Delayed incompatibility of Siberian and Swiss pine grafts on Scots pine in Krasnoyarsk forest steppe

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Heteroplastic grafts of conifers are characterised by the phenomenon of delayed incompatibility, when scion trees that have been developing well and forming cones for decades begin to show signs of incompatibility and die. Studies of adult trees are mainly limited to comparing the xylem increments of the scion and rootstock; the phloem component and the fusion zone have hardly been studied, so the aim of the work was to study the processes occurring in adult homo- and heteroplastic grafts of conifers in the contact zone of the scion and rootstock. We studied the fusion zone’s anatomical structure of Pinus sibirica Du Tour and P. cembra L. scions grafted onto P. sylvestris L. rootstocks. To isolate phenomena directly related to incompatibility, the obtained data were divided according to the width of the xylem increments and compared with the data for successful homoplastic grafts of Scots pine and Siberian pine, as well as against non-grafted trees. In addition to the xylem study, special attention was paid to the structure of the bark in general and the conducting phloem in particular, including albuminous cells and accumulation of callose on sieve fields. At the first stages of delayed incompatibility development, in addition to the mismatch of xylem growth of the scion and rootstock and reduction of growth rates in general, new periderms formed closer to cambium in the fusion zone than these above and below the trunk, there was also an increase in parenchymatisation in the fusion zone and reduced cell specialization. In the studied successful grafts, the callose content in the fusion zone was higher than in ungrafted trees; a reduction in callose reserves in the fusion zone, especially on the rootstock side, may indicate a difficulty in transporting assimilates and be one of the symptoms of incompatibility.

About the authors

N. V. Astrakhantseva

Forest Institute, Siberian Branch of the RAS

Email: astr_nat@mail.ru
Akademgorodok 50 bldg. 28, Krasnoyarsk, 660036 Russia

G. V. Kuznetsova

Forest Institute, Siberian Branch of the RAS

Email: astr_nat@mail.ru
Akademgorodok 50 bldg. 28, Krasnoyarsk, 660036 Russia

Y. E. Shcherba

Reshetnev’s Siberian State University of Science and Technology

Author for correspondence.
Email: astr_nat@mail.ru
Im. Gazety Krasnoyarskiy Rabochiy ave. 31, Krasnoyarsk, 660037 Russia

References

  1. Astrakhantseva N.V., Sravnitel’naya anatomiya provodyashchikh tkanei privoev Pinus sibirica Du Tour, P. cembra L. i ikh podvoev P. sylvestris L. (Comparative anatomy of the conductive tissues of the scions of Pinus sibirica Du Tour, P. cembra L. and their rootstocks P. sylvestris L.), Problemy botaniki Yuzhnoy Sibiri i Mongolii, 2021, Vol. 20, No. 1, pp. 31—35.
  2. Bondorina I.A., Otsenka regeneratsionnoy sposobnosti u listvennykh drevesnykh rastenii (Estimation of regenerative ability of deciduous wood plants), Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Biologiya i ekologiya, 2012, No. 25, pp. 82—88.
  3. Darikova Yu.A., Vaganov E.A., Kuznetsova G.V., Gra-chev A.M., Radial’nyi rost privivok kedrovykh sosen (Pinaceae) v usloviyakh Krasnoyarskoi lesostepi (Radial growth of Siberian pine heterografts (Pinaceae) in Krasnoyarsk forest-steppe), Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Seriya: Biologiya, 2013, Vol. 6, No. 1, pp. 3—17.
  4. Eremin V.M., Chavchavadze E.S., Anatomiya vegetativnykh organov Sosnovykh (Pinaceae Lindl.) (Anatomy of vegetative organs of Pinaceae), Brest: Poligrafika, 2015, 692 p.
  5. Evert R.F., Anatomiya rasteniy Ezau. Meristemy, kletki i tkani rastenii: stroenie, funktsii i razvitie (Esau’s Plant Anatomy: Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body), Moscow: Laboratoriya znanii, 2015, 600 p.
  6. Kamalova I.I., Kamalov R.M., Vnukova N.I., Vliyanie sposoba privivki na prizhivaemost’ i rost privoev duba chereshchatogo (Quercus robur L.) (Influence of the method of grafting on survival and growth of pedunculate oak (Quercus robur L.)), Byulleten’ Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada, 2019, No. 133, pp. 36—42.
  7. Khutornoy O.V., Zhuk E.A., Bocharov A. Yu., Radial’nyy rost evroaziatskikh vidov 5-khvoynykh sosen v klonovom arkhive na yuge Tomskoi oblasti (Radial growth of Eurasian species of five-needle pines in the clone archive in the south of the Tomsk region), Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Seriya: Biologiya, 2018, Vol. 11, No. 3, pp. 260—274.
  8. Krenke N.I., Transplantatsiya rastenii (Plant transplantation), Moscow: Nauka, 1966, 335 p.
  9. Krenke N.P., Regeneratsiya rastenii (Plant regeneration), Moscow-Leningrad: AN SSSR, 1950, 676 p.
  10. Krustev M.T., Bondorina I.A., Protas S.A., Biologicheskie osnovy privivki drevesnykh rastenii pri introduktsii (Biological foundations of grafting woody plants during introduction), Moscow: Tovarishchestvo nauchnykh izdanii KMK, 2014, 164 p.
  11. Krustev M.T., Protas S.A., Anatomiya privivki nekotorykh khvoynykh rastenii, vypolnennoi sposobom vraschep (Anatomy of cleft grafting in some coniferous plants), Byulleten’ Glavnogo botanicheskogo sada, 2012, No. 2, pp. 64—67.
  12. Kuznetsova G.V., Astrakhantseva N.V., Izuchenie rosta stvola u geteroplasticheskikh privivok kedrovykh sosen v Krasnoyarskoi lesostepi (Study of stem growth of heteroplastic grafts of stone pines in Krasnoyarsk forest-steppe), Problemy botaniki Yuzhnoi Sibiri i Mongolii, 2021, Vol. 20, No. 1, pp. 249—254.
  13. Lotova L.I., Anatomiya kory khvoynykh (Anatomy of conifer bark), Moscow: Nauka, 1987, 152 p.
  14. Matveeva R.N., Butorova O.F., Bratilova N.P., Shcherba Yu.E., Komarnitskii V.V., Pokazateli rosta kedra sibirskogo raznogo geograficheskogo proiskhozhdeniya na podvoe sosny obyknovennoi (Growth indices of Siberian pine of different geographical origins grafted on a Scots pine rootstock), Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoi zhurnal, 2020, No. 2 (374), pp. 9—19.
  15. Pina A., Errea P., A review of new advances in mechanism of graft compatibility-incompatibility, Scientia Horticulturae, 2005, Vol. 106, No. 1, pp. 1—11.
  16. Pina A., Errea P., Schulz A., Martens H.J., Cell-to-cell transport through plasmodesmata in tree callus cultures, Tree Physiology, 2009, Vol. 29, No. 6, pp. 809—818.
  17. Piršelová B., Matušíková I., Callose: the plant cell wall polysaccharide with multiple biological functions, Acta Physiologiae Plantarum, 2013, Vol. 35, pp. 635—644.
  18. Savva Yu.V., Yakovleva A. Yu., Vaganov E.A., Kuznetsova G.V., Reaktsiya privivok kedra sibirskogo na izmeneniya climaticheskikh faktorov (Response of Siberian pine grafts to climatic factor changes), Lesnoe khozyaystvo, 2004, No. 5, pp. 36—38.
  19. Sharafutdinov Kh.V., Anatomicheskie osobennosti srastaniya privitykh komponentov u vishni (Anatomic features of grafted components concretions on the cherry tree), Izvestiya Timiryazevskoi selskokhozyaystvennoi akademii, 2013, No. 4, pp. 48—65.
  20. Titov E.V., Kedr (Cedar), Moscow: Kolos, 2007, 152 p.
  21. Torchik V.I., Kholopuk G.A., Kel’ko A.F., Vliyanie sposobov izolirovaniya na prizhivaemost’ i razvitie privivok dekorativnykh form listvennykh drevesnykh vidov (Effect of isolation methods on survival and development of grafts of decorative deciduous woody species), Izvestiya Natsional’noi akademii nauk Belarusi. Seriya biologicheskikh nauk, 2017, No. 4, pp. 40—44.
  22. Usenik V., Krska B., Vican M., Stampar F., Early detection of graft incompatibility in apricot (Prunus armeniaca L.) using phenol analyses, Scientia Horticulturae, 2006, Vol. 109, No. 4, pp. 332—338.
  23. Vaganov E.A., Kuznetsova G.V., Svistova V.I., Krug-lov V.B., Anatomiya godichnykh kolets u privivok kedra sibirskogo (Anatomy of tree rings in Siberian pine grafts), Lesovedenie, 2010, No. 3, pp. 59—70.
  24. Vysotskii V.A., Usovershenstvovanie metoda mikroprivivok dlya razmnozheniya trudnoukorenyaemykh form plodovykh rastenii (Improving of micro grafting technique for propagation of difficult to root forms of fruit-trees), Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii, 2017, Vol. 50, pp. 93—96.
  25. Yunfei Yu, Shengyuan Wang, Chaoran Xu, Ling Xiang, Wenting Huang, Xiao Zhang, Baihui Tian, Chong Mao, Tianzhong Li, Shengnan Wang., The β-1,3-glucanase degrades callose at plasmodesmata to facilitate the transport of the ribonucleoprotein complex in Pyrus betulaefolia, International Journal of Molecular Sciences, 2023, Vol. 24, 8051.
  26. Zarrouk О., Testillano P.S., Risueño M.C., Changes in cell/tissue organization and peroxidase activity as markers for early detection of graft incompatibility in peach/plum combinations, Journal of the American Society for Horticultural Science, 2010, Vol. 135, pp. 9—17.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».