ТВАН №1(37)
Брагинец А. В., Бахчевников О. Н., Хоменко П. А.
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЕЕ ВЕГЕТАЦИЮ, УРОЖАЙНОСТЬ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕРНА
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»
Реферат. Традиционный способ протравливания семян зерновых культур перед посевом имеет значительные недостатки и требует замены. Цель исследования–определить влияние различных физических и химических способов предпосевной обработки семян озимой пшеницы на ее вегетацию, урожайность и химический состав зерна для выявления наиболее эффективного из них. В 2021–2023 гг. на юге Ростовской области был выполнен двухлетний полевой опыт по выявлению влияния предпосевной обработки семян мягкой озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) ультрафиолетовым излучением, озонированием и переменным электромагнитным полем на всхожесть семян, сохранность растений, урожайность и содержание протеина в зерне в сравнении с традиционным протравливанием химическим препаратом. Установлено, что предпосевная обработка семян озимой пшеницы ультрафиолетовым излучением и озоном ускоряет их прорастание по сравнению с протравливанием на одни и двое сут., с 11,5 до 10,5 и 9,5 сут. соответственно. Полевая всхожесть семян после обработки ультрафиолетовым излучением и озоном составила соответственно 90,9 и 91,5 %, что на 4,1 и 4,7 % больше, чем после протравливания. Средняя биологическая урожайность пшеницы на делянках с предварительной обработкой семян УФ-излучением и озоном составила соответственно 8,94 и 8,57 т/га и значимо превысила контроль на 16,2 и 11,8 %. Зерно пшеницы, выращенное из семян, обработанных озоном, cодержит 11,6 % протеина и 18,1 % клейковины, что соответственно на 0,5 % и 0,8 % больше, чем при химической обработке. Результаты предпосевной обработки семян переменным электромагнитным полем не продемонстрировали значимого превышения урожайности и других показателей над результатами обработки способом химического протравливания. Перспективным направлением исследований является совместное применение предпосевной обработки семян озоном и УФ-излучением для повышения урожайности зерновых культур.
Ключевые слова: предпосевная обработка семян, озимая пшеница (Triticum aestivum L.), всхожесть семян, озонирование, ультрафиолетовое излучение, переменное электромагнитное поле, урожайность, протеин.
Braginets A. V., Bakhchevnikov O. N., Khomenko P. A.
EFFECT OF PHYSICAL AND CHEMICAL METHODS OF PRE-SOWING SEED TREATMENT OF WINTER WHEAT ON ITS GROWTH, YIELD AND CHEMICAL COMPOSITION OF GRAIN
Summary. Traditional method of pre-sowing seed treatment of grain crops has significant disadvantages and needs to be replaced. The aim of the study was to identify the most effective method of pre-sowing seed treatment of soft winter wheat (Triticum aestivum L.) by evaluating impact of physical and chemical ones on growth, yield and chemical composition of grain. A two-year field experiment was carried out in the South of the Rostov region from 2021 to 2023. The treatments included ultraviolet radiation, ozonation, variable electromagnetic field and traditional chemical dressing (control). The experiment aimed to determine the effect of these treatments on seed germination, plant safety, crop yield and protein content in grain. Pre-sowing seed treatment with ultraviolet radiation and ozone accelerated germination processes compared to chemical dressing by 1 and 2 days, from 11.5 to 10.5 and 9.5 days, respectively. Field germination rate after UV and ozone treatment was 90.9 and 91.5 %, respectively, which was 4.1 and 4.7 % higher than after chemical dressing. The average biological yield of wheat, seeds of which were treated with UV radiation and ozone, was 8.94 and 8.57 tonnes per hectare and significantly exceeded the control by 16.2 and 11.8 %. Wheat grain grown from seeds treated with ozone contained 11.6 % of protein and 18.1 % of gluten, which was 0.5 and 0.8 % more than in variant with chemical dressing. Pre-sowing seed treatment with variable electromagnetic field did not result in higher yields or improvement of any other indicators if compared to chemical treatment option.Joint pre-sowing seed treatment with ozone and UV radiation shows promise in increasing crop yield and is a direction worth exploring further.
Keywords: pre-sowing seed treatment, winter wheat (Triticum aestivum L.), seed germination, ozonation, ultraviolet radiation, variable electromagnetic field, crop yield, protein.
Ветрова С. А., Алёхина К. Г., Енгалычева И. А., Козарь Е. Г., Логунова В. В.,
Кривенков Л. В., Баранова Е. В.
СОСТАВ ПАТОКОМПЛЕКСА БОЛЕЗНЕЙ ХРАНЕНИЯ ЛУКА РЕПЧАТОГО
И ПОИСК ИСТОЧНИКОВ УСТОЙЧИВОСТИ
ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства»
Реферат. Главным лимитирующим фактором обеспеченности товарной продукцией лука репчатого в зимне-весенний период являются потери во время хранения, обусловленные главным образом распространением болезней различной этиологии. Исследования проводили с целью изучения современного патокомлекса возбудителей болезней хранения в условиях Московской области и поиска источников устойчивости лука репчатого к доминирующим видам патогенов. Работу выполняли в ФГБНУ ФНЦО (Московская область, Одинцовский район) в 2022–2023 гг. Изучено 89 коллекционных и селекционных образцов лука репчатого. Исследования проводили в соответствии с общепринятыми и модифицированными нами методиками. В результате проведенного фитомониторинга развития болезней хранения на естественном инфекционном фоне установлено, что большинство проанализированных образцов лука репчатого (60 %) вошли в группу относительно устойчивых (степень распространения болезней в среднем составляла 9–11 %). Основу патогенного комплекса составляли грибы из родов Fusarium spp., Penicillium spp. и Botrytis spp., а также бактерии родов Burkholderia и Pectobacterium. Суммарно с пораженных частей луковиц с различным проявлением симптоматики выделено девять сильноагрессивных изолятов микромицетов и бактерий с объемом зоны поражения 1,0–1,8 см3 в зависимости от возбудителя. Иммунологическая оценка перспективных образцов лука репчатого к наиболее агрессивным изолятам в условиях invitroпоказала тесную прямую корреляционную зависимость (r = 0,98) между показателями распространенности болезней во время хранения и средним объемом зоны поражения в образце при искусственном заражении. По признаку устойчивости к микромицетам выделена линия № 105 и межвидовой гибрид № 8 с наименьшим средним объемом поражения (0,9 см3 и 0,7 см3 соответственно), к бактериальным изолятам – межвидовой гибрид № 20-18 со средним объемом зоны поражения 0,5 см3.В результате внутрипопуляционной оценки отобраны индивидуальные генотипы с групповой устойчивостью к возбудителям болезней хранения.
Ключевые слова: лук репчатый (Alliumcepa L.), устойчивость, патокомплекс, болезни хранения, иммунологическая оценка, селекция.
Vetrova S. A., Aliokhina K. G., Engalycheva I. A., Kozar Е. G., Logunova V. V.,
Krivenkov L. V., Baranova E. V.
COMPOSITION OF THE PATHOCOMPLEX OF ONION STORAGE DISEASES
AND THE SEARCH FOR SOURCES OF RESISTANCE TO THEM
Summary. Losses during storage, mainly due to the spread of diseases of various etiologies, are the main limiting factor in the availability of marketable onion products in the winter and spring period. The research was carried out in order to study the modern pathocomplex of storage pathogens in the conditions of the Moscow region, assess the stability of the onion breeding material and select sources of resistance to the main types of pathogens. The work was carried out at the FSBSI “Federal Scientific Vegetable Center” (Moscow region, Odintsovo district) in 2022–2023. Eighty-nine collection and breeding samples of onion were studied. The studies were carried out in full compliance with generally accepted and our modified methods. As a result of the conducted phytomonitoring of the development of storage diseases on a natural infectious background, it was found that the majority of the analyzed onion samples (60 %) were in “relatively resistant” group (on average, the degree of disease spread was 9-11 %). Fungi from the genera Fusarium spp., Penicillum spp. and Botrytis spp., as well as bacteria from the genera Burkholderia and Pectobacterium, were the basis of the pathogenic complex. A total of nine highly aggressive isolates of micromycetes and bacteria were isolated from the affected parts of the bulbs. The volume of the affected area ranged from 1.0 to1.8 cm3, depending on the pathogen. An in vitro immunological assessment of promising onion samples to the isolated isolates showed a close direct correlation (r = 0,98) between the prevalence of diseases during storage and the average volume of the affected area in the sample during artificial infection. Line No. 105 and interspecific hybrid No. 8 were identified as resistant to micromycetes; they had the smallest average lesion volume (0.9 cm3 and 0.7 cm3, respectively). Interspecific hybrid No. 20-18 was found to be resistant to bacteria; average lesion volume – 0.5 cm3. Individual bulbs that demonstrated resistance or tolerance to three or more storage disease pathogens were selected after an intrapopulation assessment. Their seed progeny were then obtained for breeding for immunity.
Keywords:Allium cepa L., resistance, pathocomplex, storage diseases, immunological assessment, breeding.
Джабборов Н. И., Шаблыкин И. Н.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРЕДРЕАЛИЗАЦИОННОЙ ПОДГОТОВКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Реферат.Актуальность темы исследований обусловлена проблемой повышения эффективности процесса предреализационной подготовки корнеклубнеплодов. Цель исследований – разработка математической модели для определения продолжительности процесса предреализационной подготовки корнеклубнеплодов. Исследования проводили в 2022–2023 гг. в институте агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиале ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ». Объект исследований – процесс предреализационной подготовки корнеклубнеплодов. Использовали методы математического моделирования процессов и энергетической оценки технических средств. Разработана математическая модель для определения продолжительности предреализационной подготовки. Установлены эмпирические зависимости, описывающие интенсивность испарения влаги, разрушения и выноса твёрдых частиц примеси, позволяющие определить оптимальное время предреализационной подготовки. Выявлено, что время предреализационной подготовки корнеклубнеплодов преимущественно зависит от температуры и скорости воздушного потока. Доказано, что превышение установленного времени предреализационной подготовки приводит к контактной усталости, вследствие чего поверхность корнеклубнеплодов получает механическое и тепловое повреждения. Установлено, что комбинация способов воздействия (механического, теплового и аэродинамического) приводит к функциональным изменениям процесса. В итоге эффективность процесса комбинированного способа превосходит сумму индивидуальных эффектов известных способов. При изменении температуры воздушного потока (20–90 °C) и скорости воздушного потока (1,0–11,1) м/с, интенсивность испарения влаги из примеси варьирует от 7,179 до 419,027 г/(м2×мин). При изменении скорости воздушного потока (5,50–9,13 м/с) интенсивность разрушения и выноса твёрдых частиц примеси возрастает от 1,718 до 26,186 г/(м2×мин). При изменении частоты вращения барабана (1–30 мин-1) интенсивность разрушения и выноса твёрдых частиц примеси возрастает от 6,152 до 28,136 г/(м2×мин). Обоснована оптимальная продолжительность процесса на разных режимах работы установки. Например, при частоте вращения барабана 22 мин-1 необходимо настроить температуру воздушного потока 55 °C, скорость воздушного потока 8,87 м/с, тогда время предреализационной подготовки будет равно 3,02 мин.
Ключевые слова:корнеклубнеплоды, предреализационная подготовка, продолжительность подготовки, время испарения влаги, время на очистку от примеси.
Dzhabborov N. I., Shablykin I. N.
DETERMINATION OF THE DURATION OF PRE-SALE PREPARATION OF ROOT AND TUBER CROPS USING THE COMBINED METHOD
Summary. Today, there is an urgent need to improve the efficiency of the process of pre-sale preparation of root and tuber crops. With this in view, the aim of the current research was to develop a mathematical model to determine the optimal duration of this process. The research was conducted in 2022–2023 at the Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production – branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM. The object of the research – the process of pre-sale preparation of root and tuber crops. Methods of mathematical modeling of processes and energy assessment of technical means were applied. A mathematical model for determining the duration of pre-sale preparation was developed. Empirical dependencies were established to describe the intensity of moisture evaporation, destruction and removal of solid impurities, as well as to determine the optimal time of pre-sale preparation. It was revealed that the time required for pre-sale preparation of root and tuber crops mainly depended on the temperature and speed of air flow. It was proved that exceeding the recommended pre-sale preparation time can cause contact fatigue, resulting in mechanical and thermal damage to the surface of root and tuber crops. Additionally, it was revealed that the combination of methods (mechanical, thermal and aerodynamic) led to functional changes in the process. Consequently, the combined method exceeded the sum of the individual effects of the known methods. The variation in air flow temperature (20–90 °C) and speed (1.0–11.1) m/s caused a change in the intensity of moisture evaporation from the admixture, ranging from 7.179 to 419.027 g/(m2×min). Similarly, when the air flow speed increased from 5.50 to 9.13 m/s, the intensity of destruction and removal of solid impurity particles also increased from 1.718 to 26.186 g/(m2×min). When the frequency of drum rotation was changed from 1 to 30 rpm-1, the intensity of destruction and removal of solid impurity particles increased from 6.152 to 28.136 g/(m2×min). The optimal duration of the process at different operating modes of the unit was substantiated. For instance, at the drum rotation frequency of 22 rpm-1, it is necessary to adjust the air flow temperature to 55 °C and the air flow speed to 8.87 m/s; in this case, the time required for pre-sale preparation will be equal to 3.02 min.
Keywords: root and tuber crops, pre-sale preparation, preparation time, moisture evaporation time, time for removal impurities.
Егорова Н. А., Ставцева И. В., Тевфик А. Ш.
ПОЛУЧЕНИЕ КАЛЛУСНЫХ КУЛЬТУР И ИНДУКЦИЯ МОРФОГЕНЕЗА У LAVANDULAANGUSTIFOLIAMILL.: ВЛИЯНИЕ СОРТА, ТИПА ЭКСПЛАНТА И ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ
ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма»
Реферат. Разработка многих биотехнологических методов основана на оптимизации экзогенных и эндогенных факторов, лимитирующих процессы регенерации растений из каллусных культур. Это достаточно актуально для лаванды, одного из основных выращиваемых на юге России эфиромасличных растений. Цель работы – исследование влияния сорта, гормонального состава питательной среды и типа экспланта на индукцию каллусо- и морфогенеза invitro у Lavandulaangustifolia Mill. В изолированную культуру вводили различные экспланты (сегменты листа, стебля и почек) трех сортов (Степная, Вдала, Меркурий), которые культивировали на питательной среде Мурасиге и Скуга (МС) с добавлением α-нафтилуксусной кислоты (НУК), 6-бензиламинопурина (БАП), кинетина (Кин), тидиазурона (ТДЗ). Установлено, что из всех типов эксплантов формировался неморфогенный или морфогенный (с почками и зачатками листьев) каллус. Наибольшая способность к индукции первичного морфогенного каллуса выявлена для почек, у которых не только была выше частота его образования (до 55,3 % от числа эксплантов), но и шире спектр сред, на которых он формировался. Максимальная частота морфогенного каллуса при введении invitro отмечена у сорта Степная (до 14,3–55,3 %), а минимальная – у сорта Меркурий (до 2,5–30,0 %). В первом пассаже также выявлено преимущество использования в качестве эксплантов почек, а также сорта Степная. Для индукции непрямого морфогенеза у всех изученных типов эксплантов установлена эффективность культивирования в 0–1 пассаже на питательной среде МС с добавлением 0,5 мг/л ТДЗ и 0,5 мг/л БАП. В первом пассаже частота формирования морфогенного каллуса на этой среде достигала 75,0–93,3 % в зависимости от сорта и экспланта. Показана целесообразность культивирования каллусов на индукционных средах в течение двух пассажей (до 60–70 сут.) для выявления их морфогенного потенциала. Установленные оптимальные сочетания факторов позволяют усовершенствовать протокол регенерации растений из каллусных культур лаванды.
Ключевые слова: Lavandula angustifoliaMill., каллусогенез, морфогенез, in vitro, тип экспланта, сорт, состав питательной среды, регуляторы роста растений.
Yegorova N. A., Stavtzeva I. V., Tevfik A. Sh.
OBTAINING OF CALLUS CULTURES AND INDUCTION OF MORPHOGENESIS IN LAVANDULA ANGUSTIFOLIA MILL.: INFLUENCE OF CULTIVAR, EXPLANT TYPE AND CULTURE MEDIUM
Summary. The development of many biotechnological methods is based on the optimization of exogenous and endogenous factors that limit the processes of plant regeneration from callus cultures. This is quite relevant for lavender, which is one of the main essential oil plants grown in the south of Russia. The purpose of the work was to study the influence of the cultivar, hormonal composition of the culture medium and explant type on the induction of callus and morphogenesis in vitro in Lavandula angustifolia Mill. Various explants (leaf, stem and bud segments) of three cultivars (‘Stepnaya’, ‘Vdala’, ‘Merkuriy’) were introduced into the isolated culture. They were cultivated on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with α-naphthylacetic acid (NAA), 6-benzylaminopurine (BAP), kinetin (Kin), thidiazuron (TDZ). It was established that non-morphogenic or morphogenic (with buds and leaf primordia) callus was formed from all types of explants. The greatest ability to induce primary morphogenic callus was revealed for buds, which not only had a higher frequency of its formation (up to 55.3 % of the number of explants), but also a wider range of media on which it was formed. The maximum morphogenic callus frequency when introduced in vitro was observed in the ‘Stepnaya’ cultivar (up to 14.3–55.3 %), and the minimum – in the ‘Merkuriy’ (up to 2.5–30.0 In the first passage, the advantage of using buds as explants, as well as the ‘Stepnaya’ cultivar was also revealed. To induce indirect morphogenesis for all studied explants types, the efficiency of cultivation in 0–1 passage on MS medium with the addition of 0.5 mg/l TDZ and 0.5 mg/l BAP was established. In the first passage, the frequency of morphogenic callus formation on this medium reached 75.0–93.3 % depending on the cultivar and explant. The feasibility of cultivating calli on induction media during two passages (up to 60–70 days) to identify their morphogenic potential was shown. The established optimal combinations of factors make it possible to improve the protocol for plant regeneration from lavender callus cultures.
Keywords: Lavandula angustifolia Mill., callusogenesis, morphogenesis, in vitro, explants type, cultivar, composition of the culture medium, plant growth regulators.
Елисеева Н. А.
ХОЗЯЙСТВЕННО БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО
ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма»
Реферат. Чеснок (AlliumsativumL.) издавна используется человеком для приготовления пищи и употребления в свежем виде. Наличие биологически активных веществ, богатый состав витаминов и минеральных солей делает его незаменимым в нашей повседневной жизни. Поэтому актуальным является создание новых генотипов с целью повышения уровня производства и удовлетворения спроса населения на любой ассортимент данной культуры. Наиболее популярны в настоящее время высокопродуктивные сорта с повышенным содержанием полезных веществ, обладающих стабильностью в условиях нашего региона. Целью исследований стали сбор и сравнительная оценка коллекционного материала по основным хозяйственно ценным признакам с выделением лучших для дальнейшей селекционной работы. Опыты проводили в отделе селекции и семеноводства овощных и бахчевых культур ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма» (с. Укромное, Симферопольский р-н) в 2022–2023 гг. согласно методике по селекции луковых культур. Изучено 64 образца чеснока озимого. Почва участка представлена южным карбонатным тяжелосуглинистым чернозёмом, механический состав глинистый, структура комковатая. Метеоусловия существенно не отличались по температурному режиму, среднесуточные температуры воздуха находились на уровне многолетних данных или незначительно превышали их, на 1,2–3,5 °С. По количеству выпадающих осадков 2022 г. отмечен как более влажный, разница составляла 53,7 %. Оценку коллекционных образцов проводили в сравнении с сортом Одинцовский юбилейный. Превышением количественных хозяйственно ценных признаков отличались 11 образцов, из них выделены №№ 26, 48 и 52 с урожайностью выше 2,0 кг/м2 при средней массе луковицы 58–61 г; происхождением из Орловской, Тульской и Смоленской областей. На основании данных по степени варьирования изучаемых признаков можно отметить селекционную ценность образцов: 7, 55, 59, 16. Дальнейшая работа по отбору с выделенными образцами позволит создать новый конкурентоспособный сорт для условий Крыма.
Ключевые слова:чеснок озимый (AlliumsativumL.), сорт, селекция, признаки, урожайность, коллекция, отбор, селекционная ценность образца.
Eliseeva N. A.
ECONOMIC AND BIOLOGICAL ASSESSMENT OF PROMISING SAMPLES OF WINTER GARLIC
Summary. Garlic (Allium sativum L.) has long been used by humans for cooking and fresh consumption. The presence of biologically active substances, a rich composition of vitamins and mineral salts makes it indispensable in our daily lives. This implies the need to increase its production and meet the demand of the population in this culture. Manufacturers are showing increasing interest in highly productive varieties with a high content of useful substances that are stable in the conditions of our region. The purpose of our research was to collect and compare the collection material according to the main economically valuable characteristics with the selection of the best for further breeding work. The experiments were conducted in the department of breeding and seed production of vegetable and melon crops of the Federal State Budgetary Institution "Scientific Research Institute of Agriculture of the Crimea" (Ukromnoye village, Simferopol district) in 2022-2023, according to the existing methodology for the selection of onion crops. 64 samples of winter garlic were studied. The soil of the site is represented by southern carbonate heavy loamy chernozem, the mechanical composition is clayey, the structure is lumpy, the weather conditions did not differ significantly in temperature, the average daily air temperatures were at the level of long–term average data or slightly exceeded them, by 1.2 - 3.5 ° C. According to the amount of precipitation, 2022 was marked as wetter, the difference was 53.7%. The assessment of collection samples was carried out in comparison with the Odintsovo Jubilee variety. 11 samples differed in excess of quantitative economically valuable characteristics, three of them were identified: 26, 48 and 52 with a yield of commercial bulbs greater than 2.0 kg/m2 with an average bulb weight of 58-61 g, origin Oryol, Tula and Smolensk regions, respectively. Based on the data on the degree of variation of the studied characteristics, it is possible to note the breeding value of the following samples: 7, 55, 59,16. Further work on the selection and alignment of the selected samples will allow creating a new competitive variety for the conditions of the Crimea.
Keywords: Winter garlic (Allium sativum L.), variety, selection, characteristics, yield, collection, selection, selection value of the sample.
Кузьмин П. А., Романова И. М., Великанова Е. Д.
ИЗУЧЕНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ISSR-МАРКЕРОВ CARAGANA ARBORESCENS LAM.
ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»
Реферат. Древесные растения имеют важное значение в озеленении и мелиорации. Для оценки генетического разнообразия необходимо использовать различные ДНК-маркеры, что поможет при разработке мероприятий по управлению и сохранению биоразнообразия. Цель исследований – оценить генетическое разнообразие караганы древовидной с помощью ISSR-маркеров на территории Волгоградской области. Исследование проведено в 2023 г. В работе приведены результаты молекулярно-генетических исследований Caragana arborescens Lam. Этот вид засухоустойчив, поэтому его используют для восстановления биоценозов, что важно с экономической и экологической точки зрения в засушливых регионах. В работе использовали образцы C. аrborescens, собранные в кластерных дендрологических коллекциях (кадастр №34:34:070010:21 – Кировское лесничество, №34:34:000000:122 – питомник древесных растений ФНЦ агроэкологии РАН). Проведено выделение ДНК из образцов листьев массой 50 мг с использованием модифицированного метода, где в качестве экстрагента используют бромид цетилтриметиламмония (ЦТАБ) с 0,2 % β-меркаптоэтанола. Проведена амплификация с помощью системы AppliedBiosystemsQuantStudio 5 (ThermoFisherScientific, США) с использованием красителей qPCRmix-HS (Евроген). Электрофорез полученных ампликонов осуществляли в агарозном геле (1,8 %) в буфере 1×ТАЕ. Окрашивание геля произведено бромистым этидием. Для определения длины фрагментов ДНК использовали ДНК-маркер Step50 plus(0,1 мг/мл). Визуализацию результатов реакции после электрофореза осуществляли с помощью гель-документирующей системы iBrightCL1500. На основе полученных спектров ампликонов составлены бинарные матрицы для дальнейшей математической обработки в POPGENE и оценки генетического разнообразия C. аrborescens. Оценка полиморфизма и расчет генетического разнообразия осуществлен с использованием 14 ISSR-праймеров. Размер фрагментов составлял от 150 до 1400 п.н. Доля полиморфных локусов составила 90,82 %, что указывает на высокий уровень разнородности данной совокупности растений и высокого научного интереса для использования данных особей в селекционной работе по созданию устойчивых к засушливым условиям новых форм.
Ключевые слова:Caragana arborescens Lam., полиморфизм, ISSR-маркеры, генетическое разнообразие.
Kuzmin P. A., Romanova I. M., Velikanova E. D.
THE STUDY OF POLYMORPHISM OF ISSR-MARKERS OF CARAGANA ARBORESCENS LAM.
Summary. Woody plants are important in landscaping and land reclamation. To assess genetic diversity, it is necessary to use various DNA markers, which will help in the development of measures for the management and conservation of biodiversity. The purpose of the research was to evaluate the genetic diversity of the Caragana arborescens using ISSR markers in the Volgograd region. The study was conducted in 2023. The paper presents the results of molecular genetic studies of Caragana arborescens Lam. This species is drought-resistant, so it is used to restore biocenoses, which is important from an economic and environmental point of view in arid regions. In this work, we used samples of C. arborescens collected in cluster dendrological collections (cadastre No.34:34:070010:21 – Kirov forestry, No.34:34:000000:122 – nursery of woody plants of the Federal Scientific Center for Agroecology of the Russian Academy of Sciences). DNA was isolated from leaf samples weighing 50 mg by a modified method using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) with 0.2% β-mercaptoethanol as an extractant. Amplification was performed on the Applied Biosystems QuantStudio 5 system (Thermo Fisher Scientific, USA) using qPCRmix-HS dyes (Eurogene). Electrophoresis of the obtained amplicons was carried out in an agarose gel (1.8%) in a 1× TAE buffer. Gel staining was performed with ethidium bromide. The DNA marker Step50 plus (0.1 mg/ml) was used to determine the length of DNA fragments. The results of the reaction after electrophoresis were visualized using the iBright CL1500 gel-documenting system. Based on the obtained amplicon spectra, binary matrices were compiled for further mathematical processing in POPGENE and evaluation of the genetic diversity of C. arborescens. Polymorphism assessment and genetic diversity calculation were carried out using 14 ISSR primers. The size of the fragments ranged from 150 to 1400 bp. The proportion of polymorphic loci was 90.82 %, which indicates a high level of heterogeneity of this set of plants and high scientific interest for the use of these individuals in breeding work to create new forms resistant to arid conditions.
Keywords: Caragana arborescens Lam., polymorphism, ISSR markers, genetic diversity.
Кутырёв А. И., Филиппов Р. А.
ПРИМЕНЕНИЕ СВЁРТОЧНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ УЧЁТА ОПАДЕНИЯ ПЛОДОВ ЯБЛОНИ
ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Реферат. Применение алгоритмов машинного обучения для учёта опадения завязавшихся плодов позволит создать модели прогнозирования потенциальной урожайности. В статье представлены результаты исследований (2023 г.) по применению метода трансферного обучения (Transfer Learning) моделей свёрточных нейронных сетей (СNN) для распознавания и классификации завязавшихся плодов яблони на изображениях, оценки степени опадения плодов и последующего учёта урожайности. В исследовании использовали современные модели YOLOv8x-n, разделённые на категории по сложности в зависимости от количества параметров. Сформирован и аннотирован набор изображений завязей плодов (2000 шт.) сорта Марат Бусурин, собранных в условиях промышленного сада с использованием экшен камеры GoPro HERO 11. Для обучения моделей свёрточных нейронных сетей и анализа результатов использовали различные программные инструменты и библиотеки, включая CUDA, TensorFlow, Keras, PyArrow, NumPy, OpenCV, matplotlib и другие, использована видеокарта NVIDIA Tesla T4. Значения метрик точности (Precision) и полноты (Recall), полученные в процессе обучения моделей нейронных сетей, были использованы для оценки производительности моделей YOLOv8x-n, а также для расчета средней точности (mAP50) на каждой эпохе обучения. Каждый распознанный объект на тестовых изображениях был классифицирован и обведен в ограничивающую рамку (box), что позволило визуализировать результаты работы моделей. Распознавание и классификация завязавшихся плодов на промышленной плантации позволяет вести количественный учёт со средней точностью не менее 0,63 mAP. Средняя скорость обработки кадров обученными моделями для тестового набора данных составила 19,7 кадров в секунду.Анализ результатов исследований показал, что основная масса завязей опала в июне (в среднем 43 % от общего числа завязей) и 14 % плодов опало в июле и августе перед уборкой урожая. Полученные результаты подтверждают возможность использования современных моделей свёрточных нейронных сетей YOLOv8 для точного учёта опадения завязавшихся плодов в динамике в течение вегетационного цикла созревания плодов.
Ключевые слова:свёрточная нейронная сеть, трансферное обучение, распознавание и классификация, прогнозирование, управление урожайностью, опадение плодов, фенофаза, яблоня.
Kutyrev A. I., Filippov R. A.
APPLICATION OF CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORKS FOR FRUIT DROP DETECTION IN APPLE TREES
Summary. The use of machine learning algorithms to factor in fruit loss enables the creation of predictive models for estimating the potential yield of fruit crops.The article presents research results (2023) on the application of Transfer Learning in Convolutional Neural Networks (CNNs) for the recognition and classification of apple fruit set on images to assess the degree of fruit drop and, therefore, estimate the subsequent yield. The study utilized modern YOLOv8x-n models, which were categorized by complexity based on the number of parameters. A dataset of 2000 annotated images of ‘Marat Busurin’ apple fruit at the phenophase of petal fall was collected in an industrial orchard using a GoPro HERO 11 action camera. Various software tools and libraries, including CUDA, TensorFlow, Keras, PyArrow, NumPy, OpenCV, matplotlib, etc., were used for training CNN models and analyzing results. The training process was conducted on an NVIDIA Tesla T4 GPU. Precision and Recall metrics obtained during model training were used to evaluate the accuracy and completeness of YOLOv8x-n, as well as to calculate the average precision (mAP50) at each training epoch. Each recognized object in test images was classified and enclosed in a bounding box, allowing for result visualization. Recognition and classification of fruit set on an industrial plantation enables quantitative accounting with an average precision of no less than 0.63 mAP. The average frame processing speed of trained models for the test dataset was 19.7 frames per second. Field research analysis revealed that the majority of fruit set dropped in June, accounting for an average of 43% of the total number of fruit set, while 14% of fruits dropped in July and August, before harvest. The results confirm the feasibility of using modern YOLOv8 convolutional neural network models for accurate monitoring of fruit set drop dynamics throughout the fruit ripening vegetative cycle.
Keywords: convolutional neural networks,transfer learning,recognition and classification, prediction, yield management, fruit drop, phenophase, apple tree.
Лыжин А. С., Лукъянчук И. В.
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СКРИНИНГ ОБРАЗЦОВ ЗЕМЛЯНИКИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ «ФНЦ ИМ. И.В. МИЧУРИНА» ПО ЛОКУСУ 08 TO-F УСТОЙЧИВОСТИ К МУЧНИСТОЙ РОСЕ
ФГБНУ «Федеральный научный центр имени И. В. Мичурина»
Реферат. Мучнистая роса (SphaerothecamacularisMag. f. fragariaeJacz.) – широко распространённое заболевание земляники садовой. Сорта земляники различаются по устойчивости к S. macularisf. fragariae, причём устойчивость большинства коммерчески значимых сортов недостаточна и требуется проведение защитных мероприятий. Перспективным направлением повышения устойчивости агроценоза земляники к мучнистой росе является выделение и возделывание сортов, устойчивость которых к S. macularisf. fragariaeобусловлена генетическими факторами. Цель работы – молекулярно-генетический анализ сортов земляники садовой по локусу 08 To-f для выявления перспективных форм с генетически детерминированной устойчивостью к мучнистой росе. Исследования проведены в 2023–2024 гг. Биологическими объектами исследований являлись 47 сортов земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.), полученных в различных селекционных центрах России и мира. Для выявления локуса устойчивости к мучнистой росе 08 To-f использовали ДНК-маркер IB535110.В результате проведённых исследований локус резистентности 08 To-f выявлен у девяти сортов (19,1 %). Из них три сорта (Богема, Дивная, Студенческая) – получены в России, а шесть (Brilla, Faith, GigantellaMaxim, Marshall, Samson, Tokado) – зарубежной селекции. Указанные формы являются генетическими источниками устойчивости к S. macularisf. fragariae и перспективны для использования в селекции земляники на устойчивость к патогенам. Полученные результаты свидетельствуют о присутствии изучаемого QTL у географически различающихся групп сортов земляники садовой. У сортов Гирлянда, Крымчанка 87, Памяти Зубова, Русич, Троицкая, Юниол, Яркая, Arosa, Kent, Selva, характеризующихся фенотипической устойчивостью к мучнистой росе, локус резистентности 08 To-f не выявлен, поэтому их устойчивость к S. macularisf. fragariaeдетерминирована другими генетическими факторами.
Ключевые слова: земляника садовая (Fragaria × ananassa Duch.), SphaerothecamacularisMag. f. fragariaeJacz., источники устойчивости, молекулярные маркеры, ДНК-анализ.
Lyzhin A. S., Luk’yanchuk I. V.
MOLECULAR SCREENING OF STRAWBERRY ACCESSIONS FROM THE “I.V. MICHURIN FSC” GENETIC COLLECTION BY 08 TO-F POWDERY MILDEW RESISTANCE LOCUS
Summary. Powdery mildew (Sphaerotheca macularis Mag. f. fragariae Jacz.) is a widespread disease of strawberry. Strawberry varieties vary in resistance to S. macularis f. fragariae. The resistance of most commercially important strawberry varieties to powdery mildew is insufficient and protective measures are required. A promising direction for increasing resistance to powdery mildew in strawberry agrocenosis is breeding and cultivation of varieties, resistance of which is caused by genetic factors. The purpose of the study was to conduct molecular genetic analysis of strawberry varieties at the 08 To-f locus to identify promising forms with genetically determined resistance to powdery mildew. The studies were carried out in 2023–2024. The biological objects of the study were 47 strawberry varieties (Fragaria × ananassa Duch.) obtained from various breeding centers in Russia and the world. The 08 To-f powdery mildew resistance locus in strawberry genoplasm was identified by DNA marker IB535110. As a result of the research, the 08 To-f resistance locus was identified in nine strawberry varieties (19.1 %). Of these, three strawberry varieties (‘Bogema’, ‘Divnaya’ and ‘Studencheskaya’) were obtained in Russia, and six (‘Brilla’, ‘Faith’, ‘Gigantella Maxim’, ‘Marshall’, ‘Samson’ and ‘Tokado’) were bred abroad. The indicated strawberry varieties are genetic sources of resistance to S. macularis f. fragariae and are promising in strawberry breeding for resistance to pathogens. The results obtained indicate the presence of the studied QTL in geographically different groups of strawberry varieties. In the strawberry varieties ‘Girlyanda’, ‘Krymchanka 87’, ‘Pamyati Zubova’, ‘Rusich’, ‘Troitskaya’, ‘Yuniol’, ‘Yarkaya’, ‘Arosa’, ‘Kent’ and ‘Selva’, which are characterized by phenotypic resistance to powdery mildew, the resistance locus 08 To-f was not identified, therefore their resistance to S. macularis f. fragariae is determined by other genetic factors.
Keywords: strawberry (Fragaria × ananassa Duch.), SphaerothecamacularisMag. f. fragariaeJacz., sources of resistance, molecular markers, DNA analysis
Мишко А. Е., Заремук Р. Ш., Доля Ю. А., Вялков В. В.
АДАПТАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ СОРТОВ ЧЕРЕШНИ К АБИОТИЧЕСКИМ СТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА
ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»
Реферат. Одним из важных вопросов современной селекции является поиск высокоурожайных сортов растений, наиболее устойчивых к стрессовым факторам внешней среды. В течение вегетационного периода существенное негативное воздействие на рост и развитие плодовых культур оказывают экстремально высокие температуры воздуха и дефицит доступной почвенной влаги. Цель исследований – комплексная фенотипическая и физиолого-биохимическая оценка устойчивости отечественных сортов черешни к летним абиотическим стрессовым факторам. В качестве объектов исследования были выбраны три сорта – Алая, Волшебница и Сашенька. Исследования проведены в 2021–2022 гг. в летний период в Прикубанской зоне садоводства Краснодарского края. В динамике изучены физиолого-биохимические параметры листьев (относительное содержание воды, содержание фотосинтетических пигментов и малонового диальдегида, выход электролитов), а также полевые показатели адаптивности и продуктивности. Сорт Алая характеризовался более низкими средними значениями относительного содержания воды (74–79 %), но при этом имел высокое содержание фотосинтетических пигментов (0,9–1,3 мг/г сырого веса; 0,18–0,23 мг/г сырого веса). Сорта Волшебница и Сашенька, напротив, при средних показателях содержания хлорофиллов (0,5–0,6 мг/г сырого веса) и каротиноидов (0,12–0,17 мг/г сырого веса) обладали наибольшими значениями относительного содержания воды (78–86 %). Исследованные сорта отличались низкими показателями содержания малонового диальдегида (~0,3 мкМ/г сырого веса) и уровня выхода электролитов (менее 11 %), позволяющими судить об отсутствии развития вторичного окислительного стресса в растительных клетка
 |
 |
 |
 |
 |
|||||||||||||||||
 |
 |
 |
 |
 |