CC BY
275
УДК 634.1:581.143.6
Д.Н. Сковородников*, Н.В. Леонова, кандидаты сельскохозяйственных наук ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» Н.В. Андронова, кандидат сельскохозяйственных наук Кокинский опорный пункт ВСТИСП * +7 (920) 605-26-37, [email protected]
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗМНОЖЕНИЯ
ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ IN VITRO
АННОТАЦИЯ
Из трех исследованных сортов земляники садовой, сорта Русич и Студенческая отличались более интенсивным ростом в культуре in vitro, чем сорт Альфа. Разбавление среды МС вдвое не существенно влияло на коэффициент размножения и высоту растений, тогда как введение в состав питательной среды витаминно-минерального комплекса Компливит в концентрации 2 г/л вызывало увеличение высоты и коэффициента размножения.
ABSTRACT
Varieties of strawberry Rusich and Sudencheskaya differed more intensive growth in culture in vitro, what variety Alpha. Dilution medium MS twice not significantly affect the rate of multiplication and plant height, whereas the introduction of the nutrient vitamin and mineral complex Komplivit a concentration of 2 g/l is increased height and the multiplication factor.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Ягодные культуры, земляника садовая, клональное микроразмножение, питательная среда. KEY WORDS
Berry crops, strawberry, clonal micropropagation, growing medium, nutrient media.
В последнее время наблюдается распространение болезней и вредителей земляники садовой, что приводит к угнетению роста и снижению урожайности этой культуры. В связи с этим рассада, полученная с помощью традиционного вегетативного размножения, не всегда удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к посадочному материалу. Главный недостаток этого способа размножения - невозможность получения оздоровленного посадочного материала, а также сравнительно низкий коэффициент размножения.
В настоящее время существует система размножения in vitro, имеющая следующие существенные преимущества по сравнению с традиционным способом размножения: более высокий коэффициент размножения; генетическая однородность получаемого посадочного материала; высокая жизнеспособность регенерантов и, как следствие, возможность получения большего количества усов и увеличения урожайности; выполнение работ независимо от сезона и погодных условий, что позволяет получить нужное количество посадочного материала к определенному сроку; возможность длительного хранения растений в пробирках при относительно низких затратах и создания генофонда ценных сортов и видов in vitro.
В мировой практике клональное микроразмножение земляники садовой повсеместно применяется для быстрого и эффективного размножения отдельных сортов и уникальных форм из минимального количества исходного материала, отбора in vitro на ранних стадиях по интересующим исследователя признакам, обмена растительным материалом без риска переноса карантинных инфекций и вредителей, а также для оздоровления от вирусных болезней [1, 2].
Методика исследования
Исследования проводились в 2011-2012 гг. в лаборатории биотехнологии Брянской ГСХА. Объектом исследования являлись 3 сорта земляники селекции Кокинского опорного пункта ВСТИСП - Русич, Студенческая и Альфа. Введение в культуру in vitro проводили в сентябре. Стерилизацию эксплантов осуществляли в 0,1% растворе мертиолята и 0,3% SDS (додецилсульфат натрия) в качестве поверхностно-активного вещества в течение 3 минут на шейкере, с последующей пятикратной промывкой в стерильной дистиллированной воде.
На этапе введения в питательную среду вводили 6-БАП - регулятор роста цитокининовой природы в концентрации 0,5 мг/л. на этапе собственно размножения сравнивали особенности
культивирования земляники на средах Мурасиге-Скуга (МС), 1/2 МС, 1/2 МС в сочетании с 2 г/л витаминно-минерального комплекса «Компливит». В качестве источника цитокинина в среду вводили 6-БАП в концентрации 1 мг/л. Учитывали количество образовавшихся дополнительных побегов и высоту растений. На этапе укоренения полученные растения размером 1-3 см помещали на безгормональную среду с уменьшенным в два раза содержанием макро - и микросолей. Учитывали процент укорененных растений и количество корней.
Для высадки использовали растения, имеющие корневую систему из 3-4 корней длиной не менее 2 см, 4-5 листьев и более. Растения пинцетом вынимали из пробирок, помещали в чашки Петри, омывали корни от остатков питательной среды в проточной воде и переносили в питательный торфяной субстрат, который затем проливали разбавленным в 10 раз раствором минеральной среды МС. Стаканчики с растениями помещали в ящики и накрывали сверху полиэтиленовой пленкой для поддержания повышенной влажности воздуха. Через 2 недели после посадки влажность снижали до 50-60%. Для активного роста и развития 1 раз в неделю их подкармливали разбавленным в 2-3 раза раствором МС. Через 2 месяца адаптации растения перемещали в теплицу для доращивания, после чего саженцы высаживали на постоянное место.
Результаты исследования
Частота контаминации изолированных эксплантов земляники составила 57,1, 63,6 и 79,3 процентов соответственно для сортов Русич, Альфа и Студенческая. Сильное микробиологическое загрязнение исходных эксплантов при введении в культуру in vitro в осенне-зимний период земляники согласуется с литературными данными. Так в исследованиях, проведенных Семенас [3], лучшие результаты были достигнуты при инициации культуры весной (апрель-май), тогда как при введении в культуру растений осенью и зимой наблюдался повышенный уровень инфицированных эксплантов.
Для выращивания в условиях in vitro плодовых, ягодных, декоративных и других культур применяются питательные среды различного состава. При введении в культуру нового вида растения, или даже разных органов и тканей одного и того же вида, требуются различные питательные среды. Часто одна среда подходит для одного сорта и совершенно не годится для другого, поэтому исследователи модифицируют питательные среды, подбирая оптимальный состав для тех культур, с которыми они работают. Питательная среда является определяющим фактором успеха при выращивании клеток, тканей и органов растений [4].
на этапе размножения необходимо добиться получения максимального количества мериклонов, учитывая при этом, что с увеличением субкультивирований увеличивается число растений-регенерантов с ненормальной морфологией и возможно наблюдать появление сомаклональных вариантов.
Для размножения земляники садовой в культуре in vitro чаще используют питательную среду МС или среды с иным минеральным составом [5].
В исследованиях, проведенных лабораторией биотехнологии Брянской ГСХА на малине и смородине черной, было установлено, что введение в состав питательной среды МС витаминно-минерального комплекса «компливит» в концентрации 2 г/л вызывало увеличение коэффициента размножения и высоты культивируемых in vitro растений [6].
Через месяц после начала культивирования нами было отмечено, что у всех изучаемых сортов земляники садовой коэффициент размножения в варианте с компливитом превышал варианты с использованием полной и разбавленной вдвое среды МС.
Таблица 1 - Влияние состава питательной среды на эффективность размножения земляники садовой in vitro
(1 месяц культивирования)
Сорт Состав питательной среды Коэффициент размножения Высота растений, мм Доля укорененных растений, %
Студенческая МС 5,0 ± 3,6 6,7 ± 2,7 19,9 ± 6,6
1/2МС 2,9 ± 1,8 7,4 ± 2,9 32,4 ± 26,5
1/2МС + Компливит 6,0 ± 2,8 15,6 ± 7,3 81,9 ± 7,0
Альфа МС 3,0 ± 2,6 5,1 ± 0,9 13,3 ± 5,8
1/2МС 3,9 ± 2,2 7,6 ± 2,2 3,3 ± 5,8
1/2МС + Компливит 6,5 ± 2,8 6,7 ± 2,5 7,5 ± 5,0
Русич МС 2,0 ± 1,0 7,4 ± 2,7 5,0 ± 10,0
1/2МС 3,6 ± 1,7 9,7 ± 3,7 35,0 ± 12,9
1/2МС + Компливит 10,0 ± 6,7 18,3 ± 7,0 80,0 ± 16,3
По этому показателю максимальное значение было получено на сорте Русич (10,0), в сравнении с сортами Студенческая (6,0) и Альфа (6,5). Уменьшение вдвое минеральной компоненты оказало положительное влияние лишь у сортов Альфа и Русич (табл. 1).
Максимальные значения по высоте растений были получены в варианте с добавкой препарата Компливит на сортах Студенческая и Русич, тогда как у сорта Альфа этот показатель существенно не отличался в трех исследуемых вариантах. Маленькие размеры побегов у растений сорта Альфа впоследствии негативно сказывалось на эффективности их укоренения.
Несмотря на присутствие в питательной среде регулятора роста цитокининовой природы 6-БАП у земляники происходило спонтанное образование корней на среде размножения.
Причем ризогенез интенсивнее шел у более крупных растений (рис. 1, 2, 3). Так растения, сформировавшие большие побеги у сортов Студенческая и Русич на среде с Компливитом, доля укоренившихся существенно превышала другие варианты
Рисунок 1 - Пролиферация побегов земляники сорта Русич (питательная среда У МС + Компливит)
Рисунок 2 - Пролиферация побегов земляники сорта Русич (питательная среда У МС)
Рисунок 3 - Пролиферация побегов земляники сорта Русич (питательная среда МС)
Хорошие результаты по укоренению микропобегов были получены при использовании среды Мурасиге и Скуга с разбавленной концентрацией макросолей.
Растения земляники в культуре in vitro характеризуются высокой способностью к ризогенезу, и даже в присутствии в среде цитокининов происходит спонтанное образование корней. Поэтому в наших исследованиях размноженные растения мы культивировали на безгормональной среде.
Как правило, растения, сформировавшие мощную корневую систему в условиях in vitro, характеризуются хорошими ростовыми свойствами и быстро начинают отрастать на следующем этапе - адаптации к нестерильным условиям. Оценить качество корневой системы можно по количеству образовавшихся корней на растении.
Максимальным количеством корней характеризовались сорта Студенческая (7,5) и Русич (6,4). У сорта Альфа этот показатель был несколько ниже и составил 4,3.
По высоте растений выделялись сорта Русич (27,5 мм) и Студенческая (23,9). Наименьшей высотой растений характеризовался сорт Альфа (13,8 мм).
Пересадка укорененных растений в субстрат является ответственным этапом, завершающим процесс клонального микроразмножения.
При соблюдении таких условий культивирования как использование про стерилизованного субстрата, оттитрованного до уровня pH 6,0-7,0, создание высокой влажности воздуха в первые недели культивирования, оптимальный температурный режим и своевременный полив и подкормка растений разбавленным раствором МС, можно обеспечить высокую приживаемость и дальнейшее развитие растений земляники на этапе адаптации к нестерильным условия.
Выводы1
1) При клональном микроразмножении землянки садовой, сорта Русич и Студенческая отличались более интенсивным ростом, чем сорт Альфа;
2) Введение в состав питательной среды витаминно-минерального комплекса Компливит в концентрации 2 г/л вызывает увеличение побегов и коэффициента размножения земляники;
3) укоренение растений на этапе собственно размножения происходит преимущественно у более крупных растений.
Библиография
1. Наделюев А. Л. Совершенствование технологии производства оздоровленного посадочного материала земляники в Ленинградской области: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. СПб, 2002. 16 с.
2. Семенас С. Э., Кухарчик Н. В. Методика микроклонального размножения сортов земляники садовой. // Плодоводство / Белорус. НИИ плодоводства, 2000. Т. 13. С. 138-145.
3. Джигадло Е. Н. Методические рекомендации по использованию биотехнологических методов в работе с плодовыми, ягодными и декоративными культурами. Орел: ГНУ ВНИИСПК, 2005. 51 с.
4. Алексеенко Л. В. Особенности размножения нейтральнодневных и ремонтантных сортов земляники in vitro: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М., 1998. 20 с.
5. Сковородников Д. Н., Озеровский А. В., Челяев Д. Н. Влияние витаминно-минерального комплекса «Компливит» на растения малины in vitro // Вестник Брянского государственного университета. 2011. № 4. С. 279-281.
