24УДК 634.2
Изучение влияния гормонального состава питательной среды на морфогенез зародышей абрикоса обыкновенного в культуре in vitro
Острикова О.В., к.с.-х.н. Федотова И.Э., к.с.-х.н.
Хархардина Е.Л._
ФГБОУ ВО "Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева", Орел, Россия, ostrikova ov@mail.ru
Аннотация
В статье представлены результаты изучения жизнеспособности и интенсивности развития зародышей абрикоса в культуре in vitro в условиях искусственной стратификации и на свету при температуре 25°C в зависимости от наличия (или отсутствия) в среде культивирования регуляторов роста и развития растений. Выявлены особенности морфогенеза зародышей абрикоса в культуре in vitro, полученных от свободного опыления зимостойких сортов. Ключевые слова: эмбриокультура, абрикос, регуляторы роста и развития растений, среда культивирования, морфогенез
Studing of the nutrient medium hormonal composition influence on the morphogenesis of apricot embryos in vitro culture
Ostrikova O.V, cand. agri. sci. Fedotova I.E., cand. agri. sci.
Kharkhardina E.L._
Federal State Budgetary Education Institution of Higher Education "Orel State University named after I.S. Turgenev", Orel, Russia, ostrikova ov@mail.ru
Abstract
The results of viability and intensity apricot germs development studying in the culture of in vitro in artificial stratification and on light conditions at a temperature of 25°C depending on existence (or absence) in the environment of regulators growth cultivation and plants development are presented. Features of apricot germs morphogenesis in vitro culture received from free pollination of winter-hardy grades are revealed.
Key words: embriokultura, apricot, regulators of growth and plants development, cultivation environment, morphogenesis
Введение
Абрикос (P. armeniaca L.) - ценная теплолюбивая косточковая плодовая культура. В промышленных масштабах выращивается в южной зоне плодоводства РФ. Лимитирующими факторами для широкого продвижения абрикоса в более холодные зоны умеренно-континентального климата России являются следующие: сравнительно низкая морозостойкость деревьев (выдерживают морозы не ниже -27 °С) и очень раннее цветение, вследствие чего цветки часто повреждаются весенними заморозками (Скворцов, Крамаренко, 2007, Ноздрачева, 2008).
Тем не менее, отечественными селекционерами созданы сорта абрикоса, которые дают стабильные урожаи и адаптированные к условиям Центрально-Черноземного региона. Среди них такие, как: Триумф северный, Чемпион севера, Воронежский ароматный, Орловчанин, Агафоновский, Сюрприз. Они пользуются огромной популярностью в любительском садоводстве.
С целью повышения зимостойкости имеющегося сортимента абрикоса в селекционный процесс вовлекаются отдаленные, часто дикие формы. При этом сталкиваются с трудностями и проблемами отдаленной гибридизации (проблема постгамной несовместимости, проблема стерильности полученных гибридных семян), решить которые позволяет метод эмбриокультуры (или метод культивирования зародышей абрикоса в условиях in vitro) (Здруйковская-Рихтер, 2003, Лесникова-Седошенко, Митрофанова, Смыков, 2007, Коваленко, 2014). Кроме того, этот метод широко используется для преодоления периода покоя у семян, полученных в результате отдаленной гибридизации, что эффективно позволяет сократить сроки их стратификации.
Как оказалось, развитие зародышей абрикоса в культуре in vitro во многом зависит от генотипа, сроков введения в культуру зародышей, органо-минерального состава и соотношения регуляторов роста в питательной среде (Горина, Лесникова, Смыкова, 1997, Лесникова-Седошенко, Митрофанова, 2006,). Исследование условий культивирования зародышей абрикоса в культуре in vitro является весьма актуальным в настоящее время. В связи с
этим цель работы - изучение влияния гормонального состава питательной среды на морфогенез зародышей, полученных от свободного опыления зимостойких сортов абрикоса
Материалы и методика
Объектами исследования послужили зародыши от свободного опыления сортов абрикоса обыкновенного (P. armeniaca L.): Агафоновский, Орловчанин, Триумф Северный.
В качестве исходных эксплантов для культивирования in vitro использовали зародыши с семядолями, полученные от исследуемых сортов. Зародыши извлекали из семян, собранных в год введения в культуру.
В исследованиях руководствовались общепринятами методическими рекомендациями (Здруйковская-Рихтер, 1974, Доспехов, 1985, Джигадло, 2005, Кухарчик, Кастрицкая, Пугач, 2006).
Осуществляли многоступенчатую стерилизацию зародышей абрикоса следующими стерилизующими агентами: 70% этиловым спиртом, 10% раствором Лизоформина, 5% раствором Лизоформина.
Культивирование зародышей абрикоса проводили на питательной среде Смирнова двух вариантов: без регуляторов роста и с регуляторами роста (6-БАП - 0,2 мг/л; ИМК - 1 мг/л; ГК - 0,5 мг/л).
На первом этапе культивирование зародышей абрикоса осуществляли в условиях искусственной стратификации. Для этого их помещали в холодильник с температурой 2-5 °C при полном отсутствии освещения до начала развития зародышей. Развивающиеся зародыши после раскрытия семядолей культивировали на свету при температуре +25°C. Микрорастения с хорошо развитыми корневой и надземной системами переносили на жидкую питательную среду Кнопа, после чего высаживали в горшки с почвенным субстратом.
Результаты и их обсуждение
Исследование особенностей морфогенеза зародышей абрикоса различных сортов в культуре in vitro показало, что в условиях искусственной стратификации большее число зародышей абрикоса сортов Триумф Северный и Орловчанин развивалось на среде Смирнова без регуляторов роста (100 и 80 % развивающихся зародышей соответственно) (таблица 1).
Таблица 1 - Развитие зародышей абрикоса различных генотипов в условиях искусственной стратификации в культуре in vitro__
Количество развивающихся зародышей, %
Название генотипа Среда Смирнова без Среда Смирнова с В среднем по генотипу
регуляторов роста регуляторами роста
Агафоновский 57,14 68,00 62,57
Орловчанин 80,00 52,63 66,18
Триумф Северный 100 66,67 83,34
В среднем по средам 79,05 62,43 70,70
НСР05 12,31 3,83 4,45
В то же время, зародыши абрикоса сорта Агафоновский в культуре in vitro в условиях искусственной стратификации немного лучше развивались на среде Смирнова с регуляторами роста (68% развивающихся зародышей), чем на среде Смирнова без регуляторов роста (57,14% развивающихся зародышей).
Среди всех изученных генотипов большее число зародышей абрикоса развилось в культуре in vitro в условиях искусственной стратификации у сорта Триумф Северный: в среднем по генотипу оно составило 83,34 %, в то время как у сортов Агафоновский и Орловчанин данный показатель ниже и составляет в среднем по генотипу 62,57% и 66,18% соответственно.
При культивировании зародышей абрикоса в культуре in vitro на свету при температуре +25°C морфогенетический потенциал эксплантов оценивали по их жизнеспособности и интенсивности развития. При этом установили, что лучшую жизнеспособность зародыши абрикоса всех исследуемых генотипов проявляют на питательной среде Смирнова без регуляторов роста - в среднем она составила 59,44%, что несколько выше, чем на среде Смирнова с регуляторами роста - в среднем 47,50% (таблица 2). Среди всех исследуемых генотипов лучшую жизнеспособность на среде Смирнова без регуляторов роста проявили зародыши сорта Триумф Северный (66,67% жизнеспособных зародышей).
Жизнеспособность зародышей абрикоса сортов Орловчанин и Агафоновский на среде Смирнова без регуляторов роста составила 55,33% и 58,33% соответственно.
Таблица 2 - Жизнеспособность зародышей абрикоса различных генотипов в культуре in vitro при t = 25°С на свету,
Жизнеспособность, %
Название генотипа Среда Смирнова без Среда Смирнова с В среднем по генотипу
регуляторов роста регуляторами роста
Агафоновский 58,33 47,06 52,70
Орловчанин 53,33 45,45 49,39
Триумф Северный 66,67 50,00 58,34
В среднем по средам 59,44 47,50 53,47
НСР05 2,33 1,25 2,47
При изучении интенсивности развития зародышей абрикоса различных генотипов в культуре in vitro на свету при t = 25°С на питательной среде Смирнова с регуляторами роста и развития растений и при их отсутствии учитывали интенсивность развития корневой и надземной систем микрорастений (таблица 3). При этом нами было установлено, что лучшее развитие и корневой и надземной систем у зародышей абрикоса всех исследуемых генотипов проявляется на среде Смирнова, содержащей регуляторы роста: в среднем на ней длина корней составила 5,42 мм, а длина побегов - 6,00 мм, в то время, как на среде Смирнова без регуляторов роста - 3,14 мм и 4,73 мм соответственно.
Таблица 3 - Интенсивность развития зародышей абрикоса различных генотипов в культуре in vitro при t = 25°С на свету___
Длина корней, мм Длина побегов, мм
Название генотипа Среда Смирнова без Среда Смирнова с В среднем по генотипу Среда Смирнова без Среда Смирнова с В среднем
регуляторов регулятора регуляторов регуляторам по генотипу
роста ми роста роста и роста
Агафоновский 3,50 7,00 5,25 5,50 7,33 6,41
Орловчанин 2,50 3,67 3,08 4,38 4,75 4,56
Триумф Северный 3,42 5,60 4,51 4,33 5,62 4,97
В среднем 3,14 5,42 4,28 4,73 6,00 5,36
НСР05 0,15 0,85 0,63 0,31 0,69 0,48
Среди всех изученных генотипов лучший морфогенетический потенциал в культуре in vitro проявили зародыши сорта Агафоновский, причем как на среде Смирнова с регуляторами роста, так и при их отсутствии в среде: в среднем длина корней на двух вариантах среды Смирнова составила 5,25 мм, а длина побегов - 6,41 мм (рис. 1).
Смирнова с регуляторами роста
Рисунок 1 - Развитие зародышей абрикоса сорта Агафоновский в культуре in vitro на свету при t = 25°С.
Меньший морфогенетический потенциал культуре in vitro был выявлен у зародышей абрикоса сорта Орловчанин: в среднем длина корней на двух вариантах среды Смирнова составила 3,08 мм, а длина побегов - 4,56 мм.
Выводы
При культивировании in vitro зародышей абрикоса обыкновенного (P. armeniaca L.): Агафоновский, Орловчанин, Триумф Северный в условиях искусственной стратификации возможно получить интенсивно развивающиеся микрорастения. При этом лучшего развития большинства зародышей абрикоса удается получить при их культивировании на среде Смирнова без регуляторов роста.
При культивировании in vitro зародышей абрикоса изученных сортов на свету при температуре 25°С установили, что наличие регуляторов роста в среде культивирования в соотношении: 6-БАП 0,2 мг/л; ГК 0,5 мг/л; ИМК 1 мг/л стимулирует более интенсивное развитие зародышей абрикоса, хоть и не приводит к повышению их жизнеспособности.
Морфогенетический потенциал зародышей абрикоса в культуре in vitro зависит не только от условий культивирования, но и от генотипических особенностей экспланта. Больший морфогенетический потенциал в культуре in vitro проявили зародыши сорта Агафоновский.
Литература
1. Горина В.М., Лесникова Н.П., Смыкова А.В. Культура зародышей и получение гибридных форм персика, абрикоса, алычи // Сб. науч. тр. Государственного Никитского ботанического сада. 1997.Т. 119. С. 46-63.
2. Джигадло Е.Н. Методические рекомендации по использованию биотехнологических методов в работе с плодовыми, ягодными и декоративными культурами. Орел, 2005. 50 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с
4. Здруйковская-Рихтер А.И. Культура изолированных зародышей и некоторые другие приемы выращивания растений in vitro: методические рекомендации. М., 1974. 62 с.
5. Здруйковская-Рихтер А.И. Культура изолированных зародышей, генеративных структур и получение новых форм растений. Ялта, 2003. 368 с.
6. Коваленко Н.Н., Поливара Н.В. Эмбриокультура в селекции косточковых плодовых и декоративных культур // Субтропическое и декоративное садоводство. 2014. Т. 51. С. 200-206.
7. Кухарчик Н.В., Кастрицкая М.С., Пугач Р. М. Методика культивирования изолированных зародышей вишни и сливы // Плодоводство: науч. тр. Самохваловичи, 2006. Т. 18, ч.2. С. 157-162.
8. Лесникова-Седошенко Н.П., Митрофанова О.В., Смыков А.В. Биотехнологические приемы в селекции персика и абрикоса // Досягнення i проблеми генетики, селекции та биотехнологм. 2007. Т. 11. С. 521-524.
9. Лесникова-Седошенко Н.П., Митрофанова О.В. Особенности морфогенеза в культуре органов и тканей абрикоса (Prunus armeniaca L) // Бюл. Гос. Никит. ботан. сада. 2006. Вып. 92. С. 12-15.
10. Ноздрачева Р.Г. Абрикос в Центральном Черноземье. Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2008. 238 с.
11. Скворцов А.К., Крамаренко Л.А. Абрикос в Москве и Подмосковье. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. 188 с.
УДК 634.722:58.036.5
Физиологические особенности адаптации смородины красной к абиотическим факторам зимнего периода в Центрально-Черноземном регионе
Панфилова О.В., к.с.-х.н.
Голяева О. Д., к.с.-х.н._
ФГБНУ Всероссийский НИИ селекции плодовых культур, Орёл, Россия, us@vniispk.ru
Аннотация
Приведены результаты исследований особенностей водного режима сортов смородины красной в период покоя. Оводненность, содержание свободной и связанной воды в побегах определяется сортовыми особенностями и периодом исследования. Устойчивость тканей побегов к низким температурам определяется количеством прочно связанной воды. Высокое содержание связанной воды и водоудерживающей способности побегов было у сортов Голландская красная, Натали, Валентиновка, Дар Орла, что свидетельствует об их высокой устойчивости к низким температурам.
Ключевые слова: водный режим, зимостойкость, побеги, красная смородина
Physiological features of the adaptation of red currant to abiotic factors of the winter period in the Central Chernozem region of Russia
Panfilova O.V., cand. agri. sci.
Golyaeva O.D., cand. agri. sci._
Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Orel, Russia, us@vniispk.ru Abstract
The study results of features of water holding ability of red currents varieties in winter period are given. Water-holding ability, available and bound water in shoots are determined by varietal features and a period of research. The stability of tissue shoots to low temperatures is determined by the amount of bound water. "Gollandskaya krasnaya", "Nataly", "Valentinovka", "Dar Orla" had a high content of bound water and Water-holding ability in shoots. These confirm their high resistance to low temperatures.
Key words: water holding ability, available and bound water, winter hardiness, genotypes, shoots, red currant
