Эффективность стерилизующих агентов при введении семян сахарной свёклы в условиях in vitro Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

HILLESHOG*

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

УДК 633.63: 631.416

doi.org/10.24412/2413-5518-2023-10-33-35

Эффективность стерилизующих агентов

при введении семян сахарной свеклы

в условиях in vitro

S

О.В. ТКАЧЕНКО, мл. научн. сотрудник (e-mail: biotechnologiya@mail.ru)

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова»

¡5 ^

ф К

о 5

О m

Ю Ф

Л О.

m s

Введение

Сахарная свёкла (Beta vulgaris L.) — растение семейства маревых (Chenopodiaceae), одна из важнейших технических сахаросодержащих культур в мире, которая является сырьевой базой сахарной промышленности. Данная культура относится к числу пере-крёстноопыляемых растений, имеющих признак самонесовместимости, что определяет сложность генетических, селекционных и семеноводческих работ [1]. Одним из наиболее перспективных способов интенсификации селекционного процесса культуры является использование современных биотехнологических методов, которые применяются как для размножения и сохранения ценных генотипов, так и для создания новых исходных материалов сахарной свёклы с хозяйственно ценными признаками.

Большое значение в селекционной работе по сахарной свёкле имеет быстрое размножение селекционно ценного материала, что особенно важно при получении ограниченного количества семян. Для этой цели обычно используют микроразмножение, которое позволяет получить определённое количество растений в короткие сроки [2].

Одним из важных факторов успешного клональ-ного микроразмножения является подготовка экс-плантов с последующим введением в культуру. Необходимым условием введения исходного материала в культуру in vitro является его стерилизация, поэтому для обеззараживания первичных эксплантов проводят поверхностную обработку стерилизующими веществами.

На сегодняшний день наиболее распространёнными и эффективными стерилизаторами являются ртутьсодержащий стерилизующий агент сулема (HgCl2) и гипохлорит натрия (NaClO). Однако, несмотря на неоспоримую эффективность данных агентов, не стоит забывать, что их действующие вещества могут угнетающе воздействовать на растения и человека: при невысоких температурах реакции ион хлора, содержащийся в гипохлорите натрия

в микроколичествах, способен образовывать диоксины при реакции с органическими веществами, а ионы ртути имеют свойство изменять биологические свойства белков живых организмов. Менее известным, но также сильным стерилизующим средством является надуксусная кислота [3].

Также в качестве бактерицидного и фунгицидно-го раствора для предварительной стерилизации различных культур успешно используются хлорамин, «Белизна», «Бенлат», «Физап», Javelion. Для увеличения проницаемости наружных покровов и предварительной стерилизации — 70%-ный этанол. В качестве основной стерилизации наиболее приемлема обработка вводимых эксплантов 30%-ной перекисью водорода, 0,1%-ным раствором сулемы и 0,1%-ным раствором нитрата серебра, 0,01%-ным раствором мертио-лата. Пероксид водорода рекомендуется использовать для семян фасоли, люпина, подсолнечника (без кожуры), сулему — для семян томатов, тыквы и др. Опушённые семена (хлопчатник) обрабатывают концентрированной серной кислотой в течение 5 мин. В процессе стерилизации следует максимально защищать растительные ткани и использовать для этого по возможности наименее токсические вещества. Дезинфицирующий раствор всегда токсичен для растительных тканей и в той или иной степени угнетает рост эксплантов. Поэтому только правильный выбор стерилизующего агента, его дозировки и времени стерилизации могут обеспечить удовлетворительные результаты [4].

Цель работы — изучение эффективности стерилизующих веществ на этапе введения семенного материала сахарной свёклы в культуру in vitro и подбор оптимальных концентраций стерилизующих агентов.

Материалы и методы исследований

Для исследований были использованы семена селекционных материалов сахарной свёклы ФГБНУ ВНИИСС им. А.Л. Мазлумова. Питательную среду готовили с использованием макро- и микросолей в количествах, соответствующих прописи Гамборга [5],

№ 10 • 2023 САХАР 33

MARIBO гибриды сахарной свеклы HILLESHOG

mariboseed.com/russia hilleshog.com/ru

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

MARI ВО

мезоинозит, витамины по Уайту (Bt, B6, PP). Также важными компонентами питательной среды являются регуляторы роста, такие как «Бензиламинопурин», «Гибберлин» и «Кинетин», которые определяют направление и характер развития эксплантов. Культивирование растений осуществлялось при температуре 26 оС, 16-часовом фотопериоде с освещённостью 5000 люкс и относительной влажностью воздуха 70 %.

При введении в культуру in vitro зрелых зародышей семян сахарной свёклы необходимо получить асептический материал, свободный от бактериальной и вирусной инфекции, так как в результате попадания микроорганизмов на питательную среду подавляется рост и развитие культивируемых растений. Важно подобрать такой способ стерилизации, при котором будет достигаться высокий процент стерильных и жизнеспособных эксплантов.

Результаты исследований

Результаты сравнения действия различных стерилизующих агентов показали, что использование 10%-ных растворов хлорамина Б, Domectos и Javelion обеспечивало 84-100%-ную стерильность семенного материала (см. табл.).

Минимальное количество регенерантов (70 %) было получено при обработке семян 10%-ным раствором хлорамина. Доля инфицированных эксплантов составила 16 % от общего числа введённых в культуру. Отмечалось замедление роста и развития растений в данном варианте. Наибольшей выживаемостью,

достигающей 91—98 %, обладали регенераты при обеззараживании семян 10%-ными растворами Domectos и Javelion. Количество инфицированных семян при обработке Domectos (10 %) составило 6 % от общего числа. При использовании Javelion инфекции за весь период наблюдений обнаружено не было, что доказывает эффективность выбранного стерилизующего агента. На исследуемых концентрациях 10 % Domectos и Javelion отмечался хороший прирост растений, листовые пластинки имели светло-зелёный окрас листьев. Развитие по 5-балльной шкале показывает, что из всех исследуемых концентраций самый высокий балл установлен таким стерилизующим агентам, как Domectos и Javelion — 10 %.

Следует отметить, что данные дезинфицирующие вещества позволяют достигать не только высокого выхода асептической культуры, но и получать жизнеспособный хорошо развитый растительный материал (см. рис.).

Заключение

В итоге проведённых исследований выявлено, что выбранные в качестве стерилизаторов вещества не все полностью уничтожили инфекцию, так как степень проявления стерилизующего эффекта у них была различной. Неодинаково хорошо они воздействовали на рост и развитие эксплантов сахарной свёклы. По итогам данного эксперимента были найдены оптимальные концентрации стерилизующих веществ на развитие зрелых зародышей семян сахарной свёклы,

Эффективность стерилизации зрелых зародышей семян при введении в культуру in vitro

Номер варианта Дезинфицирующий раствор Концентрация раствора, % Введено семян в культуру, шт. Инфицировано семян, % Получено регенерантов, % Развитие регенерантов (по 5-балльной шкале)

1 Хлорамин 10 50 16 70 3

2 Domectos 10 50 6 91 5

3 15 50 0 84 4

4 Javelion 10 50 0 98 5

5 15 50 0 86 4

Влияние стерилизующих веществ на развитие зрелых зародышей семян сахарной свёклы: 1 — 10%-ный раствор хлорамина Б; 2 — 10%-ный раствор Domectos; 3 — 15%-ный раствор Domectos; 4 — 10%-ный раствор Javelion; 5 —15%-ный раствор Javelion

34 САХАР № 10 • 2023

MARIBO@ гибриды сахарной свеклы HILLESHOG*

mariboseed.com/russia

hilleshog.com/ru

HILLESHOG

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ САХАРНЫХ ЗАВОДОВ

MÖIKPOMEP

БОЛЬШАЯ ЛИНЕИКА TBC ДЛЯ ВСЕХ СТАДИЙ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА

ПЕНОГАСИТЕЛИ

ЛАПРОЛ

ИНГИБИТОРЫ НАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ

РЕОНОЛ| МАКРОМЕР

АНТИСЕПТИКИ

ЛАПРАМОЛ СЕПТ ПЛЮС ЛАПРАМОЛ ФЕРМЕНТ

СПАСИБО ЗА ВАШ ВЫБОР!

+7 4922 21 53 74 +7 4922 32 34 91 INFO@MACROMER.RU

MACROMER.RU

а именно 10%-ный раствор Domectos и Javelion. Полученные результаты показали, что данные стерилизующие агенты обладают достаточно сильной антибактериальной и антигрибковой активностью по отношению к патогенам при введении семенного материала сахарной свёклы в культуру in vitro.

Список литературы

1. Федоренко, В.Ф. Современные технологии и оборудование в селекции и семеноводстве отечественных сортов сахарной свёклы / В.Ф. Федоренко, Н.П. Ми-шуров, Т.А. Щеголихина : научный аналитический обзор. — М. : Росинформагротех, 2018. — 88 с.

2. Знаменская, В.В. Микроклональное размножение сахарной свёклы / В.В. Знаменская, Т.П. Жужжалова // Методические рекомендации. — Воронеж, 1995. — 23 с.

3. Цеменовский, М.А. Выбор оптимального режима стерилизации для введения семян базилика в культуру in vitro / М.А. Цеменовский. - М. : МСХА им. К.А. Ти-мирзяева. — URL: 79852372156@yandex.ru (дата обращения: 04.09.2023).

4. Катаева, Н.В. Клональное микроразмножение растений / Н.В. Катаева, Р.Г. Бутенко. — М. : Наука, 1983. — 97 с.

5. Гамборг, О.Л. Методы культивирования и определения глюканаз в суспензионных культурах пшеницы и ячменя / О.Л. Гамборг, Д.Э. Эвели // Биохимия. — 1968. - № 46 (5). - С. 417-421.

Аннотация. Проведены исследования по выявлению эффективности стерилизирующих агентов при введении семян сахарной свёклы в культуру in vitro. Установлены оптимальные концентрации Domectos и Javelion (10 %), что обеспечивало 84-100%-ную стерильность семенного материала. Ключевые слова: сахарная свёкла, культура in vitro, питательная среда, стерилизующие агенты, хлорамин, Domectos, Javelion, регенеранты. Summary. Studies have been conducted to identify the effectiveness of sterilizing agents when introducing sugar beet seeds into culture in vitro. Optimal concentrations of Domectos and Javelion (10 %) were established, which ensured 84-100 % sterility of the seed material.

Keywords: sugar beet, in vitro culture, nutrient medium, sterilizing agents, сhloramine, Domectos, Javelion, regenerants.

№ 10 • 2023 САХАР 35 -

MARIBO® гибриды сахарной свеклы HILLESHOG®

mariboseed.com/russia hilieshog.com/ru