CC BY
55
и
Шрнлл Hhl|>;ilJHka«K*. вгд.
Рис. 2 - Длина корней растений земляники F1 Всемирный дебют in vitro при разных вариантах выращивания в динамике, см
размножении методом in vitro оказался вариант с применением препарата Цитодеф в дозе 0,5 мг/л.
Выводы.
1. Выявлена целесообразность размножения гибрида земляники крупноплодной Всемирный дебют методом in vitro, что позволяет круглый год получать неограниченное количество оздоровлённого стандартного посадочного материала, предварительно рассчитано необходимое для этого количество пересадок растений (высота растений, количество листьев на одном растении, количество и длина корней).
2. Регулятор роста Цитодеф не оказывает существенного влияния на увеличение коэффициента размножения земляники крупноплодной. В среднем по всем вариантам опыта коэффициент размножения составил 1:5.
4. Лабораторный коэффициент размножения земляники крупноплодной гибрида F1 Всемирный дебют
Гибрид F1 Вариант выращивания, препарат
I - 6-БАП, 0,5 мг/л (контроль) II - Цитодеф + 6-БАП, 0,5 мг/л III - Цитодеф, 0,5 мг/л IV - Цитодеф, 1 мг/л V - Цитодеф, 0,25 мг/л
Всемирный дебют 1:5 1:4 1:5 1:5 1:5
не было выявлено их положительного влияния на увеличение коэффициента размножения, а также на формирование более высоких показателей основных биометрических характеристик растений (табл. 4). Такое количество полученных регенерантов является достаточно невысоким показателем, что объясняется генетической особенностью данного гибрида.
В результате анализа основных биометрических показателей развития растений отмечено, что используемые регуляторы роста имели неоднозначное влияние на стимуляцию роста растений, формирование листьев и корневой системы. Установлено, что в проведённой серии опытов лучшими из всех опытных вариантов для выращивания земляники купноплодной гибрида F1 Всемирный дебют при
3. Установлена возможность полноценной
замены препарата 6-БАП в составе питательной
среды регулятором роста Цитодеф.
Литература
1. Высоцкий В.А. Культура изолированных тканей и органов плодовых растений: оздоровление и микроклональное размножение // Сельскохозяйственная биология. 1983. № 7. С. 42-47.
2. Волкова Т.И. Ремонтантная земляника: биологические особенности, агротехника, сорта. М.: Наука, 2000. 143 с.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд. М.: Альянс, 2011. 352 с.
4. Бутенко Р.Г. Биотехнология: учеб. пособие для вузов / Р.Г. Бутенко, М.В. Гусев, А.Ф. Киркин [и др.] // Клеточная инженерия. Кн. 3 / под ред. Н.С. Егорова. М.: Высшая школа, 1987. 128 с.
5. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А. Сельскохозяйственная биотехнология. М.: Высшая школа, 2003. 469 с.
6. Бутенко Р.Г. Культура изолированных растительных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1964. 270 с.
Корнеобразование in vitro и адаптация ex vitro княженики арктической при клональном микроразмножении
С.С. Макаров, аспирант, Центрально-Европейская ЛОС -филиал ФБУ ВНИИЛМ; И.Б. Кузнецова, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО Костромская ГСХА
Княженика арктическая (КиЬш агсЫсш L.) — многолетнее травянистое растение из семейства розоцветные. По-другому её называют арктическая малина, поленика, мамура. Также существуют и другие местные названия этого ягодного растения. В плодах княженики содержится целый набор
важных в биологическом отношении веществ: сахар (до 7%), органические кислоты, ароматические вещества, дубильные и пектиновые вещества (0,4—0,6%), витамин С (до 200 мг/100 г), полифенолы. Особенно богата княженика эллагитанином, который препятствует развитию вредных кишечных бактерий. На рост полезных бактерий эллагитанин влияния не оказывает. Цвет плодов княженики обусловлен наличием антоцианов, обладающих антиоксидантным действием.
Плоды княженики могут употребляться в пищу в свежем виде или использоваться в приготовлении варенья, морсов, компотов, джемов, наливок и ликёров. Плоды княженики замораживают, сушат и заваривают с ними чай (также ароматным вкусом обладает чай, приготовленный из листьев княженики). Ягода находит применение и в пищевой промышленности, например в Финляндии — в производстве дорогих ликёров [1—4]. В народной медицине настой плодов используется в качестве противоцинготного, жаропонижающего средства, а также при почечнокаменной болезни, подагре, гастритах, колитах, анемии, острых респираторных заболеваниях, бронхиальной астме; наружно — при гингивитах и стоматитах. Свежие листья прикладывают к ранам как ранозаживляющее средство. Настойка листьев применяется при ревматизме. Растения княженики обладают высокой декоративностью, красиво цветут и плодоносят, поэтому она используется в интерьерах сада, при высаживании на бордюрах, клумбах, дорожках и рабатках [5].
Постепенное движение рынка к наиболее необычным, полезным и вкусным продуктам питания делает княженику наиболее привлекательной ягодой среди других. В то же время она редко встречается на прилавках магазинов, что объясняется её дороговизной. Постепенно она приходит в сады садоводов-любителей из леса, однако существует сортовая княженика, ягоды которой более крупные и ароматные [5].
Размножают сортовую княженику вегетативно — делением куста, стеблевыми и корневыми черенками, но наиболее эффективен метод клонального микроразмножения. У него есть ряд преимуществ: возможность получения оздоровлённого материала от поражённых вирусными, бактериальными и грибковыми заболеваниями растений; получение в большом количестве вегетативного потомства трудно размножаемых в обычных условиях видов растений; работа в лаборатории в течение круглого года и планирование выпуска растений к определённому сроку; возможность хранения в течение длительного времени пробирочных растений при пониженных температурах, что позволяет создать банк ценных форм растений [6, 7].
Большое значение при клональном микроразмножении имеет применение регуляторов роста, которые, управляя процессом органогенеза, позволяют быстрее получить высококачественный посад очный материал [8].
Цель исследования — изучить влияние росто-регулирующих веществ на органогенез растений княженики in vitro.
Материал и методы исследования. Исследование проводили в 2017—2018 гг. в лаборатории клонального микроразмножения Центрально-Европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ, а также в лаборатории биотехнологии Костромской ГСХА.
Процесс клонального микроразмножения состоит из четырёх этапов: введение в культуру in vitro (выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры); собственно микроразмножение (получение максимального количества меристематических клонов за счёт добавки цитокининов); укоренение размноженных побегов благодаря добавке ауксинов; адаптация растений in vivo в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле
[9 - 11].
На этапе укоренения размноженных побегов in vitro мы изучали влияние различных концентраций ауксинов ИМК (0,5 и 1 мг/л) и ИУК (0,5 и 1 мг/л), а также добавления Экогеля на процесс корнеобразования пробирочных растений княженики (рис. 1).
Рис. 1 - Корнеобразование in vitro растений княженики арктической
Результаты исследования. Выявлено, что при добавлении ИМК в концентрации 1,0 мг/л формировалось большее количество корней, чем при ИМК в концентрации 0,5 мг/л или в вариантах с ИУК, оно составляло в среднем 4,8 шт. В зависимости от наличия в питательной среде Экогеля (0,5 мг/л) различия были несущественны — в среднем 4,2 и 4,4 шт.
При взаимодействии факторов наибольшее количество корней княженики образовывалось при добавлении в питательную среду ИМК в концентрации 1,0 мг/л и Экогеля, 0,5 мг/л, оно составляло 5,0 шт. (табл. 1).
Средняя длина корней княженики в вариантах с ИМК (1,1 и 1,2 см) была значительно больше, чем с ИУК (0,9 см). Наличие в питательной среде Экогеля способствовало существенному увеличению средней длины корней. Максимальная длина корней также была в варианте с ИМК, 1,0 мг/л + Экогель, 0,5 мг/л и составляла 1,3 см (табл. 2).
1. Влияние концентрации различных ауксинов и добавки Экогеля на количество корней княженики (2018 г.)
Концентрация ауксина Количество корней, шт.
Экогель 0,5 мг/л без Экогеля среднее
ИМК, 0,5 мг/л 4,1 4,0 4,1
ИМК, 1,0 мг/л 5,0 4,5 4,8
ИУК, 0,5 мг/л 4,5 4,1 4,3
ИУК, 1,0 мг/л 4,0 4,4 4,2
Среднее 4,4 4,2 -
НСР05 ф. А=0,36, ф. В = 0,51, общ. = 0,72
2. Влияние концентрации различных ауксинов и добавки Экогеля на среднюю длину корней княженики (2017 г.)
Концентрация Средняя длина корней, см
Экогель 0,5 мг/л без Экогеля
ауксина среднее
ИМК, 0,5 мг/л 1,2 0,9 1,1
ИМК, 1,0 мг/л 1,3 1,0 1,2
ИУК, 0,5 мг/л 0,9 0,9 0,9
ИУК, 1,0 мг/л 0,9 0,8 0,9
Среднее 1,1 0,9 -
НСР05 ф.А=0,13, ф. В=0,18, общ =0,26
Рис. 2 - Растения княженики арктической, адаптированные к условиям ex vitro
4. Приживаемость адаптируемых растений-регенерантов княженики арктической в зависимости от состава субстрата
Состав субстрата Приживаемость, %
Кислый торф (верховой) 95
Дерновая земля 70
Кокосовый субстрат 76
Суммарная длина корней княженики также была значительно больше в вариантах с ИМК: при концентрации 1,0 мг/л она достигала в среднем 5,4 см, при 0,5 мг/л - 4,3 см, а с ИУК - 3,4 и 3,8 см соответственно (табл. 3).
3. Влияние концентрации различных ауксинов и добавки Экогеля на суммарную длину корней княженики (2017 г.)
Концентрация Суммарная длина корней, см
Экогель 0,5 мг/л без Экогеля
ауксина среднее
ИМК, 0,5 мг/л 4,9 3,6 4,3
ИМК, 1,0 мг/л 6,3 4,4 5,4
ИУК, 0,5 мг/л 4,0 3,5 3,8
ИУК, 1,0 мг/л 3,5 3,3 3,4
Среднее 4,7 3,7 -
НСР05 ф. А=0,69, ф. В = 0,97, общ. = 1,37
При добавлении в питательную среду Экогеля в концентрации 0,5 мг/л суммарная длина корней княженики была значительно больше. Наибольшая суммарная длина корней также была в варианте с ИМК, 1,0 мг/л + Экогель, 0,5 мг/л, и составляла 6,3 см.
Растения, укоренённые in vitro, мы адаптировали к условиям ex vitro (рис. 2). При этом высчитывали процент приживаемости растений-регенерантов княженики арктической от количества высаженных.
Приживаемость княженики арктической была намного выше в кислом торфе (95%), чем в обычной дёрновой земле и кокосовом субстрате (табл. 4).
Растения, адаптированные к нестерильным условиям, были высажены на опытном поле Центрально-Европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ (рис. 3). Приживаемость при пересадке в открытый грунт составляла 95%.
Рис. 3 - Адаптированные к нестерильным условиям растения-регенеранты княженики арктической в условиях опытного поля Центрально-Европейской ЛОС ВНИИЛМ
Выводы.
1. При одинаковых концентрациях ауксин ИМК более эффективно стимулировал корнеобразование княженики арктической в условиях in vitro, чем ауксин ИУК.
2. Экогель в концентрации 0,5 мг/л способствовал увеличению длины корней княженики на этапе укоренения растений in vitro.
3. На этапе адаптации клонируемых растений княженики арктической к нестерильным условиям приживаемость была наибольшей на кислом торфе и составляла 95%.
Литература
1. Karp K., Starast M., Varnik R. The Arctic Bramble (Rubus arcticus L.) the Most Profitable Wild Berry in Estonia // Baltic Forestry. 1997. T. 3. No 2. Pp. 47-52.
2. Ragnar M., Rytkonen P., Hedh J. Äkerbär // Black Island Books. 2017. 169 p.
3. Курлович Л.Е. Перспективы использования пищевых и лекарственных лесных ресурсов Российской Федерации // Состояние лесов Дальнего Востока и актуальные проблемы лесоуправления: матер. Всерос. конф. с междунар. участ. (г. Хабаровск, 6-8 октября 2009 г.). Хабаровск: ДальНИИЛХ,
2009. С. 138-140.
4. Тяк Г.В., Алтухова С.А. Выращивание княженики арктической на выработанном тофрянике // Интродукция нетрадиционных и редких растений: мaтер. IX Междунар. науч.-методич. конф. (г. Мичуринск, 21-25 июня 2010 г.).
2010. Т. 1. С. 326-332.
5. Тяк Г.В. Влияние минеральных удобрений на рост и плодоношение княженики арктической // Современные сорта и технологии для интенсивных садов: матер. Междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 275-летию А.Т. Болотова (г. Орёл, 15-18 июля 2013 г.). Орёл: ВНИИСПК, 2013. С. 251-253.
6. Макаров С.С. Вегетативное размножение княженики арктической (Rubus arcticus L.) in vitro // Актуальные проблемы ботаники и охраны природы: сб. науч. ст. Междунар. науч.-практич.конф., посвящ. 150-летию со дня рождения проф. Г.Ф. Морозова (г. Симферополь, 28-30 ноября 2017 г.). Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2017. С. 72-76.
7. Тяк Г.В. Размножение и культивирование княженики арктической (Rubus arcticus L.) / Тяк Г.В., Макаров С.С., Калашникова Е.А. [и др.] // Плодоводство и ягодоводство России. 2018. Т. 52. С. 95-99.
8. Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Смирнов В.С. Влияние регуляторов роста на органогенез растений при клональном микроразмножении княженики арктической (Rubus arcticus L.) // Лесохозяйственная информация. 2017. № 2 (4). С. 103-108. [Электронный ресурс].URL//: http://lhi.vniilm.ru/
9. Катаева Н.В., Бутенко Р.Г. Клональное микроразмножение растений. М.: Наука, 1983. 96 с.
10. Сельскохозяйственная биотехнология: учебник / В.С. Ше-велуха [и др.]. М.: Высшая школа, 1998. 416 с.
11. Соловых Н.В. Использование биотехнологических методов в работе с ягодными культурами: методич. рекоменадации. Мичуринск: Изд-во Мичуринского ГАУ, 2009. 47 с.
Эколого-биологические особенности формирования элементного состава тысячелистника благородного (Achillea nobilis) степной зоны Оренбургского Предуралья
З.Н. Рябинина, д.б.н., профессор, М.В. Рябухина, к.б.н., Ю.М. Злобина, аспирантка, ФГБОУ ВО Оренбургский ГПУ
Современный уровень антропотехногенной нагрузки, аккумулятивная способность почвы, миграция химических элементов в системе «почва - растение» определяет большое внимание к исследованию накопления растениями тяжёлых металлов. Действие тяжёлых металлов на отдельные виды растений проявляется неоднозначно. Необходимо глубокое изучение дозозависимого эффекта воздействия конкретного вещества, а также суммарное воздействие ряда веществ на определённое растение.
В качестве эксперимента нами выбрано повсеместно распространённое растение, которое нередко применяется в народной медицине, -тысячелистник благородный (Achillea nobilis). Наши исследования направлены на оценку биоиндикационных свойств растения, а также способности аккумулировать вещества, поступающие из почвы. Для многих веществ, в частности для тяжёлых металлов, почва является аккумулятором. Учитывая современный уровень техногенной нагрузки на почву, в качестве модели исследования нами выбран район произрастания растения в условиях техногенного воздействия и экологически чистый [1-3].
Цель исследования - определить количественное содержание микроэлементов-биофилов (Cu, Fe, Na, Zn) и тяжёлых металлов (Hg, Pb) в траве тысячелистника благородного.
Материал и методы исследования. Объектом исследования были фотосинтезирующие части (трава) тысячелистника благородного. Трава была собрана в Гайском районе Оренбургской области. Тысячелистник благородный — многолетнее травянистое растение семейства астровых — А81егасеае.
Предметом исследования были микроэлементы-биофилы (№, Zn, Си, Fe) и тяжёлые металлы (Щ, РЬ) в растительном сырье. Определение содержания химических элементов в растительном сырье производили атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре AAS-30 (Германия).
Содержание тяжёлых металлов в растениях, в том числе дикорастущих, в настоящее время законодательно не нормируется, поэтому чаще всего исследователи для гигиенической оценки лекарственного сырья пользуются показателями, которые приняты для биологически активных добавок к пище на растительной основе СанПиН 2.3.2.1078-01 (2002).
Результаты исследования. Видовая специфичность тысячелистника благородного по отношению к тяжёлым металлам определяется тем, что растение аккумулирует необходимое количество элементов для обеспечения физиологических процессов, направленных на рост, репродукцию, газообмен, гидробаланс и другие процессы. В районах с низкой концентрацией биофильных элементов в почве растение выступает как аккумулятор, накапливая химически связанные тяжёлые металлы [4].
