CC BY
105
УДК 2788
С.И. Артюхова, S.I. Artyuhova, e-mail: [email protected] И.В. Киргизова, I.V. Kirgizova, e-mail: [email protected] Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЗДОРОВЛЕНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА КАРТОФЕЛЯ ОТ ФИТОПАТОГЕННОЙ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ
BIOTECHNOLOGICAL METHODS OF IMPROVEMENT OF POTATO SEED MATERIAL
FROM A PATHOGENIC VIRUS INFECTION
Изучение методов повышения эффективности безвирусного семеноводства картофеля, обеспечивающих повышение устойчивости к вирусам является актуальным и представляет большой теоретический и практический интерес для агропроизводства Омского региона.
The study of methods of improving the efficiency of virus-free seed potatoes, providing the increased resistance to viruses is topical and is of great theoretical and practical interest for the agricultural production of the Omsk region.
Ключевые слова: микроклональное размножение картофеля, вырождение, апикальная меристема, импорт картофеля, фитопатогены.
Keywords: potato micropropagation, degeneration, apical meristem, the import of potatoes, phytopathogens.
Картофель является важнейшим, а в зимнее время основным источником витамина С. С развитием культуры картофеля в Европе исчезла цинга. Клубни картофеля богаты витаминами группы B, витаминами А, К,РР солями кальция, калия, железа, йода, серы, которые необходимы для нормального протекания физиологических процессов в организме. Во многих странах широко развита переработка картофеля на полуфабрикаты. Велико значение картофеля как кормовой культуры [1].
В настоящее время существует проблема вырождения картофеля. Вырождение - постепенное старение растений в результате непрерывного вегетативного размножения, приводящее к прогрессирующему ухудшению качества и снижению урожая в последующих репродукциях. Вырождение картофеля проявляется в преждевременном пробуждении почек глазков клубней, в образовании вытянутых ростков, в развитии мелких, часто больных клубней, в резком понижении продуктивности растений, в поражении вирусными и другими болезнями. Картофельное растение чаще всего поражается несколькими вирусами. При совместном заражении степень угнетения растения и потери урожая увеличиваются в 2-3 раза, что является основной причиной снижения урожайности. Вырождение может быть следствием неблагоприятных условий произрастания и нарушения питания растений (высокая температура - выше 25° С, недостаток влаги в почве в период клубнеобразования). Возможными причинами вырождения также могут быть использование физиологически старых клубней для посадки, поздняя весенняя посадка, низкий уровень агротехники. Нельзя при этом не учитывать культуру агротехники, болезнеустойчивость сортов картофеля, вирусные, вироидные и микоплазменные болезни [2]. В настоящее время насчитывается до 33 видов вирусных заболеваний картофеля [3]. В естественных условиях вирусы могут распространяться при контакте больного растения со здоровым или через почву (нематодами или зооспорами хитридиевых грибов), переносчиками вирусов так же могут быть насекомые (тли, цикадки). Первичная инфекция, поражая растения, создает условия для заражения клубней и развития вторичной, более сильной инфекции последующего вегетативного поколения, поскольку концентрация вируса возрастает.
Вирусные болезни картофеля вызывают огромные потери урожаев. Одними из наиболее вредоносных вирусов картофеля являются вирусы X, Y и Z: потери урожая достигают 50-80 %, иногда и более в зависимости от зараженности посадочного материала и условий выращивания.
Импорт картофеля не оправдывает себя с экономической точки зрения. Импортируемый семенной и товарный картофель не проходит достаточный контроль качества. При оценке семенного
картофеля не учитывается его скрытая зараженность вирусами. Это ведет к тому, что на растениях, зараженных в период вегетации текущего года, симптомы заболевания в большинстве случаев проявляются в следующем году, уже после того, как семенной материал будет реализован и высажен в товарном хозяйстве. Повышение урожайности и устойчивости к болезням отечественных сортов картофеля является актуальной проблемой АПК [4].
Внедрение безвирусного семеноводства картофеля и его эффективное использование полностью зависит от количества и качества оздоровленного исходного материала. В связи с этим нужно внедрять в производство действенные системы контроля и сертификации на основе применения эффективных методов диагностики вирусов и биохимической идентификации семенного материала картофеля.
Несмотря на то, что уровень научных разработок в области оздоровления и клонального размножения сортов и фитопатогенных болезней в России не ниже, чем в западных странах, применение их в широкой практике затруднено из-за отсутствия организационно - правовой основы для ведения безвирусного семеноводства.
Проведенные исследования свидетельствуют об огромных потенциальных возможностях биотехнологии растений безвирусного семеноводства в решении многих прикладных вопросов, просматриваются реальные перспективы использования их в практике сельского хозяйства.
Для решения этих проблем широко используются биотехнологические методы оздоровления посадочного материала с использование культуры апикальных меристем и массового микроклональ-ного размножения картофеля в условиях in vitro.
Клетки апикальной меристемы постоянно делятся и практически не содержат вирусов. В настоящее время существует несколько научных предположений о причинах отсутствия вирусной инфекции в верхушечной меристеме. Ряд авторов объясняет это более медленным распространением вирусов от клетки к клетке, так как в зоне верхушечной меристемы отсутствует проводящая система. Эта гипотеза основывается на экспериментально полученных данных, подтверждающих, что рост верхушки (апикса) происходит гораздо быстрее, чем продвижение вируса. Другие исследователи объясняют отсутствие вирусов особым метаболическим состоянием клеток меристемы, исключающим возможность размножения в них вирусов: высокой концентрацией ауксинов, отсутствием необходимых для этого ферментов и других соединений. В ряде случаев отсутствие вирусной инфекции объясняется тем, что на пути продвижения вирусов в меристематическую зону имеются механические преграды, связанные со слишком малыми размерами плазмодесм.
Микроклональное размножение - получение неполовым путем растений, генетически идентичных исходному [5].
Процесс клонального микроразмножения можно разделить на четыре этапа:
• выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры;
• собственно микроразмножение, когда достигается получение максимального количества ме-риклонов;
• укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям, а при необходимости депонирование растений-регенерантов при пониженной температуре (+ 2°, + 10 °С);
• выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле.
Оздоровление картофеля от вирусных болезней повышает эффективность органических и минеральных удобрений, вносимых под картофель, обеспечивает длительное сохранение продуктивности и увеличивает урожай на 25-30%, работы по получению безвирусных растений можно проводить круглогодично. Основным преимуществом микроклонального размножения является получение генетически однородных клонов. Элитный посадочный материал картофеля сохраняет устойчивость к вирусным заболеваниям и урожайность в течение 5-8 лет.
Изучение методов повышения эффективности оздоровленного безвирусного посадочного материала картофеля, которые обеспечивают повышение устойчивости к биотическим факторам является актуальным и представляет большой теоретический и практический интерес для агропроизвод-ства страны. Создание новых исходных форм, линий и сортов картофеля, как методами традиционной селекции, так и современной биотехнологии (клеточная селекция), адаптированных к различным почвенно-климатическим условиям, имеет большую перспективу.
Выявление механизмов устойчивости растений к действию неблагоприятных факторов внешней среды и создание устойчивых сортов является одним из приоритетных направлений селекции и биотехнологии растений.
Библиографический список
1. Касаткина, К. С. Картофель - ценная пищевая, кормовая и техническая культура [Электронный ресурс] / К. С. Касаткина. - М., 2012. - Режим доступа : http://edu.convdocs. org/docs/402/index-3066.html (дата обращения 30.05.2014).
2. Валиханова, Г. Ж. Биотехнология растений / Г. Ж. Валиханова. - Алматы : Конжык, 1996. -
272 с.
3. Клеточная инженерия / Р. Г. Бутенко [и др.]. - М. : Высшая школа, 1987. - С. 11-21.
4. Домрачева, П. Инновационная технология выращивания безвирусного семенного картофе-ляв ЗАО «Тепличный» [Электронный ресурс] / П. Домрачева. - М. : Инновации, 2013. - Режим доступа : http://www.sdelanounas.ru/blogs/31602 (дата обращения 30.05.2014).
5. Бутенко, Р. Г. Биология культивируемых клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе : монография / Р. Г. Бутенко. - М. : ФБК - Пресс, 1999. -159 с.
