Functional role of potassium ions in the mechanisms of grape resistance to low temperatures | Функциональная роль ионов калия в механизмах устойчивости винограда к низким температурам

English. The physiological and biochemical mechanisms of grape resistance to low temperatures are the focus of attention of researchers around the world. Potassium is an important plant metabolite that counteracts low temperature stress. The purpose of this work is to conduct comparative studies of grape varieties of different frost resistance according to the dynamics of the content of potassium cations under conditions of the autumn-winter period. Objects of research are classic grape varieties, intraspecific and interspecific grape hybrids: Kristall, Dostoyniy, Krasnostop AZOS, Vostorg, Aligote, Zarif. Using capillary electrophoresis, it was revealed that the potassium content in shoots and buds depended on the variety and had similar accumulation dynamics: in January its content in all varieties increased, in February it decreased. In an experiment on artificial freezing at a temperature of -20 ºC, it was shown that the content of malondialdehyde, characterizing the degree of damage to cell membranes, increased to a greater extent in the low frost-resistant varieties Aligote and Zarif - 1.27 and 1.29 times, respectively, in comparison with the high frost-resistant varieties Kristall, Dostoyny, Krasnostop AZOS, Vostorg, in which increase was 1.03-1.07 times. After artificial freezing, the content of potassium ions in the buds and shoots of low frost-resistant varieties Zarif and Aligote increased to a greater extent in comparison with other more frost-resistant varieties. In the buds of Zarif and Aligote, the content of potassium ions increased 1.14-1.44 times, in other varieties this increase was 1.03-1.07 times. In the shoots, the leakage of potassium ions was higher: in Zarif and Aligote, the content of potassium ions increased by 1.36 and 1.35 times, respectively, in other varieties –1.02-1.08 times. The content of potassium ions in an extract from frozen and thawed tissues is recommended to be used to assess the frost resistance of grape varieties.

Russian. Физиолого-биохимические механизмы устойчивости винограда к низким температурам находятся в центре внимания исследователей всего мира. Калий – важный метаболит растений, противодействующий низкотемпературному стрессу. Цель работы – провести сравнительные исследования различных по морозостойкости сортов винограда по динамике содержания катионов калия в условиях осенне-зимнего периода. Объекты исследований – классические сорта винограда, внутривидовые и межвидовые гибриды винограда: Кристалл, Достойный, Красностоп АЗОС, Восторг, Алиготе Зариф. Методом капиллярного электрофореза выявлено, что содержание калия в побегах и почках зависело от сортовой принадлежности и имело схожую динамику накопления: в январе его содержание у всех сортов повышалось, в феврале – снижалось. В эксперименте по искусственному промораживанию при температуре -20 ºС показано, что в большей степени содержание малонового диальдегида, характеризующего степень повреждения клеточных мембран, увеличивалось у низкоморозостойких сортов Алиготе, Зариф – в 1,27 и 1,29 раз соответственно в сравнении с высокоморозостойкими сортами Кристалл, Достойный, Красностоп АЗОС, Восторг, у которых увеличение было в 1,03-1,07 раз. После искусственного промораживания содержание ионов калия в почках и побегах низкоморозостойких сортов Зариф, Алиготе увеличивалось в большей степени в сравнении с остальными более морозостойкими сортами. В почках сортов Зариф, Алиготе содержание ионов калия увеличивалось в 1,14 - 1,44 раз, у остальных сортов это увеличение было 1,03-1,07 раз. В побегах утечка ионов калия была выше: у сортов Зариф, Алиготе содержание ионов калия увеличивалось в 1,36 и 1,35 раз соответственно, у остальных сортов – в 1,02-1,08 раз. Содержание ионов калия в вытяжке из промороженных и оттаявших тканей рекомендуется использовать для оценки морозостойкости сортов винограда.