CC BY
3518. Беспалова К.А., Белорус А.О., Шайдаров Л.В., Третьяков А.В. Investigation of the influence of etch process upon the morphology of the porous silicon particles. Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ. 2015. Т. 7. С. 10-13.
9. Porous silicon nanoparticles for target drag delivery: structure and morphology / Спивак Ю.М., Белорус А.О., Somov P.A., ТуленинС.С., Bespalova K.A., Мошников В.А. //Journal of Physics: Conference Series. - 2015. - Т. 643. - С. 012022.
10. The study of porous silicon powders by capillary condensation / Belorus A.O., Maraeva E.V., Spivak Y.M., Moshnikov V.A. // Journal of Physics: Conference Series. - 2015. - Т. 586. - № 1. - С. 12-17.
11. Кошевой В.Л., Белорус А.О., Левицкий В.С. Исследование распределения параметра кристалличности для плёнок mc-Si, полученных методом PECVD, с помощью рамановской спектроскопии. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2015. № 19 (183). С. 118-123.
12. Гаврилов, В.Ю. Физико-химические основы адсорбционного анализа дисперсных и пористых материалов: учебное пособие - Новосибирск: Изд-во НХТК, 2007. - 66с.
13. Surface functionality features of porous silicon prepared and treated in different conditions / Spivak Yu.M., Myakin S.V., Moshnikov V.A., Panov M.F., Belorus A.O., Bobkov A.A. // Journal of Nanomaterials. - 2016. - Т. 2016.
14. Morphology and internal structure of porous silicon powders in dependence on the conditions of post-processing / A. O. Belorus • K. Bespalova • Yu. M. Spivak // Conference Paper - February 2016 - DOI: 10.1109/EIConRusNW.2016.7448108 -Conference: 2016 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW)
15. Новые наноматериалы. Синтез. Диагностика. Моделирование: лабораторный практикум / Александрова О. А., АлешинА.Н., Белорус А.О., Бобков А.А., Гузь А.В., Кальнин А.А., Кононова И.Е., Левицкий В.С., Мазинг Д.С., Мараева Е.В.,Матюшкин Л.Б., Москвин П.П., Мошников В.А., Муратова Е.Н., Налимова С.С., Пономарева А.А., Пронин И.А., Спи-вакЮ.М. / / Санкт-Петербург, 2015.
16. Белорус А.О., Комлев А.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014613394, // Measurement of contact angel (MofCA) 26 марта 2014 г.
17. Исследование поведения наночастиц порошков пористого кремния методом «растекающейся капли» / Белорус А.О. // Современная наука: теоретический и практический взгляд; сборник статей Международной научно-практической конференции под ред. Сукиасян А.А.. - 2015. - С. 3-10.
МИКРОКЛОНАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ПЛОДОВЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР)
Сулейманова Севиль Джаваншир кызы,
Научно-исследовательский институт плодоводства и чаеводства Министерства Сельского Хозяйства Азербайджанской
Республики, диссертант
В области проблем, решаемых в растениеводстве с помощью метода культуры тканей, вегетативное микроклональное размножение растений наиболее подробно изучено и широко внедрено в производство. Наибольшие практические результаты достигнуты на основе этой технологии и создана биоиндустрия микроклонального размножения растений. Из статьи можно будет получить представление об изученности данного вопроса.
Ключевые слова: микроклональное размножение растений, посадочный материал, плодовые культуры, in vitro.
MICROCLONAL PROPAGATION OF FRUIT CROPS (REVIEW)
Suleymanova Sevil Javanshir qizi,
Research Institute of fruit and tea growing Ministry of Agriculture of the Republic of Azerbaijan, postgraduate student
In the field of the problems to be solved in plant culture method using tissues, vegetative micropropagation most extensively studied and widely applied in industry. The greatest practical results achieved based on this technology and created bioindustry micropropagation plant propagation. From the article it will be possible to get an idea of the study of this issue.
Keywords: microclonal propagation of plants, planting material, fruit crops, in vitro.
Введение
Достижения научно-технического прогресса невозможны без внедрения принципиально новых биотехнологий в производство. Значительное место в разработке приоритетных направлений науки занимает метод культуры растительных клеток, тканей и органов. С помощью этого метода представляется возможность резко повысить морфогене-тический потенциал растительного организма в интересах хозяйственной деятельности человека. Метод позволяет решить ряд практических проблем, таких как получение сортовых линий на основе сомаклональной изменчивости; гаплоидов и гомозиготных растений с применением мутагенов и стрессовых условий; массовое размножение оздоров-
ленных растений; получение биологически активных соединений и т.д. Эти крупные народно-хозяйственные проблемы решаются на основе особенностей биологии растительной клетки in vitro и прежде всего на ее способности в результате процессов деления и дифференциации воспроизводить целое растение. Безусловно, что решение указанных выше проблем потребует проведения глубоких исследований с участием высококвалифицированных кадров.
Теорией и принципом разработки этой биотехнологии является положение о возможности индукции дифференциации и органогенеза, возникновения биологической формы из одной растительной клетки, ее способности образовывать целое растение. Клетка in vivo в составе ткани
с определенной структурной дифференциацией выполняет узкую специфическую функцию. Реализация ее тотипотент-ности in vivo подавляется факторами и условиями, которые имеют место на материнском растении. Если же клетка извлекается из растения и помещается в искусственные контролируемые условия in vitro, то реализуется потенциальная возможность восстановления растения из клетки или группы клеток.
Преимущества биотехнологии микроклонального размножения растений перед традиционным способом настолько очевидны, особенно с точки зрения ее высокой рентабельности, что, несомненно, ее дальнейшее усовершенствование и развитие. Можно выделить несколько аспектов практического применения культуры in vitro плодовых растений. Культуру изолированных зародышей, например, широко применяют при селекционных работах для выращивания растений из гибридных семян, полученных от межвидовых и межродовых скрещиваний. Применение метода позволит увеличить коэффициент размножения нового сорта, ценного клона, перспективной формы того или иного растения, способствует выращиванию оздоровленного от вирусных инфекций посадочного материала, ускоренному размножению высокоурожайных сортов плодовых культур. В последнее время значительное время значительно расширился список видов и сортов, выращиваемых методом культуры изолированных тканей, как за рубежом, так и в постсоветском пространстве. Исследователей и практиков привлекают широкие возможности клонального микроразмножения по сравнению с традиционными методами: значительное увеличение (в сотни тысяч раз) выхода посадочного материала и улучшение его качества; возможность преодолевать период покоя и размножать растений независимо от времени года.
Во многих странах биоиндустрия микроклонального размножения поставлена на поточную промышленную основу и представлена десятками активно функционирующих предприятий [1]. Ведущим мировым производителем посадочного материала плодовых культур, в особенности яблони, персика и сливы, является Италия.
Обзорная часть
Метод клонального микроразмножения растений является на данный момент времени наиболее перспективным методом размножения растений, решающим широкий спектр задач, таких как:
- улучшение качества посадочного материала: повышение генетической однородности, повышение урожайности; - освобождение растений от вирусов за счет использования меристемной культуры, а также от бактериальных, грибных болезней и вредителей; - получение в сжатые сроки достаточного количества посадочного материала; - возможность работы в лабораториях круглый год и планирования выпуска растений к определённому сроку, длительного хранения растений без контакта с внешней средой, обмена материалом в международном масштабе без риска занести карантинные объекты [2, 3].
Наиболее важным требованием технологии является обеспечение полной стерильности и оптимальных условий для клеточного деления и дифференции исходной ткани. Затем необходимо добиться образования как можно большего количества микроклонов (мериклонов) и обеспечить их укоренение.
Чтобы эффективность микроклонального размножения была высокой, необходимо на всех этапах выполнения этой биотехнологии поддерживать оптимальные условия выращивания. С этой целью для каждой культуры разрабатывается конкретная методика микроклонального размножения [4].
Данный способ появился в 1957 г., когда американские исследователи Скуг и Миллер разработали методы регенерации растений из каллусной ткани путём её обработки фитогормонами - ауксинами и цитокинином, что сделало возможным получение безвирусного посадочного материала сельскохозяйственных растений [5].
Преимущества растений, полученных клональным микроразмножением:
1. Растение, выращенное из меристемы, является свободным от вирусов, даже если меристема была взята у заражённой особи, так как меристематическая верхушка нарастает быстрее, чем вирусы продвигаются по растению.
2. Безвирусные саженцы меньше поражаются грибными, бактериальными и другими болезнями.
3. Урожайность меристемных саженцев выше.
4. Саженцы, полученные микроклональным размножением генетически однородны, таким образом, появляется возможность получить большое количество однородных растений от одного маточного в сжатые сроки.
5. Меристемное размножение позволяет получить потомство от трудно размножаемых традиционными способами растений [6].
Процесс клонального микроразмножения можно разделить на 4 этапа [7, 8]:
1. Выбор маточных растений, изолирование эксплантов, введение в культуру in vitro.
2. Собственно микроразмножение, при этом необходимо получить максимальное число хорошо растущих мери-стематических клонов.
3. Укоренение микропобегов.
4. Адаптация мериклонов к нестерильным условиям среды, выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле.
Для каждого конкретного сорта растения на каждом этапе требуется индивидуальный подбор состава питательной среды.
Питательные среды для культивирования эксплантов плодовых культур могут быть твёрдыми, жидкими, двухслойными: нижний слой - агаризованный, верхний - жидкий. Жидкие среды обеспечивают большую подвижность трофических элементов. В этом их преимущество. Однако на таких средах сложно зафиксировать эксплант. Поэтому микропобеги на жидких средах закрепляют с помощью фильтровальных мостиков или используют двухслойные среды. По мнению некоторых ученых, укоренение микропобегов в жидкой питательной среде с использованием фильтровальных мостиков стимулирует процессы ризогенеза: отмечается раннее и интенсивное корнеобразование, уко-реняемость повышается на 16,0-16,7 %, количество корней увеличивается в 2,7-3,3 раза, а их длина в 1,7 раза [9].
Такие параметры, как расположение экспланта в куль-туральном сосуде (горизонтальное или вертикальное), тип пробок (ватные, пластмассовые, стеклянные, металлические и т.д.), соотношение объёмов микропобегов и питательной среды также влияют на эффективность размножения, причём для каждого вида и даже сорта растения. Все
эти параметры следует подбирать индивидуально.
Эффективность клонального микроразмножения в значительной степени определяется составом питательной среды. В культуре in vitro чаще всего используют среды Murashige & Skoog, Harvais I A, Hamborq & Evereq B5, Nitsch, J.P., White и другие (табл.) [10, 11, 12, 13]. Для многих ви-
Существуют различные модификации среды Мураси-ге-Скуга, которые также используются рядом исследователей. Например, Е. Werner, А. Вое на этапе введения в культуру подвоя яблони М 7 применили среду Мурасиге-Скуга с половинной дозой минеральных солей [15]. T.Cheng исполь-
дов растений, в том числе и для подвоев яблони, оптимальной является среда Мурасиге-Скуга (Мига8Ы§е Т., 8коо§ Б., 1962), которая изначально была разработана для тканей табака. Эта среда отличается большим содержанием неорганического азота, который стимулирует процессы органогенеза и соматического эмбриогенеза.
Таблица
зовал такую же среду для подвоев яблони и груши [16].
Кроме Мурасиге-Скуга для размножения растений in vitro используются и другие питательные среды. Например, Н.И. Туровская (1989) на этапе введения в культуру in vitro испытала на подвоях яблони 54-118 и 62-396 среды Гамбор-
Прописи основных питательных сред используемых в микроклональном размножении растений [14]
Компонент Состав питательной среды, мг/л
Hamborq& Evereq B5 Knudson С Murashige & Skoog Harvais I A Van Waes & Deberg
BM 1 BM 2
Ca(NO3)2*4H2O 1000.0 400.0
(nh4)2so4 134.0 500.0
KNO3 2500 1900.0 200.0
CaCl2*2H2O 150.0 440.0
NHNO, 4 3 - 1650.0 400.0
KH2PO4 - 250.0 170.0 200.0 240.0 240.0
KCl - 100.0
MgSO4*7H2O 250.0 250.0 370.0 200.0 100.0 100.0
FeSO4*7H2O 28.0 25.0 27.95 27.95 27.95
Na2H2PO4*2H2O 169.6
Na2 ЭДТА 37.3 37.23 37.23 37.23
Хелат железа 5 ml
CoCl2*6H2O 0.025 0.025 0.02
ZnSO4*7H2O 8.6 0.5 10.0 10.0
H3BO3 3.0 6.2 0.5 10.0 10.0
MgSO4*4H2O 13.2 7.5 22.3 0.5 25.0 25.0
CuSO4*5H2O 0.025 0.025 0.5 0.025 0.025
Na2MoO4*2H2O 0.25 0.25 0.04 0.25 0.25
KJ 0.75 0.83 0.1
Глицин - 2.0 2.0 2.0
Мезоинозит 100.0 100.0 1200 1200
Никотиновая кислота 1.0 0.5 5.0 50 5.0
Тиамин 10.0 0.1 5.0 0.5 0.5
Пиридоксин 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5
Фолиевая кислота 0.5 0.5
Биотин 0.05 0.05
Гидролизат казеина 500.0 500.0
L-Глютамин 100.0 100.0
6-БАП 0.2
Сахароза 20000 20000 30000 20000 20000
Картофельный экстракт 100.0 ml
Агар-агар 7000-8000 17500 10000 10000 6000 6000
Аскорбиновая кислота 10.0 10,0
рН-среды 4.8-5.2 5.7 6.0-6.4 5.8 5.8
га [10], Нича-Нича [12], Уайта [13] одновременно со средой Мурасиге-Скуга. В результате через два месяца культивирования эксплантов, достигших фазы розетки, было в 4,5-5 раз больше на среде Гамборга, чем Мурасиге-Скуга. На среде Уайта экспланты полностью погибли спустя 3 месяца, а на среде Нича-Нича в этот же период - отставали в развитии [17].
Успех введения в культуру in vitro растительного материала во многом определяется качеством стерилизации. Выбор стерилизатора зависит от особенностей экспланта. Чем нежнее растительная ткань, тем меньше должна быть концентрация стерилизующего агента, чтобы сохранить её жизнеспособность. Часто внутреннее заражение исходных эксплантов бывает намного сильнее, чем поверхностное. Чтобы предотвратить это заражение, растительный материал предварительно обрабатывают фунгицидами и антибиотиками против грибной и бактериальной инфекций [4].
Многие ученые считают, что оптимально в качестве стерилизующего вещества использовать 0,1 % раствор сулемы (хлорид ртути) в течение 60 до 120 секунд для листовых эксплантов и лепестков и 3 - 4 минут для побегов, с последующим 3-х кратным их промыванием стерильной дистиллированной водой. При таком способе стерилизации были получены хорошо растущие культуры, способные в дальнейшем к пролиферации каллусной ткани, индукции образования адвентивных почек и/или активации развития существующих меристем [18, 19].
Для стерилизации растительных тканей, вводимых в культуру in vitro, некоторые учёные предлагают использовать двухступенчатую стерилизацию, при которой эксплан-ты сначала выдерживают в течение 2 секунд в 70 % этиловом спирте, а потом в течение 15 мин в 0,1-0,2% растворе сулемы. Длина растительных верхушек при этом должна составлять 2-3 см [20].
Недостаток ртутьсодержащих препаратов - это их токсичность. Поэтому, наравне с ними часто используют стерилизаторы, содержащие хлор — гипохлорит натрия или кальция. Например, О.Р. Jones предложил сначала верхушки побегов подвоя яблони М 26 промывать в течение 1 часа в проточной воде, затем на 40 мин помещать в 10 %-ный раствор препарата Domestos (действующее вещество - гипохло-рит натрия) и после этого 5 раз ополаскивать в стерильной воде [21].
Е.С. Pua et al. предложили двухступенчатую стерилизацию с использованием гипохлоритов для побегов подвоев яблони Оттава-3: сначала 5-10 секунд в 95 %-ном спирте, а затем 5 мин в 10 %-ном Jivex - и 0,6 % - ном растворе NaOCl [22].
Обеспечить качество стерилизации на уровне сулемы, по мнению Корнацкого С.А., также позволяет более экологически безопасный йод в концентрации 0,01 % [7]. И.В. Бартиш и др. считают, что высокую эффективность стерилизации побегов груши можно достичь при использовании белково-связывающего стерилизатора - нитрата серебра в концентрации 0,1-0,3 % [23].
Для экономии дорогостоящих добавок в питательные среды целесообразно экспланты сначала помещать на среды без них, а после выбраковки заражённых сапрофитной микрофлорой, через 7-10 дней, «чистые» экспланты пересаживают на среды с полным минеральным составом для дальнейшего культивирования [24, 25].
Помимо стерилизации для борьбы с сапрофитной микрофлорой применяются антибиотики, которые обычно вводятся непосредственно в среду.
В последние время появились новые методы в медицине, технические новшества, которые можно с успехом использовать и при микроразмножении растений. Например, вычленение меристематической верхушки растения с помощью лазера в стерильной камере позволит достигнуть полной стерильности при введении эксплантов в культуру in vitro, уменьшить долю ручного труда в данной технологии [26].
Используемые в клональном микроразмножении плодовых культур стерилизаторы зачастую токсичны для человека, а также не дают полного освобождения эксплантов и сред от посадочной и средовой инфекции. Использование антибиотиков для защиты от инфекции в культуре растительных тканей мало освещено в литературе. Технические средства поддержания стерильности типа вычленения меристемы с помощью лазера, являются дорогостоящими методами. Таким образом, подбор стерилизаторов и антибиотиков для защиты эксплантов и сред от посадочной и средовой инфекции является актуальным элементом повышения эффективности клонального микроразмножения плодовых культур, в частности, вегетативно размножаемых подвоев яблони.
Важным элементом технологии производства безвирусного посадочного материала в культуре in vitro является применение регуляторов роста. Чаще всего используют природные регуляторы роста - фитогормоны (метаболиты самих растений) и их синтетические аналоги: цитокинины: природный — зеатин, синтетические - 6-бензиламинопу-рин (БАП), 6-фурфураминопурин (кинетин), 2-изопенте-ниладенин (2ip); ауксины: природный ауксин - индолил-3-уксусную кислоту (ИУК) и его синтетические аналоги — индолил-3-масляную кислоту (ИМК), а-нафтил-уксус-ную кислоту (а-НУК); гиббереллины (ГК); витамины: аскорбиновую кислоту, пиридоксин HCl, никотиновую кислоту, тиамин HCl и др. Они участвуют в регуляции процессов жизнедеятельности, в значительной мере определяя характер и темпы роста и развития эксплантов [27].
Бутенко Р.Г., Катаева Н.В., Viligas A.N. и др. выявили, что соотношение ауксинов и цитокининов в питательной среде является основным фактором, определяющим коэффициент размножения яблони [28, 29, 30]. Ряд авторов считают, что целесообразно применять цитокинины и ауксины совместно. Например, D. Dunstan et al. выявил, что микрорастения подвоя яблони М 4 на этапах введения в культуру и собственно микроразмножения образуют максимальное количество хорошо развитых побегов на среде, содержащей 1,15 мг/л БАП и 0,15 - 0,20 мг/л ИМК [31].
М. Laimer et al. (1988) предложил на этапе введения в культуру при микроразмножении яблони использовать 2,0 мг/л БАП совместно с НУК 0,4 мг/л [32].
Пугачёв Р.М. считает, что при микроклональном размножении сливы следует поддерживать концентрацию БАП в среде 0,5-0,75 мг/л в зависимости от плоидности эксплантов при концентрации ИМК до 0,1 мг/л [33].
Успешный рост побегов сливы китайской (Prunus salicina) достигался при использовании WPM-среды с 0,050,1 мг/л ИМК, 0,2 мг/л бензиладенина, 0,3 мг/л кинетина и 1,0 г/л гидролизата казеина [34].
Лучшие результаты по образованию побегов при микроразмножении вишни степной (Cerasus fruticosa Pallas) получали на среде РМ с 1 мг/л бензиламинопурина, 0,1 мг/л ИМК и 10-20 г/л сахарозы [35].
Существует другая точка зрения, согласно которой высокая гормональная насыщенность питательной среды приводит к угнетению эксплантов вплоть до их гибели. Чтобы избежать этого, многие авторы предлагают на первых двух 2-3 этапах микроразмножения растений использовать только БАП. На этапе введения в культуру in vitro побегов яблони добавление в среду только БАП положительно влияло как на рост, так и ризогенез. Дополнительное введение ГК и ИМК в концентрациях 0,1 и 10,0 мг/л в присутствии БАП привело к ингибированию ризогенеза на среде с 1,0 мг/л ИМК, независимо от концентрации ГК. При этом наблюдалось зарастание меристематических верхушек каллусом. Переход экспланта к каллусогенезу авторы объясняют нарушением эндогенного химического баланса под влиянием факторов питательной среды. Зарастание каллусом апекса вызывается нарушением процесса образования проводящей системы, в результате меристема оказывается изолированной от корней. Клетки этой ткани, лишаются продуктов питания, теряют свои меристематические свойства и начинают неорганизованно делиться. Процесс охватывает весь эксплант и завершается его гибелью. Также исследователи предполагают, что раневая поверхность экспланта яблони и прилегающие к ней клетки обладают высокой чувствительностью к регуляторам роста [36].
Контроль ризогенеза у размноженных in vitro побегов возможно осуществлять путём изменения состава питательных сред на этапе, предшествующем укоренению, способа аппликации индуктора ризогенеза и, в отдельных случаях, изменением температурных условий культивирования [31]. Температура относится к физическим факторам культивирования.
Некоторые учёные считают целесообразным непосредственно перед этапом укоренения дополнять среду (на фоне БАП 1,0-2,0 мг/л) аденинсульфатом в концентрации 50 мг/л, или, в зависимости от генотипа, антиоксидантом (АК, Ж, ПВП). Микропобеги при этом приобретают повышенную ризогенную активность: ускоряется корнеобразование, повышается укореняемость и улучшается качество корневой системы [37, 9].
К. Magyar-ТаЬоп, J. Dobranszki, I. Нийак установили, что наивысшая степень укоренения (76 %) микропобегов яблони сорта «Royal Gala» была зафиксирована при культивировании перед укоренением на среде, содержащей 1,0 мг/л бензиладенина в течение 4 недель [38].
Пугачёв Р.М. предлагает при укоренении гибридов сливы предварительное культивирование проводить на безгормональной среде, затем культивировать экспланты по 2 недели на свету и в темноте, на питательной среде QL с половинным составом макросолей, дополненной регуляторами роста (0,001 мг/л эпибрассинолида, 0,5-1,0 мг/л ИМК) [33].
Теперь рассмотрим, какие способы аппликации, виды и концентрации индуктора ризогенеза используются в технологии микроклонального размножения. Наиболее часто применяемым ауксином является индолилмасляная кислота (ИМК). По результатам исследований Sriskandrajah S., Mullins М., ИМК в концентрации 10 цМ стимулировало образование корней у яблони до 80% [39]. Среда 0,5 МС с добавлением 2 мг/л ИМК наиболее пригодна для корне-
образования микрорастений вишни степной [35]. Наиболее эффективным способом укоренения побегов сливы на агаризованной питательной среде является использование тальковых пудр ИМК с концентрацией 0,125 %, 0,25 % и ИУК с концентрацией 0,25, 0,5 % [7].
По результатам исследований ряда учёных, кратковременное воздействие ауксина на микропобеги оказывает большее стимулирующее влияние, чем постоянное его присутствие в среде. Для этого конгломерат побегов предварительно культивируют на средах с пониженым содержанием 6-бензиламинопурина (до 0,25 мг/л), а затем обрабатывают базальную часть микропобегов ИМК в различной концентрации и экспозиции: 100 мг/л в течение 30 мин, 30 мг/л - 18 часов (способствует более раннему началу корнеобразова-ния (на 4-5 дней), повышению укореняемости на 10-39%, лучшему развитию корневой системы, а также снижению или отсутствию каллусообразования), 2,0-3,0 мг/л - 4-7 дней в темноте (15,9-50,0% стимулирующий эффект на процессы корнеобразования). После этого побеги пересаживают на среду свободную от гормонов [9, 40, 41].
Существует также способ массового укоренения пробирочных растений непосредственно в почвенном субстрате, минуя стадию укоренения на питательных средах [39]. Перспективно, по мнению Пугачёва Р.М., использование технологии укоренения ех vitro на ионитных субстратах [33].
Naija S. и др. доказали участие полиаминов в контроле укоренения и взаимодействие с ауксинами во время физиологической фазы укоренения. Были получены следующие результаты по опыту: укореняемость MM 106 in vitro составляла 96,7 % после 6 дней культуры в темноте на среде с добавкой ауксина и перевода на вторую среду без регуляторов роста на 25 дней на свету. Без ауксина в первой среде побеги не укоренялись. Путресцин (PUT), спермидин (SPD), циклогексиламин (СНА) и аминогуанидин (AG) повышали укореняемость при использовании в первой культуре без ИУК. Дифлуорометилорнитин (DFMO), внесённый в первую среду с ИУК, ингибировал укоренение. При внесении вместе с ИМК PUT не влиял на повышение уровня эндогенных ИУК и индолил-3-ацетиласпарагиновой кислоты в побегах, но индивидуально повышал их уровни. Сходные данные получены по SPD, СНА и AG [42].
Часть исследователей предлагает использовать одновременно с ауксином добавки, а именно совместное применение ауксина и антиоксиданта (лимонная и аскорбиновая кислоты, поливинилпирролидон) стимулирует ризогенез подвоев и сортов яблони и груши на 13,4-40,0 % [9, 41].
Микрорастения сливы китайской (Prunus salicina) успешно укореняли на 0,5 среде МС с добавлением 0,2-0,5 мг/л ИМК, 15 г/л сахарозы и 20-40 мг/л флороглюцина [34].
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что нет единого мнения о влиянии регуляторов роста на успех микроклонального размножения плодовых культур.
К физическим факторам выращивания относятся температура, условия освещения, влажность воздуха и др.
На первых двух этапах клонального микроразмножения освещенность колеблется от 1000 до 3000 Лк, фотопериод 14 - 16 часов, но эти параметры зависят от культуры. Высокая интенсивность света может вызывать хлорозы и задерживать развитие, но при переносе в почву эти растения чувствуют себя лучше и растут энергичнее [37].
Существует другое мнение, что культивирование проли-ферирующих культур, а также укоренение побегов и адаптацию микрорастений необходимо проводить в культивационном помещении при длительности светового периода 16 часов, освещенности 3,5 тыс. Лк [7].
Спектральный состав света также играет важную роль. Некоторые исследователи указывают на синий свет, как основной компонент морфогенеза. А красный свет, по их мнению, у различных культур вызывает различную реакцию: у одних культур стимулирует образование почек, у других образование побегов, у третьих укоренение [43].
По мнению итальянских учёных Rosario Muleo и Stefano Morini, элонгация и рост стебля микрорастений подвоев яблони М 9 активнее происходит при красном спектре освещения эксплантов в фитотроне и замедляется при синем спектре. Также при красном спектре освещения снижается степень апикального доминирования и усиливается ветвление (мультипликация побегов), при синем спектре освещения повышается степень апикального доминирования и уменьшается мультипликация побегов [44].
Те же авторы выявили, что мультипликация (увеличение числа) побегов подвоя яблони ММ 106 в культуре in vitro является результатом взаимодействия двух биологических процессов: дифференциация боковых почек и развитие новых побегов, и оба эти процесса регулируются изменением спектрального состава света. Синий и ультрафиолетовый спектр света увеличивают число дифференцировавшихся из апикальной меристемы почек, противоположную реакцию вызывают красный, жёлтый и зелёный спектр света [45].
Ряд учёных считают, что выдерживание эксплантов в темноте в течение некоторого промежутка времени, повышает эффективность клонального микроразмножения. В частности, по данным Матушкиной О.В., увеличению образования адвентивных побегов у плодовых культур на 10,040,0 % способствует культивирование листовых пластинок и каллусных тканей в течение первых двух недель в темноте и при пониженных температурах (до +4° С) [37].
Температура и влажность воздуха так же играет важную роль в жизни микрорастений in vitro.
Ряд исследователей отмечают, что температура культивирования обычно варьирует в интервале 22 - 26оС днем и 18 - 22оС ночью. Оптимальная относительная влажность воздуха - 65-70 %. В некоторых случаях понижение температуры ведет к повышению эффективности размножения. В целом, для повышения коэффициента размножения необходимо каждому виду с учетом его естественного ареала произрастания подбирать индивидуальные условия культивирования [7, 40, 46, 47].
По мнению Харамильо Р.К., оптимальный температурный диапазон для клонального микроразмножения составляет + 21-25°С. При пониженных температурах, как пра-
вило, наблюдается формирование укороченных побегов с большим числом междоузлий, а при высоких (выше +26°С) - элонгация побегов и междоузлий [18].
Корнацкий С.А. предложил культивирование пролифе-рирующих культур, а также укоренение побегов и адаптацию микрорастений проводить при температуре +24-26°С, влажности воздуха 50-60 % [7]. Таким образом, по поводу применяемых физических факторов культивирования экс-плантов in vitro, мнения учёных сходятся в том, что необходимо каждому виду с учетом его естественного ареала произрастания подбирать индивидуальные условия культивирования.
Как видно из обзора литературных данных, нет единого мнения ученых о влиянии всех этих элементов технологии на успех клонального микроразмножения плодовых культур. К тому же для каждого вида и сорта растений оптимальный набор факторов культивирования индивидуален. Однако следует отметить, что существующая эффективность метода недостаточно высока. Присутствует ряд проблем в данной технологии, в частности:
1) недостаточно высокий выход конечного продукта - посадочного материала по причинам: - изменения штаммового состава, повышения вредоносности контами-нирующих экспланты сапрофитных микроорганизмов и, соответственно, высокого уровня некроза микропобегов от инфекции; - низкой адаптивности микрорастений, полученных in vitro, к нестерильным условиям среды;
2) большие затраты на стимуляторы роста, структурообразующие компоненты и др. соединения, соответственно, высокая себестоимость конечного продукта.
Известно, что для каждого нового сорта требуется индивидуальная проработка всех аспектов методики оздоровления in vitro: подбор оптимальных композиций питательных сред и ростовых веществ, безопасных и эффективных антибиотиков и стерилизаторов, изменение технологических приёмов [40, 48].
Остаются нерешенными такие проблемы, как низкая регенерационная способность отдельных генотипов, ви-трификация тканей, ингибирование ростовых процессов фенольными соединениями, борьба с микроорганизмами, особенно бактериями, паразитирующими в тканях, а также отсутствие знаний о закономерностях процессов регенерации. Большие капитальные и текущие расходы на оборудование и необходимость использования высококвалифицированного персонала являются также ограничивающим фактором использования этого метода размножения [37].
Перечисленные проблемы определяют необходимость усовершенствования методики клонального микроразмножения с целью повышения выхода и снижения себестоимости конечного продукта - оздоровленных адаптированных к нестерильным условиям микрорастений подвоев плодовых культур.
Список литературы
1. Калинин Ф.Л. Технология микроклонального размножения растений/ Ф.Л.Калинин, Г.П.Кушнир, В.В.Сарнацкая // Киев, Наукова Думка, 1992. - с. 115
2. Бунцевич Л.Л. Вирусные и вирусоподобные болезни плодовых культур и оздоровление растений способом клональ-ного микроразмножения in vitro / Л.Л.Бунцевич, М.В.Захарова, М.А.Костюк, Ю.П. Данилюк //Краснодар: научные труды. Проблемы интенсивного садоводства, 2010. - с. 191-193
3. Бъядовский И.А. Влияние спектрального состава света на развитие клоновых подвоев семечковых культур при микроразмножении / И.А. Бъядовский, М.Т. Упадышев, Е.Н. Беседина // Плодоводство и ягодоводство России. - 2013. -XXXVIII том. - с. 47-54
4. Беседина Е.Н. Усовершенствование метода клонального микроразмножения подвоев яблони in vitro/ автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.01.08 / Беседина Екатерина Николаевна // Краснодар, 2015. - с. 142
5. Кузьмина Н. Микроклональное размножение и оздоровление растений [Электронный ресурс] / Н. Кузьмина // Биотехнология, 2010. - Режим доступа: http://www.biotechnolog.ru/pcell/pcell6_1.html 11
6. Катаева Н.В. Клональное микроразмножение трудноразмножаемых сортов яблони / Н.В. Катаева // С.-х. биология, 1986. - № 4. - c. 18-22
7. Корнацкий С.А. Особенности клонального микроразмножения сливы в системе производства оздоровленного посадочного материала: автореф. дис. . канд. с.-х. наук: 06.01.07 / Корнацкий Сергей Аркадьевич// М., 1991. - 24 с.
8. Джигадло Е.Н. Методические рекомендации по использованию биотехнологических методов в работе с плодовыми, ягодными и декоративными культурами / под ред. Е.Н. Джигадло// Орёл: ГНУ ВНИИСПК, 2005. - 50 с.
9. Пронина И.Н. Оптимизация процесса ризогенеза подвоев и сортов яблони и груши in vitro: дис. . канд. с.-х. наук: 06.01.07 /Пронина Ирина Николаевна// Мичуринск, 2008. - 158 с.
10. Gamborg O.L. The effect of amino acids ammonium of the growth of plant cells in suspens culture / O.L. Gamborg // Plant Physiol, 1975. - v. 45 - p. 372-375
11. Murashige T. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobaceo tissue cultures / T. Murashige, F. Skoog // Physiol Plant, 1962. - V. 15, № 95. - P. 473- 497
12. Nitsch J.P. Haploid plants from pollen grains / J.P. Nitsch, C. Nitsch // Scienel., 1969. - v. 163, № 3842. - p. 587-589
13. White Ph. R. The cultivation of animal and plant cells / Ph. R. White// New York, 1954. - p. 239
14. Широков А.И., Крюков Л.А. Основы биотехнологии растений/ Н.Новгород, 2012. - с. 21
15. Werner E. In vitro propagation of Malling 7 apple rootstock / E.Werner, A. Boc // Hort.Sci., 1980. - v.15, № 4. - p. 509-510
16. Cheng T.Y. Micropropagation of fruit tree rootstocks - Proc of the conference on Nursary Production of fruit plants through tussie culture / T.Y. Cheng // Applicat and Feasibility, 1980. - v. 11. - p. 53
17. Туровская Н.И. Особенности регенерации апикальной меристемы клоновых подвоев яблони / Н.И. Туровская // Микроразмножение и оздоровление растений в промышленном плодоводстве и цветоводстве: Сб.науч.тр. ВНИИС им. И.В. Мичурина. - Мичуринск, 1989. - c. 13-17
18. Гранда Х.Р.К. Идентификация «В» вируса хризантем и создание коллекции in vitro оздоровленного посадочного материала: дис. . канд. с.-х. наук: 03.00.23 / Гранда Харамильо Роберто Карлос // М., 2009. - 105 с.
19. Майорова Ю.А. Оптимизация этапов клонального микроразмножения гибридов вишни на основе применения новых биологически активных веществ: ав- тореф. дис. . канд. биол. наук: 06.01.07 / Майорова Юлия Алексеевна // Краснодар, 2009. - 25 с.
20. Magyar-Tаbori K. Effect of cytokinin content of the regeneration media on in vitro rooting ability of adventitious apple shoots. / K. Magyar-Tаbori, J. Dobranszki, I. Hudаk // Scientia Horticulturae, 2011. - № 129. - p. 910-913
21. Jones O.P. Propagation in vitro of five apple scion cyltivars / O.P.Jones, C.A. Pontikis, M.E. Hopgood // Hort. Sci., 1979. -V. 54, № 2. - p. 155-158
22. Pua E.C. In vitro propagation of Ottawa -3 apple rootstock / E.C. Pua, Calvin Chohg, G.L. Rousselle // Can. J. Plant. Sci., 1983. - v. 63, № 1. - p. 183- 188
23. Бартиш И.В. Микроклональное размножение груши (Pyrus communis L.) in vitro / И.В. Бартиш, C.M. Меркулов, В.И. Корховой, В.П. Копань // Физиология и биохимия культурных растений, 1994. - №1. - с. 84-90
24. Walkey D. Production of apple plantiets from axillarybud meristems / D.Walkey // Canad. J. Plant Sci., 1972. - v. 72, № 6 - p. 1085-1087
25. Werner E. In vitro propagation of Malling 7 apple rootstock / E.Werner, A. Boc // Hort.Sci., 1980. - v.15, № 4. - p. 509-510
26. An engineering view to micropropagation and generation of true to type and pathogen-free plants. / Eli Khayat. Rahan Meristem Ltd. // Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century. - Israel, 2012. - p. 229-238
27. Острейко С.А. О полифункциональности регуляторов роста и развития растений / С.А. Острейко, Э.М. Дроздов-ский // Сельскохозяйственная биология, 1981. - т. 16. - №5. - c. 702-712
28. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1964. 272 с.
29. Катаева Н.В. Клональное микроразмножение растений / Н.В. Катаева, Р.Г. Бутенко// Наука: М., 1983. - 96 с.
30. Viligas A.N. Aplication del cultivo de tejiodos en la obtencion de plantas libres de patogenos/ A.N. Viligas, F.P. Barrientos, F.P. Jose, M. Mijia// Symp. Nacional de Parasitologia., 1983. - p. 295-300
31. Dunstan D.I. Propagation in vitro of the apple rootstock M4: effect of phytohormones on shoot quality / D.I. Dunstan, K.E. Turner, W.R. Lazaroff // Plant Cell Tissue and Organ Culture, 1985. - v. 4, - p. 55-60
32. Laimer M. In vitro Kultur zur Virusfreimachung alter Apfelsorten / M. Laimer, A. da Camara Machado, V. Hanzer, H. Weiss, D. Mattanovich, G. Himmler, H. Katinger // Mitt. Klosterneuburg, 1988. - v. 38, №6. - p. 247-249
33. Пугачёв Р.М. Особенности размножения растений рода Prunus L. в культуре in vitro: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.05 / Роман Михайлович Пугачёв. - Горки, 2003. - 18 с.
34. Zou Ying-Ning Micropropagation of Chinese plum (Prunus salicina Lindl.) using mature stem segments / Ying-Ning Zou. -Cluj-Napoca: Not. bot. horti agrobot., 2010. - v. 38, № 3. - p. 214-218
35. Szczygiel Krystyna Mikrorozmnazanie wisienki stepowej (Cerasus fruticosa Pallas) / Krystyna Szczygiel, Tomasz Wojda // Lesne Prace Badawcze, 2010. - v. 71, № 4, - p. 351-355
36. Леонтьев-Орлов О.А. Особенности культивирования изолированных апексов яблони in vitro / О.А. Леонтьев-Орлов, В.Г. Трушечкин, В.А. Высоцкий // Плодоводство в Нечерноземной полосе: сб. науч. тр. - М., 1988. - c. 21-30
37. Матушкина О.В. Оптимизация процессов регенерации при размножении клоновых подвоев и сортов яблони и груши in vitro: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.07 / Матушкина Ольга Васильевна // Мичуринск, 2008. - 155 с.
38. Magyar-Tаbori К. Effect of cytokinin content of the regeneration media on in vitro rooting ability of adventitious apple shoots. / К. Magyar-Tаbori, J. Dobranszki, I. Hudаk // Scientia Horticulturae, 2011. - № 129. - p. 910-913
39. Sriskandarajah S. Micropropagation of apple scion cultivars / S. Sriskandarajah, M.G. Mullins // Comb. Proc: Intun Plant Propagators Soc., 1982. -v. 31. - p. 209- 213
40. Высоцкий В.А. Биотехнологические методы в системе производства оздоровленного посадочного материала и селекции плодовых и ягодных растений: автореф. дис. . д-ра с.-х. наук: 06.01.07 / Высоцкий Валерий Александрович // М., 1998. - 44 с.
41. Матушкина О.В. Клональное микроразмножение яблони и груши в системе производства высококачественного посадочного материала / О. В. Матушкина, И. Н. Пронина // Агро XXI, 2009. - № 4-6. - c. 28-29
42. Involvement of polyamines in the adventitious rooting of micropropagated shoots of the apple rootstock MM 106 / S. Naija, N. Elloumi, S. Ammar, C. Kevers, J. Dommes // In Vitro Cell and Dev. Biol. Plant, 2009. -v. 45, № 1. - p. 83-91
43. Катаева Н.В., Аветисов В.А. Клональное размножение в культуре ткани / Культура клеток растений. М.: Наука, 1981.
- c. 137-149
44. Muleo R. Physiological dissection of blue and red light regulation of apical dominance and branching in M9 apple rootstock growing in vitro / [Электронный ресурс] / R. Muleo, S. Morini // Journal of Plant Physiology, 2008. - № 165. - Режим доступа: www.elsevier.de/jplph.html
45. Muleo R. Light quality regulates shoot cluster growth and development of MM106 apple genotype in in vitro culture / [Электронный ресурс] / R. Muleo, S. Morini // Scientia Horticulturae, 2006. - № 108. - Режим доступа: www.elsevier.com/locate/ scihorti.html
46. Высоцкий В.А. Микроклональное размножение яблони / В.А. Высоцкий, О.А. Леонтьев-Орлов // Садоводство, 1983.
- № 7. - c. 20-21
47. Кузьмина Н. Микроклональное размножение и оздоровление растений [Электронный ресурс] / Н. Кузьмина // Биотехнология, 2010. - Режим доступа: http://www.biotechnolog.ru/pcell/pcell6_1.html
48. Туровская Н.И. Микроразмножение яблони и груши / Н.И. Туровская// Садоводство и виноградарство, 1994. - № 1. - c. 10-12
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИНТЕГРАЦИИ РАЗНОПЛАТФОРМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Хисамутдинов Равиль Миргалимович
кандидат технических наук, доцент, Казанский (Приволжский) Федеральный Университет
Хисамутдинов Марат Равилевич
аспирант, Казанский (Приволжский) Федеральный Университет
Разработка отечественных интеграционных решений - одна из важнейших задач импортозамещения в сфере IT. Разрабатываемый модуль на основе интеллектуальных агентов и использовании базы знаний с учетом накопленного опыта и правил, обеспечит динамичное внедрение интеграции на предприятии. В результате, благодаря исключению человеческого фактора, исключению ручного труда и повышение эффективности принимаемых решений, произойдет минимизация оши-
Ключевые слова: информационные системы, интеграция, эффективность.
RESEARCH AND PRODUCTION PROBLEMS OF MULTIVENDOR INFORMATION
SISTEMS INTEGRATION
Khisamutdinov R. M.
Ph.D., assistantprofessor, Kazan (Volga Region) Federal University Khisamutdinov M. R.
postgraduate, Kazan (Volga Region) Federal University
The developed module will provide a dynamic implementation of the integration of the enterprise through the use of intelligent agents and knowledge based on experience and rules. The result will be to minimize errors by eliminating the human factor, the exclusion of manual labor and increase efficiency of decision making.
Keywords: information systems, integration, efficiency.
На сегодняшний день в России используется большое количество автоматизированных информационных систем внедренных на предприятиях, которые обычно решают отдельные группы задач связанные с производством, финансами, логистикой и т.д. Эти информационные системы обычно не объединены в рамках корпоративной информа-
ционной системы. Так как в них отсутствует поддержка интеграции разноплатформенных информационных систем, отсутствует единый стандарт интеграции, нет заинтересованности разработчиков информационных систем в интеграции, как правило, закрытое программное обеспечение. В связи с этим предприятия сталкиваются с определенными
