Cold acclimation efficiency of different Prunus and Fragaria species and cultivars in vitro

Abstract

Ištvermingumas žiemą yra vienas svarbiausių veiksnių, lemiančių sodininkystei svarbių augalų išgyvenamumą ir veislių pasirinkimą vidutinio klimato juostoje. Dėl šio požymio kompleksiškumo dažnai besikeičiančių orų žiemojimo metu ekstensyvi atranka lauko sąlygomis, siekiant gauti patikimus rezultatus, reikalauja daugelio metų tyrimų. Siekiant diferencijuoti įvairių rūšių genotipus ir atrinkti atspariausius šalčiui, įvairiose selekcijos programose naudojamas atsparumo šalčiui tyrimas kontroliuojamomis sąlygomis. Tyrimo tikslas – ištirti Prunus ir Fragaria genčių mikroaugalų atsparumą šalčiui po 7, 14, 28 ir 56 dienų grūdinimo žemoje teigiamoje temperatūroje, įvertinant jonų išplovimą ir apskaičiuojant kritinę temperatūrą (CT50) po šaldymo in vitro. Tyrimo metu nustatyta, kad erškėtinių (Rosacea) šeimos skirtingų genotipų augalų CT50 kitimo pobūdis grūdinimo metu buvo nevienodas. Nustatyta, kad 56 dienų trukmės grūdinimas, lyginant su negrūdintais augalais, Prunus mikroūglių CT50 vertę sumažino 1,3–2,0 °C, Fragaria – 0,8–2,1 °C. Erškėtinių šeimos augalų grūdinimo ir šaldymo rezultatai rodo, kad norint pasiekti maksimalų atsparumą šalčiui, reikia grūdinti ne trumpiau nei 56 dienas. Po 56 dienų grūdinimo šalčiui atspariausios in vitro buvo paprastosios vyšnios (P. cerasus) veislė ‘Orkolija’, daržinės braškės (F. × ananassa) veislė ‘Melody’ ir virgininė žemuogė (F. virginiana) bei aukštoji žemuogė (F. moschata). Grūdinimo trukmė esminei Prunus genotipų diferenciacijai yra ne mažesnė nei 28 dienos, o Malus, Pyrus ir Fragaria – 56 dienos. Tyrimo metu gauti duomenys vertingi tobulinant erškėtinių šeimos augalų selekcijos ir saugojimo skysto azoto (krio) temperatūroje technologijas, sudaro prielaidas identifikuoti genus, lemiančius efektyvų grūdinimąsi ir atsparumą šalčiui

Winter hardiness is one of the main traits affecting survival, productivity and cultivar choice for important horticultural plants in a temperate climatic zone. Given the complexity of the trait and the often fluctuating winter weather, extensive field testing over many years would be required to gain reliable results. Testing for cold tolerance under controlled conditions to grade genotypes has been used in several plant breeding programs to identify superior genotypes of different species. The aim of the present study was to investigate cold tolerance of microshoots of different genotypes of the genera Prunus and Fragaria after 7, 14, 28 and 56 days of cold acclimation, by measuring ion leakage and evaluating the critical temperature (CT50) after freezing in vitro. Genotypes of Rosacea family demonstrated distinct patterns of CT50 change during cold acclimation. Cold acclimation for 56 days decreased the CT50 value by 1.3–2.0°C for Prunus microshots and by 0.8–2.1°C for Fragaria microshoots in comparison to nonacclimated plants. The results of cold acclimation and freezing treatments of Rosacea family plants in vitro show that for maximal cold hardiness, acclimation for 56 days or longer is required. Sour cherry (Prunus cerasus) cv. ‘Orkolija’, garden strawberry (Fragaria × ananassa) cv. ‘Melody’, Virginia strawberry (F. virginiana) and musk strawberry (F. moschata) were the most winterhardy after 56 days’ cold acclimation. The data obtained in the study can be used to improve breeding and cryopreservation technologies of Rosacea plants, and lay the foundation for identification of genes responsible for efficient cold acclimation and low temperature tolerance