CC BY
122
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
Д.В. Толоконцев, А.И. Усков, С.А. Бородий
Д.В. Толоконцев, А.И. Усков, С.А. Бородий
ДИНАМИКА РОСТА И КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМНОЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ
КАРТОФЕЛЯ IN VITRO
Кртофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур. Основной способ его размножения - вегетативный. Как известно, при этом способе размножения происходит накопление фитопатоге-нов, среди которых наиболее опасны вирусы. Накопление вирусной инфекции ведет к снижению урожайности и другим негативным последствиям. Задача первичного семеноводства - ускоренное размножение различных сортов картофеля. В настоящее время эта задача решатся с помощью метода микроклонального размножения. Преимуществами этого метода являются в первую очередь - высокий коэффициент размножения и оздоровление от особо опасных патогенов, в первую очередь вирусов. Микроклональное размножение это по существу вегетативное размножение на искусственной питательной среде в стерильных условиях. Размножение в таких условиях сопряжено с использованием экзогенных фито-гормонов или регуляторов роста. Расширение ассортимента регуляторов роста и изучение механизма их действия ведет к поиску новых решений в технологии размножения картофеля in vitro.
Гормоны растений стероидной природы -брассиностероиды обладают высокой биологической активностью, экологически безопасны, что позволяет широко применять их в растениеводстве [1, с. 23]. Препаративной формой браси-иностероидов является эпин. Эпин - синтетический брассинолид (эпибрассинолид), аналог природного фитогормона (2a,3a,22R,23R - тетраок-си-В-гомо-7-окса-24R-метил-5a-холестан-6-он). Эпин впервые синтезирован в ИБОХ АН Беларуси и внесен в «Список пестицидов и агрохимика-тов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации» в 2001 году. Эпин - единственный препарат, разрешенный к применению в культуре картофеля in vitro.
Представляет интерес регулятор роста фумар (диметиловый эфир аминофумаровой кислоты), разработанный совместно Институтом химической физики РАН и Днепропетровским химико-технологическим институтом. Препарат обладает широким спектром действия, сочетая элементы нескольких фитогормонов - ауксинов, гиббе-
реллинов и цитокининов: стимулирует пусковые механизмы прорастания, ризогенез и каллусоге-нез, влияет на развитие, цветение и продуктивность растений. Отличается низкой и чрезвычайно малыми нормами расхода [5]. Фумар активизирует ферменты, связанные с изменением направленности метаболизма в клубнях и в целом растении [4].
Очень перспективен препарат, синтезированный НИИХЗР - этамон (диметилфосфорнокис-лый диметилдигидроксиэтиламмоний). Он был отобран при первом скрининге на культурах клеток высших растений. Его росторегулирующее действие затем изучалось на целом спектре культур, включая сахарную свеклу картофель, бобовые [3]. Наиболее интересным с практической точки зрения было положительное влияние эта-мона на рост и накопление ассимилянтов корневой системой растений [7]. Быстрый рост корневой системы возможно связан с тем, что этамон находясь внутри растительной клетки или её орга-нелл распадается на фосфор и азотсодержащие фрагменты, которые являются удачными формами для внутриклеточного питания [8].
Целью данной работы было изучение динамики роста, коэффициента размножения и выявление морфологических различий у растений картофеля in vitro.
Материал и методы исследования
Материалом для исследований служили 4 сорта картофеля отечественной селекции - Жуковский ранний, Удача, Ильинский, Елизавета, предоставленные Всероссийским научно-исследовательским институтом картофельного хозяйства (ВНИИКХ). Опыты проводили на базе ФГОУ ВПО «Костромская ГСХА». Микроклональное размножение картофеля проводили согласно методическим рекомендациям [6]. Питательную среду модифицировали добавками эпина, фумара, этамона. Использовали следующие концентрации регуляторов роста: эпин - 25* 10-5 г/л, фумар -10-6 г/л, этамон - 10-2 г/л. Растения культивировали при температуре 23±1°С, влажности 80%, 16-ти часовом фотопериоде с интенсивностью 3000 люкс. Стоит отметить, что эпин мы использовали
24
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 6, 2006
© Д.В. Толоконцев, А.И. Усков, С.А. Бородий, 2006
Таблица1
Динамика роста растений картофеля in vitro на контрольном варианте
Дни Сорт 1 Сорт 2 Сорт 3 Сорт 4
(Жуковский ранний) (Удача) (Елизавета) (Ильинский)
0 0,00 0,00 0,00 0,00
6 10,63 11,88 5,58 8,15
10 31,63 28,33 15,28 24,73
14 53,48 43,13 22,00 39,08
18 73,78 48,38 32,43 42,95
Таблица2
Биометрические параметры растений картофеля in vitro первой серии эксперимента
Вариант Сорт Высота растений мм. Количество междоузлий шт.
Контроль 1. Жуковский ранний 73,78 4,93
2. Удача 48,38 4,40
3. Елизавета 32,43 4,18
4. Ильинский 42,95 5,18
НСР05 5,80 0,30
в рекомендуемой концентрации (Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ, 2003), фумар согласно рекомендации ВНИИКХ (А.И. Усков, Д.В. Кравченко) и этамон по указаниям НИИХЗР (А. А. Шаповалов).
Периодически измеряли длину растений, в конце наблюдений учитывали количество междоузлий и составляли морфологическое описание. Повторность опыта была 4-х кратная по 10 растений в повторности. Статистическая обработка результатов проводилась по [2].
Результаты и обсуждения
В первой серии эксперимента мы исследовали влияние генотипа на динамику роста и коэффициент размножения растений. Во втором эксперименте мы проанализировали влияние добавок росторегулирующих веществ на изменение динамики роста растений картофеля внутри каждого сорта.
Различие в динамике роста in vitro различных сортов можно хорошо проследить на контрольном варианте. Результаты представлены в таблицах 1 и 2, а также на диаграмме. Исследования показали, что сорта существенно различаются по длине побега и коэффициенту размножения. Так максимальная длина побега наблюдается у сорта Жуковский ранний 73,78 мм, минимальная у сорта Елизавета 32,43 мм. Наибольший коэффициент размножения наблюдается у сорта Ильинский и Жуковский ранний 5,18 и 4,93.
Результаты второй серии эксперимента представлены в таблице 3. Добавление биологически активных веществ не вызвало существенных различий от контроля по длине побега у сорта Жуковский ранний, но существенно увеличило коэффициент размножения на вариантах с эпи-ном и фумаром. На Ильинском варианты существенно превысили контроль и по длине побега и по коэффициенту размножения. Сорта Удача и Елизавета показали неоднозначный физиологический эффект. У сорта Елизавета на варианте с эпином длина побега несущественно ниже, а коэффициент размножения превышает контрольный вариант. Фумар существенно повысил длину побега Елизаветы, но не повлиял на коэффициент размножения. На сорте Удача эпин существенно снизил длину побега, но увеличил коэффициент размножения.
Морфологические особенности на основании визуальных наблюдений были следующие. На контрольном варианте растения характеризовались нормальной высотой. Корни были толще, чем на других вариантах, корневая система менее разветвленная. Отличительная особенность: к завершению ростового процесса, когда растение уже готово к высадке в условия in vivo, основная масса корней располагалась на дне пробирки. При добавлении эпина корневая система развивалась преимущественно в верхнем объеме питательной среды, была относительно разветвленная, но не очень мощная. Корни были тоньше, чем на других вариантах. Стоит отметить,
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
Д.В. Толоконцев, А.И. Усков, С.А. Бородий
Диаграмма. Динамика роста растений картофеля in vitro на контрольном варианте
что сначала трогался в рост побег, затем только начинался ризогенез.
При добавлении фумара растения выглядели более массивными, чем на других вариантах. Корневая система была более разветвленная, распространялась равномерно по всему объему питательной среды.
Пи добавлении этамона растения выглядели аналогично варианту с фумаром, однако наблюдалась некоторая пестрота т.е. появлялись расте-
ния имеющие как слабую, так и мощную, хорошо развитую корневую систему.
Выводы
1. Отзывчивость на регуляторы роста определяется генетическими и соответственно физио-лого-биохимическими особенностями сортов т.е. сортоспецифична. В нашем эксперименте максимальную физиологическую реакцию показал сорт Ильинский, минимальную сорт Удача.
Таблица3
Биометрические параметры растений картофеля in vitro второй серии эксперимента
Сорт Вариант Высота растений, мм. Коэффициент размножения
Жуковский ранний Контр оль 73,78 4,93
Эпин 1 76,40 6,25
Фумар 2 78,50 6,38
Этамон 3 66,45 5,15
НСРо5 6,10 0,30
Удача Контр оль 48,38 4,40
Эпин 1 37,20 5,05
Фумар 2 48,88 4,68
Этамон 3 37,60 4,15
НСР05 5,89 0,34
Елизавета Контр оль 32,43 4,18
Эпин 1 28,88 4,58
Фумар 2 37,95 4,33
Этамон 3 34,65 4,15
НСР05 4,73 0,35
Ильинский Контр оль 42,95 5,18
Эпин 1 47,48 5,50
Фумар 2 51,78 5,43
Этамон 3 49,03 4,98
НСР05 3,69 0,39
26
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 6, 2006
2. Экзогенные добавки влияют на динамику роста картофеля in vitro. Замечен неоднозначный физиологический ответ по вариантам. Это возможно в первую очередь определяется такими генетическими особенностями сорта, как характер созревания. Созревание у сорта Жуковский ранний очень раннее, у сорта Удача - раннее, у сортов Елизавета и Ильинский - среднераннее. Однако, сорт Елизавета отстает от сорта Ильинский по скорости роста.
3. Сорта существенно различаются по длине побега и коэффициенту размножения in vitro.
4. Сорта показали морфологические изменения корневой системы в ответ на добавки биологически активных веществ.
Библиографический список
1. Бобрик А.О. Использование брассносте-роидов в семеноводстве картофеля // Тезисы докладов IV конференции «Брассиностероиды -биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста и продуктивности растений. -Минск, 1995.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. -М.: Колос, 1979.
3. Жирмунская Н.М., Приходьмо Н.В., Овсянникова Т.В., Шаповалов А.А. Новый регулятор роста этамон - стимулятор роста корневой системы // Агрохимия. - 1991. - №№11. - С. 98-105.
4. Костяновский Р.Г., Станко С.А., Овсянникова М.Н., СероваР.Я., БородинМ.К., Шустова Л.Л. Новые синтетические регуляторы роста и развития растений // Регуляторы роста и развития растений. Рабочее совещание 16-18 июля 1991 г. (тезисы докладов). - М.:ВАСХНИЛ, ТСХА, 1991.
5. Просяник А.В., Москаленко А.С., Станко С.А., Костяновский Р.Г. Фумар - незаменимое средство повышения урожайности и качества картофеля // Вестник РАСХН. - 1993. - №№2. - С. 15.
6. СимаковЕ.А., УсковА.И., ВарицевЮ.А. и др. Новые технологии производства оздоровленного исходного материала в элитном семеноводстве картофеля (рекомендации). - М., 2000. - С. 78.
7. Табаленкова Г.Н., Куренкова С.В. Использование регуляторов роста при выращивании рапонтикума сафлоровидного // Агрохимия. -2001. - №>3. - С. 35-41.
8. ШаповаловА.А., ЗубковаН.Ф. Отечественные регуляторы роста растений // Агрохимия. -2003. - №>11. - С. 33-47.
