vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2024-4-68-80vir-nw-2113Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESОсобенности водного режима и работы фотосинтетического аппарата у садовых роз в условиях засухиSome special features of the water regime and the photosynthetic apparatus functioning in garden roses under drought conditionshttps://orcid.org/0000-0003-4079-4514ПилькевичР. А.PilkevichR. A.

Руслана Адольфовна Пилькевич - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник.

298648 Республика Крым, Ялта, Никита, Никитский спуск, 52

Ruslana A. Pilkevich - Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher.

52 Nikitsky Spusk, Nikita, Yalta 298648, Republic of Crimea

pilkevich-r@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7234-6217ПлугатарьС. В.PlugatarS. A.

Светлана Алексеевна Плугатарь - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник.

298648 Республика Крым, Ялта, Никита, Никитский спуск, 52

Svetlana A. Plugatar - Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher.

52 Nikitsky Spusk, Nikita, Yalta 298648, Republic of Crimea

gardenroses@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6096-7211ГубановаТ. Б.GubanovaT. B.

Татьяна Борисовна Губанова - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник.

298648 Республика Крым, Ялта, Никита, Никитский спуск, 52

Tatyana B. Gubanova - Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher.

52 Nikitsky Spusk, Nikita, Yalta 298648, Republic of Crimea

gubanova-65@list.ruНикитский ботанический сад – Национальный научный центр Российской академии наукРоссияNikita Botanical Gardens – National Research Center of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20240901202518546880Copyright © Пилькевич Р.А., Плугатарь С.В., Губанова Т.Б., 20242024Пилькевич Р.А., Плугатарь С.В., Губанова Т.Б.Pilkevich R.A., Plugatar S.A., Gubanova T.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/2113

Представлены данные об изменении общей оводненности тканей листа, уровне реального водного дефицита у семи генотипов садовых роз в течение летних сезонов 2022–2023 гг. на Южном берегу Крыма. Установлено, что у большинства генотипов сублетальной границей водного дефицита является утрата листьями 22–26% воды, для Rosa gallica L. – 10–15%. При имитации условий, близких к суховейным (t = 27°С; Rh = 30%), листья изучаемых роз теряют влагу интенсивнее и только у гибрида R. odorata var. gigantea × R. multiflora наблюдается сокращение расхода воды. Порог сублетального дефицита влаги у листьев сравнительно устойчивых объектов – сорта ‘Борисфен’ и вида R. hugonis Hemsl. – снижается до 20–24%. Для тканей остальных генотипов потеря аналогичного количества воды становится критической, а иногда и летальной степенью обезвоживания.

Показано, что развитие водного дефицита в пределах 20–25% в условиях низкой влажности воздуха приводит к необратимой инактивации ФС II у R. bracteata J.C. Wendl., R. gallica и R. odorata var. gigantea × R. multiflora. У сорта ‘Борисфен’, видов R. hugonis и R. foetida var. persiana (Lem.) Rehder нарушения в работе фотосинтетического аппарата были обратимыми.

Data are presented on changes in the total water content in leaf tissues and the level of real water deficiency in 7 genotypes of garden roses (Rosa gallica L., R. odorata var. gigantea × R. multiflora, R. hugonis Hemsl., R. chinensis var. minima (Sims) Voss., R. bracteata J.C. Wendl., and R. foetida var. persiana (Lem.) Rehder) and cv. ‘Borisfen’ during the summer seasons of 2022–2023 on the Southern Coast of Crimea. Most genotypes showed a sublethal limit of water deficiency with the loss of 22–26% of water in their leaves. The leaf water regime was described for the studied genotypes under the extreme drought of 2023. For R. gallica, the critical limit of water loss was 10–15%. Simulating conditions close to the hot dry wind (t = 27°C, Rh = 30%) resulted in a more intensive loss of moisture by the leaves of the studied roses, while only R. odorata var. gigantea × R. multiflora showed a reduction in water consumption. The threshold for sublethal moisture deficiency in the leaves of relatively resistant plants (cv. ‘Borisfen’ and R. hugonis) dropped to 20–24%.

Analyzing main parameters of chlorophyll fluorescence induction proved that the development of water deficiency in the range of 20–25% under low air humidity caused an irreversible inactivation of PS II in R. bracteata, R. gallica, and R. odorata var. gigantea × R. multiflora. Disturbances in the functioning of the photosynthetic apparatus in cv. ‘Borisfen’, R. hugonis, and R. foetida var. persiana were reversible. The variable fluorescence level and the fluorescence decay rate are informative for determining the degree of drought resistance in garden rose plants.

Rosa L.водный режимфотосинтезустойчивость к засухеRosa L.water regimephotosynthesisresistance to droughtработа выполнена в рамках темы госзадания Никитского ботанического сада – Национального научного центра РАН (НБС) № FNNS-2022-0003the study was carried out within the framework of the state task assigned to the Nikita Botanical Gardens (No. FNNS-2022-0003)ReferencesДоклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. Санкт-Петербург: Росгидромет; 2017. URL: https://cc.voeikovmgo.ru/images/dokumenty/2017/riski.pdf [дата обращения: 01.03.2024].A report on climate risks on the territory of the Russian Federation (Doklad o klimaticheskikh riskakh na territorii Rossiyskoy Federatsii). St. Petersburg: Roshydromet; 2017. [in Russian] URL: https://cc.voeikovmgo.ru/images/dokumenty/2017/riski.pdf [дата обращения: 01.03.2024].Абильфазова Ю.С. Изменения физиологического состояния растений персика под влиянием засухи. Новые технологии. 2021;17(5):99-105. DOI: 10.47370/2072-0920-2021-17-5-99-105Abilfazova Yu.S. Changes in the physiological state of peach plants influenced by drought. New Technologies. 2021;17(5):99-105. [in Russian] DOI: 10.47370/2072-0920-2021-17-5-99-105Basu P.S., Sharma A., Sukumaran N.P. Changes in net photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence in potato leaves induced by water stress. Photosynthetica. 1998;35(1):13-19. DOI: 10.1023/A:1006801311105Basu P.S., Sharma A., Sukumaran N.P. Changes in net photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence in potato leaves induced by water stress. Photosynthetica. 1998;35(1):13-19. DOI: 10.1023/A:1006801311105Batlang U., Baisakh N., Ambavaram M.M.R., Pereira A. Phenotypic and physiological evaluation for drought and salinity stress responses in rice. Мethods in Molecular Biology. 2013:956:209-225. DOI: 10.1007/978-1-62703-194-3_15Batlang U., Baisakh N., Ambavaram M.M.R., Pereira A. Phenotypic and physiological evaluation for drought and salinity stress responses in rice. Мethods in Molecular Biology. 2013:956:209-225. DOI: 10.1007/978-1-62703-194-3_15Боме Н.А. Ушакова Т.Ф., Моденова Е.А. Боме А.Я. Изучение зависимости водоудерживающей способности листьев Triticum aestivum L. от их линейных размеров и площади. Международный научно-исследовательский журнал. 2016;4-6(46):13-16. DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.003Bome N.А., Ushakova T.F., Modenova Е.А., Bome A.Y. Research of dependence water-retentive capability for leaves of Triticum aestivum L. from their linear dimensions and the area. International Research Journal. 2016;4-6(46):13-16. [in Russian] DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.003Браилко В.А., Губанова Т.Б., Клименко З.К., Плугатарь С.А. Морфоанатомические характеристики листа некоторых сортов чайно-гибридных роз и их засухоустойчивость на Южном берегу Крыма. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2019;(130):129-136. DOI: 10.25684/NBG.boolt.130.2019.18Brailko V.A., Gubanova T.B., Klimenko Z.K., Plugatar S.A. Morphological and anatomical features in the leaves of some hybrid tea roses and their drought tolerance on the Southern Coast of the Crimea. Bulletin of the State Nikita Botanical Gardens. 2019;(130):129-136. [in Russian] DOI: 10.25684/NBG.boolt.130.2019.18Дорошенко Т.Н. Устойчивость плодовых и декоративных растений к высоким температурам: физиологический аспект. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2013;(86):426-440.Doroshenko T.N. Stability of fruit and decorative plants to high temperatures: physiological aspect. Polythematic Online Scientific Journal of Kuban State Agrarian University. 2013;(86):426-440. [in Russian]Efimov V.V., Volodin E.M., Anisimov A.E. Modeling of the Black Sea region climate changes in the XXI century. Physical Oceanography. 2015;2(182):3-13. DOI: 10.22449/1573-160X-2015-2-3-13Efimov V.V., Volodin E.M., Anisimov A.E. Modeling of the Black Sea region climate changes in the XXI century. Physical Oceanography. 2015;2(182):3-13. DOI: 10.22449/1573-160X-2015-2-3-13Гольцев В.Н., Каладжи Х.М., Паунов М., Баба В., Хорачек Т., Мойски Я. и др. Использование переменной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологического состояния фотосинтетического аппарата растений. Физиология растений. 2016;63(6):881-907. DOI: 10.7868/S0015330316050055Goltsev V.N., Kalaji M.H., Paunov M., Baba V., Horacek T., Mojski J. et al. Use of variable chlorophyll fluorescence to assess physiological state of the photosynthetic apparatus of plants (Ispolzovaniye peremennoy fluorestsentsii khlorofilla dlya otsenki fiziologicheskogo sostoyaniya fotosinteticheskogo apparata rasteniy). Russian Journal of Plant Physiology. 2016;63(6):881-907. [in Russian] DOI: 10.7868/S0015330316050055Корсакова С.П., Корсаков П.Б. Изменение климатических норм на Южном берегу Крыма за последние 90 лет. Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2023;2(167):84-95. DOI: 10.25684/2712-7788-2023-2-167-84-95Korsakova S.P., Korsakov P.В. Changes in climatic norms on the Southern coast of Crimea over the past 90 years. Plant Biology and Horticulture: Theory, Innovation. 2023;2(167):84-95. [in Russian] DOI: 10.25684/2712-7788-2023-2-167-84-95Кушниренко М.Д., Курчатова Г.П., Крюкова Е.В. Методы оценки засухоустойчивости плодовых растений. Кишинев: Штиинца; 1976).Kushnirenko М.D., Кurchatova G.P., Кryukova Е.V. Methods for assessing the drought tolerance of fruit plants (Metody otsenki zasukhoustoychivosti plodovykh rasteniy). Chisinau: Știința; 1976. [in Russian]Лищук А.И. Физиологические и биофизические методы в селекции плодовых культур. Методические рекомендации. Москва; 1991)Lishchuk A.I. Physiological and biophysical methods in fruit crop breeding. Guidelines (Fiziologicheskiye i biofizicheskiye metody v selektsii plodovykh kultur. Metodicheskiye rekomendatsii). Moscow; 1991. [in Russian]Лысенко В.С., Вардуни Т.В., Сойер В.Г., Краснов В.П. Флуоресценция хлорофилла растений как показатель экологического стресса: теоретические основы применения метода. Фундаментальные исследования. 2013;(4-1):112-120.Lysenko V.S., Varduni T.V., Soier V.G., Krasnov V.P. Plant chlorophyll fluorescence as an environmental stress characteristic: a theoretical basis of the method application. Fundamental Research. 2013;(4-1):112-120. [in Russian]Percival G.C., Keary I.P., Al-Habsi S. An assessment of the drought tolerance of Fraxinus genotypes for urban landscape plantings. Urban Forestry and Urban Greening. 2006;5(1):17-27. DOI: 10.1016/j.ufug.2006.03.002Percival G.C., Keary I.P., Al-Habsi S. An assessment of the drought tolerance of Fraxinus genotypes for urban landscape plantings. Urban Forestry and Urban Greening. 2006;5(1):17-27. DOI: 10.1016/j.ufug.2006.03.002Pereira W.E., de Siqueira D.L., Martínez C.A., Puiatti M. Gas exchange and chlorophyll fluorescence in four citrus rootstocks under aluminium stress. Journal of Plant Physiology. 2000;157(5):513-520. DOI: 10.1016/S0176-1617(00)80106-6Pereira W.E., de Siqueira D.L., Martínez C.A., Puiatti M. Gas exchange and chlorophyll fluorescence in four citrus rootstocks under aluminium stress. Journal of Plant Physiology. 2000;157(5):513-520. DOI: 10.1016/S0176-1617(00)80106-6Кафарова О.О. Интродукция, селекция и биологические особенности роз группы флорибунда на Абшероне. Баку: Элм; 2020. URL: https://www.onlinebotany.az/pdf/ofeliya_kafarova.pdf [дата обращения: 06.02.2024].Qafarova O.O. Introduction, selection and biological features of floribunda group roses on the Absheron. Baku: Elm; 2020. [in Russian] URL: https://www.onlinebotany.az/pdf/ofeliya_kafarova.pdf [дата обращения: 06.02.2024].Romanov V., Galelyuka I., Babenko YV. Portable fluorometer Floratest and specifics of its application. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2010;7(3):39-44. DOI: 10.18524/1815-7459.2010.3.114470Romanov V., Galelyuka I., Babenko YV. Portable fluorometer Floratest and specifics of its application. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2010;7(3):39-44. DOI: 10.18524/1815-7459.2010.3.114470Schreiber U., Bilger W., Neubauer C. Chlorophyll fluorescence as a non-intrusive indicator for rapid assessment of in vivo photosynthesis. In: E.D. Schulze, M.M. Caldwell (eds). Springer Study Edition, Vol 100: Ecophysiology of Photosynthesis. Berlin; Heidelberg: Springer; 1995. p.49-70. DOI: 10.1007/978-3-642-79354-7_3Schreiber U., Bilger W., Neubauer C. Chlorophyll fluorescence as a non-intrusive indicator for rapid assessment of in vivo photosynthesis. In: E.D. Schulze, M.M. Caldwell (eds). Springer Study Edition, Vol 100: Ecophysiology of Photosynthesis. Berlin; Heidelberg: Springer; 1995. p.49-70. DOI: 10.1007/978-3-642-79354-7_3Stirbet A., Govindjee G. On the relation between the Kautsky effect (chlorophyll a fluorescence induction) and Photosystem II: basics and applications of the OJIP fluorescence transient. Journal of Photochemistry and Photobiology. B: Biology. 2011;104(1-2):236-257). DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2010.12.010Stirbet A., Govindjee G. On the relation between the Kautsky effect (chlorophyll a fluorescence induction) and Photosystem II: basics and applications of the OJIP fluorescence transient. Journal of Photochemistry and Photobiology. B: Biology. 2011;104(1-2):236-257). DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2010.12.010Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Qiang S., Goltsev V. Simultaneous in vivo recording of prompt and delayed fluorescence and 820-nm reflection changes during drying and after rehydration of the resurrection plant Haberlea rhodopensis. Biochimica et Biophysica Acta – Bioenergetics. 2010;1797(6-7):1313-1326. DOI: 10.1016/j.bbabio.2010.03.008Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Qiang S., Goltsev V. Simultaneous in vivo recording of prompt and delayed fluorescence and 820-nm reflection changes during drying and after rehydration of the resurrection plant Haberlea rhodopensis. Biochimica et Biophysica Acta – Bioenergetics. 2010;1797(6-7):1313-1326. DOI: 10.1016/j.bbabio.2010.03.008

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