CC BY
320
УДК 235.8
Е.В. Юшкова, Е.В. Никонорова, Н.А. Величко, И.К. Конев, С.М. Репях
Репях Степан Михайлович родился в 1937 г., окончил в 1966 г. Сибирский технологический институт, профессор, доктор химических наук, профессор кафедры химической технологии древесины, проректор по научной работе Красноярской государственной технологической академии, член-корреспондент МАН ВШ. Имеет более 180 печатных трудов в области химии древесины, экологии, биохимии.
МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ ХВОЙНЫХ В УСЛОВИЯХ IN VITRO
Изучены закономерности роста и развития каллусных тканей кедра, лиственницы сибирской, сосны обыкновенной, ели европейской в зависимости от гормонального и витаминного состава питательных сред. Разработаны условия формирования и роста адвентивных побегов ели европейской, полученных из ювенильных растений (3-4 недели культивирования проростков в условиях in vitro на безгормональных питательных средах), на модифицированных питательных средах с минеральной основой по Sierlis (1979).
хвойные породы, посадочный материал, экспланты, каллусные ткани.
По данным ЮНЕСКО ежегодно от пожаров, вырубок и других неблагоприятных экологических факторов гибнут тысячи гектаров ценных лесов. Традиционные методы восстановления лесных массивов недостаточно эффективны, так как требуют значительных затрат времени. Поэтому возникла необходимость в разработке новой высокоэффективной технологии ускоренного получения посадочного материала, которая могла бы способствовать лесовосстановлению в районах интенсивной эксплуатации лесных массивов, а также в районах экологических бедствий.
Одним из приоритетных направлений в области биотехнологии растений является клональное микроразмножение. Благодаря микроразмножению ежегодно на мировой рынок поставляется около 5 млн шт. оздоровленных растений, масштабы производства продолжают возрастать. Методом микроклонального размножения из 1 гибридного семени в течение 6 мес. можно получить более 250 побегов для черенкования и укоренения, а 1 г эмбриогенного каллуса образует до 700 соматических зародышей.
В основе всех методов получения растений путем культивирования изолированных тканей и клеток лежит принцип тотипотентности растительной клетки. Но в практической деятельности регенерация целого организма в процессе микроразмножения чаще достигается при использовании участ-
ков и органов растения, а не из отдельно взятых клеток. Как правило, это ткани, обладающие меристематической активностью: зародыши, пазушные, боковые и верхушечные почки, активные участки корня, ткани камбия. Иногда удается получать целые растения, применяя дифференцированные растительные ткани (листья, хвоинки, семядоли, генеративные органы и др.), но в этом случае органогенез может быть достигнут и через получение каллусной культуры, состоящей главным образом из недифференцированных клеток.
Культуры изолированных почек предполагают формирование новых растений из уже имеющихся в них структур. В культуре стеблевых эксплан-тов образуются адвентивные побеги, минуя стадию каллусогенеза. В кал-лусных и суспензионных культурах образование соматических эмбриоидов происходит в практически бесструктурных тканях из отдельных клеток, при этом каллус должен иметь способность образовывать такие структуры, т. е. быть эмбриогенным.
В лаборатории биотехнологии кафедры химической технологии древесины КГТА разрабатываются новые высокоэффективные технологии ускоренного получения посадочного материала для лесных культур флоры Сибири. В культуре in vitro находятся в настоящий момент четыре хвойных породы. Изучены закономерности роста и развития каллусных тканей кедра сибирского Pinus sibirica Do Tour., лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb., ели сибирской Picea obovata Ledeb. и сосны обыкновенной Pinus silvestris Ledeb. в зависимости от гормонального и витаминного состава питательных сред. Разработаны условия формирования и роста адвентивных побегов ели сибирской, полученных из ювенильных растений (3 -4 недели
культивирования проростков на безгормональной среде), на модифицированных питательных средах с минеральной основой по Sierlis (1979).
Двухнедельные проростки лиственницы, ели и сосны, полученные из стратифицированных семян, и изолированные зародыши кедра вводили в культуру in vitro на среды с различным уровнем гормонов.
Использовали три вида эксплантов из проростков: участки гипоко-тилей, собственно семядоли и верхушечные почки с семядолями. Для стимулирования образования каллусной ткани, экспланты помещали на агари-зованые питательные среды с макросоставом Sierlis (1979) и регуляторами роста (кинетин (К), бензиламинопурин (6-БАП), и 2,4-дихлорфеноксиук-сусная кислота (2,4-Д)). Экспланты гипокотилей этих растений образовывали эмбриогенную каллусную ткань при следующей концентрации: 2,4-Д - 0,4 мг/л; 6-БАП - 1 мг/л; К - 1 мг/л. Массовая доля сахарозы в питательной среде 2 %. При дальнейшем субкультивировании ткани хвойных отличались быстрым ростом, однако индуцировать морфогенез не удалось. Экспланты семядолей, помещенные на среду того же состава, давали незначительный каллусогенез, при последующих пересадках роста тканей не наблюдалось.
9
При помещении эксплантов верхушечных почек ели сибирской с семядолями на среду с увеличенным содержанием сахарозы (3 %), содержанием 1 мг/л кинетина и 0,1 мг/л индилуксусной кислоты на эксплантах наблюдалось образование эмбриогенного каллуса по месту среза побегов. При пересадке этих эксплантов на безгормональную среду происходило образование адвентивных побегов (до 20 побегов на эксплант), которые обладали нормальным ростом без укоренения.
Динамика роста каллусной ткани была изучена для устойчивых кал-лусных линий кедра, сосны и лиственницы. Контроль осуществляли по изменению сухой массы. Динамика роста каллусной ткани объектов представлена на рисунке.
Для оценки прироста ткани вычисляли коэффициент существенности различий. Так, для каллусных тканей сосны существенным, относительно первоначальной массы, был прирост ткани на 12-й день культивирования.
Прирост каллус-ных тканей лиственницы сибирской протекал наиболее интенсивно с 5-го по 13-й день, в последующем наблюдался равномерный рост ткани.
При анализе роста тканей кедра сибирского отмечено два пика интенсивности роста: с 9-го по 12-й и с 17-го по 21-й день.
Микроскопирование каллусных тканей кедра и лиственницы показало наличие соматических эмбриоидов. Следовательно, эти каллусные ткани можно считать эмбриогенными, т. е. перспективными для получения расте-ний-регенерантов.
Таким образом, были подобраны оптимальные условия для каллусо-генеза из различных эксплантов хвойных растений флоры Сибири и получены нормально растущие адвентивные побеги ели сибирской. Планируется дальнейшая работа по их укоренению и высадке в грунт.
Сибирский государственный технологический университет
E. V. Yushkova, E. V. Nikonorova, N.A. Velichko, I.K.Konev, S.M. Repyakh
Micro-reproduction of Coniferous Species in Vitro
The regularities of growth and development of the callus tissues of cedar, Siberian larch, Scots pine, common spruce are studied depending on the hormone and vitamin
Изменение хода роста каллусной ткани в сухом состоянии: 1 - лиственница сибирская; 2 - кедр сибирский; 3 - сосна обыкновенная
composition of the nutritive medium. The conditions are developed for the formation and growth of adventition shoots of the common spruce coming from juvenile plants (3-4 weeks of seedling incubation in vitro conditions in unhormone nutritive environment) in modified nutritive environment with a mineral basis according to Sierlis (1979) .
УДК 630*181.9
А.И. Жиров, А.К. Монахов, М.А. Шубина
Жиров Андрей Иванович родился в 1961 г., окончил в 1983 г. Ленинградский государственный педагогический институт им. А.И. Герцена, кандидат географических наук, доцент кафедры физической географии и геологии Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. Имеет 32 печатные работы в области геоэкологии, оценки ресурсно-экологичесческого потенциала таежных территорий, геотопологии.
Монахов Андриан Константинович родился в 1931 г., старший научный сотрудник ВНИИкосмоаэрогеологических методов. Имеет более 50 научных работ в области дешифрирования ландшафта и его компонентов.
9*
