роста и анализу показателей их роста. Изобретение представляет собой способ предварительного отбора новых генотипов клоновых подвоев яблони по количественному определению в питомнике показателя силы роста привойно-подвойных комбинаций, полученных на их основе, характеризующийся тем, что на основании результатов измерения в питомнике однолетних и/или двухлетних саженцев яблони после завершения их вегетации рассчитывают показатель - коэффициент силы роста сорто-подвойной комбинации, представляющий собой для однолетнего саженца произведение значений его высоты и диаметра штамба, а для двухлетнего саженца произведение двух данных показателей дополнительно умножают на значение суммарной длины однолетнего прироста, формируемого во второй год развития саженца после кронирования. По данному коэффициенту производят сравнение изучаемых сорто-подвойных комбинаций одного возраста, выращенных в одинаковых природно-климатических и агротехнологических условиях, у которых привой (сорт) одинаков, а подвой представляют собой разные генотипы, различающиеся по силе роста. В качестве стандарта для сравнения используют саженцы на районированных подвоях известной силы роста. Способ позволяет ускорить предварительный отбор перспективных клоновых подвоев яблони различной силы роста, определить технологические особенности дальнейшего использования посадочного материала на их основе при закладке сада и как результат - повысить эффективность селекции и сортоизучения новых генотипов. 1 ил., 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к селекции растений и сельскому хозяйству, в частности к питомниководству и плодоводству, а именно к предварительному отбору в питомнике наиболее перспективных клоновых подвоев яблони различной силы роста на основе анализа особенностей количественных показателей роста и развития однолетних и/или двухлетних саженцев различных сорто-подвойных комбинаций.

Современное промышленное садоводство в большинстве стран мира предполагает интенсификацию многолетних производственных насаждений путем увеличения плотности размещения плодовых деревьев на единице площади и оптимизации технологий их возделывания. Большое значение в этом играют слаборослые клоновые подвои, которые ускоряют вступление плодовых деревьев в плодоношение, повышают их устойчивость к ряду заболеваний (в том числе карантинных, таких как бактериальный ожог) и негативным абиотическим факторам (в первую очередь к неблагоприятному почвенным условиям - засухе, засолению, накоплению тяжелых металлов, промерзанию корнеобитаемого слоя почвы, часто действующими в сочетании с агентами биотического стресса - сложившимися сообществами фитопатогенов при длительном почвоутомлении и отсутствии рекультивационных мер в условиях монокультуры и др.), увеличивают урожайность единицы площади сада, а также упрощают основные технологические операции с растениями (обрезка, сбор урожая), способствуют формированию компактных крон со сдержанным ростом ветвей, улучшению воздушного и светового режима интенсивных насаждений, что приводит к повышению потребительской привлекательности плодов и в итоге - к значительному увеличению рентабельности производства. В то же время более сильнорослые клоновые подвои яблони остаются востребованными в ряде особых случаев - при ускоренной замене старых насаждений новыми без возможности проведения рекультивации почвы (что требует использования подвоев с развитой корневой системой, более устойчивых к комплексу почвенных патогенов в условиях длительного возделывания монокультуры яблони); а также при закладке насаждений, возделываемых по органическим ресурсосберегающим технологиям для получения экологически чистой плодовой продукции [1-4]. Таким образом, для выращивания конкретного типа сада необходимо производить выбор подвоя по признаку силы роста привитого компонента - коммерческого сорта. Часто не всегда сложившийся сортимент районированных клоновых подвоев яблони в конкретной природно-климатической зоне страны помогает успешно осуществить данный выбор. Перспективным и актуальным является использование новых ценных клоновых подвоев яблони с различным генетическим потенциалом роста плодового дерева.

Важнейшими задачами селекции клоновых подвоев яблони являются получение новых гибридных генотипов рода Malus Mill, для их массового и индивидуального отбора и выделение среди них наиболее перспективных форм с комплексом хозяйственно-ценных признаков. При получении новых генотипов клоновых подвоев яблони по мере роста и развития гибридных сеянцев их последовательно изучают в селекционной школке, адвентивном маточнике, маточнике конкурсного испытания, а затем подвойные формы с наиболее высокими коэффициентами размножения и укоренения, а также с отсутствием неблагоприятных морфологических признаков маточного куста (для успешного технологического возделывания в маточнике) детально изучают в трех полях питомника и саду конкурсного испытания. Только по итогам изучения новых гибридных генотипов яблони на всех данных этапах селекционного и производственного цикла возможно выделение лучших клоновых подвоев, рекомендуемых для передачи в систему государственного сортоиспытания, районирования и последующего широкого внедрения в производство посадочного материала [1].

Ранжирование подвоев в соответствии с их различным генетическим потенциалом роста и развития привойного компонента является важнейшей и одновременно сложной задачей. Для исторически сложившегося районированного сортимента клоновых подвоев яблони в результате десятилетий экспериментальной работы детально были изучены ростовые реакции и взаимное влияние компонентов прививки в составе единой конкретной сорто-подвойной комбинации. Для новых гибридов яблони, изучаемых в качестве клоновых подвоев, проведение такого ранжирования по генетическому потенциалу их роста является длительным и затруднительным процессом. Для предварительной экспресс-диагностики силы роста сорто-подвойных комбинаций необходимо использование простого и малозатратного способа анализа привитых растений в питомнике, чтобы определить направления их использования в многолетних насаждениях и пригодность для высадки в сад конкретного типа (опорного или безопорного, по уплотненной или разреженной схеме посадки и др.).

Изобретение представляет собой способ предварительного отбора новых генотипов клоновых подвоев яблони по количественному определению в питомнике показателя силы роста привойно-подвойных комбинаций, полученных на их основе, характеризующийся тем, что в питомнике получают и выращивают однолетние и/или двулетние саженцы яблони, а затем по результатам измерения их количественных морфологических признаков в конце соответствующего вегетационного периода рассчитывают показатель - коэффициент силы роста сорто-подвойной комбинации, представляющий собой для однолетнего саженца произведение его высоты и диаметра штамба, а для двухлетнего саженца произведение двух данных показателей дополнительно умножают на значение суммарной длины однолетних боковых разветвлений, формируемых во второй год развития саженца после его кронирования.

В процессе проведения измерения саженцев все размеры выражают в сантиметрах. Высоту саженца определяют от уровня почвы до вершины главного осевого побега с помощью линейки или измерительной рулетки. Диаметр штамба саженца измеряют с помощью штангенциркуля на высоте 10 см от места прививки.

По вычисленному коэффициенту силы роста саженцев производят сравнение изучаемых сорто-подвойных комбинаций одного возраста, выращенных в одинаковых природно-климатических и технологических условиях, у которых привой (сорт) одинаков, а подвои представляют собой разные генотипы, различающиеся по силе роста. На примере различных сорто-подвойных комбинаций яблони, выращенных в питомниках Центрально-Черноземного региона РФ, экспериментально было установлено, что для однолетних саженцев на суперкарликовых подвоях коэффициент силы роста составляет 70-150 единиц, на карликовых подвоях - 100-210, на полукарликовых подвоях - 130-250, на среднерослых подвоях - 150-280.

Большинство отечественных практических исследований в области анализа роста и развития саженцев яблони в питомнике посвящены изучению совместимости конкретных сорто-подвойных комбинаций на основе лучших производственных сортов и районированных или перспективных клоновых подвоев, а также оптимизации технологических приемов их массового выращивания в питомнике (минеральных и органических компонентов корневого и некорневого питания, использования биологически активных веществ, в том числе гормональных росторегулирующих препаратов и др.) с целью повышения выхода высококачественного посадочного материала, снижения затрат труда и материальных ресурсов [2, 3].

Проблема определения силы роста клоновых подвоев яблони стоит только при селекционном сортоиспытании новых генотипов. Первоначально полученный исходный гибридный материал изучают в маточнике, где затруднительно определить генетический потенциал силы роста сеянцев. Такую оценку в рамках единого селекционного процесса новых подвоев яблони впервые возможно проводить при их изучении в условиях питомнике.

В то же время в промышленном питомниководстве как прикладной отрасли садоводства не стоит задачи оценки силы роста подвоев, так как там используют только ранее изученные формы с комплексом известных признаков. В Российской Федерации основные количественные и качественные особенности посадочного материала плодовых культур и технологические особенности их получения официально регламентированы в действующих национальных стандартах - ГОСТ Р 53044-2008 «Материал плодовых и ягодных культур посадочный. Термины и определения» и ГОСТ Р 53135-2008 «Посадочный материал плодовых, ягодных, субтропических, орехоплодных, цитрусовых культур и чая. Технические условия» [4, 5].

При массовом производстве посадочного материала плодовых культур на основе имеющихся технологических карт и соблюдении всех агротехнологий, отсутствует необходимость регулярного контроля за показателями роста и развития саженцев в питомнике. Качество получаемых однолетних и двухлетних саженцев плодовых культур на районированных подвоях известной силы роста регламентируется национальным стандартом РФ - ГОСТ Р 53135-2008 [5].

В то же время в селекции в рамках сортоиспытания новых генотипов клоновых подвоев яблони не существует единой и общепринятой методики оценки их силы роста при изучении посадочного материала, получаемого в питомнике на их основе.

В связи с этим, не установлено прямого существующего прототипа предлагаемому способу определения силы роста привойно-подвойных комбинаций яблони в питомнике. Большинство отечественных и иностранных методов диагностики силы роста клоновых подвоев яблони используют для анализа физиологические (концентрация и баланс фитогормонов, нуклеиновых кислот в тканях и др.) или морфоанатомические (длина всасывающих корневых волосков, соотношение толщины слоев ксилемы и флоэмы и др.) особенности самих растений подвоев и сорто-подвойных комбинаций на их основе [7].

Наиболее близким аналогом служит изобретение RU 2192118 С2, описывающее способ диагностики силы роста сеянцев и вегетативных отводков подвоев яблони, заключающийся в измерении содержания флоризина в коре зоны перехода корней в стебель диагностируемых растений и их сравнению по этому показателю с контрольными подвоями того же возраста с известной силой роста. После проведения биохимических анализов изучаемый подвой относят по силе роста к стандарту той группы, от которой он в наименьшей степени отличается по уровню содержания флоризина [7, 8]. Техническим результатом изобретения RU 2192118 С2 является экспресс-диагностика силы роста клоновых подвоев и гибридных сеянцев яблони, позволяющая объективно ранжировать их по данному показателю. Существенной отличительной особенностью данного изобретения является ограниченность применения способа, требующего обязательное наличие специального оборудования и расходных материалов для спектрофотометрического определения концентрации флоризина в тканях растений, а также наличие значительных трудозатрат на пробоподготовку и проведения анализа. Это существенно затрудняет его широкое применение для анализа большого количества растений.

В иностранных методиках определения производственно-биологической продуктивности сорто-подвойных комбинаций яблони часто используют площадь поперечного сечения ствола в качестве анализируемого показателя, отражающего интенсивность роста главной осевой структуры плодового дерева. Однако в питомнике для количественной оценки силы роста саженцев данный показатель не применяется.

Сущность предлагаемого нами способа состоит в том, что с использованием изучаемых клоновых подвоев в питомнике выращивают однолетние и/или двухлетние саженцы яблони интересуемых сортов, а затем по окончанию соответствующего вегетационного периода проводят измерение их количественных морфологических показателей - высоты, диаметра штамба, суммарной длины боковых разветвлений (при их наличии), выражая значения все размеров в сантиметрах. На основании полученных данных производят вычисление коэффициента силы роста сорто-подвойных комбинаций - для однолетних саженцев путем умножения значений их высоты и диаметра штамба; для двухлетних саженцев - путем умножения значений их высоты, диаметра штамба и суммарной длины однолетних боковых разветвлений, формируемых во второй год развития саженца после его кронирования.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение объективности предварительной оценки силы роста любой интересуемой сорто-подвойной комбинации по габитусу саженца. Технический результат при вычислении коэффициента силы роста достигается одновременным учетом значений количественных показателей функционирования различных образовательных тканей растений - апикальной меристемы (высота растения) и камбия главной оси побега саженца (диаметр штамба); для двухлетних кронированных саженцев кроме верхушечного (апикального) роста также дополнительно учитывается функционирование латеральных меристем, расположенных в почках главного осевого побега саженца. Учет функционирования всех меристематических тканей позволяет более объективно оценить влияние изучаемого подвоя на силу роста саженца.

Следует учитывать, что общепринятая классификация клоновых подвоев яблони по генетическому потенциалу роста и развития привойного компонента, подразделяющая их на суперкарликовые, карликовые, полукарликовые, среднерослые и сильнорослые, тем не менее носит не абсолютный, а относительный характер. Сила роста одной и той же сорто-подвойной комбинации будет различной в разных природно-климатических зонах нашей страны и зарубежных территорий из-за существенной изменчивости исходного плодородия почв, суммы активных температур и сроков протекания фаз вегетации растений, а также будет зависеть от агротехнологических мероприятий - применения искусственных корневых и некорневых подкормок, использования различных биологически активных веществ и гормональных росторегулирующих препаратов для изменения баланса функционирования апикальной и латеральных меристем на побеге. Так, отечественный районированный клоновый подвой яблони 54-118 селекции ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ (Тамбовская обл., г. Мичуринск) в южной зоне садоводства России является среднерослым, в средней зоне - полукарликовым, а в северной зоне садоводства, на территориях Сибири и Дальнего Востока приобретает отдельные черты карликового подвоя. Соответственно, другой отечественный районированный клоновый подвой яблони 62-396, также полученный в ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ, в южной зоне садоводства России (и в большинстве зарубежных регионов промышленного садоводства) является полукарликовым, в средней зоне -карликовым, а в северной зоне садоводства, на территориях Сибири и Дальнего Востока практически не используется при выращивании саженцев и закладке ими производственных садов из-за формирования очень слаборослых плодовых деревьев, не раскрывающих свой биологический и товарно-экономический потенциал в данных природно-климатических условиях. Кроме того, следует учитывать, что сорта яблони также различаются по силе роста, поэтому их саженцы и впоследствии плодовые деревья на одинаковом клоновом подвое могут существенно отличаться по высоте и габитусу кроны. В связи с взаимным комплексным влиянием генетического потенциала роста привойного и подвойного компонентов, механизмы которого до сих пор не изучены полностью, возможно получение неоднозначных морфологических показателей растений при различном сочетании сортов и подвоев в процессе получения посадочного материала и выращивания плодовых деревьев. Так, одновозрастные растения сильнорослого сорта на слаборослом клоновом подвое и сорта со сдержанным ростом, привитого на среднерослый клоновый подвой, в ряде случаев могут оказаться одинаковой высоты, но при этом существенно отличаться габитусом и объемом кроны из-за разного характера ветвления побегов.

Согласно ГОСТ Р 53135-2008, в южной зоне плодоводства России высота однолетнего неразветвленного саженца яблони первого сорта на сильнорослом подвое должна составлять не менее 170 см, а диаметр его штамба - 1,6 см; на среднерослом - 160 и 1,5 см соответственно; на слаборослом - 140 и 1,3 см. В средней зоне плодоводства России высота однолетнего неразветвленного саженца яблони первого сорта на сильнорослом подвое должна составлять не менее 130 см, а диаметр его штамба - 1,2 см; на среднерослом - 120 и 1,1 см соответственно; на слаборослом - 110 и 1,0 см. Для севера Европейской части России, Урала, Сибири и Дальнего Востока высота неразветвленного саженца первого сорта на сильнорослом или среднерослом подвоях должна составлять не менее 80 см, а диаметр его штамба - 0,9 см; на слаборослом подвое данные показатели не регламентированы [5].

Боковые разветвления для однолетних саженцев яблони характерны только при их выращивании в природно-климатических зонах с более мягким, благоприятным климатом с увеличенными значениями суммы эффективных температур, и в большинстве случаев также при соблюдении высокого общего уровня агротехнических мероприятий и использования специальных технологических приемов (корневые и некорневые подкормки удобрениями, обработка фитостимуляторами и гормональными препаратами для регуляции баланса верхушечного роста, снятия апикального доминирования и стимулирования образования боковых разветвлений и др.). Согласно ГОСТ Р 53135-2008, у разветвленных однолетних саженцев яблони количественные значения их высоты и диаметра штамба идентичны соответствующим параметрам неразветвленных растений одинакового товарного сорта, выращенных в той же природно-климатической зоне, а все различия посадочного материала заключаются только в наличии боковых разветвлений, их количестве и длине. Так, в южной зоне плодоводства России для разветвленных однолетних саженцев яблони первого сорта, привитых на любом из типов подвоев, должно быть от 1 до 5 боковых разветвлений различной длины: на сильнорослом подвое - не менее 40 см; на среднерослом и слаборослом подвое - не менее 30 см. В средней зоне плодоводства России для разветвленных однолетних саженцев яблони первого сорта количество боковых разветвлений не регламентировано, а их длина независимо от типа подвоя должна составлять не менее 20 см. Для остальных природно-климатических зон России количественные показатели бокового разветвления однолетних саженцев не регламентированы [5].

В связи со значительным влиянием природно-климатических и производственно-технологических условий на рост саженцев в питомнике, с целью повышения объективности результатов анализа, проводимого с помощью предлагаемого способа, для вычисления и сравнения коэффициентов силы роста сорто-подвойных комбинаций яблони необходимо измерять саженцы одинакового возраста, полученные с участием только одного сорта, привитого на различные клоновые подвои, и выращенные в идентичных условиях (желательно - на одном земельном участке питомника). При этом каждый измеряемый саженец одной сорто-подвойной комбинации служит повторностью для первоначального вычисления среднего значения соответствующего морфологического показателя, а затем на основании полученных количественных данных производится расчет коэффициента силы роста сорто-подвойных комбинаций яблони. Для более точного выделения групп генотипов по силе роста необходимо использовать в качестве контроля сорто-подвойные комбинации яблони, полученные с участием районированных в данной природно-климатической зоне клоновых подвоев с известным генетическим потенциалом роста. Предлагаемый способ позволяет дифференцировать слаборослые, среднерослые и сильнорослые подвои яблони с ранее малоизученной или неизвестной силой роста на этапе изучения их сорто-подвойных комбинаций в питомнике и тем самым определить их дальнейшее селекционное и производственное значение.

Предлагаемый способ прост в реализации и экономически выгоден за счет доступности технических средств проведения измерения и вычисления коэффициента силы роста сорто-подвойных комбинаций яблони, а также имеет потенциал в автоматизации проведения измерений и расчетов с целью ускорения анализа.

Примеры конкретного применения.

Пример 1.

На одном земельном участке питомника, расположенного в городе Мичуринске (Тамбовская область), в одинаковых условиях были выращены однолетние саженцы яблони сорта Хоней Крисп (Ханни Крисп). По окончанию вегетационного периода во втором поле питомника были произведены измерения 15 растений в каждой из 23 сорто-подвойных комбинаций на основе новых и районированных клоновых подвоев селекции ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ, различающихся по силе роста. В качестве стандарта выбраны районированные клоновые подвои: суперкарликовые - Малыш Будаговского, 57-491, 71-7-22; карликовые - Парадизка Будаговского, 76-3-6; полукарликовый 62-396; среднерослые - 54-118, 70-20-20.

В результате вычисления коэффициента силы роста каждой из изучаемых сорто-подвойных комбинаций яблони удалось дифференцировать перспективные генотипы клоновых подвоев на 4 группы - суперкарликовые, карликовые, полукарликовые, среднерослые (табл. 1).

Пример 2.

Аналогично вышеуказанному примеру, в том же питомнике (г. Мичуринск Тамбовской области) были выращены однолетние саженцы яблони сорта Лобо, из которых на следующий год были получены двухлетние кронированные растения с боковыми разветвлениями различной длины. По окончанию вегетационного периода на втором и третьем полях питомника были проведены измерения биометрических показателей данных саженцев (табл. 2, 3).

В результате вычисления коэффициента силы роста изучаемых сорто-подвойных комбинаций яблони удалось дифференцировать перспективные генотипы клоновых подвоев на 4 группы - суперкарликовые, карликовые, полукарликовые, среднерослые (табл. 2, 3).

Пример 3. По исходным биометрическим показателям однолетних саженцев яблони сортов Антоновка обыкновенная, Мелба, Синап орловский, привитых на районированные клоновые подвои различной силы роста и выращенных в питомнике, расположенного в г. Мичуринске (Тамбовская обл.), были рассчитаны коэффициенты силы роста сорто-подвойных комбинаций (фиг. 1). Вариабельность данного показателя для одного сорта на подвоях разной силы роста и для разных сортов на одном подвое отражает генетический потенциал роста как привойного, так и подвойного компонентов, а также их взаимное влияние в составе единой сорто-подвойной комбинации.

Для заявленного способа, в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, нет препятствий его осуществления на практике с использованием современных технических средств. Таким образом, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Предлагаемый способ позволяет в рамках селекционной оценки исходного растительного материала существенно ускорить предварительный отбор перспективных клоновых подвоев яблони различной силы роста при сниженных трудозатратах, определить технологические особенности дальнейшего использования посадочного материала на их основе при закладке сада и как результат - повысить эффективность селекции и сортоизучения новых гибридных генотипов.

Список использованной литературы

1. Перспективные клоновые подвои яблони для интенсивных садов / Ю.В. Трунов, А.В. Соловьев, Р.В. Папихин, М.Л. Дубровский, И.Н. Шамшин // Садоводство и виноградарство. - 2020. - №2. - С. 34-40.

2. Вехов Ю.К. Оптимизация технологии размножения клоновых и семенных подвоев и подбор сорто-подвойных комбинаций плодовых культур для интенсификации садоводства Центрального района России: Автореф. дис.… докт. с.-х. наук. - Мичуринск, 2005. - 47 с.

3. Анализ состояния и перспективные направления развития питомниководства и садоводства: науч. аналит. обзор / В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров, О.В. Кондратьева, А.Д. Федоров, О.В. Слинько. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. - 88 с.

4. Развитие органического садоводства: аналит. обзор - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. - 64 с.

5. ГОСТ Р 53135-2008 Посадочный материал плодовых, ягодных, субтропических, орехоплодных, цитрусовых культур и чая. Технические условия: Изд. офиц. - М.: Стандартинформ, 2009. - 45 с.

6. ГОСТ Р 53044-2008 Материал плодовых и ягодных культур посадочный. Термины и определения: Изд. офиц. - М.: Стандартинформ, 2009. - 16 с.

7. Тарасов A.M. Диагностика силы роста клоновых подвоев яблони: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. - Мичуринск, 2005. - 23 с.

8. Патент РФ на изобретение №2192118 С2 «Способ диагностики силы роста подвоев яблони» / авторы: Палфитов В.Ф., Потапов В.А., Тарасов A.M. Зарегистрирован в Госреестре изобретений РФ 10.11.2002. Заявка №2000106515/13 от 15.03.2000. Опубликовано: 10.11.2002. Патентообладатель: Мичуринская государственная сельскохозяйственная академия.

Способ предварительного отбора новых генотипов клоновых подвоев яблони, предусматривающий измерение высоты и диаметра штамба для однолетних саженцев и дополнительно для двухлетних саженцев - суммарной длины однолетнего прироста, формируемого во второй год развития саженца, определение коэффициента силы роста для однолетних саженцев путем умножения значений их высоты и диаметра штамба; для двухлетних саженцев - путем умножения значений их высоты, диаметра штамба и суммарной длины однолетнего прироста, формируемого во второй год развития саженца, при этом отбор новых генотипов клоновых подвоев яблони по коэффициенту силы роста для однолетних саженцев производят по таблицам 1 и 2, а для двухлетних - по таблице 3.