CC BY
0УДК 57.085.23
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА РАСТЕНИЙ ДЛЯ КЛОНАЛЬНОГО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЯ ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ
Л.А. Чебан, Е.В. Немцова
ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского»
В статье представлены результаты исследований по изучению влияния фиторегуляторов роста в процессе клонального микроразмножения черной смородины (Ribes nigrum L.). Изучено влияние регуляторов роста цитокининовой природы зеатина и 6-бензиламинопурина на параметры роста микропобегов черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская. Выявлено, что применение зеатина в концентрации 0,5 мг/г для культивирования черной смородины in vitro являлось более эффективным по сравнению с 6-бензиламинопурином. При использовании зеатина были отмечены наиболее оптимальные значения коэффициента размножения и длины побега, а также происходило корнеобразование. При использовании 6-бензиламинопурина для культивирования мериклонов черной смородины изученных сортов наблюдались высокие значения коэффициента размножения, однако это приводило к уменьшению длины побега. Интенсивное корнеобразование наблюдалось при использовании безгормональных сред, а также при использовании зеатина.
Ключевые слова: ауксины, цитокинины, клональное микроразмножение, черная смородина, культура in vitro, регуляторы роста.
Введение. Черная смородина (Ribes nigrum L.) — кустарник, распространенный в умеренных районах Европы и Азии, ценится за плоды, богатые витамином C и полифенолами, и используется в кулинарии и медицине [2]. Листья и почки применяются в медицинской практике, обладая противовоспалительными и антигистаминными свойствами. Селекция черной смородины направлена на создание адаптивных сортов, устойчивых к неблагоприятным условиям.
Культивирование in vitro и метод клонального микроразмножения позволяют размножать растения вне природной среды, используя фитогормоны для регулирования роста и развития [4]. Ауксины и цитокинины, такие как 6-БАП (6-бензиламинопурин), зеатин применяются для стимуляции деления клеток и формирования побегов, обеспечивая высокую продуктивность полученной культуры.
Актуальность представляет изучение процесса клонального размножения черной смородины, так как использование культуральных приемов ускоряет селекционный процесс, позволяет получить большое количество оздоровленного безвирусного посадочного материала [3].
Цель данной работы - изучить влияние 6-БАП и зеатина на эффективность клонального микроразмножения черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская.
Материалы и методы исследования. Исследование проводилось в период с 20232024 гг в лаборатории ИННО-центра биотехнологии и экологии Брянского государственного университета им. ак. И.Г. Петровского. Изучали влияние 6-БАП и зеатина на морфометрические показатели, коэффициент размножения и укореняемость мериклонов черной смородины сортов Партизанка Брянская и Мавлади.
В ходе исследования использовали среду Мурасиге-Скуга (МС), содержащую 0,5 мг/л 6-БАП и 0,5 мг/л зеатина [1]. Контролем служила среда, не содержащая регуляторов роста. Черенки растений-регенерантов изучаемых видов переносили на стерильные питательные среды согласно схеме опыта. Культивирование микропобегов осуществляли при 25°С под лампами дневного света при 16-часовом фотопериоде. Длительность субкультивирования составляла 8 недель. Определяли морфометрические показатели - коэффициент
размножения, длину побега и корня, число корней. Статистическую обработку проводили с помощью программы Microsoft Excel 2010.
Результаты и их обсуждение. В ходе исследования было установлено стимулирующее рост и размножение черной смородины действие фитогормонов. Изучено влияние внесения зеатина и 6-БАП на морфометрические показатели микропобегов в культуре in vitro, результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние 6-БАП на параметры роста мериклонов черной смородины сортов
изанка Брянская (среда MS) (* - отличия достоверны при р < 0.05).
Вариант Коэффициент размножения, шт Длина побега, мм Число корней, шт Длина корней, мм
Сорт Мавлади
Контроль 1,00±0,00 23,08±2,33 1,90±0,35 21,9±3,51
0,5 мг/л 6-БАП 3,50±0,09* 11,79±0,57* — —
Сорт Партизанка Брянская
Контроль 1,00±0,00 39,50±3,90 3,00±0,46 61,00±5,60
0,5 мг/л 6-БАП 3,60±0,42* 8,80±0,45* - —
Из данных таблицы 1 следует, что введение в питательную среду стимулятора цитокининовой природы 6-БАП обладало достоверным ростостимулирующим действием на черную смородину сорта Мавлади. Внесение в среду 0,5 мг/л 6-БАП приводило к увеличению коэффициента размножения черной смородины сорта Мавлади в 3,5 раза (рис. 1). Коэффициент размножения растений контрольного варианта составлял 1,00±0,00 шт., при использовании среды МС, содержащей 0,5 мг/л 6-БАП - 3,50±0,09 шт. соответственно.
Высоким значениям коэффициента размножения сопутствовали небольшие показатели длины побегов. Так, мериклоны черной смородины сорта Мавлади, культивируемые на среде, содержащей 6-БАП, характеризовались 2-х кратным уменьшением длины побега по сравнению с контролем (рис. 2). Длина побегов растений контрольного варианта составила 23,08±2,33 мм, а при использовании 0,5 мг/л 6-БАП - 11,79±0,57 (отличия достоверны при р < 0.05).
При использовании безгормональной среды, не содержащей стимуляторов роста, для культивирования черной смородины сорта Мавлади мериклоны интенсивно образовывали корни, среднее число которых составляло 1,90±0,35 шт. Длина корней у растений контрольного варианта составляла 21,9±3,51 мм. Образование корней на среде, содержащей цитокинин 6-БАП, не происходило, так как цитокинины активизируют рост побегов и увеличивают коэффициент размножения. Одновременно с этим происходило ингибирование роста корневой системы. Отсутствие цитокининов в контрольном варианте питательной среды, без добавления фитогормонов, приводило к выработке у растений эндогенных ауксинов и активизации корнеобразования.
Изучено влияние 6-БАП на клональное размножение черной смородины сорта Партизанка брянская. Внесение в среду 0,5 мг/л 6-БАП приводило к увеличению коэффициента размножения черной смородины сорта Партизанка Брянская в 3,6 раза по сравнению с контрольным вариантом (рис. 1). Коэффициент размножения данного сорта при использовании среды, содержащей 0,5 мг/л 6-БАП, составил 3,60±0,42 шт., в контрольном варианте без добавления фитогормонов - 1,00±0,00 шт.
Высокие значения коэффициента размножения мериклонов сорта Партизанка брянская также сопровождались небольшими показателями длины побегов. Мериклоны данного сорта, культивируемые на среде, содержащей 6-БАП, характеризовались меньшим значением длины побегов по сравнению с контролем (рис. 2). Длина побегов растений
контрольного варианта составила 39,50±3,90 мм, что в 4,5 раза больше, чем при использовании среды, содержащей 6-БАП. При использовании среды, содержащей 0,5 мг/л 6-БАП, коэффициент размножения являлся достаточно высоким (3,60±0,42), а длина побегов минимальной, и составляла 8,80±0,45 мм (отличия достоверны при р < 0.05).
При использовании безгормональной среды для культивирования черной смородины сорта Партизанка брянская, размножения растений не происходило. Мериклоны образовывали корни, среднее число которых составляло 3,00±0,46 шт. Длина корней у растений контрольного варианта составляла 61,00±5,60 мм. Интенсивное корнеобразование связано с выработкой эндогенных ауксинов у растений, культивируемых без добавления фиторегуляторов роста.
Рис. 1. Влияние 6-БАП на коэффициент размножения черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская
<0 о
и ■и ю о
к а
I
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
39.5
23,08
< < * < * <
11,79
МММ
......
□ Контроль
□ 0,5 мг/л 6-БАП
Мавлади
Партизанка Брянская
Рис. 2. Влияние 6-БАП на длину побегов черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская
Изучено влияние внесения зеатина на параметры роста микропобегов черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская в культуре in vitro (результаты приведены в таблице 2). Для проведения опытов использовали питательную среду Мурасиге-Скуга, содержащую зеатин в количестве 0,5 мг/л. Контрольный вариант среды не содержал фиторегуляторов роста. Было выявлено стимулирующее влияние зеатина на процессы роста микропобегов и корнеобразования в культуре in vitro.
Коэффициент размножения черной смородины сорта Мавлади в контрольном варианте составил 1,17±0,11 шт., при введении 0,5 мг/л зеатина - 1,92±0,19 шт., что в 1,6 больше, чем в контрольном варианте (рис. 3). Наибольшее значение длины побега мериклонов черной смородины данного сорта было отмечено при использовании 0,5 мг/л зеатина и составило 27,77±2,44 мм, что в 1,7 раза больше контрольного показателя. Средняя длина побегов контрольного варианта составила 16,71±1,84 мм (рис. 4).
Таблица 2
Влияние зеатина на параметры роста мериклонов черной смородины сортов Мавлади и
Партизанка Брянская (среда M VIS) (отличия достоверны при p < 0.05).
Вариант Коэффициент размножения, шт Длина побега, мм Число корней, шт Длина корней, мм
Сорт Мавлади
Контроль 1,17±0,11 16,71±1,84 2,09±0,21 33,09±2,67
0,5 мг/л зеатина 1,92±0,19* 27,77±2,44* 2,33±0,31 58,17±8,12*
Сорт Партизанка Брянская
Контроль 1,15±0,10 29,67±3,60 1,62±0,18 42,54±5,02
0,5 мг/л зеатина 2,00±0,16* 41,81±3,73* 2,77±0,28* 70,54±10,64*
Выявлено, что внесение зеатина способствовало образованию и росту корней у мериклонов черной смородины сорта Мавлади. Число корней мериклонов черной смородины при использовании 0,5 мг/л зеатина составило 2,33±0,31, что незначительно превышало показатель контрольного варианта, который составил 2,09±0,21 (рис. 5, отличия недостоверны р < 0.05). Длина корней микропобегов на среде, содержащей 0,5 мг/л зеатина превысила показатель контрольного варианта в 1,8 раза и составила 58,17±8,12 мм (рис. 6).
Оптимальным фитогормоном культивирования черной смородины сорта Мавлади являлось использование 0,5 мг/л зеатина (по сравнению с 6-БАП) - в этом случае были отмечены наиболее оптимальные значения морфометрических показателей микропобегов, а также активизировались процессы корнеобразования.
Результаты изучения влияния зеатина на культивирование черной смородины сорта Партизанка Брянская представлены в таблице 2. При использовании среды, содержащей 0,5 мг/л зеатина, коэффициент размножения превышал показатели контрольного варианта в 1,7 раза (рис. 3). При использовании данной концентрации фитогормона длина побегов мериклонов была наибольшей и составила 41,81±3,73 мм, что в 1,4 раза больше контрольного варианта, для которого данный показатель составил 29,67±3,60 мм (рис. 4).
Выявлено, что использование среды с содержанием 0,5 мг/л зеатина для культивирования черной смородины сорта Партизанка Брянская приводило к интенсивному корнеобразованию.
2,5
; 2
8 1,5 я
« 1
•е •е
т О
X 0,5
Мавлади
Партизанка Брянская
п Контроль И 0,5 мг/л зеатина
Рис. 3. Влияние зеатина на коэффициент размножения черной смородины сортов
Мавлади и Партизанка Брянская
« о
и
<и ю
8
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
□ Контроль
Мавлади
Партизанка Брянская
0
Рис. 4. Влияние зеатина на длину побега черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская
Рис.5. Влияние зеатина на количество корней у мериклонов черной смородины сортов
Мавлади и Партизанка брянская
Рис. 6. Влияние зеатина на длину корней черной смородины сортов Мавлади и Партизанка Брянская
Оптимальным способом культивирования черной смородины сорта Партизанка Брянская являлось использование среды с 0,5 мг/л зеатина (по сравнению с культивированием на среде с 6-БАП). В этом случае получены наиболее качественные микропобеги и активно протекало корнеобразование. Применение зеатина для
культивирования черной смородины in vitro являлось эффективным не только для роста побегов и их мультипликации, но и для стимуляции корнеобразования. Применение 6-БАП приводило к росту побегов, но не корневой системы.
Выводы:
1. Выявлено, что применение зеатина для культивирования черной смородины in vitro являлось эффективным не только для роста побегов и их мультипликации, но и для стимуляции корнеобразования. Применение 6-БАП приводило к росту побегов, но не корневой системы.
2. Оптимальным для культивирования черной смородины сортов Мавлади и Партизанки брянской in vitro являлось использование 0,5 мг/л зеатина - в этом случае были отмечены наиболее оптимальные значения коэффициента размножения и длины побега, а также происходило корнеобразование.
3. При использовании регулятора роста цитокининовой природы 6-БАП для культивирования мериклонов черной смородины изученных сортов происходило увеличение коэффициента размножения мериклонов, однако растения в конгломерате характеризовались низкой жизнеспособностью и небольшой длиной побега из-за нехватки питания. Корнеобразования не наблюдалось.
Список литературы
1. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures // Physiologia plantarum. - 1962. - T. 15. - No. 3.- pp. 473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.
2. Астахов А.И. Смородина черная: состояние и перспективы селекции // Современное состояние культур смородины и крыжовника: сб. науч. тр. ВНИИ садоводства им. И В. Мичурина. - Мичуринск, 2007. - С. 21-31.
3. Атрощенко Г.П. Научные основы ускоренного оздоровления и размножения смородины при производстве элиты: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук: 06.01.07. - Мичуринск, 1995. - 57 с.
4. Бутенко Р.Г. Использование культуры тканей растений в сельскохозяйственной науке и практике // Сельскохозяйственная биология. - 1979. - Т. 14. - № 3. - С. 306-315.
Сведения об авторах
Чебан Лолита Андреевна - студентка кафедры биологии Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, e-mail: 89506909570@mail.ru.
Немцова Елена Валентиновна - кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, e-mail: elenanemz@mail.ru.
USE OF PLANT GROWTH REGULATORS FOR THE CLONAL MICROPROPAGATION
OF BLACKCURRANT
L.A. Cheban, E.V. Nemtsova
Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky
The article presents the results of studies on the influence of growth regulators in the process of clonal micropropagation of black currant (Ribes nigrum L.). The influence of cytokinin growth regulators zeatin and 6-benzylaminopurine on the growth parameters of black currant microshoots of the Mavladi and Partizanka Bryanskaya varieties has been studied. It has been found that the use of zeatin at a concentration of 0.5 mg/g for in vitro cultivation of black currant was more effective compared to 6-benzylaminopurine. When using zeatin, the most optimal values of the multiplication coefficient and shoot length were noted,
and root formation also occurred. When using 6-benzylaminopurine for the cultivation of black currant mericlones of the studied varieties, high values of the multiplication coefficient were observed, but this led to a decrease in shoot length. Intensive root formation was observed when using hormone-free media, as well as when using zeatin.
Keywords: auxins, cytokinins, clonal micropropagation, in vitro culture, growth regulators.
References
1. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures // Physiologia plantarum. - 1962. - T. 15. - No. 3.- pp. 473-497. DOI: W.UU/j.1399-3054.1962. tb08052.x.
2. Astahov A.I. Smorodina chernaya: sostoyanie i perspektivy selekcii // Sovremennoe sostoyanie kul'tur smorodiny i kryzhovnika: sb. nauch. tr. VNII sadovodstva im. I.V. Michurina. -Michurinsk, 2007. - S. 21-31.
3. Atroshchenko G.P. Nauchnye osnovy uskorennogo ozdorovleniya i razmnozheniya smorodiny pri proizvodstve elity: Avtoref. dis. ... dokt. s.-h. nauk: 06.01.07. - Michurinsk, 1995. -57 s.
4. Butenko R.G. Ispol'zovanie kul'tury tkanej rastenij v sel'skohozyajstvennoj nauke i praktike // Sel'skohozyajstvennaya biologiya. - 1979. - T. 14. - № 3. - S. 306-315.
Аbout authors
Cheban L.A. - student at the Department of Biology, Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky, e-mail: 89506909570@mail.ru.
Nemtsova E.V. - Ph.D. of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Biology, Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky, e-mail: elenanemz@mail.ru.
