Влияние холода на рост и хранение картофеля,толерантность к низкой температуре

Картофель весьма чувствителен к действию отрицательных температур. Мороз может привести к повреждению и гибели ботвы, ослащению и гибели клубней.
Существующие сорта картофеля способны выдержать до - 3 °С мороза. При температуре ниже - 4 °С в межклеточном пространстве формируются микрокристаллы льда, которые разрушают клетки (Li et al., 1981). Основная причина гибели клеток заключается не в воздействии отрицательных температур, а в образовании микрокристаллов льда. При переохлаждении листьев картофеля до -6,9 °С без образования льда клетки не погибали (Rajashekar et al., 1983). Микрокристаллы льда образуются из воды, которая во время замораживания медленно просачивается из цитоплазмы. Необратимое повреждение листовой ткани также может наступить и без образования льда, а в результате индуцированного холодом обезвоживания.
Все сорта S. tuberosum, а также большинство диких клубнеобразующих видов Solanum, являются чувствительными к отрицательным температурам. Однако обнаружен ряд видов, которые являются более морозостойкими. Например, растения видов S. acaule, S. commersonii, S. multidissectum, S. chomatophilum, S. boliviense, S. megistacrolobum and S. sancta-rosae могут выдержать мороз от -4 °С до -6 °С. Среди них наиболее морозостойким является вид S. acaule (Chen and Li, 1980a). Морозостойкость некоторых видов Solanum может быть повышена путем акклиматизации к холоду. Предварительное выдерживание растений картофеля в условиях низких положительных температур и короткого светового дня на 3 - 7°С понижает критическую температуру гибели ботвы (Li and Fennell, 1985). К примеру, чувствительные виды S. opolocense и S. polytrichon после закаливания выдерживают соответственно -8 °С и -6 °С градусный мороз. Морозостойкость толерантных к холоду видов S. acaule, S. multidissectum, S. chomatophilum после акклиматизации повышается до -9°С, а в случае S. commersonii до -11,5°С. Чувствительные к отрицательным температурам сорта S. tuberosum не обладают способностью акклиматизации к холоду.
Молекулярно-генетический механизм толерантности растений к холоду до конца неясен. У ряда видов растений во время акклиматизации к холоду в цитоплазме происходт накопление пролита и моносахаридов (Chen and Li, 1980b). У картофеля во время закаливания повышается содержание и сахаров, и крахмала. Наиболее сильно содержание сахаров повышается у S. commersonii. Однако сахара сами по себе не могут способствовать повышению морозостойкости картофеля. Сорта S. tuberosum, также в значительной мере накапливающие сахара в условиях низкой положительной температуры и короткого светового дня, остаются чувствительными к морозу. Более того, не обнаружено зависимости между количеством сахаров, накопленных во время акклиматизации, и минимальной температурой, которую растение может выдержать после закаливания. Исключение составляет вид S. commersonii, у которого существует прямая зависимость степени закаленности растений от количества накопленных в течение акклиматизации сахаров. Таким образом, должны быть еще другие факторы, повышающие морозостойкость картофеля на фоне его закаливания.
В поддающихся закаливанию видах Solanum в процессе акклиматизации повышается содержание растворимых белков. Степень приобретенной морозостойкости пропорциональна содержанию белков (Li and Fennell, 1985). Во время акклиматизации к холоду меняется соотношение фитогормонов: в закаливаемых видах растет концентрация АБК и снижается концентрация ГК. У закаливаемых видов картофеля повышение концентрации растворимых белков может быть вызвано с помощью обработки АБК. Таким образом, повышения морозостойкости данных видов картофеля можно добиться с помощью обработки АБК (Chen et al., 1983).

Закаливание некоторых других видов растений вызывало накопление растворимых дегидринов (LEA, Rab) (Thomashow et al., 1991). Можно предположить, что картофельные гомологи этих белков могут обеспечить повышение морозостойкости у закаливаемых видов картофеля.
Воздействие холода на клубни картофеля приводит к их оснащению. При длительном воздействии мороза клубни погибают. Например, при -6 °С гибель наблюдалась через 8 часов, а при -9 °С уже через 1 час. В определенных условиях клубни способны переохлаждаться и выносить без вреда температуру до -7 °С. По-видимому, этим объясняется сохранение жизнеспособности клубней, оставшихся в почве на зиму под снегом (Физиология картофеля, 1979).
Хранение урожая картофеля при низких температурах (3 °С - 6 °С), обеспечивающих хорошую сохранность клубней, приводит к существенным физиологическим изменениям последних. Данные изменения делают клубни непригодными для переработки (чипсы, картофель фри и др.). Во-первых, происходит распад крахмала и накопление редуцирующих сахаров. Во время термической обработки таких клубней (варка, жарка) редуцирующие сахара взаимодействуют с аминокислотами, в результате чего появляется нежелательная темно-коричневая окраска продукта (реакция Милларда) и неприятный сладковатый вкус (Shallenberger et al., 1959). Вызванное холодом ослащение клубней является сортоспецифичным признаком. Однако при длительном хранении клубней на холоде содержание моносахаридов повышается у всех сортов без исключения.
В основе процесса индуцированного холодом ослащения клубней лежит фосфорилитическое расщепление крахмала до глюкозо- 1-фосфата при участии фосфорной кислоты. В данном процессе участвуют разные фосфорилазы, которые при повышении температуры хранения клубней также осуществляют синтез крахмала (Физиология картофеля, 1979; Sowokinos et al., 1985). Глюкозо-1- фосфат превращается в фруктозо-6-фосфат и в дальнейшем в сахарозу. В превращении участвуют уридинфосфатглюкозо-пирофос- форилаза (УДФГПФ), фруктозо-6-фосфатсинтетаза (ФФС), и две гексофосфат изомеразы. Сахарозу синтезирует сахарозо-6-фосфа- тсинтаза, редуцирующие сахара - любые находящиеся в цитоплазме инвертазы (Sowokinos et al., 1990а, b).
В основе низкотемпературной индукции фосфорилитическо- го расщепление крахмала лежит изменение концентрации ионов фосфорной кислоты в результате их перетекания в крахмалсодержащие органеллы. Передвижение неорганического фосфора из вакуолей в цитозоль и амилопласты может быть вызвано повреждением или ослаблением мембран. На холоде мембраны становятся более жесткими, то есть менее текучими и более проницательными для ионов (Walker et al., 1991). Влияние холода на пропускную способность мембран картофеля является сортоспецифичным признаком. Чувствительные к оснащению клубней сорта отличаются повышенной пропускной способностью электролитов при 3 °С по сравнению с устойчивыми сортами (Sowokinos et al., 1990а). Таким образом, состав мембран и их способность сохранять целостность при низких температурах может определять степень устойчивости сорта к расщеплению крахмала и накоплению сахаров при хранении клубней на холоде.
Восприимчивость сортов к низкотемпературной индукции оснащения клубней напрямую зависит от индукции УДФГ ПФ и ФФС в условиях низкой температуры. У восприимчивых сортов активность вышеупомянутых ферментов возрастает наиболее значительно. В случае устойчивых сортов активность ферментов возрастает незначительно (Sowokinos et al., 1990а, b). Остается непонятным когда индукция генов, кодирующих эти белки, зависит от аллельной изменчивости генов кодирующих УДФГ ПФ и ФФС, а когда от наличия каких-то эффекторов, регулирующих их экспрессию. 

Еще по теме Влияние холода на рост и хранение картофеля,толерантность к низкой температуре:

1. Местное действие низкой температуры.
2. ВЛИЯНИЕ ХОЛОДА НА РАСТЕНИЯ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К НЕМУ
3. ДИНАМИКА НЕКОТОРЫХ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ХРАНЕНИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ У СОРТОВ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К РНУТОГНТНОВЛ
4. Г лав а 6 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА НАСЕКОМЫХ
5. Влияние температуры на развитие насекомых.
6. Влияние температуры на поведение насекомых
7. Влияние температуры на морфологию и окраску
8. Влияние на насекомых низких и высоких температур
9. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОСАДКОВ ЗА ВЕГЕТАЦИОННЫЙ СЕЗОННА СТОК С ОСУШЕННЫХ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ
10. ВЛИЯНИЕ АЭРАЦИИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА СТРУКТУРУИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МИКРОБНЫХ КОМПЛЕКСОВВЕРХОВОГО ТОРФЯНИКА (МОДЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ) А.              В. Головченко, Т. Г. Добровольская, О. С. Кухаренко, Т. А. Семёнова, О. Ю. Богданова, Д. Г. Звягинцев
11. ГИГРОФАКТОР И ТЕМПЕРАТУРНАЯ ТОЛЕРАНТНОСТЬ
12. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ТОЛЕРАНТНОСТЬ
13. Электротерапия импульсными токами низкой частоты и напряжения
14. ПРИЛОЖЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ВРЕДОНОСНОСТЬ БОЛЕЗНЕЙ И ВРЕДИТЕЛЕЙ КАРТОФЕЛЯ В РАЗРЕЗЕ ЗОН 124 КРАТКИЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ БОЛЕЗНЕЙ И ПОВРЕЖДЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ ПО ВНЕТТТНЛ11 ЙР ЗЗНАКАМ 126 МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЯДОХИМИКАТАМИ 135
15. Хранение собранного урожая
16. 8.3.4. Рост
17. Картофель
18. Картофель
19. ХРАНЕНИЕ СПЕРМЫ
20. ХРАНЕНИЕ СПЕРМЫ