CC BY
88
4. Методика полевого опыта в овощеводстве и бахчеводстве / под ред. А.А. Россошанского. - М., 1979. - 221 с.
5. Методика физиологического исследования в овощеводстве и бахчеводстве / под ред. В.Ф. Белика. - М., 1970. - 212 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. - 416 с.
7. Методические рекомендации по агротехническим исследованиям с овощными и бахчевыми культурами в открытом грунте / под ред. В.Ф. Белика. - Харьков, 1972. - 59 с.
References
1. Gladkikh V.I., Sirota S.M. Agrotekhnika ovoshchnykh kultur. - Barnaul, 2002. - 107 s.
2. Litvinov S.S. Nauchnye osnovy ispol-zovaniya zemli v ovoshchevodstve. - M., 1992. - 247 s.
+
3. Metodika gosudarstvennogo sor-toispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur. — M., 1961. - 239 s.
4. Metodika polevogo opyta v ovo-shchevodstve i bakhchevodstve / pod. red. A.A. Rossoshanskogo. - M., 1979. - 221 s.
5. Metodika fiziologicheskogo issledovani-ya v ovoshchevodstve i bakhchevodstve / pod red. V.F. Belika. - M., 1970. - 212 s.
6. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. - M.: Kolos, 1979. - 416 s.
7. Metodicheskie rekomendatsii po ag-rotekhnicheskim issledovaniyam s ovoshchny-mi i bakhchevymi kulturami v otkrytom grunte / pod. red. V.F. Belika. - Kharkov, 1972. -
59 s. +
УДК 57.084.1:58.085
Н.Н. Чернышева, К.Ю. Гусева N.N. Chernysheva, K.Yu. Guseva
СОРТОВАЯ РЕАКЦИЯ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM L.) НА КУЛЬТУРАЛЬНУЮ СРЕДУ ПРИ КЛУБНЕОБРАЗОВАНИИ IN VITRO
VARIETAL RESPONSE OF POTATO PLANTS (SOLANUM TUBEROSUM L.) TO CULTURE MEDIUM DURING THE TUBERIZATION IN VITRO
Ключевые слова: картофель, безвирусный семенной материал картофеля, клубнеобразо-вание in vitro, микроклубни, культуральная среда, углеводный и гормональный факторы.
Микроклубни картофеля (Solanum tuberosum L.), получаемые в культуре in vitro, широко применяются для массового ускоренного размножения оздоровленного пробирочного материала в системе элитного семеноводства. Микроклубни облегчают хранение коллекционных образцов, их транспортировку, могут быть использованы для накопления размножаемого материала в межсезонье, а также для непосредственного высаживания в теплицу и поле. Объектами исследований являлись сорта картофеля Лина и Гала. Возможность клубнеобразования у картофеля в условиях in vitro связана с генотипическими, видовыми и сортовыми свойствами. В связи с этим необходимо подбирать оптимальный состав питательной среды при микроклубнеобразовании сортов картофеля. Методы исследований основывались на общепринятых классических приемах работы с культурами изолированных тканей и органов растений. В работе для подбора оптимальных параметров клубнеобразования в условиях in vitro использовалась питательная среда по прописи Мурасиге-Скуга с различными концентрациями сахарозы (4; 5%), регуляторов роста (0,1 мг/л а-нафтилуксусной кислоты (НУК), 0,5 мг/л ки-нетина (Кн); 0,2 мг/л НУК, 1,0 мг/л Кн; 0,4 мг/л НУК, 1,5 мг/л Кн). Экспланты (одноузловые че-
V
ренки с одним листом) культивировали в следующих условиях: 16/8 ч (свет/темнота), освещенность 3-4 клк, температура 20-22оС. Изучены особенности клубнеобразования среднеранних сортов картофеля, получены микроклубни размером 0,2-3,6 мм и массой 1-20 мг. Подобран оптимальный состав питательной среды для клубнеобразования сортов картофеля Лина, Гала.
Keywords: potato, virus-free seed potatoes, tuberization in vitro, microtubers, culture medium, carbohydrate and hormone factors.
Microtubers of potato (Solanum tuberosum L.) from in vitro plantlets are widely used for large-scale hastened multiplication of disease-free in vitro material within the system of elite seed production. Mi-crotubers facilitate the storage of collection accessions and their transportation; they may be used for the accumulation of multiplied material during transitional season and for direct planting in greenhouses and fields. The research targets were the potato varieties Lina and Gala. The possibility of in vitro tuberization in potato is associated with the genotype, species and varietal properties. In this regard, the optimum culture medium composition should be found for tuberization of potato varieties. The research was based on the common techniques of isolated plant tissue culture. To identify the optimum in vitro tuberization parameters, Murashige and Skoog medium (MS0) was used along with different concentrations of sucrose (4%; 5%), growth regulators
(0.1 mg L of alpha-naphthaleneacetic acid (NAA) and 0.5 mg L of kinetin (Kn); 0.2 mg L NAA, 1.0 mg L Kn; 0.4 mg L NAA, 1.5 mg L Kn). Single-node expiants were grown under the following conditions: 16/8 h (light/dark); illuminance — 3-4 klx; temperature — 20-22°C. Tuberization peculiarities in the mid-
dle-early potato varieties were studied; microtubers of 0.2-3.6 mm in size and weighing 1-20 mg were obtained. The optimum culture medium composition for the tuberization of the potato varieties Lina and Gala was identified.
Чернышева Наталья Николаевна, д.с.-х.н., с.н.с., проф., Алтайский государственный аграрный университет. E-mail: [email protected]. Гусева Ксения Юрьевна, аспирант, Алтайский государственный аграрный университет. E-mail: [email protected].
Введение
Картофель — одна из основных сельскохозяйственных культур, наиболее широко используемая для пищевых и кормовых целей. Однако данная культура подвержена многочисленным заболеваниям: вирусным, бактериальным, грибным. От репродукции к репродукции происходит накопление фи-топатогенов, что проявляется в ухудшении развития растений, снижении качества и объемов урожая, а также лежкости клубней при хранении [1, 2]. Уровень урожайности картофеля зависит от качества используемого посадочного материала. Получение безвирусного семенного материала картофеля стало возможным благодаря методам биотехнологии растений. В ускоренном размножении оздоровленного картофеля все большее внимание уделяется изучению способа получения микроклубней в культуре in vitro. Микроклубни можно накапливать и сохранять в течение года, после соблюдения периода покоя высаживать в открытый грунт. Также они более удобны при транспортировке, хранении и реализации [3]. Пробирочные растения не всегда формируют микроклубни. Их образование зависит от состава питательной среды и условий выращивания [4]. Особую роль в клубнеобразовании (КО) играют фотопериодический, углеводный и гормональные факторы [5]. Показано, что сахароза служит не только источником энергии и субстратом для биосинтеза в клубнях крахмала, но и является эффективным индуктором КО [6]. Данный дисахарид — не только более подходящий углевод для картофеля in vitro, но и необходимый для получения мини-клубней осмотик [7]. На прохождение всех этапов КО большое влияние оказывают фитогормоны [6, 7]. р-индолилуксусная кислота является одним из основных фито-гормонов, непосредственно участвующих в большинстве процессов роста и морфогенеза растений. Обработки растворами природных и синтетических гормонов целых растений и отделенных побегов и черенков
Ч/
Chernysheva Natalya Nikolayevna, Dr. Agr. Sci., Prof., Altai State Agricultural University. E-mail: [email protected].
Guseva Kseniya Yuryevna, post-graduate student, Altai State Agricultural University. E-mail: [email protected].
V
картофеля дали противоречивые результаты, но в общем выявили скорее отрицательное влияние ауксинов на инициацию клубней [6]. Согласно другим полученным результатам, при внесении в среду р-индолилуксусной кислоты размер микроклубней был в 1,5-3,0 раза больше, чем в варианте без гормона, а добавление в питательную среду 2,4-дихлорфенокси-уксусной кислоты способствовало увеличению числа столонов. Р.Г. Бутенко впервые показала стимулирующее действие кинети-на на клубнеобразование у картофеля. Ци-токинины ускоряют формирование и рост микроклубней, стимулируют утолщение апексов столонов, но не сам процесс клуб-необразования.
Цель исследований — изучение сортовой реакции растений картофеля (Solanum tuberosum L.) на культуральную среду при клубнеобразовании in vitro.
Задачи исследований:
1) установить влияние сортовых особенностей картофеля на процессы микроклуб-необразования;
2) подобрать оптимальный состав питательной среды для растений картофеля при культивировании на среде по прописи Му-расиге-Скуга (МС).
Объекты и методы
Экспериментальная работа выполнена в 2017 г. в лаборатории биотехнологии растений ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет». В качестве объекта исследования были использованы растения-регенеранты среднеранних сортов картофеля: Лина (Сибирский НИИ растениеводства и селекции, Россия), Гала (Norika Nordring — Kartoffelzucht — und Vermehrungs — GmbH, Германия).
Черенки пробирочных растений с одной почкой культивировали на питательной среде МС. Особенности образования микроклубней изучали на средах с различными концентрациями сазарозы (4; 5%), регуля-
торов роста (0,1 мг/л а-нафтилуксусной кислоты (НУК), 0,5 мг/л кинетина (Кн); 0,2 мг/л НУК, 1,0 мг/л Кн; 0,4 мг/л НУК, 1,5 мг/л Кн). Таким образом, опыт был заложен в 6 вариантах: 1 — МС+4% саха-роза+0,1 мг/л НУК+0,5 мг/л Кн; 2 -МС+4% сахароза+0,2 мг/л НУК+1,0 мг/л Кн; 3 - МС+4% сахароза+0,4 мг/л НУК+1,5 мг/л Кн; 4 - МС+5% сахаро-за+0,1 мг/л НУК+0,5 мг/л Кн; 5 -МС+5% сахароза+0,2 мг/л НУК+1,0 мг/л К; 6 - МС+5% сахароза+0,4 мг/л НУК+1,5 мг/л Кн. Одноузловые черенки с одним листом выращивали в следующих условиях: фотопериод 16/8 (свет/темнота), освещенность 3-4 клк, температура 20-22оС.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием прикладного программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007.
Результаты и их обсуждение
Формированию клубней у картофеля обычно предшествует образование столонов. Однако не на всех столонах формируются клубни; в культуре in vitro клубни
Влияние компонентов питательной среды на
сортов картофеля
могут возникать также из почек надземных стеблей, что мы наблюдали в нашем исследовании. Особенности образования микроклубней имели сортовую зависимость. Количество растений-регенерантов, образовавших микроклубни, колебалось в пределах от 10 до 100%. Индукция микро-клубнеобразования у обоих сортов происходила в первый месяц культивирования.
Сорт Гала характеризовался более высокой способностью к формированию клубней (в среднем 1,1 шт. микроклубней в расчете на 1 растение (вариант питательной среды № 1), тогда как у сорта Лина максимальное значение этого параметра составило 0,5 шт. микроклубней на варианте среды № 4 (табл.). У кустистых форм с мелкими листьями сорта Лина микроклуб-необразование выражалось крайне слабо (незначительное утолщение столонов). Микроклубни имели овальную или удлиненную форму, различную окраску (от темно-зеленой до светло-желтой). У обоих сортов формировались микроклубни только мелкой фракции (до 5 мм) — от 2 до 5 мм (рис.).
Таблица
микроклубнеобразование в культуре ¡п уНго
Гала, Лина (п=10)
Вариант Образование микроклубней, % Средняя масса микроклубней, г Продуктивность, шт. Размер клубней, мм
Гала
№ 1 100 0,05±0,01 1,1 ±0,23 3,6±0,37
№ 2 - - - -
№ 3 40 0,02±0,02 0,4±0,37 1,4±1,39
№ 4 10 0,001 ±0,02 0,1 ±0,23 0,2±0,48
№ 5 60 0,01 ±0,01 0,6±0,37 1,8±1,27
№ 6 40 0,01 ±0,02 0,4± 0,37 1,2 ±1,41
Лина
№ 1 30 0,004±0,01 0,3±0,36 0,1 ±0,12
№ 2 20 0,004±0,01 0,2±0,32 0,06±0,10
№ 3 30 0,005±0,01 0,3±0,36 0,09±0,11
№ 4 50 0,01 ±0,02 0,5±0,40 0,17±0,15
№ 5 40 0,004±0,01 0,4±0,39 0,11±0,11
№ 6 20 0,002±0,01 0,2±0,32 0,05±0,08
¿A v? 4 * *
Рис. Микроклубни сорта картофеля (Solanum tuberosum L.) Гала, культивируемые на среде МС, дополненной 4% сахарозы, 0,1 мг/л НУК, 0,5 мг/л Кн Выводы
1. В результате исследований было установлено влияние сортовых особенностей картофеля на процессы микроклубнеобра-зования. Сорт Гала характеризовался более высокой способностью к образованию микроклубней.
2. Подобран оптимальный состав куль-туральной среды для клубнеобразования двух сортов картофеля: сорт Гала - питательная среда МС, дополненная Кн в концентрации 0,5 мг/л, НУК - 0,1 мг/л, 4% сахарозы; сорт Лина - среда МС с добавлением 0,5 мг/л Кн, 0,1 мг/л НУК, 5% сахарозы.
Библиографический список
1. Кононенко А.Н., Логинова Ю.Н., Ивахнова О.Ф. Эффективность применения микробиологических препаратов группы экстрасол на оригинальном семенном картофеле при получении мини-клубней // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - № 39. - С. 71-75.
2. Мякишева Е.П., Бородулина И.Д., Гусева К.Ю. и др. Производство семенных мини-клубней картофеля (Solanum tuberosum L.) // Известия Алтайского государственного университета. - 2014. - № 3-1 (83). - С. 1-45.
3. Nistor A., Campeanu G., et al. Effect of cropping system, planting density and size of potato seed-minitubers on their yielding capacity // Romanian Agricultural Research. -2011. - Vol. 28. - P. 137-141.
4. Кокшарова М.К. Влияние температурного режима на образование микроклубней картофеля в культуре in vitro // АПК России. - 2016. - Т. 23. - № 2. -С. 278-281.
5. Нематуллоев З.С., Азимов М.Л., Давлатназарова З.Б. и др. Некоторые особенности роста и микроклубнеобразования у гибридов картофеля в условиях in vitro // Известия академии наук республики Таджикистан. - 2008. - № 2. - С. 56-62.
6. Аксенова Н.П., Константинова Т.Н., Голяновская С.А. и др. Гормональная регуляция клубнеобразования у картофеля //
Физиология растений. — 2012. — Т. 59 — № 4. - С. 491-508.
7. Дерябин А.Н., Юрьева Н.О. Экзогенная регуляция клубнеобразования у Solanum tuberosum L. в культуре in vitro // Сельскохозяйственная биология. — 2010. — № 3. — С. 17-23.
References
1. Kononenko A.N., Loginova Yu.N., Ivakhnova O.F. Effektivnost primeneniya mikrobiologicheskikh preparatov gruppy ekstrasol na originalnom semennom kartofele pri poluchenii mini-klubney // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2015. — № 39. — S. 71-75.
2. Myakisheva E.P., Borodulina I.D., Guseva K.Yu. i dr. Proizvodstvo semennykh mini-klubney kartofelya (Solanum tubero-sum L.) // Izvestiya Altayskogo gosudar-stvennogo universiteta. — 2014. — № 3-1 (83). — S. 41-45.
3. Nistor A., Campeanu G., et al. Effect of cropping system, planting density and size of potato seed-minitubers on their yielding capacity // Romanian Agricultural Research. — 2011. — Vol. 28. — P. 137-141.
4. Koksharova M.K. Vliyanie tempera-turnogo rezhima na obrazovanie mikroklubney kartofelya v kulture in vitro // APK Rossii. — 2016. — T. 23. — № 2. — S. 278-281.
5. Nematulloev Z.S., Azimov M.L., Davlatnazarova Z.B. i dr. Nekotorye osoben-nosti rosta i mikroklubneobrazovaniya u gibri-dov kartofelya v usloviyakh in vitro // Izvestiya Akademii nauk Respubliki Tadzhiki-stan. — 2008. — № 2. — S. 56-62.
6. Aksenova N.P., Konstantinova T.N., Golyanovskaya S.A. i dr. Gormonalnaya reg-ulyatsiya klubneobrazovaniya u kartofelya // Fiziologiya rasteniy. — 2012. — T. 59 — № 4. — S. 491-508.
7. Deryabin A.N., Yureva N.O. Ekzogen-naya regulyatsiya klubneobrazovaniya u Sola-num tuberosum L. v kulture in vitro // Selskokhozyaystvennaya biologiya. — 2010. — № 3. — S. 17-23.
+ + +
