CC BY
95
УДК 634.75
ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ УКОРЕНЯЕМОСТИ МИКРОПОБЕГОВ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO
М. Г. Маркова, Е. Н. Сомова
Удмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г. Ижевск
TECHNIQUES TO INCREASE THE ROOTING ABILITY OF MICRO-SHOOTS OF GARDEN STRAWBERRY IN CULTURE IN VITRO
M. G. Markova, E. N. Somova
The Udmurt State Agricultural Research Institute, Izhevsk
Укоренение земляники садовой в культуре in vitro зависит от физических условий культивирования, сортовых особенностей и проходит без особых трудностей, но ускорение процесса ризогенеза с сокращением этапа укоренения представляет большой интерес. В статье приведены результаты исследований по совместному влиянию регулятора роста НВ-101, добавленного в питательную среду перед автоклавированием, а также комбинированного освещения (красный, синий, белый свет) на ризогенез микропобегов земляники в культуре in vitro. Цель работы - изучить влияние спектрального состава света и регулятора роста НВ-101 на ризогенез земляники садовой в условиях in vitro. Влияние регулятора роста НВ-101 изучено путем добавления его в питательную среду Мурасиге-Скуга на этапе укоренения при совместном применении традиционного ауксина индолилмасляной кислоты (ИМК). Микрорастения земляники культивировались под светодиодными облучателями с соотношением в спектре красного, синего и белого света 2:1:1, 1:1:1, 1:2:0 соответственно, контрольным был люминесцентный облучатель с лампами белого света. Добавление регулятора роста НВ-101 в питательную среду в дозе 50 мкл/л в целом способствовало существенному увеличению укореняемости микропобегов земляники. Светодиодные облучатель-ные установки различного спектрального состава, в сравнении с люминесцентным, также способствовали значительному увеличению укореняемости микропобегов и улучшению корневой системы микрорастений. Установлено, что совместное применение регулятора роста НВ-101 и светодиодных установок с соотношением в спектре красного, синего и белого света 2:1:1 и 1:1:1 соответственно привело к 100 %-й укореняе-мости микропобегов земляники и сокращению этапа укоренения на 10 дней.
Ключевые слова: земляника садовая, микропобеги. клональное микроразмножение, ризогенез, питательная среда, спектральный состав света, светодиодные облучатели, регуляторы роста.
The rooting ability of garden strawberry in culture in vitro depends on physical conditions of cultivation and passes without much difficulty, but the acceleration of the rhizogenesis process with a shortening of the rooting stage is of great interest. The article presents the results of studies on the joined effect of the growth regulator HB-101 added to the nutrient medium and combined lighting (red, blue, white light) on the rhizogenesis of strawberry microshoots in culture in vitro. The aim of the work is to study the influence of the spectral composition of light and the growth regulator HB-101 on the rhizogenesis of garden strawberry in conditions in vitro. The influence of the growth regulator HB-101 was studied by adding it to the Murashige-Skooga nutrient medium at stage rooting, under joined application the traditional auxin of indolyl-butyric acid (IBA). The micro-plants of strawberries were cultivated under LED irradiators with a ratio in the spectrum of red, blue and white light of 2: 1: 1, 1: 1: 1, 1: 2, respectively, the control lamp was a fluorescent irradiator LPO 30-17 with white light lamps. It was found that the joint application of the growth regulator HB-101 and LED installations with a ratio of red, blue and white light 2: 1: 1 and 1: 1: 1, respectively, led to a 100 % rooting of the strawberry micro-shoots and a reduction of rooting stage by 10 days. The addition of the growth regulator HB-101 to the nutrient medium at a dose of 50 ^l / l generally contributed to a significant increase in the rooting of strawberry micro-shoots. LED irradiation installations of different spectral composition, in comparison with luminescent, also contributed to a significant increase in the rootedness of micro-shoots and to the improvement of the root system of microplants.
Keywords: garden strawberry, micro-shoots, clonal micropropagation, rhizogenesis, nutrient medium, spectral composition of light, LED irradiators, growth regulators.
На современном этапе важной задачей являет- конкурентоспособных в условиях рынка, пользую-ся выращивание экономически выгодных культур, щихся высоким спросом. Всем этим требованиям
> Маркова М. Г., Сомова Е. Н., 2017
Vestnik of the Mari State University
Chapter "Agriculture. Economics". 2017, vol. 3, no. 2 (10)
отвечает земляника, наиболее рентабельная среди ягодных культур.
Земляника садовая - одна из наиболее популярных и широко распространенных ягодных культур в мире. На ее долю приходится свыше 70 % общемирового производства ягод. Ее ценность обусловливается скороплодностью, высокими вкусовыми качествами, привлекательным видом и красивой окраской, а также богатым биохимическим составом, питательностью и лечебными свойствами [1; 2].
Многие сорта земляники современного производства поражаются целым рядом различных заболеваний. При размножении традиционным способом от материнского растения рассаде передается множество грибковых заболеваний и вирусов [2; 5]. В преодолении этих трудностей чрезвычайное значение приобретает использование метода клонального микроразмножения in vitro, позволяющего не только получить оздоровленные от фитопатогенов, вирусов и других инфекций растения, но и значительно ускорить процесс размножения, что представляет особую ценность для сортов земляники садовой, плохо размножаемых вегетативно из-за низкой усообразующей способности [11]. Кроме того, проведение работ в лабораторных условиях возможно круглый год, что позволяет всегда иметь под рукой исходный материал [8].
Оптимизация методов микроклонального размножения и массового получения качественного посадочного материала сортов земляники садовой представляет несомненный интерес. Возникает также необходимость упрощения отдельных элементов технологии с целью предсказуемости и удешевления результатов [12]. Одним из факторов оптимизации культивирования растений in vitro является световое воздействие, которое в процессе производства безвирусного посадочного материала изучено недостаточно. Установлено, что спектральный состав света оказывает положительное влияние на процессы роста, регенерации и ризо-генеза растений in vitro. В частности, использование современных светодиодных облучательных установок обеспечивает не только повышение эффективности клонального микроразмножения растений, но и экономию электроэнергии до 60 % [10].
Особенность облучателей, сконструированных на светодиодах, состоит в том, что спектральный состав их световых потоков в наибольшей степени соответствует фотосинтетической активности растений (ФАР) [7].
В связи с этим необходимо выявить избирательную реакцию растений при микроклональ-
ном размножении на облучение их светом различного спектрального состава, благоприятным для роста и развития микропобегов.
Применение регуляторов роста растений в практике также позволяет получить сдвиги в обмене веществ, идентичные тем, которые возникают под влиянием определенных внешних условий (длины дня, температуры), например, ускорить образование генеративных органов, корней, усилить или затормозить рост и т. п. [4].
Один из этапов клонального микроразмножения - укоренение микропобегов. Процесс корнеоб-разования - это серия различных биохимических, физиологических и гистологических событий. Место заложения корней влияет на жизнеспособность укорененных растений, особенно полученных in vitro [8]. В связи с этим интерес представляет работа по повышению укореняемости микрорастений земляники садовой с использованием светодиодных облучательных установок различного спектрального состава и регулятора роста НВ-101 посредством добавления его в питательную среду [9].
Цель работы: изучить влияние спектрального состава света и регулятора роста НВ-101 на ри-зогенез земляники садовой в условиях in vitro.
Объектами исследований являлись микрочеренки земляники садовой сорта Даренка. С целью повышения технологичности процесса ризогене-за на этапе укоренения был испытан японский препарат - НВ-101, несинтезированный стимулятор роста и активатор иммунной системы для культивации всех видов растений, выработанный из японского кедра, кипариса, сосны и подорожника (водный раствор). По рекомендациям, сделанным разработчиками, препарат добавлен в питательную среду перед автоклавированием в количестве 50 мкл/л. Действие данного препарата исследовано при совместном применении индуктора ризогенеза ауксина индолилмасляной кислоты (ИМК) в дозе 0,5 мг/л. Микрочеренки земляники культивировались на питательной среде с минеральной основой Мурасиге-Скуга.
На укоренение были высажены микропобеги длиной не менее 20 мм. Микрорастения земляники культивировались при освещенности 2,2 тыс. люкс под светодиодными облучателями с соотношением в спектре красного, синего и белого света 2:1:1, 1:1:1, 1:2:0 соответственно, контрольным был люминесцентный облучатель ЛПО 30-17 с лампами белого света. Световой день составлял 16 часов, относительная влажность воздуха 70-75 %, температура 22...25 °С.
Исследования проводились согласно «Технологии производства безвирусного посадочного материала плодовых, ягодных культур и винограда» [13] и «Технологии микроклонального размножения растений» [6]. Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась в программе Microsoft Excel 97 по алгоритмам дисперсионного анализа, изложенного Б. А. Доспеховым [3].
Результаты исследований
Продолжительность этапа укоренения микропобегов земляники традиционно составляет 20-30 дней и зависит от сорта и условий культивирования in vitro. В данном эксперименте укореняемость микропобегов в значительной степени зависела как от добавления в питательную среду регулятора роста НВ-101, так и от спектрального состава светодиодных облучательных установок (табл. 1). Данные приведены по результатам первой десятидневки, так как к концу этого периода в некоторых вариантах отмечалась 100 %-я укореняемость микропобегов. Полная укореняемость микропобегов земляники в опыте отмечена за период 20 дней.
Добавление в питательную среду регулятора роста НВ-101, независимо от светодиодного облучателя, в среднем существенно увеличило укоре-няемость микропобегов земляники до 87,6 % в сравнении с контролем (76,7 %) при НСР05 9,8 %. Применение всех светодиодных облучательных установок, независимо от регулятора роста, также значительно увеличило укореняемость микропобегов земляники в среднем на 20,7 % - 34,1 %, в сравнении с контролем (60,2 %) при НСР05 12,7 %.
Результативнее всего оказалось укоренение микропобегов земляники при совместном применении ИМК 0,5 мг/л + НВ-101 50 мкл/л в питательной среде под светодиодными облучательными установками с соотношением в спектре красного, синего и белого света 2:1:1 и 1:1:1 соответственно, укореняемость в обоих случаях составила 100 % уже к концу первой десятидневки.
Отмечено также улучшение корневой системы микрорастений под всеми светодиодными облу-
чателями, в сравнении с люминесцентным: первые имели более 10 корешков средней длиной 13-14 мм, а в контрольном варианте сформировалось менее 10 корешков на растение средней длиной до 10 мм.
Таблица 1
Влияние спектрального состава света и регулятора роста НВ-101 на укореняемость микропобегов земляники садовой за 10 дней, %
Спектральный состав света (фактор А) Регулятор роста (фактор В) Среднее по фактору А
ИМК 0,5 мг/л (контроль) ИМК 0,5 мг/л + НВ-101 50 мкл/л
Люминесцентный белый свет(контроль) 53,3 67,2 60,2
Светодиодный 2К:1С:1Б 88,6 100 94,3
Светодиодный 1К:1С:1Б 86,5 100 93,2
Светодиодный 1К:2С 78,6 83,3 80,9
Среднее по фактору В 76,7 87,6
НСР05 частных различий 10,6 по фактору А 12,7 по фактору В 9,8
Таким образом, применение регулятора роста НВ-101 путем добавления в питательную среду в дозе 50 мкл/л в целом способствовало существенному увеличению укореняемости микропобегов земляники. Применение светодиодных облу-чательных установок различного спектрального состава, в сравнении с люминесцентным, также привело к значительному увеличению укореняе-мости микропобегов и улучшению корневой системы микрорастений. А совместное применение регулятора роста НВ-101 и светодиодных установок с соотношением в спектре красного, синего и белого света 2:1:1 и 1:1:1 соответственно привело к 100 %-й укореняемости микропобегов земляники и сокращению этапа укоренения на 10 дней.
Литература
1. Айтжанова С. Д. Земляника. Ягодные культуры в Центральном регионе России / под ред. И. В. Казакова. Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2009. 208 с.
2. Говорова Г. Ф., Говоров Д. Н. Земляника. М.: Издательский дом МСП, 2003. 160 с.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Альянс, 2011. 352 с.
4. Ефименко В. В. Некоторые физиологические аспекты влияния регуляторов роста и развития на растения земляники садовой Fragaria ananassa Duch.: дис. ... канд. с.-х. наук: 03. 00. 12. Брянск, 2006. 147 с.
5. Казаков И. В. Состояние и перспективы развития ягодоводства в России // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ, ВСТИСП. М. 2009. Т. XXII. Ч. 2.С. 64-72.
Vestnik of the Mari State University
Chapter "Agriculture. Economics". 2017, vol. 3, no. 2 (10)
6. Калинин Ф. Л., Кушнир Г. П., Сарнацкая В. В. Технология микроклонального размножения растений. Киев: Наук. Думка. 1992. 232 с.
7. Кондратьева Н. П., Краснолуцкая М. Г., Большин Р. Г. Использование прогрессивных электротехнологий электрооблучения меристемных растений // Биотехнология. Взгляд в будущее: материалы IV Международной научной Интернет-конференции, 24-25 апреля 2015 года / Индивидуальный предприниматель Синяев Дмитрий Николаевич. Казань, 2015. С. 52-56.
8. Косолапова Г. Н., Сокерина Н. Н., Пономарь Н. И., Панькова О. А., Несмелова Н. П. Земляника садовая в северных условиях возделывания. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2015. 104 с.
9. Маркова М. Г., Сомова Е. Н. Совершенствование этапа укоренения в клональном микроразмножении малины // Вестник Марийского ГАУ. 2016. № 2 (6). 37-40 с.
10. Маркова М. Г., Несмелова Н. П., Сомова Е. Н. Использование светодиодных облучательных установок в клональном микроразмножении ягодных кустарников // Инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур -основа ведения растениеводства в современных условиях: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2014. 141-145 с.
11. Поляков А. В., Линник Т. А., Таланова Л. А. Повышение эффективности размножения сортов земляники садовой (fragaria ananassa duch.), харатеризующихся низкой усообразующей способностью // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева, 2013. № 3 (19). С. 42-46.
12. Сковородников Д. Н., Леонова Н. В., Андронова Н. В. Влияние состава питательной среды на эффективность размножения земляники садовой in vitro // Вестник Орловского государственного аграрного университета, 2013. Т. 40. № 1. С. 89-92.
13. Технология производства безвирусного посадочного материала плодовых, ягодных культур и винограда / Госуд. произв. объед. по произв. посад. матер. ГПО, Союзпитомник. М., 1989. 169 с.
References
1. Aitzhanova S. D. Zemlyanika. Yagodnye kul'tury v Tsentral'nom regione Rossii [Strawberry. Berry crops in the Central region of Russia]. Bryansk: Izdatel'stvo Bryanskoi GSKhA, 2009. 208 p.
2. Govorova, G. F. Govorov D. N. Zemlyanika [Strawberry], Moskow: Izdatel'skii Dom MSP, 2003. 160 p.
3. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta [Methodology of field experience], 6-e izd., stereotip. Moskow: Al'yans, 2011. 352 p.
4. Efimenko, V. V. Nekotorye fiziologicheskie aspekty vliyaniya regulyatorov rosta i razvitiya na rasteniya zemlyaniki sadovoi Fragaria ananassa Duch. [Some physiological aspects of the influence the growth and development regulators on plants of garden strawberry Fragaria ananassa Duch]: dis. kand. s. -kh. nauk: 03. 00. 12. Bryansk, 2006. 147 p.
5. Kazakov I. V. Sostoyanie i perspektivy razvitiya yagodovodstva v Rossii [State and prospects for the development of berry production in Russia], Plodovodstvo iyagodovodstvo Rossii = Fruit growing and berry growing in Russia, Moskow, 2009, vol. XXII, ch. 2, 64-72 pp.
6. Kalinin F. L., Kushnir G. P., Sarnatskaya V. V. Tekhnologiya mikroklonal'nogo razmnozheniya rastenii [Technology of mi-croclonal reproduction of plants]. Kiev, Nauk. Dumka. 1992. 232 p.
7. Kondrat'eva N. P., Krasnolutskaya M. G., Bol'shin R. G. Ispol'zovanie progressivnykh elektrotekhnologii elektrooblucheniya meristemnykh rastenii [Use of progressive electrotechnologies of electro-irradiation of meristem plants]. Biotekhnologiya. Vzglyad v budushchee: materialy IVMezhdunarodnoi nauchnoi Internet-konferentsii, 24-25 aprelya 2015 goda = Biotechnology. A look into the future: materials of the IVth International Scientific Internet Conference, Kazan', 2015, pp. 52-56.
8. Kosolapova G. N., Sokerina N. N., Ponomar' N. I., Pan'kova O. A., Nesmelova N. P. Zemlyanika sadovaya v severnykh usloviyakh vozdelyvaniya [Garden strawberry in northern conditions of cultivation]. Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2015, 104 pp.
9. Markova M. G., Somova E. N. Sovershenstvovanie etapa ukoreneniya v klonal'nom mikrorazmnozhenii maliny [Improvement of the rooting stage in clonal micropropagation of raspberries], VestnikMariiskogo GAU = Bulletin of the Mari State Agrarian University, 2016, no. 2(6), 37-40 pp.
10. Markova M. G., Nesmelova N. P., Somova E. N. Ispol'zovanie svetodiodnykh obluchatel'nykh ustanovok v klonal'nom mikrorazmnozhenii yagodnykh kustarnikov [Use of LED irradiation installations in clonal micropropagation of berry shrubs], Inno-vatsionnye tekhnologii vozdelyvaniya sel'skokhozyaistvennykh kul'tur - osnova vedeniya rastenievodstva v sovremennykh usloviyakh: materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. = Innovative technologies of cultivation of agricultural crops - a basis of conducting plant growing in modern conditions: materials of the All-Russia scientific-practical conference, Izhevsk: FGBOU VPO Izhevskaya GSKhA, 2014, pp. 141-145.
11. Polyakov A. V., Linnik T. A., Talanova L. A. Povyshenie effektivnosti razmnozheniya sortov zemlyaniki sadovoi (fragaria ananassa duch.), kharaterizuyushchikhsya nizkoi usoobrazuyushchei sposobnost'yu [Increase the efficiency of a reproduction varieties of garden strawberry (fragaria ananassa duch.), characterized by a low ability to form runners]. Vestnik Ryazanskogo gosu-darstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P. A. Kostycheva = Bulletin of the Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev, 2013, no. 3 (19), pp. 42-46.
12. Skovorodnikov D. N., Leonova N. V., Andronova N. V. Vliyanie sostava pitatel'noi sredy na effektivnost' razmnozheniya zemlyaniki sadovoi in vitro [Influence of nutrient composition on the efficiency of reproduction of garden strawberry in vitro]. Vestnik Orlovskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Bulletin of Orel State Agrarian University, 2013, vol. 40, no. 1, pp. 89-92.
13. Tekhnologiya proizvodstva bezvirusnogo posadochnogo materiala plodovykh, yagodnykh kul'tur i vinograda [Technology of production virus-free planting stock of fruit, berry crops and grapes], Gosud. proizv. ob»ed. po proizv. posad. mater. GPO, So-yuzpitomnik, Moskow, 1989, 169 p.
Статья поступила в редакцию 22.02.2017 г.
Submitted 22.02.2017.
Для цитирования: Маркова М. Г., Сомова Е. Н. Приемы повышения укореняемости микропобегов земляники садовой в культуре in vitro II Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2017. Т. 3. № 2 (10). С. 34-38.
Citation for an article: Markova M. G., Somova E. N. Techniques to increase the rooting ability of micro-shoots of garden strawberry in culture in vitro. Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics ". 2017, vol. 3, no. 2 (10), pp. 34-38.
Маркова Марина Геннадьевна, научный сотрудник, Удмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г. Ижевск, [email protected]
Сомова Елена Николаевна, старший научный сотрудник, Удмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г. Ижевск, [email protected]
Markova Marina G., researcher, Udmurt State Agricultural Research Institute, Izhevsk, ugniish-nauka@yandex. ru
Somova Elena N., senior researcher, Udmurt State Agricultural Research Institute, Izhevsk, ugniish-nauka@yandex. ru
