CC BY
185
вопросы осеверения и расширения границ садоводства». - Челябинск: Челябинский дом печати, 2011. - С.121-15.
6. Пучкин И.А. Мочалова О.В. Наследование признаков межродовыми гибридами вишня песчаная х афлатуния ильмолистная // Совершенствование сортимента и технологии возделывания косточковых культур. (Тезисы докладов и выступлений). -Орёл: ВНИИСПК, 1998. - С.196-198
Matyunin M.N. Promising clonal stocks for stone crops in Siberia // Woks of the State Nikit. Botan. Gard. - 2017. - Vol. 144. - Part II. - P. 81-84.
Estimation results of rooting degree of remote hybrids soft-wood cuttings of stone crops, promising as clonal stocks, are expounded in the paper. Brief description of the variety-specimens is adduced: Pchelka, Zarechnyi 7-26, G 9-23, Gd 8-30, Cerasus incana х Tomentoza. Key words: stock; soft-wood cuttings; rooting; plum.
УДК 634.1/7:581.143.6
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ПЛОДОВЫХ И ЯГОДНЫХ КУЛЬТУР
Светлана Александровна Муратова
ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет»,
г. Мичуринск, Россия smuratova@yandex. ru
Приведены результаты повышения эффективности клонального микроразмножения всключенных в исследования плодово-ягодных культур за счет оптимизации состава питательных сред и методики культивирования. Для каждой плодово-ягодной культуры выделены лучшие питательные среды, способные обеспечить высокий коэффициент размножения растений.
Ключевые слова: плодово-ягодные культуры; клональное микроразмножение; питательные среды; регуляторы роста; ризогенез; адаптация.
Введение
Клональное микроразмножение растений является наиболее хорошо разработанным и широко применяемым в разных странах методом прикладной биотехнологии. Этот способ тиражирования растений позволяет при наличии единичных маточных экземпляров наладить массовое производство высококачественного посадочного материала новых перспективных сортов и видов плодово-ягодных культур, пользующихся повышенным спросом. Для большинства плодовых и ягодных растений метод клонального микроразмножения разработан достаточно эффективно. Однако, в связи с постоянно изменяющимся сортиментом растений, включенных в коммерческое производство, возрастающей конкуренцией в сфере производителей посадочного материала, требующей повышения качества саженцев и снижения их себестоимости, вопросы оптимизации методов размножения садовых культур in vitro еще долгое время не утратят своей актуальности.
Цель исследований - повышение эффективности клонального микроразмножения включенных в исследования культур за счет оптимизации состава питательных сред и методики культивирования.
Объекты и методы исследования
В исследования включены: сорта вишни и сливы, отдаленные гибриды
семечковых плодовых культур, клоновые подвои яблони, сорта и формы ежевики и ежемалиновых гибридов, сорта жимолости синей, сорта ремонтантной малины, виды и сорта актинидии, лимонник китайский. Для культивирования растений in vitro использовали минеральную основу питательных сред MS (Murashige, Skoog, 1962), QL (Quorin, Lepoivre, 1977) DKW (Driver, Kuniyuki, 1984), Андерсона (Anderson, 1984) c добавлением 10 - 40 г/л углевода (сахарозы, глюкозы, фруктозы или мальтозы), 100 мг/л мезоинозитола, 8 г/л агара. В среду для размножения лимонника китайского дополнительно добавляли 250 мг/л гидролизата казеина. На этапах введения и микроразмножения применяли регуляторы роста растений: 6 - бензиламинопурин (6-БАП), зеатин - 0,25-2,0 мг/л, гибберелловую кислоту (ГК) - 0,25-1,0 мг/л, ß-индолил^-масляную кислоту (ИМК), или ß-индолилуксусную кислоту (ИУК) - 0,05 - 0,2 мг/л и комплекс витаминов.
На этапе укоренения микрочеренков концентрацию макросолей снижали вдвое, углеводы добавляли в концентрации 0,05 или 0,1 моль/л, в среду добавляли ИМК, ИУК или а-нафтилуксусную кислоту (НУК) в концентрации 0,125 - 1,0 мг/л. При другом способе укоренения основания черенков замачивали в течение 20 часов в растворе ауксина (50 мг/л ИМК), после чего высаживали их на безгормональную среду.
Растения культивировали при t= 24±20С и 16-часовом световом дне с освещенностью 2000-2500 люкс (люминисцентные лампы Osram L36W Cool Dailight, Osram L36W Fluora).
Укоренённые растения в апреле - мае с искусственной питательной среды высаживали в субстрат на основе торфа Агробалт - С (нейтрализованный с комплексом минеральных удобрений) в кассеты (Евростандарт, 54 ячейки) и помещали в плёночные теплицы. Под плёночным покрытием растения находились 3 - 4 недели, затем плёнку постепенно приоткрывали и через 5-6 недель полностью снимали.
Результаты и обсуждение
По нашим данным, наиболее универсальной, подходящей для культивирования большинства плодово-ягодных и декоративных древесно-кустарниковых культур и лиан является питательная среда MS (Murashige, Skoog, 1962). Хорошие результаты по размножению сливы, вишни, клоновых подвоев яблони, сортов актинидии коломикта и сортов ежевики получены на среде QL (Quorin, Lepoivre, 1977), лучшему приросту побегов в длину способствовало культивирование микрочеренков на минеральной основе среды DKW (Driver, Kuniyuki, 1984).
В зависимости от видовой специфики растений полезны некоторые модификации минеральной основы используемых сред. Для размножения малины и ежемалиновых гибридов эффективней всего использовать модифицированную среду Мурасиге-Скуга (Murashige, Skoog, 1962) в которой хлорид кальция заменен на нитрат, увеличено в 1,5 - 2 раза содержание железа и сахароза заменена на глюкозу. Дальнейшее повышение концентрации хелата железа в среде не эффективно, т.к. на средах с тройным содержанием железа побеги снижают коэффициент размножения и отстают в росте по сравнению с контролем.
Для лимонника китайского повышение коэффициента размножения на среде QL с заменой сахарозы на глюкозу и добавлении 250 мг/л гидролизата казеина [3]. На средах с глюкозой прослеживается как тенденция к увеличению коэффициента размножения побегов, так и их длины. При этом для оптимального роста побегов концентрация углевода не должна превышать 20 - 30 г/л. Применение гидролизата казеина в составе сред размножения стимулирует не только развитие побегов, но и образование каллуса на срезах микрочеренков, поэтому рекомендуемое его содержание
- 100 - 250 мг/л.
Проведена работа по оптимизации гормонального состава питательных сред размножения и укоренения. По нашим данным на этапе размножения эффективно использовать цитокинин в сочетании с ауксином в соотношении 10 : 1. Применение 6-бензиламинопурина в концентрации 0,5 - 1,0 мг/л в сочетании с 0,05 - 0,1 мг/л ИМК или ИУК способно обеспечить высокие коэффициенты размножения растений род Rubus, жимолости, лимонника китайского, сливы, вишни, подвоев яблони, отдаленных гибридов семечковых культур (коэффициент размножения от 4 до 12 побегов/эксплант за пассаж в зависимости от вида и сорта). Повышение концентрации 6-БАП в питательной среде хотя и ведет к повышению коэффициента размножения в 1,3 - 1,6 раза, но в большинстве случаев снижает долю побегов больше 1,5 см, пригодных для укоренения. Хорошее развитие побегов достигается на средах с зеатином, но вследствие высокой стоимости этого препарата его можно рекомендовать к применению в тех случаях, когда не удается получить требуемый результат на средах с 6-БАП, например, для размножения актинидии коломикта [1].
Для усиления элонгации побегов древесных плодовых культур и представителей рода Rubus положительный эффект дает применение гибберелловой кислоты в концентрации 0,25 - 0,5 мг/л [2]. Лианы (актинидии и лимонник) и жимолость не нуждаются в использовании экзогенной ГК. У жимолости наличие в среде ГК в концентрации 0,25 - 0,5 мг/л приводит к формированию конгломератов истонченных побегов или побегов с измененной морфологией, непригодных для укоренения.
Оптимальная длительность пассажа на этапе размножения побегов для разных культур будет существенно отличаться. Из включенных в работу культур наиболее частых пересадок, через 4 - 5 недель, требовали сорта ремонтантной малины и жимолости. Для медленно растущей культуры лимонника китайского полезно увеличение длительности беспересадочного периода до 8 - 9 недель.
Эффективность укоренения in vitro во многом определяется биологической предрасположенностью изучаемых генотипов к вегетативному размножению. С высокой частотой в культуре in vitro укореняются ежевика, ежемалиновые гибриды, актинидии и жимолости. Эти культуры способны укоренятся и на безгормональных средах, но для оптимального развития корневой системы требуется применение ауксина. В зависимости от типа и концентрации ауксина в среде качество корневой системы укорененных побегов будет разным. Так, на средах с ИУК обычно формируется более слабая корневая система с тонкими темными корешками, при этом частота ризогенеза высокая. Исключение - малина ремонтантная. Микрочеренки ремонтантной малины эффективно укореняются как при использовании ИМК, так и при использовании ИУК в разных концентрациях. Например, частота ризогенеза сорта Бриллиантовая была 57,1 - 75,0% на средах с ИМК и 60,5 - 69,2 % на средах с ИУК. Сорта малины ремонтантной Брянское диво, Оранжевое чудо, Желтый гигант укоренялись с высокой частотой (88,9 - 96,6%) при концентрации ИМК в питательной среде 0,25 мг/л (рис. 1). У сорта Геракл максимальная эффективность ризогенеза достигнута на среде с 1,0 мг/л ИМК (90,9%). Среднее число корней на укорененный микрочеренок у изучаемых сортов малины ремонтантной составляет от 1,4 до 2,4 шт. на безгормональных средах и от 2,6 до 4,5 шт. на среде с ауксином.
0 0,25 0,5 1
Концентрация ИМК, мг/л
Рис. 1 Эффективность укоренения микрочеренков малины ремонтантной на среде MS^ при разной концентрации ИМК
Для укоренения разных видов актинидии достаточно добавления в среду ИМК в концентрации 0,25 мг/л. Для ежевики лучшие показатели ризогенеза достигнуты на средах с 0,25 - 0,5 мг/л ИМК. Для древесных культур и жимолости требуются более высокие концентрации ИМК - 0,8-1,0 мг/л.
Применение НУК было удачным только при концентрации ауксина 0,125 мг/л. Избыточное содержание этого ауксина в среде приводит к каллусному разрыхлению корней, частичному оводнению побегов и некрозу нижних листьев, что значительно снижает качество полученных микрорастений. Для генотипов с низкой способностью к ризогенезу in vitro, таких как ряд форм отдаленных гибридов семечковых культур, положительный эффект дало замачивание оснований микрочеренков в растворе ауксина с последующей высадкой на безгормональные среды.
Для достижения максимальной эффективности ризогенеза использование базовой среды укоренения, содержащей 15 - 20 г/л сахарозы, не всегда оправдано, так как для ряда садовых культур максимальная эффективность ризогенеза достигается на средах с повышенной концентрацией углевода в среде и при использовании альтернативных источников углевода. Повышенная концентрация сахара в питательной среде (0,1 моль/л) на 10 - 15% повышает частоту ризогенеза микрочеренков малины. Максимальная частота ризогенеза ежевики получена на средах с 30 г/л глюкозы фруктозы и мальтозы. Изменение углеводного состава среды существенно влияет на развитие корневой системы. Например, для жимолости сорта Волхова максимальные показатели среднего числа корней на укорененный микрочеренок достигнуты на среде укоренения, содержащей 0,1 моль/л мальтозы (34,2 г/л). Углеводы стимулируют рост корней и побегов жимолости. Более развитые побеги с большим диаметром листовых пластинок формируются при концентрации сахарозы, глюкозы и фруктозы 0,1 моль/л.
При правильно проведенном этапе ризогенеза и соблюдении условий адаптации ягодные культуры приживаются в нестерильных условиях с частотой 80-100%, древесные - 75 - 85%. С минимальными потерями (не более 1 - 5%) на этапе адаптации размножены сорта актинидии аргуты, максимальные выпады отмечены для сортов вишни и отдаленных гибридов семечковых культур (до 40 - 45%). При высадке микрорастений на адаптацию в конце февраля - марте к маю они готовы к реализации в виде кассетных растений (рис. 2) или пересадке их в контейнеры или открытый грунт.
При высадке в контейнеры за 2 - 2,5 летних месяца они сформируют хорошо развитые растения, выпады на этом этапе минимальные (рис. 3).
Метод клонального микроразмножения считается дорогостоящим и трудоемким. Для проведения биотехнологических работ требуются специализированные лаборатории с соответствующим оборудованием и высококвалифицированным штатом сотрудников. Основные затраты при производстве микрорастений приходятся на заработную плату сотрудникам и электроэнергию. В основе практически всех манипуляций по клональному микроразмножению растений лежит ручной труд высококвалифицированного персонала, что значительно повышает стоимость полученных таким образом растений.
Отечественный посадочный материал, полученный на основе микрорастений, размноженных in vitro, представлен на рынке в основном растениями с закрытой корневой системой (ЗКС). Растения с ЗКС поставляются в кассетах с различным объемом ячейки и их количеством (типы кассет от 54 до 160 ячеек) и контейнерах (от 0,5 до 5 л), после доращивания в теплице.
Рис. 2 Кассетные растения ежевики Эвергрин Рис. 3 Растения ежемалинового гибрида Торнлесс, полученные in vitro Тайберри после адаптации и доращивания
Средняя цена оздоровленного адаптированного растения в кассетах 35 - 45 руб. за 1 растение, себестоимость такого растения 15-20 руб. в зависимости от эффективности размножения и адаптации культуры, цены расходных материалов, объема производства. Цена реализации растения в контейнере в зависимости от возраста, размера, вида растения и ценовой политики фирмы колеблется от 80 до 450 рублей, при себестоимости растения от 30 до 60 руб. Себестоимость и рентабельность производства различных культур будет отличаться, поэтому при организации биотехнологического производства посадочного материала требуется как тщательный анализ коньюктуры рынка, так и возможностей эффективного размножения того или иного вида в условиях in vitro.
Выводы
Наиболее универсальной, подходящей для культивирования большинства плодово-ягодных и декоративных древесно-кустарниковых культур и лиан является питательная среда MS (Murashige, Skoog, 1962). Для размножения малины и ежемалиновых гибридов эффективней всего использовать модифицированную среду Мурасиге-Скуга (Murashige, Skoog, 1962) в которой хлорид кальция заменен на нитрат, что увеличено в 1,5 - 2 раза содержание железа и сахароза заменена на глюкозу.
На этапе размножения эффективно использовать цитокинин в сочетании с ауксином в соотношении 10 : 1. Применение 6-бензиламинопурина в концентрации 0,5 - 1,0 мг/л в сочетании с 0,05 - 0,1 мг/л ИМК или ИУК способно обеспечить высокие коэффициенты размножения садовых растений.
Для укоренения разных видов актинидии достаточно добавления в среду ИМК в концентрации 0,25 мг/л. Для ежевики лучшие показатели ризогенеза достигнуты на средах с 0,25 - 0,5 мг/л ИМК. Для древесных культур и жимолости требуются более высокие концентрации ИМК - 0,8 - 1,0 мг/л. Микрочеренки ремонтантной малины эффективно укореняются как при использовании ИМК, так и при использовании ИУК в разных концентрациях. Рекомендуемая концентрация НУК в среде ризогенеза - 0,125 мг/л.
Список литературы
1. Муратова С.А., Шорников Д.Г., Янковская М.Б., Папихин Р.В. Совершенствование метода клонального микроразмножения актинидии и лимонника китайского // Современное садоводство. - 2010. - № 1. - С. 96 - 100.
4. Соловых Н.В., Муратова С.А. Размножение in vitro растений рода Rubus // Сибирский вестник с. - х. науки. - 2011. - №1. - С.32-39.
5. Шорников Д.Г. Разработка метода клонального размножения лимонника и актинидии / Плодоводство и ягодоводство России. - М.: ВСТИСП, 2008. - Т.18. - С. 428-434.
Muratova S.A. Biotechnological aspects of propagation fruit and berry crops // Woks of the State Nikit. Botan. Gard. - 2017. - Vol. 144. - Part II. - P. 84-89.
Methods of clonal micropropagation in vitro fruit crops, non-traditional small fruit were optimized. Optimal types, concentrations and combinations of growth regulators, mineral substances and carbohydrate promoting intensive propagation of microshoots and rhyzogenesis were confirmed.
Key words: clonal micropropagation, large-and-small fruit crops, medium composition, growth regulators, rhizogenesis, adaptation.
УДК 635.9:631.535
РАЗМНОЖЕНИЕ ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР ЗЕЛЕНЫМИ ЧЕРЕНКАМИ В ОГРАНИЧЕННОМ ОБЪЕМЕ СУБСТРАТА
Анна Юрьевна Павлова, Наталья Юрьевна Джура, Евгения Александровна Туть
ФГБНУ «Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства», г. Москва, Россия dzhura-n-yu@yandex .ru
Размножение декоративных культур зелеными черенками в ограниченном объеме субстрата, без дополнительного стимулирования корнеобразования регуляторами роста, не снижало укореняемости и качества посадочного материала. Сохранность укорененных черенков в зимней период на месте укоренения замульчированными опилками под снегом, зависела от биологических особенностей культуры. Выход саженцев легкоукореняемых декоративных кустарников с закрытой корневой системой составил не менее 90 %.
Ключевые слова: декоративные культуры, зеленые черенки, контейнер, укореняемость
