Ключові слова
гібрид
інтродукція
біометричні показники
плід
листок
Як цитувати
Анотація
У контексті глобальних змін клімату сучасна стратегія агроекономіки передбачає інтродукцію нетрадиційних видів рослин і селекцію нових економічно перспективних сортів, пристосованих до різкої зміни погодних умов. Китайський за походженням Cornus officinalis (Cornaceae) є новим у такому аспекті для України; його реінтродукцію розпочато у Національному ботанічному саду імені М.М. Гришка НАН України в 1993 р.
Мета цього дослідження – визначити біометричні параметри плодів та листків генотипів C. officinalis, гібриду C. officinalis × C. mas (сорт Етюд) та генотипу одержаного від щеплення C. officinalis на C. mas за умов культивування в Національному ботанічному саду імені M.M. Гришка НАН України, для з’ясування ступеня адаптованості виду до сучасного клімату України (зокрема, Правобережного Лісостепу) і відбору перспективних генотипів для селекційної роботи.
Матеріали і методи. У дослідженні було використано 26-річну материнську рослину, отриману дворічним саджанцем у 1993 році з розплідника “Northwoods Wholesale Nursery” (м. Молалла, Орегон, США), де рослини цього виду вирощували як декоративні; сорт Етюд – гібрид від схрещування C. officinalis × C. mas; генотип від щеплення C. officinalis на C. mas. У нашому дослідженні материнську рослину позначено як G-01, а решту генотипів як G-02–G-08. Для цих рослин було вивчено біометричні параметри плоду (довжина, діаметр і маса), ендокарпу (довжина, діаметр і маса), квітконіжки (довжина і товщина), пластинки листка (довжина, ширина і кількість бічних жилок) і черешка (довжина, ширина і товщина). Також було досліджено динаміку формування плоду та ендокарпу протягом сезону (генотипи G-01–G-03 і G-05) та порівняно біометричні характеристики плодів генотипів G-01–G-05 урожаю за два роки, 2010 та 2018. Ці роки було обрано, оскільки вони вирізнялися дуже сприятливими для плодових рослин погодними умовами. Кількісні результати було опрацьовано методами варіаційної статистики, з використанням безкоштовного програмного забезпечення для наукового аналізу даних PAST 2.10. Мінливість показників було визначено за допомогою коефіцієнта варіації. Різницю між зразками оцінено за допомогою тесту Тукі-Крамера, а рівень мінливості – відповідно до класифікації Мамаєва (1975).
Результати. Було визначено біометричні параметри плода: довжина 13,8–19,9 мм, діаметр 7,7–11,2 мм, маса 600–1800 мг; ендокарпу: довжина 12,1–13,8 мм, діаметр 4,5–5,4 мм, маса 200–300 мг; квітконіжка: довжина 9,0–14,0 мм, товщина 0,2–0,6 мм; листової пластинки: довжина 73,5–117,1 мм, ширина 73,5–75,2 мм, кількість бічних жилок 12,9–14,3; черешка: довжина 9,4–11,4 мм, ширина 1,3–2,1 мм, товщина 1,1–2,0 мм. У 2010 році найбільші плоди мав генотип G-01, а найменші – G-03. Коефіцієнт варіювання лінійних параметрів плода та ендокарпу становив 5,7–10,1 %, що відповідає дуже низькому або низькому рівню мінливості. Варіювання маси плодів та ендокарпа було більшим; діапазон коефіцієнта варіювання від 7,0 до 28,3 %. Амплітуда лінійних параметрів листка широка. Найбільші листки мали генотипи G-08 та G-01, найменші – генотип G-02. Сорт Етюд відрізнявся від генотипів C. officinalis розміром та масою плодів врожаю 2018 року (М = 1800 мг, max = 2400 мг) та значно ширшою амплітудою варіювання їхньої довжини (17,9–22,6 проти 14,3–18,2 мм). Сорт Етюд за середніми морфометричними показниками листка та за кількістю жилок, у цілому, не відрізнявся від досліджених генотипів C. officinalis, але ширина листкової пластинки була значно більшою і становила 51,5 мм проти 35,4 мм (G-01) і 43,1 мм (G-07).
Висновки. Отримані дані важливі для комерційного використання C. officinalis та сорту Етюд як харчових і лікарських рослин, а також для подальшої селекції сортів в погодно-кліматичних умовах України і аналізу особливостей гібридизації у роді Cornus.
Посилання
Atkinson, B. A., Stockey, R. A., & Rothwell, G. W. (2016). Cretaceous origin of dogwoods: an anatomically preserved Cornus (Cornaceae) fruit from the Campanian of Vancouver Island. PeerJ, 4, e2808. https://doi.org/10.7717/peerj.2808
Brindza, P., Brindza, J., Tóth, D., Klimenko, S. V., & Grigorieva, O. (2007). Slovakian cornelian cherry (Cornus mas L.): Potential for cultivation. In Proceedings of the XXVII International Horticultural Congress – IHC2006: II International Symposium on Plant Genetic Resources of Horticultural Crops. Acta Horticulturae, 760, 433–437. https://doi.org/10.17660/actahortic.2007.760.59
Call, A., Sun, Y.-X., Yu, Y., Pearman, P. B., Thomas, D. T., Trigiano, R. N., Carbone I., & Xiang, Q.-Y. J. (2015). Genetic structure and post-glacial expansion of Cornus florida L. (Cornaceae): integrative evidence from phylogeography, population demographic history, and species distribution modeling. Journal of Systematics and Evolution, 54(2), 136–151. https://doi.org/10.1111/jse.12171
Cao, B., Bai, C., Zhang, L., Li, G., & Mao, M. (2016). Modeling habitat distribution of Cornus officinalis with Maxent modeling and fuzzy logics in China. Journal of Plant Ecology, 9(6), 742–751. https://doi.org/10.1093/jpe/rtw009
Ceccarelli, S., Grando, S., Maatougui, M., Michael, M., Slash, M., Haghparast, R., Rahmanian, M., Taheri, A., Al-Yassin A., Benbelkacem, A., Labdi, M., Mimoun, H., & Nachit, M. (2010). Plant breeding and climate changes. The Journal of Agricultural Science, 148(6), 627–637. https://doi.org/10.1017/s0021859610000651
Cornescu, F. C., & Cosmulescu, S. N. (2017). Morphological and biochemical characteristics of fruits of different cornelian cherry (Cornus mas L.) genotypes from spontaneous flora. Notulae Scientia Biologicae, 9(4), 577–581. https://doi.org/10.15835/nsb9410161
Crossa, J., Pérez-Rodríguez, P., Cuevas, J., Montesinos-López, O., Jarquín, D., de los Campos, G., Burgueño, J., González-Camacho. J. M., Pérez-Elizalde, S., Beyene, Y., Dreisigacker, S. Singh, R., Zhang X., Gowda, M., Roorkiwal, M., Jarquín, D., Rutkoski, J., & Varshney R. K. (2017). Genomic selection in plant breeding: Methods, models, and perspectives. Trends in Plant Science, 22(11), 961–975. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2017.08.011
Czerwińska, M. E., & Melzig, M. F. (2018). Cornus mas and Cornus officinalis – coincidences and differences of two medicinal plants traditionally used. Frontiers in Pharmacology, 9(894), 1–28. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00894
Dinda, B., Kyriakopoulos, A. M., Dinda, S., Zoumpourlis, V., Thomaidis, N. S., Velegraki, A., Markopoulos, C., & Dinda, M. (2016). Cornus mas L. (cornelian cherry), an important European and Asian traditional food and medicine: Ethnomedicine, phytochemistry and pharmacology for its commercial utilization in drug industry. Journal of Ethnopharmacology, 193, 670–690. https://doi.org/10.1016/j.jep.2016.09.042
Eyde, R. H. (1988). Comprehending Cornus: Puzzles and progress in the systematics of the dogwood. The Botanical Review (Lancaster), 54(3), 233–351. https://doi.org/10.1007/bf02868985
Feng, C. M., Xiang, Q. Y., & Franks, R. G. (2011). Phylogeny-based developmental analyses illuminate evolution of inflorescence architectures in dogwoods (Cornus s.l., Cornaceae). New Phytologist, 191(3), 850–869. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2011.03716.x
Ferguson, I. K. (1966). The Cornaceae of the southeastern United States. Journal of the Arnold Arboretum, 47(2), 106–116.
Fileccia, T., Guadagni, M., Hovhera, V., & Bernoux, M. (2014). Ukraine – Soil fertility to strengthen climate resilience: Preliminary assessment of the potential benefits of conservation agriculture: Main report (English). Washington, DC: World Bank Group. Retrieved from http://documents.worldbank.org/curated/en/755621468319486733/Main-report
Fodor, S. S. (1974). Flora of Transcarpathia. Kyiv: Vyscha Shkola. (In Ukrainian).
Fu, C. N., Li, H. T., Milne, R., Zhang, T., Ma, P. F., Yang, J., Li, D. Z., & Gao, L. M. (2017). Comparative analyses of plastid genomes from fourteen Cornales species: inferences for phylogenetic relationships and genome evolution. BMC Genomics, 1(1), 956. https://doi.org/10.1186/s12864-017-4319-9
Gawrońska, B., Morozowska, M., Nuc, K., Kosiński, P., & Słomski, R. (2019). What nature separated, and human joined together: About a spontaneous hybridization between two allopatric dogwood species (Cornus controversa and C. alternifolia). PLOS One, 14(12), e0226985. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0226985
Grygorieva, O., Abrahamová, V., Karnatovská, M., Bleha, R., & Brindza, J. (2014). Morphological characteristic of fruit, drupes and seeds genotypes of Ziziphus jujuba Mill. Potravinarstvo: Slovak Journal of Food Sciences, 8(1), 306–314. https://doi.org/10.5219/414
Grygorieva, O., Klymenko, S., Ilinska, A., & Brindza, J. (2018a). Variation of fruits morphometric parameters of Elaeagnus multiflora Thunb. germplasm collection. Potravinárstvo: Slovak Journal of Food Sciences, 12(1), 527–532. https://doi.org/10.5219/922
Grygorieva, O., Klymenko, S., Vergun, O., Hudz, N., Nikolaieva, N., Schubertová, Z., Palamarchuk, O., & Brindza, J. (2017). Morphological characteristics and determination of volatile organic compounds of Diospyros virginiana L. genotypes fruits. Potravinarstvo: Slovak Journal of Food Sciences, 11(1), 612–622. https://doi.org/10.5219/808
Grygorieva, O., Klymenko, S., Vinogradova, Y., Vergun, O., & Brindza, J. (2018b). Variation in morphometric traits of fruits of Mespilus germanica L. Potravinarstvo: Slovak Journal of Food Sciences, 12(1), 782–788. https://doi.org/10.5219/999
Hammer, Ø., Harper, D. A. T., & Ryan, P. D. (2001). PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica, 4(1), 01. Retrieved from http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm
Holubkova, I. M. (2017). Morphological features of Persica species and varieties in the Forest-Steppe of Ukraine. Plant Varieties Studying and Protection, 13(1), 64–70. (In Ukrainian). https://doi.org/10.21498/2518-1017.13.1.2017.97307
Hosseinpour-Jaghdani, F., Shomali, T., Gholipour-Shahraki, S., Rahimi-Madiseh, M., & Rafieian-Kopaei, M. (2017). Cornus mas: A review on traditional uses and pharmacological properties. Journal of Complementary and Integrative Medicine, 14(3), 20160137. https://doi.org/10.1515/jcim-2016-0137
Huang, J., Zhang, Y., Dong, L., Gao, Q., Yin, L., Quan, H., Chen, R., Fu, X., & Lin, D. (2018). Ethnopharmacology, phytochemistry, and pharmacology of Cornus officinalis Sieb. et Zucc. Journal of Ethnopharmacology, 213, 280–301. https://doi.org/10.1016/j.jep.2017.11.010
Hutchinson, J. (1942). Neglected generic characters in the family Cornaceae. Annals of Botany, 6(21), 83–93. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a088402
Jaćimović, V., & Božović, Ð. (2017). Evaluation of cornelian cherry (Cornus mas L.) varieties and selections under the conditions of Gornje Polimlje region. Voćarstvo, 51(199/200), 81–86.
Ji, L. L., Wang, X., Li, J. J., Zhong, X. J., Zhang, B., Juan, J., & Shang, X. Y. (2019). New iridoid derivatives from the fruits of Cornus officinalis and their neuroprotective activities. Molecules, 24(3), 625. https://doi.org/10.3390/molecules24030625
Kazimierski, M., Regula, J., & Molska, M. (2019). Cornelian cherry (Cornus mas L.) – characteristics, nutritional and pro-health properties. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 18(1), 5–12. https://doi.org/10.17306/j.afs.0628
Kleopov, Y. D. (1990). Analysis of the flora of the broadleaved forests in the European part of the USSR. Kyiv: Naukova Dumka. (In Russian)
Klimenko, S. (2004). The cornelian cherry (Cornus mas L.): Collection, preservation, and utilization of genetic resources. Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, 12, 93–98.
Klymenko, S., & Klymenko, O. (2017). Leaf anatomy of the members of Cornaceae family in conditions of the Forest-Steppe of Ukraine. Annals of the Romanian Society for Cell Biology, 21(2), 28–39.
Klymenko, S., Grygorieva, O., & Brindza, J. (2017a). Less known species of fruit crops. Slovak University of Agriculture in Nitra. https://doi.org/10.15414/2017.fe-9788055217659
Klymenko, S., Grygorieva, O., & Onyshuk, L. (2017b). Biological bases of seed and vegetative reproduction of cornelian cherry (Cornus mas L.) in nature and culture. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Quality, 1, 233–248. http://dx.doi.org/10.15414/agrobiodiversity.2017.2585-8246.233-248
Klymenko, S., Grygorieva, O., Vasiuk, E., & Skrуpchenko, N. (2017c). Bioecological and morphological features, adaptive selection of species Castanea sativa Mill., Cornus officinalis Sieb. et Zucc., Pseudocydonia sinensis C.K. Schneid., Ziziphus jujuba Mill., Viburnum opulus L., Crataegus spp. In D. B. Rakhmetov (Ed.), Adaptation of introduced plants in Ukraine (pp. 221–311). Kyiv: Phytosotsiocenter. (In Ukrainian)
Klymenko, S., Kucharska, A. Z., Sokół-Łętowska, A., & Piórecki, N. (2019). Antioxidant activities and phenolic compounds in fruits of cultivars of cornelian cherry (Cornus mas L.). Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 3, 484–499. Retrieved from https://agrobiodiversity.uniag.sk/scientificpapers/article/view/306
Krośniak, M., Gąstoł, M., Szałkowski, M., Zagrodzki, P., & Derwisz, M. (2010). Cornelian cherry (Cornus mas L.) juices as a source of minerals in human diet. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 73(17–18), 1155–1158. https://doi.org/10.1080/15287394.2010.491408
Kryvoruchko, O. V., & Kryvoruchko E. V. (2018). Phenolic compounds of Cornus mas and Cornus officinalis. Ukrainian Biopharmaceutical Journal, 1(54), 42–45. (In Ukrainian). https://doi.org/10.24959/ubphj.18.151
Li, G. S., Zhang, L. J., & Bai, C. K. (2012). Chinese Cornus officinalis: TGenetic resources, genetic diversity and core collection. Genetic Resources and Crop Evolution, 59(8), 1659–1671. https://doi.org/10.1007/s10722-011-9789-z
Li, X., Ma, Q., Zhou, H., Yang, Y., Li, H., & Wang J. (2020). Characterization of the complete chloroplast genome of Cornus bretschneideri (Cornaceae). Mitochondrial DNA, Part B, 5(1), 543–544. https://doi.org/10.1080/23802359.2019.1710281
Mamaev, S. A. (1975). The main principles of the methodology for the study of intraspecific variability of woody plants. In Individual and ecological-geographical variability of plants (pp. 3–14). Sverdlovsk: Ural Worker. (In Russian)
Manchester, S. R., Xiang, X. P., & Xiang, Q. Y. (2010). Fruits of cornelian cherries (Cornaceae: Cornus subg. Cornus) in the Paleocene and Eocene of the Northern Hemisphere. International Journal of Plant Sciences, 171(8), 882–891. https://doi.org/10.1086/655771
Molnar, T. J. (2018). Breeding powdery mildew resistant dogwoods and more at Rutgers University. International Plant Propagators’ Society. Combined Proceedings of Annual Meetings, 68, 385–395.
Monka, A., Grygorieva, O., Chlebo, P., & Brindza, J. (2014). Morphological and antioxidant characteristics of quince (Cydonia oblonga Mill.) and chinese quince fruit (Pseudocydonia sinensis Schneid.). Potravinarstvo: Slovak Journal of Food Sciences, 8(1), 333–340. https://doi.org/10.5219/415
Moradi, Y., Khadivi, A., & Salehi-Arjmand, H. (2019). Morphological and pomological characterizations of cornelian cherry (Cornus mas L.) to select the superior accessions. Scientia Horticulturae, 249, 208–218. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.01.039
Morozowska, M., Gawronska, B., & Woznicka, A. (2013). Morphological, anatomical and genetic differentiation of Cornus mas, Cornus officinalis and their interspecific hybrid. Dendrobiology, 70, 45–57. https://doi.org/10.12657/denbio.070.005
Murrell, Z. E. (1993). Phylogenetic relationships in Cornus (Cornaceae). Systematic Botany, 18(3), 469–495. https://doi.org/10.2307/2419420
Murrell, Z. E., & Poindexter, D. B. (2016). Cornaceae Berchtold & J. Presl. In Flora of North America Editorial Committee (Eds.) Flora of North America North of Mexico, Vol. 12: Magnoliophyta: Vitaceae to Garryaceae. New York and Oxford. Retrieved from http://www.efloras.org/florataxon.aspx?flora_id=1&taxon_id=10219
Ortiz, R. (2018). Role of plant breeding to sustain food security under climate change. In S. S. Yadav, R. J. Redden, J. L. Hatfield, A. W. Ebert, & D. Hunter (Eds.), Food Security and Climate Change (pp. 145–158). John Wiley & Sons Ltd. https://doi.org/10.1002/9781119180661.ch8
Poyarkova, A. I. (1950). To the question of systematic relations within the Linnaeus genus Cornus L. In B. K. Schischkin (Ed.), Botanical materials of the Herbarium of V.L. Komarov Botanical Institute of the AS USSR, XII (pp. 164–180). Moscow & Leningrad: Publishing House of the AS of USSR. (In Russian)
Poyarkova, A. I. (1951). Cornaceae Link. In: B. K. Schischkin (Ed.), Flora of the USSR, Vol. 17 (pp. 315–348). Moscow & Leningrad: Publishing House of the AS USSR. (In Russian)
Prevéy, J. S. (2020). Climate change: Flowering time may be shifting in surprising ways. Current Biology, 30(3), 112–114. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.12.009
Rakhmetov, D. (2018). Non-traditional plant species for bioenergetics. Nitra: Slovak University of Agriculture in Nitra. https://doi.org/10.15414/2018.fe-9788055218557
Reed, S. M. (2004). Self-incompatibility in Cornus florida. HortScience, 39(2), 335–338. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.39.2.335
Royer, D. L., McElwain, J. C., Adams, J. M., & Wilf, P. (2008). Sensitivity of leaf size and shape to climate within Acer rubrum and Quercus kelloggii. New Phytologist, 179(3), 808–817. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2008.02496.x
Schneider, S. H. (2004). Abrupt non-linear climate change, irreversibility and surprise. Global Environmental Change, 14(3), 245–258. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2004.04.008
Shindell, D. (2007). Estimating the potential for twenty-first century sudden climate change. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 365(1860), 2675–2694. https://doi.org/10.1098/rsta.2007.2088
Stockey, R. A., Nishida, H., & Atkinson, B. A. (2016). Anatomically preserved fossil cornalean fruits from the Upper Cretaceous of Hokkaido: Eydeia hokkaidoensis gen. et sp. nov. American Journal of Botany, 103(9), 1642–1656. https://doi.org/10.3732/ajb.1600151
Szot, I., Lipa, T., & Sosnowska, B. (2019). Evaluation of yield and fruit quality of several ecotypes of cornelian cherry (Cornus mas L.) in polish condiotions. Acta Scientiarum Polonorum Hortorum Cultus, 18(6), 139–148. https://doi.org/10.24326/asphc.2019.6.14
Takhtajan, A. L. (1987). The system of magnoliophytes. Moscow: Nauka. (In Russian)
Taunk, J., Rani, A., Singh, R., Yadav, N. R., & Yadav, R. C. (2019). Genomic strategies for improving abiotic stress tolerance in crop plants. In V. Rajpal, D. Sehgal, A. Kumar, S. Raina (Eds.), Genetic enhancement of crops for tolerance to abiotic stress: Mechanisms and approaches. Vol. I (pp. 205–230). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91956-0_9
Wagner, W. H. (1990). A natural hybrid of gray dogwood, Cornus racemosa, and round-leaved dogwood, C. rugosa, from Michigan. The Michigan Botanist, 29(4), 131–137.
Wangerin, W. (1910). Cornaceae. In: A. Engler (Ed.), Das Pflanzenreich, Ser. IV, Fam. 229 (Heft 41). Leipzig: W. Engelmann.
Weaver, R. E. (1976). The cornelian cherries. Arnoldia, 36(2), 50–56.
Woźnicka, A., Melosik, I., & Morozowska, M. (2015). Quantitative and qualitative differences in morphological traits of endocarps revealed between Cornus L. species. Plant Systematics and Evolution, 301(1), 291–308. https://doi.org/10.1007/s00606-014-1073-1
Xiang, J. Q.-Y., & Boufford, D. E. (2005). Cornaceae. In Z. Y. Wu, & P. H. Raven (Eds.), Flora of China, Vol. 14 (Apiaceae through Ericaceae) (pp. 206–221). Beijing: Science Press and St. Louis: Missouri Botanical Garden Press.
Xiang, Q. Y. J., Thomas, D. T., Zhang, W., Manchester, S. R., & Murrell, Z. (2006). Species level phylogeny of the genus Cornus (Cornaceae) based on molecular and morphological evidence – implications for taxonomy and Tertiary intercontinental migration. Taxon, 55(1), 9–30. https://doi.org/10.2307/25065525
Yu, Y., Xiang, Q. Y., Manos, P. S., Soltis, D. E., Soltis, P. S., Song, B. H., Cheng, S. F., Liu, X., & Wong, G. (2017). Whole-genome duplication and molecular evolution in Cornus L. (Cornaceae) – insights from transcriptome sequences. PLOS One, 12, e0171361. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171361
Yue, X., Li, X., Chen, X., Ashraf, M. A., Liu, Z., Bi, H., Zheng, D., Zhao, Y., & Peng, W. (2018). Molecules and functions of Cornus officinalis bark volatiles. Emirates Journal of Food & Agriculture, 30(10), 828–838. https://doi.org/10.9755/ejfa.2018.v30.i10.1826
Zhang, J., Franks, R. G., Liu, X., Kang, M., Keebler, J. E., Schaff, J. E., Huang, H. W., & Xiang, Q. Y. J. (2013). De novo sequencing, characterization, and comparison of inflorescence transcriptomes of Cornus canadensis and C. florida (Cornaceae). PLOS One, 8, e82674. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0082674
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.