CC BY
102Бетский В.В. Кислов Н.Н. Лебедева // Сб. работает "Миллиметровые волны в медицине и биологии". -М., 2007. - с. 207 - 210.
4.Мазец Ю., Кайзинович К.Я., Пушкина Н.В., Родионова В.Н. Спиридович Е.В. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на активность амилазы в проростках LUPINUS ANGUSTIFOLIUS L // Известия БГУ 2013, том 8, часть 2, 2013, с. 95-101
5. Сохова М.А., Хандохов Т.К., х. , Биттуева М.М. Боготова З.И. , Гидова Е.М., Паритов А.Ю.,
Ситников М.Н., Киржинов Г.Х. , Гогузоков Т.Х. Влияние электромагнитных полей на ранний онтогенез различных сортов озимой пшеницы // Современные проблемы науки и образования, 2017 - №6
6. Лакин Г.Ф. Биометрия, М., Высшая школа, -1973, 343 с.
7. Влияние электромагнитного излучения на растения Институт радиобиологии НАН Беларуси [Электронный ресурс] http://www .irb. basnet. by/ru/vliyanie-elektromagnitnogo-izlucheniya-na-rasteniya/
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ КЛОНАЛЬНОГО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ
СОРТОВ ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР
Гущин А.В.,
Российский государственный аграрный университет-МСХА
имени К.А. Тимирязева, ассистент г. Москва, РФ Калашникова Е.А.,
Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева, профессор, доктор биол. наук,
г.Москва, РФ Киракосян Р.Н.
Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева, доцент, канд. биол.наук,
г. Москва, РФ
OPTIMIZATION OF TECHNOLOGY OF CLONAL MICROPROPAGATION OF MODERN
VARIETIES OF ORNAMENTAL CROPS
Gushchin A. V.,
Russian State Agricultural University — Timiryazev Moscow Agricultural Academy, аssistant Kalashnikova E.A. Russian State Agricultural University — Timiryazev Moscow Agricultural Academy, Doctor of biological Sciences, Professor Kirakosyan R.N.
Russian State Agricultural University — Timiryazev Moscow Agricultural Academy. candidate of biological Sciences, associate Professor
АННОТАЦИЯ
В статье приведены данные по усовершенствованию технологии клонального микроразмножения декоративных культур современных сортов. Установлено, что на коэффициент размножения оказывает существенное влияние минеральный и гормональный состав питательной среды. Показано, что для растений гейхеры и сирени наилучшие условия культивировании in vitro это минеральные соли по QL в сочетании с БАП 0,3-0,7 мг/л, а для растений эхинацеи - минеральные соли по MS в сочетании с БАП 0,7 мг/л. Применение аэропонных систем на последнем этапе клонального микроразмножения, позволило получить в массовом количестве высококачественный посадочный материал декоративных культур.
ABSTRACT
The article presents data on the improvement of the technology of clonal micropropagation of ornamental crops of modern varieties. It is established that the coefficient of reproduction is significantly influenced by the mineral and hormonal composition of the nutrient medium. It is shown that for geyhera and lilac plants the best conditions for cultivation in vitro are mineral salts by QL in combination with BAP 0,3 -0,7 mg/l, and for plants Echinacea - mi-oral salts by MS in combination with BAP 0,7 mg/l. The use of aeroponic systems at the last stage of clonal micropropagation made it possible to obtain high-quality planting material of decorative crops in mass quantities.
Ключевые слова: гейхера, эхинацея, сирень, клональное микроразмножение, аэропоника, in vitro
Keywords: geyhera, echinacea, lilac, clonal micro-multiplication, aeroponics, in vitro
В последнее десятилетие особой популярностью у исследователей, а также садоводов-любителей пользуются декоративные культуры, которые широко применяются в ландшафтном дизайне. Среди них особо ценятся такие растения как, гей-хера, эхинацея, сирень и многие другие. Однако, в настоящее время в Российской Федерации для данных культур отсутствуют высокоэффективные технологии производства посадочного материала перспективных сортов и гибридов. Развитие биотехнологии позволит решить данную проблему. Одним из перспективных способов размножения растений и получение генетически однородного посадочного материала является метод клонального микроразмножения. Анализ литературных источников свидетельствует о том, что в Российской Федерации данный метод широко применяется для размножения сельскохозяйственных, лекарственных культур, а также растений исчезающих и занесенных в Красную книгу РФ [1, 2]. Отечественные и зарубежные разработки показывают, что данные технологии являются перспективными, однако с точки зрения коммерческого применения, предлагаемые технологии, являются неэффективными. Прежде всего, это связано с тем, что, существуют большие издержки на используемое оборудование, расходные материалы и химические компоненты.
Клональное микроразмножение растений развивается обособленно от науки, изучающей физиологию развития растений, так как полностью посвящено изучению поведения изолированных тканей и клеток растений в условиях in vitro [3]. На всех этапах клонального микроразмножения проводится работа по оптимизации условий культивирования, обеспечивающих получение за короткий промежуток времени в большом количестве генетически однородный посадочный материал. На последнем этапе клонального микроразмножения необходимо уделить особое внимание изучению развития клонированных растений в условиях ex vitro. Решение задачи взаимодействия клонального микроразмножения в условиях in vitro и условий адаптации микрорастений в условиях ex vitro позволит достигнуть синергетического эффекта, выраженного в получении посадочного материала высокого качества с наименьшими экономическими и временными затратами [4].
Перспективным способом адаптации расте-ний-регенерантов к условиям ex vitro является применение аэропонных технологий. Аэропоника — является процессом культивирования растений в воздушной среде с отсутствием субстрата. Питательные вещества в аэропонных системах подаются к корням растений в виде аэрозоля. В отличие от гидропоники, где в качестве субстрата используется водный раствор, обогащенный необходимыми минералами и питательными веществами для поддержания роста растений, аэропонный способ выращивания растений не предполагает использование почвенного субстрата. Аэропоника призвана повысить производительность и экономическую эффективность основной технологии микрокло-
_29
нального размножения растений, за счёт уменьшения издержек на создание лабораторной инфраструктуры и сокращения сроков культивирования клоновых растений.
Другим фактором, оказывающим положительное влияние на адаптацию растений, является применение светодиодных ламп разного спектрального состава [5]. Применяя различные спектры можно достичь высоких показателей развития зеленой массы растений, стимулировать увеличение показателей корнеобразования, регулировать процессы жизнедеятельности растений. Активное применение светодиодного освещения в области биотехнологии, в частности клонального микроразмножения растений, поможет решить экономические проблемы: экономию затрат на электроэнергию, снизить временные затраты на получение высоко качественных саженцев.
Что касается декоративных растений, таких как гейхера, эхинацея, сирень и других культур, то аэропонные технологии ранее не применялись на последнем этапе клонального микроразмножения для этих культур.
Исходя из вышеизложенного, целью нашей работы является оптимизация этапов микроклональ-ного размножения декоративных культур современных сортов, а также усовершенствование технологии адаптации растений к условиям in vivo.
Объектом исследования служили современные сорта декоративных культур: гейхеры гибридной -Rio, Tiramisu, Golden zebra; эхинацеи гибридной -Mama mia, Butterfly kisses и сирени обыкновенной -Красавица Москвы, Красная Москва, Жанна Д' Арк.
Полученные клоны культивировали на модифицированных питательных средах, содержащих минеральные соли по прописи Мурасиге и Скуга (MS) [6] или Кворина-Лепуавра (QL) [7], а также регуляторы роста: БАП (6-бензиламинопурин) в различных концентрациях и ИМК (4-(индолил-3)масляная кислота) в концентрации 0,1 мг/л. Культивирование проводили в полипропиленовых контейнерах объемом 250 мл. Исследования проводили в соответствии с рекомендациями, разработанными на кафедре генетики, биотехнологии, селекции и семеноводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева [8].
На последнем этапе клонального микроразмножения проводили исследования по адаптации полученных микроклонов к условиям ex vitro. Адаптацию растений-регенрантов (с корневой системой не менее 3 мм) осуществляли в условиях аэропонных установок. В состав питательного раствора для растений, в условиях аэропоники входили следующие компоненты: комплексные удобрения с микроэлементами (Flora Gro (P2O5 - 1%, K2O - 6%, MgO - 0,8%, аммиачный азот - 1%, нитратный азот - 2%) - 2,5 мл/л) и макроэлементы. Подача питательной среды осуществлялась с помощью 8 вертикально направленных форсунок с большим углом распыления. В качестве насоса выступала аквариумная помпа для подачи воды, мощность 30 Вт.
В результате проведенных исследований было установлено, что на коэффициент размножения существенное влияние оказывает минеральный состав питательной среды. Так, для всех исследуемых сортов гейхеры и сирени наилучшие результаты были получены при использовании минеральных солей по прописи QL, в то время как для исследуемых сортов эхинацеи гибридной Mama mia и Butterfly kisses положительное влияние на коэффициент размножения оказали минеральные соли по прописи MS. Следует отметить, что применяемые в работе гормоны и их концентрации так же оказали положительное влияние на размножение исследуемых декоративных культур. Так, при наличии в питательной среде 6-бензиламинопурина (БАП) в концентрации 0,3 мг/л, 0,5 мг/л или 0,7 мг/л в сочетании с ИМК в концентрации 0,1 мг/л для гейхеры
а
Хорошо сформировавшиеся и адаптированные к условиям in vivo исследуемые декоративные культуры были перенесены для дальнейшего роста в условия теплицы и выращивали их в торфяных горшках. Приживаемость составила 100%.
Таким образом, применение аэропонных установок в технологии получения посадочного материала методом клонального микроразмножения
и сирени отмечался наивысший коэффициент размножения, который составил 6 и 3,7, соответственно. Что касается сортов эхинацеи гибридной, то наибольший коэффициент размножения (5,6) был получен на питательной среде, содержащей БАП в концентрации 0,7 мг/л в сочетании с ИМК 0,1 мг/л.
Сформировавшиеся растения-регенранты в дальнейшем были перенесены в условия аэропо-ники in vivo. Установлено, что при выращивании микроклонов в условиях аэропоники наблюдается развитие мощной корневой системы, а также активное формирование надземной части растений (Рис. 1). Приживаемость растений на аэропонных установках составило 100%. Следует отметить, что для выращивания растений-регенрантов на аэропонных установках достаточно, что бы корневая системы была не менее 3 мм (Рис. 1а).
позволит снизить процент гибели растений, увеличить рост и развитие корневой системы и зеленной биомассы, а также провести адаптацию растений с высокой эффективностью. Полученные результаты согласуются с результатами других авторов [9, 10]. Все эти мероприятия способствуют получению вы-
в г
Рис. 1 Адаптация растений гейхеры в условиях аэропоники: - растения гейхеры перед высадкой в условия аэропоники, б - пробки-держатели для растений, в - развитие корневой системы растений, г - растения гейхеры после аэропоники
сококачественного посадочного материала с относительно низкой себестоимостью за единицу реализуемой продукции.
Литература
1. Аладина О. Н. и др. Адаптация микрорастений малины (Rubus L.) и сирени (Syringa L.) к нестерильным условиям //Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2009. - №. 3.
2. Вечернина Н. А. и др. Адаптация растений-регенерантов с использованием гидропоники //Известия Алтайского государственного университета. 2008. - №. 3.
3. Бутенко, Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе / Р. Г. Бутенко. - М. : ФБК-ПРЕСС, 1999. -172 с.
4. Эрст А. А. и др. Адаптация регенерантов Rhododendron hybridum к условиям ex vitro //Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2012. Т. 19. - №. 9 (128).
5. Kim S. J., Hahn E. J., Heo J. W., Paek K. Y. Effects of LEDs on net photosynthetic rate, growth and
leaf stomata of chrysanthemum plantlets in vitro // Hort. Sci. 2004. - 101:143-151.
6. Murashige, T.; Skoog, F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 196215:473-497;
7. Quoirin M., Lepoivre P. Improved medium for in vitro culture of Prunus sp. // Acta Hortic. 197778:437-442;..
8. Калашникова Е.А. Лабораторный практикум по сельскохозяйственной биотехнологии / Е.А. Калашникова, М.Ю. Чередниченко, Н.П. Карсункина, М.Р. Халилуев. Изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во РГАУ-МСХА, 2014. - 147 с.
9. Clapa D., Fira A., Joshee N. An efficient ex vitro rooting and acclimatization method for horticultural plants using float hydroculture //Hortscience. 2013. Т. 48. №. 9. - С. 1159-1167.
10. Lakkireddy K. K. R., Kasturi K., Samba-siva Rao K. R. S. Role of Hydroponics and Aeroponics in Soilless Culture in Commercial Food Production. 2012.
