Біоекологічні особливості представників роду Malus в контексті перспективних напрямків садового і лісопаркового господарств
Анотація
Мета дослідження полягала в порівняльному оцінюванні представників роду Malus за морфологічними ознаками, біологічними особливостями, фізіологічними механізмами стійкості до збудників грибних хвороб, декоративністю й значимістю в системі садового, лісопаркового господарства, полезахисного лісорозведення. На основі комплексного підходу охоплено морфологічні ознаки і біологічні особливості яблуні домашньої, яблуні лісової, яблуні ягідної, яблуні гібридної, яблуні сливолистої, а також проведене порівняльне вивчення специфіки ураження та стійкості рослин видів роду Malus до збудників парші плодів та інших хвороб. Показано, що яблуня домашня характеризуються крупноплідністю (середня маса плоду складає не менше 150 г), тоді як для яблуні ягідної, яблуні вишнеплідної і яблуні гібридної середня маса плоду не більше 0,7, 1,8 і 3,2 г відповідно. Авторами статті розроблено інтегральну шкалу для порівняльного оцінювання видів (сортів) або crabapple роду Malus за загальним показником декоративності рослин, який включає 5 критеріїв: декоративність крони; листків; квіток; плодів та стійкість до парші рослин яблуні. Вперше проаналізовано плоди різних видів роду Malus за насіннєвою продуктивністю, серед яких виокремлено креби, зокрема яблуню лісову і яблуню сливолисту середня кількість насінин у плоді яких найбільша і становить 10 і 8 насінин, відповідно. Також показано, що плоди яблуні лісової характеризуються крупністю насіння (маса 100 насінин > 3,9 г). Висвітлено результати, які підтверджують декоративну цінність окремих представників роду Malus, а саме яблуні ягідної і яблуні гібридної, рослини яких характеризуються найвищим загальним балом 4,5 і 5, порівняно з яблунею лісовою, яблунею вишнеплідною і яблунею домашньою, які мали нижчий бал за декоративністю 3,2-3,9. Зазначено, що рослини креби (Malus silvestris (L.) Mill., Malus baccata (L.) Borkh. та інші) доцільно використовувати формуванні лісопаркових ландшафтів. В умовах Північного Лісостепу України диференційовано види яблуні за резистентністю до збудника парші (Venturia inaequalis Cooke), при цьому встановлено, що рослини яблуні домашньої (сорту Дожниця), яблунь гібридної і сливолистої є високостійкими до вищезазначеного збудника, який уражує листя і плоди. Практичне використання отриманих результатів полягає в доповненні сучасними даними інформаційної бази представників роду Malus, що дозволить їх використовувати в різних тематичних дослідженнях
Ключові слова
Malus; морфологія; фізіологія рослин; стійкість до фітопатогенів; порівняльна оцінка
[1] Abbasi, P.A., Ali, S., Braun, G., Bevis, E., & Fillmore, S. (2019). Reducing apple scab and frogeye or black rot infections with salicylic acid or its analogue on field-established apple trees. Canadian Journal of Plant Pathology, 41(3), 345-354. doi: 10.1080/07060661.2019.1610070.
[2] Arabzada, A., & Sadigov, A. (2023). Decorative characteristics of introduced wild apple (Malus Mill) species in Absheron. Journal of ENDEMISM: Biodiversity & Environment, 1(1), 26-31. doi: 10.54414/MBPJ3111.
[3] Arnal, A., Lázaro, A., & Tardío, J. (2020). Morphological characterization of 23 Malus domestica Borkh cultivars from central Spain. Genetic Resources, 3(6), 22-37. doi: 10.46265/genresj.HJIF8839.
[4] Boldyzheva, L.D. (2020). Breeding for obtaining apple (Malus domestica Borkh.) immune cultivars. Horticulture, 75, 31-37. doi: 10.35205/0558-1125-2020-75-31-37.
[5] Bragard, C., et al. (2021). Commodity risk assessment of Malus domestica plants from Ukraine. EFSA Journal, 19(11), article number e06909. doi: 10.2903/j.efsa.2021.6909.
[6] Brite, E.B. (2021). The origins of the apple in Central Asia. Journal of World Prehistory, 34(2), 159-193. doi: 10.1007/ s10963-021-09154-8.
[7] Cebulj, A., Mikulič-Petkovšek, M., Veberič, R., & Jakopic, J. (2022). Effect of spring frost damage on apple fruit (Malus domestica Borkh.) inner quality at harvest. Agriculture, 12(1), article number 14. doi: 10.3390/ agriculture12010014.
[8] Chaploutskyi, A., & Butsyk, R. (2023). Formation of productivity of apple trees depending on the method and time of pruning of trees. Collected Works of Uman National University of Horticulture, 103(2), 69-76. doi: 10.32782/2415-8240-2023-103-1-69-76.
[9] Chen, X., et al. (2019). Sequencing of a wild apple (Malus baccata) genome unravels the differences between cultivated and wild apple species regarding disease resistance and cold tolerance. G3 (Bethesda), 9(7), 20512060. doi: 10.1534/g3.119.400245.
[10] Chen, Z., Yu, L., Liu, W., Zhang, J., Wang, N., & Chen, X. (2021). Research progress of fruit color development in apple (Malus domestica Borkh.). Plant Physiology and Biochemistry, 162, 267-279. doi: 10.1016/j.plaphy.2021.02.033.
[11] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
[12] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[13] Davies, T., Watts, S., McClure, K., Migicovsky, Z., & Myles, S. (2022). Phenotypic divergence between the cultivated apple (Malus domestica) and its primary wild progenitor (Malus sieversii). PLoS One, 17(3), article number e0250751. doi: 10.1371/journal.pone.0250751.
[14] FAO. (2023). Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#da.
[15] Gómez-Candón, D., Mathieu, V., Martinez, S., Labbé, S., Delalande, M., & Regnard, J.-L. (2022). Unravelling the responses of different apple varieties to water constraints by continuous field thermal monitoring. Scientia Horticulturae, 299, article number 111013. doi: 10.1016/j.scienta.2022.111013.
[16] Greaves, E., & Husband, B. (2022). Impacts of hybridization on native crabapple (Malus coronaria) by domestic apple (Malus domestica) in Southern Ontario. Ontario: The University of Guelph.
[17] Guo, X., Zhang, D., & Bai, L. (2022). Development of EST-SSR markers and population genetic structure and genetic diversity of the Malus transitoria (Batalin) C. K. Schneider in Qinghai-Tibetan Plateau. Genetic Resources and Crop Evolution, 70, 1-15. doi: 10.1007/s10722-022-01477-5.
[18] Hardie, M., Oliver, G., Cotching, W., Walker, B., Lancaster, R., & Swarts, N. (2024). Health and characteristics of Australian apple growing soils. Applied and Environmental Soil Science, 2024, article number 9479986. doi: 10.1155/2024/9479986.
[19] Havryliuk, O., Kondratenko, T., Mazur, B., & Petrenko, D. (2023). Pollen quality and selection of pollinators ofcultivars of columnar type appleo. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(1). doi: 10.31548/dopovidi1(101).2023.005.
[20] Hulko, B.I. (2020). Fruit production. Workshop for the performance of practical work by students of the higher education level Bachelor of specialty 203 Horticulture and viticulture under the OPP Horticulture and viticulture. Dublyany: Lviv National University of Environmental Management.
[21] Ji, J., Li, Z., Tian, J., Zhang, J., Lu, Y., Qin, X., Li, J., Liu, L., Gao, Z., Hu, Y., & Yao, Y. (2021). ‘Hongbaleng’, a crabapple cultivar with large fruit and full-coverage red color. HortScience, 56(9), 1134-1138. doi: 10.21273/ HORTSCI15994-21.
[22] Khajuria, Y.P., Akhoon, B.A., Kaul, S., & Dhar., M.K. (2022). Secretomic Insights into the Pathophysiology of Venturia inaequalis: The causative agent of scab, a devastating apple tree disease. Pathogens, 12(1), article number 66. doi: 10.3390/pathogens12010066.
[23] Kondratenko, T.E., & Kuzminets, O.M. (2018). Pomology. Common and promising varieties of grain crops. Tutorial. Kyiv: Comprint.
[24] Kumar, A., Sharma, D.P., Kumar, P., Sharma, G., & Suprun, I.I. (2022). Comprehensive insights on Apple (Malus × domestica Borkh.) bud sport mutations and epigenetic regulations. Scientia Horticulturae, 297, article number 110979. doi: 10.1016/j.scienta.2022.110979.
[25] Kviklys, D., Viškelis, J., Liaudanskas, M., Janulis, V., Laužikė, K., Samuolienė, G., Uselis, N., & Lanauskas, J. (2022). Apple fruit growth and quality depend on the position in tree canopy. Plants, 11(2), article number 196. doi: 10.3390/plants11020196.
[26] Li, Z., et al. (2022). Chromosome-scale reference genome provides insights into the genetic origin and graftingmediated stress tolerance of Malus prunifolia. Plant Biotechnology Journal, 20(6), 1015-1017. doi: 10.1111/ pbi.13817.
[27] Liu, B., Zhang, C., Zhang, J., & Zhao, X. (2019). Wu Shan Shen Cha (Malus asiatica Nakai. Leaves)-derived flavonoids alleviate alcohol-induced gastric injury in mice via an anti-oxidative mechanism. Biomolecules, 9(5), article number 169. doi: 10.3390/biom9050169.
[28] Lou, G., Wang, S., Zhang, B., Cheng, Y., & Wanga, H. (2020). The complete chloroplast genome sequence of Malus sieboldii (Rosaceae) and its phylogenetic analysis. Mitochondrial DNA B Resources, 5(3), 2170-2171. doi: 10.1080/23802359.2020.1768940.
[29] Maharani, D., & Mursitama, T.N. (2023). Implementing Ethical ‘code of work ethics’: A case study of apple and foxconn supply chain. E3S Web of Conferences, 426, article number 02152. doi: 10.1051/e3sconf/202342602152.
[30] Mansfeld, B.N., Ou, S., Burchard, E., Yocca, A., Harkess, A., Gutierrez, B., Nocker, S.van, Tang, L., & Gottschalk, C. (2023). Genome of the North American wild apple species Malus angustifolia. bioRxiv. doi: 10.1101/2023.11.16.567428.
[31] Mbovora, S.M., Musvosvi, C., & Gasura, E. (2021). Morphological diversity among accessions of apple tree (Malus × Domestica Borkh). Advances in Agriculture, 2021, article number 7705856. doi: 10.1155/2021/7705856.
[32] Methodology of phytopathological studies for artificial infection of plants. (2017). Retrieved from https:// www.sops.gov.ua/uploads/page/5b7e70f017202.pdf.
[33] Mezhenskyj, V., & Mezhenska, L. (2021). Red flower apple in the collection of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 12(4), 72-82. doi: 10.31548/ forest2021.04.007.
[34] Nabi, S.U., et al. (2023). Tissue and time optimization for real-time detection of apple mosaic virus and apple necrotic mosaic virus associated with mosaic disease of apple (Malus domestica). Viruses, 15(3), article number 795. doi: 10.3390/v15030795.
[35] Olivares, A.A., Gogorcena, Y., Javier, G., Javier, T., & Almudena, L. (2020). Simple sequence repeat characterisation of traditional apple cultivars (Malus domestica Borkh.) grown in the region of Madrid (Central Spain). Plant Molecular Biology Reporter, 38(4). 676-690. doi: 10.1007/s11105-020-01240-z.
[36] Reig, G., Lordan, J., Sazo, M.M., Hoying, S., Fargione, M., Reginato, G., Donahue, D.J., Francescatto, P., Fazio, G., & Robinson, T. (2019). Long-term performance of ‘Gala’, Fuji’ and ‘Honeycrisp’ apple trees grafted on Geneva® rootstocks and trained to four production systems under New York State climatic conditions. Scientia Horticulturae, 244, 277-293. doi: 10.1016/j.scienta.2018.09.025.
[37] Ruhsam, M., Bell, D., Hart, M., & Hollingsworth, P. (2022) The genome sequence of the European crab apple, Malus sylvestris (L.) Mill., 1768. Wellcome Open Research, 7, article number 296. doi: 10.12688/ wellcomeopenres.18645.1.
[38] Spengler, R.N. (2019). Origins of the apple: The role of Megafaunal Mutualism in the domestication of Malus and Rosaceous Trees. Front Plant Science, 10, article number 617. doi: 10.3389/fpls.2019.00617.
[39] Tkachuk, S.O. (2016). Methodology for examination of varieties of fruit, berry, nut and grape plant varieties for distinction, homogeneity and stability. Vinnytsia: PE D. Korzun.
[40] Voloshina, V.V., & Gomenyuk, V.I. (2021). Genetic diversity of Malus Mill. in the collection plantings of the Experimental pomology station named after L.P. Symyrenko. Journal of Native and Alien Plant Studies, 1, 36-39. doi: 10.37555/2707-3114.1.2021.247356.
[41] Walas, Ł., Alipour, S., Haq S.M., & Alamri, S. (2024). The potential range of west Asian apple species Malus orientalis Uglitzk. under climate change. BMC Plant Biology, 24, article number 381. doi: 10.1186/s12870-02405081-w.
[42] Woodall, C., Liknes, G.C., Bunker, J.P., Peace, C.P., & Frank, J.M. (2023). Forgotten forest relics: Apple trees (Malus spp.) in eastern U.S. forests. Biodiversity and Conservation, 32, 1657-1670. doi: 10.1007/s10531-023-02569-z.