Physiological and biochemical features of drought resistance of potato plants

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The purpose of the study is to identify the relationship between drought resistance indicators and the yield of potato plants under unfavorable conditions. A xeromorphic leaf structure is considered a diagnostic sign of plant drought resistance. The objects of the study were 24 potato varieties. Planting of seed, pre-planting tillage, harvesting and crop recording were carried out in the period 2020-2022 on the territory of the Samara Research Institute of Agriculture - a branch of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. Growing conditions for 2021 and 2022 characterized by elevated temperatures and insufficient moisture. The number and size of stomata per unit leaf area were chosen as the criterion for xeromorphism. The studied varieties were divided into two groups (n=12 each) according to the number of stomata. In the first group, the average number of stomata was 26 thousand pcs./cm2 of leaf, and in the second group - 35 thousand pcs. (F=41, p=0.03). More developed structural features of xeromorphism and the accumulation of certain types of metabolites in the second group of varieties led to a 1.6 times greater yield than in the first less xeromorphic group (F=9, p=0.004). The second group was characterized by a large number of mesophyll cells per unit leaf area (584 thousand pieces/cm2 versus 557 thousand pieces), a high content of phospholipids (36 mg/g dry weight versus 31 mg/g), dry weight (0.19 vs. 0.17 g/g wet weight) and the ratio of membrane lipids to membrane proteins (1.4 vs. 1.2). In the less xeromorphic group of plants, the level of oxidative stress, assessed by LPO products, was 0.050 µM/g fresh weight and was 12 % higher than in the more xeromorphic group (F=6, p=0.08). The revealed positive correlation between yield and xeromorphic genotypes indicates the prospects of using this criterion in potato breeding or creating a variety model.

作者简介

O. Rozentsvet

Samara Federal Research Scientific Center RAS, Institute of Ecology of the VolgaBasin RAS

Email: olgarozen55@mail.ru
445003, Togliatti, str. Komzina 10

E. Bogdanova

Samara Federal Research Scientific Center RAS, Institute of Ecology of the VolgaBasin RAS

445003, Togliatti, str. Komzina 10

S. Rubtsov

Samara Federal Research Scientific Center RAS, Samara Scientific Research Agriculture Institute Named after N. M. Tulajkov

446254, Bezenchuk, str. K. Marx, 41

A. Bakunov

Samara Federal Research Scientific Center RAS, Samara Scientific Research Agriculture Institute Named after N. M. Tulajkov

446254, Bezenchuk, str. K. Marx, 41

A. Milekhin

Samara Federal Research Scientific Center RAS, Samara Scientific Research Agriculture Institute Named after N. M. Tulajkov

446254, Bezenchuk, str. K. Marx, 41

V. Nesterov

Samara Federal Research Scientific Center RAS, Institute of Ecology of the VolgaBasin RAS

445003, Togliatti, str. Komzina 10

参考

  1. Zarzynska K., Boguszewska-Mankowska D., Nosalewicz A. Differences in size and architecture of the potato cultivars root system and their tolerance to drought stress // Plant Soil Environmental. 2017. Vol. 63. P. 159-164. doi: 10.17221/4/2017-PES.
  2. Field screening for variation of drought tolerance in Solanum tuberosum L. by agronomical, physiological and genetic analysis / R. Schafleitner, R. Gutierrez, R. Espino, et al. // Potato Research. 2007. Vol. 50. P. 71-85. doi: 10.1007/s11540-007-9030-9.
  3. Potato response to drought stress: Physiological and growth basis / T. Gervais, A. Creelman, X.-Q. Li, et al. // Frontiers Plant Sciences. 2021. Vol. 12. Article 698060. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021698060/full (дата обращения: 13.04.2023). doi: 10.3389/fpls.2021.698060.
  4. Кагермазов А. М., Хачидогов А. В. Механизмы засухоустойчивости кукурузы // Инновации и продовольственная безопасность. 2018. № 2 (20). C. 62-65. doi: 10.31677/2311-0651-2018-0-2-62-65.
  5. Climate change impact on global potato production / R. Raymundo, S. Asseng, R. Robertson, et al. // European Journal Agronomy. 2018. Vol. 100. P. 87-98. doi: 10.1016/j.eja.2017.11.008.
  6. The hot summer of 2010: redrawing the temperature record map of Europe / D. Barriopedro, E. M. Fischer, J. Luterbacher, et al. // Science. 2011. Vol. 332. (6026). P. 220-224. doi: 10.1126/science.1201224.
  7. Ксероморфные признаки листьев Lirioden-drontulipifera L. (Magnoliaceae) в засушливом климате Центральной Азии / Н. Г. Акиньшина, Г. М. Дусчанова, А. А. Азизов и др. // Вестник московского университета. Серия 16. Биология. 2020. Т. 75. № 4. С. 251-257.
  8. Панфилова О. В., Голяева О. Д. Физиологические особенности адаптации сортов и отбор форм смородины красной к засухе и повышенным температурам // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 5. С. 1056-1064. doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.1056rus.
  9. Оценка засухоустойчивости озимой мягкой пшеницы в условиях модельной засухи / А. В. Алабушев, Е. В. Ионова, В. А. Лиховидова и др. // Земледелие. 2019. № 7. С. 35-37. doi: 10.31367/2079-8725-2018-59-5-29-31.
  10. Продуктивность и динамика морфологических и физиолого-биохимических параметров картофеля в условиях засушливого климата / О. А. Розенцвет, Е. С. Богданова, В. Н. Нестеров и др. // Доклады Российской Академии наук. Науки о жизни. 2021. Т. 497. С. 143-147. doi: 10.31857/S2686738921020232.
  11. Physiological and biochemical parameters of leaves for evaluation of the potato yield / O. Rozentsvet, E. Bogdanova, V. Nesterov, et al. // Agriculture. 2022. Vol. 12. P. 757. doi: 10.3390/agriculture12060757.
  12. Морфо-физиологические детерминанты формирования урожая картофеля в условиях дефицита почвенной влаги / А. Л. Бакунов, Н. Н. Дмитриева, С. Л. Рубцов и др. // Известия РАН. Серия биологическая. 2023. № 3. С. 321-331. URL: https://www.sciencejournals.ru/view-article/?j=izvbio&y=2023&v=0&n=3&a=IzvBio2270001Bogdanova (дата обращения: 13.04.2023). doi: 10.31857/S1026347022700019
  13. Факторы, определяющие формирование урожайности картофеля в условиях недостаточного увлажнения / А. Л. Бакунов, Н. Н. Дмитриева, С. Л. Рубцов и др. // Российская сельскохозяйственная наука.2023. № 2. С. 25-29. doi: 10.31857/S2500262723020060.
  14. Quantitative mesophyll parameters rather than whole-leaf traits predict response of C3 steppe plants to aridity / L. A. Ivanova, P. K. Yudina, D. A. Ronzhina, et al. // New Phytologist. 2018. Vol. 217. No. 2. P. 558-570. doi: 10.1111/nph.14840.
  15. Влияние 24-эпибрассинолида на водный обмен отличающихся по засухоустойчивости сортов пшеницы при осмотическом стрессе / М. В. Безрукова, Г. Р. Кудояроав, А. Р. Лубянова и др. // Физиология растений. 2021. Т. 68. № 2. С. 161-169. doi: 10.31857/S0015330321010048.
  16. Seasonal dynamics of functional parameters of wintergreen steppe relict GlobulariapunctataLapeyr / E. Bogdanova, L. Ivanova, P. Yudina, et al. // Flora 2022. Vol. 289. Article 152037. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0367253022000342 (дата обращения: 13.04.2023). doi: 10.1016/j.flora.2022.152037.
  17. Protein measurement with the Folin phenol reagent / O. H. Lowry, N. J. Rosebrough, N. J. Farr, et al. // Journal Biological Chemistry. 1951. Vol. 193. No. 1. P. 265-275. doi: 10.1016/S0021-9258(19)52451-6.
  18. TerBraak C. J. F. Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis // Ecology. 1986. Vol. 67. No 5.P. 1167-1179. doi: 10.2307/1938672.
  19. Физиолого-биохимические характеристики микропобегов чая (Camelliasinensis L.) в условиях invitro: норма, осмотический стресс, влияние кальция / Л. С. Малюкова, Т. Л. Нечаева, М. Ю. Зубова и др. // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 5. С. 970-980. doi: 10.15389/agrobiology.2020.5.970rus.
  20. de Carvalho M.H.C. Drought stress and reactive oxygen species // Plant Signaling Behavior. 2008. Vol. 3 No. 3. P. 156-165. doi: 10.4161/psb.3.3.5536.
  21. Plich J., Boguszewska-Mankowska D., Marczewski W. Relations between photosynthetic parameters and drought-induced tuber yield decrease in Katahdin-derived potato cultivars // Potato Res. 2020. Vol. 63. No. 4. P. 463-477. doi: 10.1007/s11540-020-09451-3.
  22. Жуков А. В. О Качественном составе липидов мембран растительных клеток // Физиология растений. 2021. Т. 68. № 2. С. 206-224. doi: 10.31857/S001533032101022X.
  23. Ashraf M., Foolad M. R. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance // Environmental and Experimental Botany. 2007. Vol. 59. P. 206-216. doi: 10.1016/j.envexpbot.2005.12.006.

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2023

##common.cookie##