ДИНАМИКА МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КОЛОННОВИДНЫХ СОРТОВ ЯБЛОНИ В ОСЕННЕ-ЗИМНИЙ ПЕРИОД В УСЛОВИЯХ ПИТОМНИКА

DYNAMICS OF CARBOHYDRATE METABOLISM IN COLUMNAR APPLE CULTIVARS DURING FALL-WINTER PERIOD IN NURSERY CONDITIONS

Nuriddinov Sokhibjon

Doctorate of Andijan Scientific-Experimental Station of Scientific-Research Institute of Horticulture, Viticulture and Winemaking named after Academician M.Mirzaev, Republic of Uzbekistan, Andijan

Аннотация. В статье представлены результаты изучения динамики углеводного обмена в побегах восьми колонновидных сортов яблони в осенне-зимний период. Исследования проводились на базе II-поля питомника с целью оценки адаптационного потенциала сортов к низким температурам. Установлено, что ключевым механизмом подготовки деревьев к зиме является ферментативный гидролиз крахмала, концентрация которого снижается с 4,71% в ноябре до 1,24% в январе. Параллельно наблюдается накопление общего сахара, достигающее максимума в январе (9,67%). Выявлена сортовая дифференциация: сорта «Президент» и «Останкино» показали наиболее высокие показатели содержания сахаров, что свидетельствует об их высокой морозостойкости. Полученные данные могут быть использованы при подборе сортов для регионов с суровыми климатическими условиями.

Abstract. This article presents the results of a study on the carbohydrate metabolism in the shoots of eight columnar apple cultivars during fall-winter period. The study was conducted in a nursery (Field II) to evaluate the adaptive potential of these cultivars to low temperatures. It was established that the key mechanism for trees preparing for winter is the enzymatic hydrolysis of starch, the concentration of which decreases from 4.71% in November to 1.24% in January. In parallel, an accumulation of total sugars is observed, reaching its maximum in January (9.67%). Varietal differentiation was identified: the cultivars ‘President’ and ‘Ostankino’ showed the highest sugar content, indicating their superior cold resistance. The obtained data can be used in selecting cultivars for regions with harsh climatic conditions.

Ключевые слова: колонновидная яблоня, зимостойкость, углеводный обмен, крахмал, сахара, питомник, адаптация.

Keywords: columnar apple tree, winter hardiness, carbohydrate metabolism, starch, sugars, nursery, adaptation.

Введение. Колонновидные формы яблони (Malus × domestica) представляют собой уникальный объект селекции, отличающийся специфической архитектоникой кроны, что требует углубленного понимания физиологических процессов, лежащих в основе их роста и адаптации [5, с. 223-230]. Одной из ключевых проблем при интродукции и выращивании данных сортов в различных климатических зонах является их способность к успешной перезимовке, которая напрямую зависит от сортовых особенностей и сезонной динамики углеводного обмена [9, с 8062-8070].

Процессы накопления и мобилизации запасных метаболитов, в частности крахмала и сахаров, являются фундаментом адаптивного потенциала древесных растений к низким температурам. Современные модели показывают, что динамика запасов крахмала тесно связана с вариациями интенсивности фотосинтеза, темпов роста и дыхания в течение года [6, с. 11-27]. Переход крахмала в растворимые сахара в осенне-зимний период является критическим механизмом криопротекции, позволяющим клеткам противостоять стрессовым факторам среды [7, с. 774060]. При этом стрессовые воздействия, включая температурные перепады осенне-зимнего периода и полевые заморозки, требуют системного анализа взаимодействия компонентов растения (включая анализ подвойно-привойных комбинаций) для оценки механизмов формирования холодоустойчивости [1, с. 85; 8, с. 95-126].

Важным аспектом является то, что зимостойкость напрямую коррелирует не только с метаболическим профилем древесины, но и с качественными характеристиками урожая. В частности, биохимический состав плодов, включая накопление пектиновых веществ, в значительной степени определяется условиями вегетации и адаптационной способностью генотипа к стрессорам [4, с. 23-26].

Несмотря на наличие фундаментальных исследований, вопросы количественной оценки накопления метаболитов у колонновидных сортов яблони в условиях специализированных питомников остаются недостаточно освещенными. Учитывая, что даже биологические механизмы, контролирующие развитие дерева, органогенез и процессы опадения плодов, тесно коррелируют с общим физиологическим состоянием растения [10, с. 987], изучение сезонных изменений метаболического профиля является важной задачей. Комплексный подход к оценке морозо- и заморозкоустойчивости [2, с. 12; 3, с. 42-49] позволит разработать стратегии повышения продуктивности и зимостойкости данных сортов в условиях интенсивного садоводства.

Целью данной работы является изучение динамики содержания крахмала и общего сахара в побегах колонновидных сортов яблони в осенне-зимний период, а также сравнительная оценка их адаптивного потенциала в условиях II-поля питомника.

Методика исследований. Исследования проводились в осенне-зимний период на базе II-поля питомника в Андижанской научно-опытной станции Научно-исследовательского института садоводства, виноградарства и виноделия имени академика М.Мирзаева. Объектом изучения служили восемь сортов колонновидной яблони: Васюган, Медок, Президент, Джин, Триумф, Останкино, Сенатор и Валюта. Целью работы являлось изучение динамики накопления запасных углеводов в тканях однолетних побегов как ключевого индикатора готовности растений к перезимовке.

Отбор растительных образцов проводился ежемесячно в течение четырех месяцев: ноябрь, декабрь, январь и февраль. Для анализа выбирались средние пробы тканей побегов с пяти типичных деревьев каждого сорта. После сбора пробы подвергались немедленной фиксации при температуре 105°C для прекращения ферментативных процессов, после чего высушивались до абсолютно сухого состояния в сушильном шкафу до достижения постоянной массы.

Химический состав образцов определялся по следующим методикам: содержание общего сахара определялось методом прямого титрования по Бертрану, основанным на способности моносахаридов восстанавливать медно-щелочной раствор. Содержание крахмала определялось после экстракции сахаров спиртом путем последующего кислотного гидролиза остатка до глюкозы с дальнейшим пересчетом на крахмал с использованием коэффициента 0,9.

Все полученные количественные данные по содержанию метаболитов выражены в процентах от массы абсолютно сухого вещества. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа с использованием программного обеспечения для статистической обработки сельскохозяйственных исследований Statistica. Сравнительная оценка сортов осуществлялась по показателям средней интенсивности накопления сахаров и динамики расходования крахмала в зимний период покоя.

Анализ и обсуждение данных. Анализ данных таблицы по количеству метаболитов в побегах колонновидных сортов яблони в осенне-зимний период показывает выраженную динамику превращения крахмала в сахар. В ноябре среднее содержание крахмала составляло 4,71%, а общего сахара 6,07%. К декабрю уровень крахмала снизился до среднего значения 2,08%, при этом концентрация сахаров возросла до 8,82%. В январе наблюдается пик адаптационных процессов: содержание крахмала в среднем упало до 1,24%, а количество сахаров достигло максимума в 9,67%. К февралю процесс начинает замедляться и частично обращаться, что выражается в росте содержания крахмала до 1,91% и снижении уровня сахаров до 8,14% (таблица).

Среди исследуемых сортов наиболее выраженную способность к накоплению сахаров в зимний период демонстрируют сорта Президент и Останкино, у которых в январе содержание сахара составило 11,21 и 10,89% соответственно, что свидетельствует об их высокой физиологической подготовленности к низким температурам. Сорт Президент в ноябре содержал 5,12% крахмала и 6,83% сахара, в декабре 1,87% крахмала и 10,15% сахара, в январе 0,93% крахмала и 11,21% сахара, а в феврале 1,65% крахмала и 9,47% сахара. Сорт Останкино в те же месяцы показал следующие значения: крахмал 5,05, 1,92, 0,93 и 1,57% соответственно, а общий сахар 6,67, 9,88, 10,89 и 9,15%.

Таблица 1.

Количество метаболитов, накопленных в побегах колонновидных сортов яблони в осенне-зимние период в условиях II-поля питомника

Сорта Васюган, Медок, Джин, Триумф, Сенатор и Валюта также демонстрируют закономерное снижение крахмала с переходом к зимним месяцам и увеличение содержания сахаров. Например, у сорта Васюган содержание крахмала изменялось от 4,85% в ноябре до 1,15% в январе, а уровень сахаров в этот же период вырос с 6,27 до 9,82%. Сорт Сенатор показал крахмал 4,16, 2,36, 1,64 и 2,37% по месяцам, с соответствующими показателями сахара 5,15, 7,31, 8,07 и 6,81%. Полученные данные подтверждают наличие тесной обратной корреляционной связи между содержанием крахмала и сахаров, что является ключевым индикатором зимостойкости колонновидных форм яблони.

Выводы и предложения. Результаты исследований подтверждают, что в зимний период у колонновидных сортов яблони происходит интенсивный ферментативный гидролиз запасного крахмала в растворимые сахара, что является фундаментальным механизмом формирования морозостойкости тканей. В среднем по изучаемым сортам содержание крахмала в период с ноября по январь снижается с 4,71 до 1,24%, тогда как накопление общего сахара увеличивается с 6,07 до 9,67%. К февралю наблюдается начало обратного процесса ресинтеза крахмала, что свидетельствует о подготовке древесины к весеннему сокодвижению.

Выявлена значительная сортовая дифференциация по интенсивности метаболических процессов. Сорта Президент и Останкино показали наиболее высокие показатели концентрации сахаров в январе (11,21 и 10,89% соответственно), что указывает на их более высокий адаптивный потенциал и устойчивость к низким температурам в условиях питомника. Сорт Сенатор, напротив, продемонстрировал наиболее сдержанную динамику накопления сахаров (8,07% в январе), что может свидетельствовать об отличиях в стратегии физиологической адаптации данного генотипа.

Для обеспечения высокой продуктивности и сохранности садов колонновидных яблонь в регионах с суровыми зимними условиями рекомендуется отдавать приоритет при закладке насаждений сортам с наиболее выраженной способностью к интенсивному накоплению сахаров, таким как Президент и Останкино. В ходе агротехнического обслуживания в осенний период следует учитывать особенности метаболизма данных сортов, обеспечивая оптимальный баланс питательных веществ для накопления достаточного количества углеводного резерва до наступления устойчивых морозов.

На основании полученных данных необходимо продолжить долгосрочные фенологические наблюдения за данными сортами для выявления зависимости между зимним содержанием метаболитов и фактической урожайностью в последующий вегетационный период. Данный подход позволит разработать более точные региональные рекомендации по районированию колонновидных яблонь, основываясь не только на показателях зимостойкости, но и на биохимическом профиле каждого конкретного сорта.