Систематика, биоморфологические особенности и народнохозяйственное значение культуры

1.1. Систематика, биоморфологические особенности и народнохозяйственное значение культуры

В нашей стране в естественных условиях произрастают семь видов земляники: лесная, холмистая, равнинная, восточная, бухарская, сахалинская и клубника. Промышленного значения они не имеют. Все виды и сорта земляники относятся к роду земляника(Fragaria L.), который входит в семейство розоцветные (Rosaceae Hoss.). Сорта мелкоплодной земляники представляют отборные формы дикорастущей земляники лесной (Fragaria vesca L.), выращивают в культуре в основном садоводы-любители. Сорта земляники с крупными ягодами объединяют в один вид земляника садовая (Fragaria ananassa Duch.). Считают, что земляника садовая произошла в результате гибридизации и последующего отбора от двух американских видов: земляники чилийской (Fragaria chiloensis Ehrh.) и виргинской (Fragaria virginiana Mill.). Крупноплодные сорта земляники в России начали выращивать в конце XVIII века. Один из старейших - французский сорт Виктория (10,50,57).

Земляника садовая – многолетнее травянистое вечнозеленое растение с укороченным разветвленным стеблем и многолетним корневищем (14).

Надземная система растения состоит из побегов и листьев, образующих куст. Высота куста 30-40см и зависит от длины черешков листьев. Густота облиственности определяется количеством листьев в кусте (25-75 и более), которое зависит от сорта, возраста и условий произрастания растений. К побегам относятся укороченные (до 1-1,2см) одногодичные приросты на корневище, называемые рожками, а также стелющиеся плети, или усы и цветоносы. Одногодичные приросты имеют верхушечную и боковые пазушные почки, розетку листьев, у основания придаточные корни (рис.1) (23,27,40).

Соцветие у земляники состоит из двух сросшихся главных ветвей, в основании которых развивается единичный цветок. Каждая из двух ветвей разделяется в свою очередь на две другие, при слиянии их развивается цветок 2-го порядка и так далее. Большинство сортов земляники садовой имеют обоеполые цветки с нормально развитыми тычинками и пестиками (6,10,37).

Ягода земляники является “ложной ягодой”, мякоть которой разрастается из цветоложа. Собственно плоды расположены на мякоти в виде семян.

Морфологической особенностью растения является опушение волосками большинства частей наземной системы. Подземная система состоит из многолетнего корневища с хорошо разветвленными мочковатыми корнями (9,43).

Биологические особенности земляники садовой позволяют с успехом выращивать ее в различных почвенно-климатических условиях. После таяния снега при наступлении плюсовой температуры воздуха земляника трогается в рост, а перезимовавшие зеленые листья начинают активную ассимиляцию. При температуре воздуха +5 - +7 градусов Цельсия отрастают новые, так называемые весенние листья, а зимние постепенно отмирают. В это время заканчивается окончательное формирование цветков в почке - образуется пыльца и зародышевые мешки. Активный рост корней начинается при прогревании корнеобитаемого слоя почвы до +7 - +8 градусов. Примерно через 2-2,5 недели после начала вегетации появляются цветоносы, на которых по мере накопления определенной суммы температур (свыше +5*C) начинается цветение. Период от опыления цветка до созревания ягоды длится 20-30 дней. Период плодоношения зависит от сорта и погодных условий: при теплой и сухой погоде ягоды созревают быстрее, чем при прохладной и дождливой (18,50,57).

Весенние листья и корни продолжают расти до начала плодоношения. После сбора ягод у корней наступает вторая волна роста, продолжающаяся до глубокой осени. Одновременно с ростом корней происходит смена весенних листьев на летние. Продолжительность жизни весенних и летних листьев 30-70 дней. С появлением летних листьев из боковых почек отплодоносивших рожков начинают активно нарастать новые рожки. Верхушечная почка любого рожка, при благоприятных условиях, всегда преобразуется в генеративную, которая на следующий год дает цветки. В неблагоприятных условиях верхушечная почка может остаться вегетативной (6,10,16).

Закладка и дифференциация цветоносов и цветков происходит с момента начала дифференциации конусов нарастания в верхушечных почках новых однолетних рожков. Для нормального цикла закладки генеративных почек требуется продолжительность светового дня 10-12 часов и ночная температура воздуха +5*-+8*C (13,27,30).

Земляника садовая – теплолюбивое, светолюбивое, влаголюбивое растение. Она хорошо переносит низкие температуры воздуха под защитой снежного покрова (толщиной 20-30см). Земляника хорошо переносит небольшое затенение и дает нормально развитые ягоды. Также на величину урожая не влияет загущение растений в рядках и выращивание в междурядьях молодого сада. Она требует достаточного и постоянного увлажнения корнеобитаемого слоя почвы, но вместе с тем она не переносит избытка влаги. Пригодные для успешного выращивания земляники почвы должны иметь следующие агроклиматические показатели: гумус-2,8%; фосфор-12-15мг; калий-20-24мг на 100г почвы; pH солевой вытяжки-4,7-5. Почвы, имеющие pH ниже 5, необходимо известковать (4,5,34).

Уборка урожая - это самый напряженный период в работе по выращиванию земляники. Собирают ягоду в сухое, но не жаркое время суток – утром после схода росы до 12-13 часов и во второй половине дня, когда спадет зной. Плоды срывают вместе с чашечкой и плодоножкой, при этом ягоду нельзя захватывать пальцами и тянуть, она мнется и быстро портится (15,25).

Земляника садовая является ценным продуктом питания. В 100 г ягоды содержится: витамина C (аскорбиновая кислота)-50-70мг; B9 - 0.2- 0.4мг; B2 – 0.3мг; K-0.1мг; P (биофлавоноиды)-250-500мг; азотистые соединения-5мг; пектиновые вещества- 0,3-1,6мг. Кроме того, сахара-8г; органические кислоты (винная, щавелевая, лимонная и яблочная)-1г, а также соли железа, фосфора, кальция и другие ценные для человеческого организма элементы. В медицине, земляника, также получила большое распространение, так как ягоды обладают высокой кроветворной способностью, стимулируют пищеварение, лечат болезни почек, подагру и другие нарушения солевого обмена, предупреждают гипертоническую болезнь и атеросклероз (В.Ф.Белов, И.И.Чухляев,1983).

Землянику потребляют в пищу в свежем и замороженном виде. Кроме того, из нее изготавливают полезные ценные продукты питания: варенье, желе, соки, морсы, мармелад, джем и др. (39).

Литературные сведения о лечебных свойствах садовой земляники незначительны, тем не менее, ряд авторов отмечают её высокую значимость.

По данным Л.И. Вигорова (1976), земляника включает в себя значительное количество биологически активных веществ. Выращиваемая в самых различных районах нашей страны, земляника почти повсюду сохраняет высокую С-витаминность ягод (70-100 мг/%) и занимает по этому показателю второе место после черной смородины (10,14).

Количество Р-активных соединений у сортов земляники обычно изменяется от 250 до 750 мг/%, так как преобладающей формой витамина Р является красно-оранжевый антоциан песаргонидин, то чем темнее окраска мякоти, тем выше Р-витаминная ценность ягод (24,27).

Ценным защитным соединением земляники является фолиевая кислота с содержанием от 0.25 до 0.5 кг/%, то есть больше чем у винограда и машины. Содержание В9 выше в солнечное лето и у хорошо вызревших ягод. Другие провитамины (А, В1, В2, Е, РР, К1) содержатся в земляники в неэффективных количествах. Кумаринов у садовой земляники мало (25,33,37).

Содержание железа в мякоти из 100 г ягод невысокое (0.9-1.4 мл/%), поэтому известное гематогенное (кроветворное) действие земляники связано не с одним железом, а с гематогенным комплексом соединений, таких как витамины В9, С и железо (14,43,57).

Терапевтическое значение земляника имеет при хронических заболеваниях почек и при подагре. Используется как высоковитаминная ягода при гиповитаминозах, как мочегонное средство при заболеваниях почек, камнях в почках, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, в том числе и при гастрите. Используется по 0.5-1 кг в день в3-4 приёма в течение 10-15 дней.

Считается, что земляника особенно полезна для лечения подагры. Так называется заболевание, связанное с отложением в суставах солей мочевой кислоты, при этом уменьшается их подвижность, и возникают сильные боли. Для больных подагрой необходимо проводить фруктовые дни, когда съедается 1-1.5 кг земляники или крыжовника, винограда, яблок (58,62,69).

Результатом исследований В.Г. Ширканова и других (1972) установлено, что земляника богата марганцем и кобальтом и поэтому может использоваться как диетический продукт при лечении некоторых заболеваний. Лечебные свойства ягод земляники обусловлено наличием калия, который придает им диуретические свойства. Очень важны в биологическом отношении вещества токоферолы, находящиеся в семенах ягод земляники в количестве около 90 кг/%. Большую ценность представляют и другие биологически активные вещества садовой земляники в основном Р-активные, представленные флавоновыми глюкозидами, катехинами и антоцианам (33,39,52,64).

1.2.Иммунность земляники

Ягодные культуры могут поражаться различными патогенами: грибами, бактериями, вирусами, микоплазмами, нематодами, клещами или насекомыми. Согласно данным исследователей , в том числе Ю.Г.Локтина(1973), земляника является одной из наиболее повреждаемых садовых культур. Почти все ее сорта в большей или меньшей степени повреждаются вредителями и поражаются болезнями. Особую роль в обеспечении здоровья растений имеет использование устойчивых к паразитическим организмам сортов (38,48,49).

Способность противостоять патогену может выражаться или в форме иммунитета, или в виде какого-то механизма устойчивости (В.В.Кичина,1984). Большинство ученых склонны рассматривать иммунитет как явление, возникшее в результате длительного исторического развития, как паразита, так и растения-хозяина во взаимодействии со средой обитания (38,66).

Различают две категории иммунитета: иммунитет, связанный с конституционными свойствами растений (пассивный), и иммунитет, индуцированный патогенами (активный). Факторами иммунитета в первом случае являются анатомо-морфологические особенности (толщина кутикулы, строение устиц, скорость дифференциации тканей и клеток), функциональные и физиологические особенности (ритм движения устиц, быстрая регенерация в месте повреждения), физиолого-биологические особенности обмена веществ(медленное накопление глюкозы, накопление алкалоидов, фенолов, танинов, глюкозидов, фитонцидов).Все эти факторы иммунитета имеются у растений независимо от того, инфицированы они или нет.

В развитии паразита и растения-хозяина существует синхронность, что является обязательным в жизнедеятельности паразита, тогда как в устойчивости растений к насекомым имеет значение асинхронность. Устойчивость растений к паразитам зависит не только от изменений в онтогенезе растений, но и в большей степени от смены ферментных систем, обуславливающих восстановительно-окислительный комплекс и дыхание. В устойчивости растений большое значение имеют темпы ростовых процессов, интенсивность нарастания побегов и листьев (19,21,59,60).

К факторам активного иммунитета относят реакцию сверхчувствительности, ответную на заражение, которая приводит к отмиранию клеток в месте инфекции, некрозу или хлорозу, препятствующему дальнейшему распространению паразита. Такая устойчивость, по мнению Ван дер Планка, часто оказывается расово-специфичной. Сверхчувствительность обычно контролируется немногими генами с большим влиянием (20,21).

Для различения трех основных типов устойчивости был использован механизм наследования: моногенная, олигенная и полигенная, в которой устойчивость контролируется соответственно одним, немногими или многими генами (17,16).

Ван дер Планк показал, что современная тенденция состоит в предпочтении использовать полигенную устойчивость к одному и тому же патогену. С другой стороны он приводит примеры, когда устойчивость от олигенов оставалась не разрушенной (21,38).

Селекционеры широко используют при оценке устойчивости понятие вертикальной и горизонтальной устойчивости, введенные Ван дер Планком. Рассматривая изменчивость хозяина и патогена, мы можем выделить для удобства две крупные системы. В одной из этих систем изменчивость патогена качественно связана с изменчивостью хозяина. У сортов хозяина имеются “свои” расы патогена, и наоборот. Между сортами хозяина и расами патогена наблюдается взаимодействие. При таком положении дел говорят о вертикальной устойчивости хозяина и вирулентности патогена. В другой системе изменчивость патогена не зависит от различий между сортами хозяина. В этих случаях говорят о горизонтальной устойчивости хозяина и агрессивности патогена (20,67,68).

Полигенная (горизонтальная или полевая) устойчивость не делает растение иммунным, но обеспечивает снижение интенсивности распространения и скорости размножения патогенов. Полигенная устойчивость определяется малыми генами, часто рассеянными в естественных популяциях растений-хозяев. Они контролируют признаки, непосредственно не связанные с активными защитными реакциями и почти не дающие фенотипического проявления устойчивости. Однако чем больше сорт несет таких генов, тем сильнее выражены свойства, играющие роль в снижении степени повреждения (поражения) и вредоносности патогена. Полигенная устойчивость контролирует количественную сторону признака, отражая степень восприимчивости. Этот тип устойчивости в большей мере подвержен влиянию условий внешней среды (22,41,59).

Наиболее распространенным и процветающим заболеванием земляники на Дальнем Востоке исследователи считают серую гниль. В благоприятные для развития годы растения сильно поражаются белой, бурой, коричневой пятнистостями листьев и различными формами плодовой гнили (белая, бурая, коричневая и т. д.). Гораздо реже появляется мучнистая роса (1,26).

Причины устойчивости растений к болезням рассматривают с точки зрения различных теорий. Так, согласно теории иммуногенеза, предложенной профессором М.С.Дуниным, иммунитет не статическое свойство растения, а динамическое состояние, развитие которого находится в тесной связи с индивидуальным развитием растения-хозяина и условиями внешней среды. Сущность теории регрессивных изменений инфекционных начал, сформулированной отечественным ученым Т.Д.Страховым, состоит в процессе дегенерации мицелия в тканях, заканчивающихся полным лизисом гриба и очисткой ткани растения от паразита. Питательно-тормозящая гипотеза американского микробиолога Е.Д.Гарбера связывает восприимчивость растений к (12,66).

Среди факторов иммунитета растений к вредителям выделяют три группы: 1) отвержение или выбор растений вредителей; 2) антибиотическое воздействие растения на вредителя; 3) выносливость растения (67).

В основе отвержения растений лежат их репеллентные свойства (запахи, вкус, анатомо-морфологические структуры, окраска). В то же время в основе привлечения вредителей лежат различные аттрактивные свойства растений.

Антибиоз – это неблагоприятные воздействия на фитофага, проявляющееся при использовании его насекомыми. В качестве факторов антибиоза могут выступать – вещества вторичного обмена, обладающие высокой биологической активностью, структурные особенности биополимеров, синтезируемых растениями степень их доступности для усвоения фитофагом, пищевая ценность растений для вредителя, анатомо-морфологические особенности растений, затрудняющие доступ фитофагу к зонам его питания и другие процессы (20,44,67).

Выносливость растений к повреждениям – это их способность к восстановлению нарушенных функций. Основу выносливости растений составляет их способность сохранять высокий уровень обменных процессов и усиливать его (23,67,68).

1.3. Основные направления селекции. Сортимент

Селекция земляники направлена на выведение сортов с комплексом основных хозяйственно-биологических признаков:

1.    Выведение высокоурожайных, высококачественных сортов десертного и универсального значения для потребления в свежем виде, замораживания и различных видов технической переработки. Новые сорта должны иметь крупные, выровненные по величине и форме ягоды, с плотной мякотью и прочным эпидермисом, хороший вкус и высокое содержание биологически активных веществ.

2.    Выведение сортов, устойчивых к наиболее опасным распространенным болезням и вредителям (мучнистая роса, вертицеллез, серая гниль, пятнистости, стеблевая и земляничная нематоды, земляничный клещ).

3.    Выведение сортов различных сроков созревания, особенно дружного сверхраннего, раннего, а также позднего сроков созревания ягод, пригодных для замораживания и технической переработки.

4.    Выведение сортов, сочетающих устойчивость к неблагоприятным климатическим, погодным и почвенным условиям (зимостойкость, засухоустойчивость, жаровыносливость, солевыносливость) со свойствами широкой адаптации к условиям произрастания.

5.    Создание сортов, пригодных для механизированного сбора, которые должны отвечать следующим основным требованиям: иметь высокую урожайность, дружное созревание (не менее 70 % ягод в один сбор); плотные, одномерные ягоды с поверхностным расположением семянок; удлиненные и компактные цветоносы с приподнятым расположением; хорошее отделение чашечки и лёгкий отрыв цветоножек.

6.    В северно-западном и центральных районах наряду с основным селекционным заданием, уделить внимание выведению сортов, устойчивых к поздним весенним заморозкам, переувлажнению, зимнему выпреванию.

7.    Создание и расширение сортиментов земляники в районах Урала, Сибири, Дальнего Востока, северных, восточных и центральных районах Казахстана за счет выведения сортов с повышенной зимостойкостью, устойчивых к поздним весенним заморозкам. Для обеспечения благополучной перезимовки важное значение для этих районов имеет выведение сортов с высокой побегообразовательной способностью, обеспечивающей быстрое восстановление и самозащиту в зимний период.

Характеристика перспективных сортов садовой земляники приведена ниже.

Горихивка – куст мощный полураскидистый. Усы красные, средней толщины, среднее количество. Листья крупные, матовые, морщинистые, опушенные. Цветки обоеполые, крупные с белыми лепестками. Цветоносы средней величины, ниже листьев, толстые. Цветение среднее. Ягода крупная, шаровидная, ярко-красная. Средняя масса ягоды 16гр. Мякоть красная, нежная со сладким ароматным вкусом. Сорт раннего срока созревания.

Дукат – куст мощный полураскидистый. Усы средней толщины, светло-красные, коэффициент усообразования очень высокий. Листья крупные, светло-зеленые, морщинистые, опушенные с характерным блеском. Цветоносы короткие, ниже листьев, средней толщины. Цветки обоеполые, крупные с лепестками кремового цвета. Соцветие компактное. Цветение среднее. Ягода крупная (средней массой 12,3 грамма), тупоконическая, ярко-красного цвета, блестящая. Мякоть розовая, кисло-сладкого вкуса. Созревание среднее.

Жемчужница – куст средний, прямостоячий. Усы тонкие, малочисленные, бледно-розового цвета. Листья средние, зеленые, слабоморщинистые, опушенные, блестящие. Цветки обоеполые крупные с белыми лепестками. Цветоносы средней толщины, ниже листьев. Соцветие полураскидистое. Цветение раннее. Ягода правильной формы, плотная, величина средняя (средняя масса ягоды 13грамм), ягода ярко-красного цвета. Мякоть розовая со сладким ароматным вкусом. Созревание среднее.

Коррадо - куст мощный полураскидистый. Усы толстые, многочисленные, бледно-красные. Листья зеленые, опушенные, с небольшим блеском, среднеморщинистые. Цветки обоеполые, крупные с белыми лепестками. Цветоносы короткие, ниже листьев, толстые. Соцветие полураскидистое. Цветение раннее. Ягоды правильной формы (средняя масса 12 грамм). Ягода бордового цвета, мякоть плотная, сладкая. Созревание среднее.

Фея – куст среднемощный, прямостоячий, хорошо облиственный. Листья среднего размера, зелёные, блестящие. Ягоды округло- или усечённо-конической формы, тёмно-красной окраски. Средняя масса ягод до 10,2 грамма. Сорт среднего срока созревания.

Эльвира - соцветие раскидистое. Цветение раннее. Созревание среднее. Ягода очень крупная (средняя масса 32 грамма), темно-бордового цвета, мякоть красная, плотная, со сладким ароматным вкусом.

Зенга–Зенгана - куст мощный полураскидистый. Усы средней толщины, бледно-красные, среднее количество. Листья средние, темно-зеленые, блестящие, среднеморщинистые, ребристые, опушенные. Цветки обоеполые, крупные с белыми лепестками. Цветоносы средние ниже листьев, средней толщины. Соцветие полураскидистое. Цветение позднее. Ягода шаровидной формы, темно-бордового цвета. Средняя масса ягоды 16,4 грамма. Мякоть плотная, темно-красная, сочная. Созревание позднее.

Торос – куст мощный, прямостоячий. Усы средней толщины, многочисленные, зеленые. Листья средние, зеленые, опушенные, слабоморщинистые, вогнутые, матовые. Цветки обоеполые, крупные, лепестки белые. Цветоносы длинные на уровне листьев, средней толщины. Соцветие полураскидистое. Цветение позднее. Ягода средней величины (средняя масса 11,2 грамма), правильной формы, темно-красная, мякоть розовая, рыхлая, сочная с кисло-сладким вкусом. Созревание позднее.

Богота - куст средний, прямостоячий. Усы толстые многочисленные, красного цвета. Листья средней величины, зеленые, слабоморщинистые, слабовогнутые, сильно опушенные блестящие. Цветки обоеполые, средней величины, лепестки белого цвета. Цветоносы длинные, выше листьев, толстые. Соцветие компактное. Цветение позднее. Ягода гребневидная, крупная (средняя масса 15,2 грамма), красного цвета, мякоть розовая, плотная, сочная с кисло-сладким вкусом. Созревание позднее. Редгонтлит - куст мощный, прямостоячий. Усы толстые, среднее количество, красные. Листья средней величины, зеленые, морщинистые, слабоопушенные, матовые. Цветки обоеполые, средней величины с белыми лепестками. Соцветие полураскидистое. Цветение позднее. Ягода средней величины (средняя масса 11 грамм), неправильной формы, ребристая, темно-красная, мякоть розовая, плотная с кисло-сладким вкусом. Созревание позднее. Фейерверк – куст мощный, раскидистый. Усы толстые, многочисленные, красные. Листья крупные, светло-зеленые, морщинистые, опушенные, блестящие. Цветки обоеполые, очень крупные, с белыми лепестками. Цветоносы средней величины, ниже листьев, толстые. Соцветие полураскидистое. Цветение среднее. Ягода крупная (средняя масса 16,2 грамма), тупоконическая, ярко-красная, мякоть розовая, плотная с кисло-сладким ароматным вкусом. Созревание позднее (30,47,60,61).

Глава II. Условия проведения исследований. Материал и методика.