CC BY
45
УДК 635.9:582.926.4:631.589
ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ СОРТОВ ФЛОКСА МЕТЕЛЬЧАТОГО (PHLOXPANICULATA L.) НА ЭТАПЕ СОБСТВЕННОГО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЯ
КОВАЛЕВА И.С.,
старший научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».
МАЦНЕВА А.Е.,
младший научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет -МСХА имени К.А. Тимирязева».
ХАНБАБАЕВА О.Е.,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».
МАЗАЕВА А.С.,
аспирант, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева»; maeva91@mail.ru 8-916-158-52-49.
Реферат. Проводилась работа по усовершенствованию методики размножения in vitro флокса метельчатого (Phloxpaniculata L.). Изучено совместное влияние концентрации синтетического цитокинина - 6-бензиламинопурин (6-БАП) и длительности субкультивирования на рост и развитие in vitro сортов флокса метельчатого. Тестировали концентрации 6-БАП - 1; 1,5; 2; 3 при длительности субкультивирования - 35, 45 и 55 дней. Лучшие показатели развития культур отмечали в варианте культивирования в течение 55 дней на питательной среде Мурасига-Скуга (МС) (1962 г.) с 6-БАП в концентрации 1 мг/л для всех изучаемых сортов. В данном случае продление срока культивирования до 55 дней приводило к увеличению коэффициента размножения, размера побегов и длины междоузлий.
Ключевые слова: флокс метельчатый (Phlox paniculata L.), микроразмножение, in vitro, коэффициент размножения, 6-бензиламинопурин.
Essay. Work was done on improving methods of in vitro propagation of Phlox paniculata L. The combined effect of the concentration of synthetic cytokinin - 6-benzylaminopurine (6-BAP) and the duration of subcultivation on the growth and development of in vitro varieties of paniculate Phlox was studied. Concentrations of 6-BAP - 1; 1.5; 2; 3 were tested at subcultivation duration of 35, 45 and 55 days. The best indicators of crop development were noted in the cultivation for 55 days on a nutrient medium of Murashige-Skoog (MS) (1962) with 6-BAP at a concentration of 1 mg/l for all studied varieties. In this case, the extension of the cultivation period to 55 days lead to an increase in the multiplication factor, the size of shoots and the length of inter-nodes.
Keywords: phlox paniculata, micropropagation, in vitro, proliferation ratio, 6-benzylaminopurine (6-BAP).
Введение. Флокс метельчатый (Phlox paniculata L.) - широко известное декоративное растение, принадлежит к роду Phlox L. и относится к семейству Синюховые (Polemaniaceae J). Флокс метельчатый (Phlox paniculata L.) известен в культуре с 1732 года, возник в результате сложной межсортовой и межвидовой гибридизации. В мире насчитывается более 400 сортов [1].
Традиционные вегетативные способы размножения (черенкование, деление куста и т.д.) флокса метельчатого малоэффективны и зачастую способствуют распространению инфекционных болезней и вредителей. Культура сильно подвержена воздействию различных патогенов, возбудителей грибных, бактериальных и вирусных инфекций. Наиболее вредоносными являются пятнистости
различного происхождения, вертициллёзное увядание стеблей, поражение мучнистой росой. Серьезный вред наносит нематода, поражающая всё растение и являющаяся переносчиком целого ряда вирусов [2].
Использование приемов биотехнологии растений - метода изолированных меристем и последующего клонального микроразмножения позволяет в короткие сроки получить здоровое генетически однородное потомство при минимуме исходного материала [3].
Эффективность культивирования in vitro зависит от ряда факторов. Один из наиболее важных -гормональный состав питательной среды.
Для стимуляции роста и развития культуры in vitro на стадии собственного микроразмножения
применяют цитокинины: кинетин, 6-бензиламинопурин (6-БАП), 2-изопентенил (2-ip), зеатин и др. Присутствие в питательной среде гормонов цитокининового ряда, оказывает определенное физиологическое влияние на эксплант [4]. Совместно с ауксинами цитокинины стимулируют клеточные деления [5, 6]. Снимают апикальное доминирование и активизируют рост пазушных меристем. В более высоких концентрациях цитокинины могут индуцировать формирование побегов, при этом ингибируя образование корней. Универсальный цитокинин - 6-БАП применяется для размножения ряда культур in vitro [7]. Важным моментом является подбор концентрации гормона. Он должен обеспечивать максимальный коэффициент размножения при определенном размере микропобегов. Несбалансированное содержание гормона в питательной среде приводит к негативным явлениям - витрификации, уменьшению размера побегов и снижению укоре-няемости на стадии индукции ризогенеза и др.
Цель данной работы - изучение совместного влияния концентрации цитокинина 6-БАП (а) в питательной среде и длительности субкультивирования (d) на морфогенетический потенциал стерильных культур и качество побегов сортов флокса метельчатого.
Материал и методика исследования. Исследования проводили в 2017 г. на базе лаборатории плодоводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Объектами изучения были ранее введенные в культуру in vitro три сорта флокса метельчатого: Danielle, Sweet Summer Sensation, Sweet Summer Favorite.
Экспланты (одно- и двухузловые сегменты) помещали в стеклянные сосуды объемом 250 мл по 10 штук в каждый, на агаризованную питательную среду Мурасига-Скуга (МС) (1962 г.), 6-БАП вводили в питательную среду перед автоклавиро-ванием в концентрациях: 1 ;1,5; 2; 3 мг/л. Длительность субкультивирования составляла 35, 45 и 55 дней.
Культуры инкубировали в световой комнате при интенсивности света 1500-2000 люкс, температуре 22° С и 16-ти часовом фотопериоде. По окончании культивирования учитывали следующие показатели: высоту побегов, количество дополнительных побегов, количество узлов. Коэффициент размножения рассчитывали, как отношение суммы сформированных узлов к количеству эксплантов в каждом варианте опыта. Объем варианта составлял 30 эксплантов.
Статистическую обработку данных проводили с помощью двухфакторного дисперсионного анализа.
Таблица 1 - Влияние концентрации цитокинина (6-БАП) и длительности субкультивирования in vitro
на параметры роста и развития сортов флокса метельчатого
35 дней (с ) 45 дней (d 55 дней (с D
Концентрация 6-БАП, мг/л (a) Коэффициент размножения (b) Средняя длина побегов, см. (c) Средняя длина междоузлий, см. Коэффициент размножения (b) Средняя длина побегов, см. (с) Средняя длина междоузлий, см. Коэффициент размножения (b) Средняя длина побегов, см. (с) Средняя длина междоузлий, см.
Danielle (е)
1 3,45 1,25 0,36 4,3 3,05 0,71 4,9 3,52 0,72
1,5 2,31 1,34 0,58 3,20 2,38 0,75 3,28 2,70 0,82
2 2,12 1,14 0,54 4,26 2,51 0,59 4,52 2,64 0,59
3 2,15 1,37 0,64 3,46 2,30 0,67 3,84 2,69 0,70
Sweet Summer Sensation (е)
1 1,25 1,05 0,84 3,7 2,20 0,60 4,6 2,76 1,25
1,5 1,89 1,16 0,61 3,41 2,06 0,61 3,70 2,23 1,89
2 2,39 1,07 0,45 4,24 1,96 0,46 4,32 2,22 1,95
3 3,21 1,01 0,31 3,33 2,01 0,61 3,87 2,32 1,66
Sweet Summer Favorite (е)
1 2,15 1,09 0,51 4,2 2,05 0,49 5,8 2,33 2,15
1,5 2,61 1,52 0,58 4,79 2,17 0,45 4,98 2,32 2,61
2 2,58 1,45 0,56 4,89 2,15 0,44 5,12 2,41 2,58
3 2,91 1,21 0,42 4,99 1,91 0,38 5,66 2,40 2,91
НСР 0,71 0,32 0,46 0,19 0,40 0,23
Результаты исследования. Проведенные эксперименты показали, что при продолжительности субкультивирования 35 дней, микропобеги отличались небольшой высотой и формировали сближенные междоузлия независимо от концентрации 6-БАП в питательной среде. Это затрудняло последующее деление их на одноузловые сегменты и отрицательно влияло на коэффициент размножения. Высота побега в среднем по трем сортам составляла 1,01-1,59 см (таблица 1).
В ходе работы отмечали, что у всех исследуемых сортов лучшие показатели развития были достигнуты при культивировании на питательной среде с 6-БАП в концентрации 1 мг/л при длительности субкультивирования 55 дней. В этом случае сорта демонстрировали максимальный коэффициент размножения (b), который составил 4,9; 4,6; 5,8 для сортов Danielle, S.S. Sensation и S.S. Favorite соответственно. Высота побегов (с) в данном варианте культивирования также была максимальной. Она составляла 3,52; 2,76 и 2,33 см. для сортов Danielle, S.S. Sensation и S.S. Favorite соответственно.
При продолжительности субкультивирования 55 дней отмечали увеличение средней длины междоузлия у сорта Danielle на 50 % по сравнению с этим показателем при 35-дневном культивировании, у сорта Sweet Summer Sensation на 48 % по сравнению с таковой при 45-дневном культивировании. Для сорта Sweet Summer Favorite средняя длина междоузлия при продолжительности субкультивирования 55 дней превышала значение на 49 % при 35- днев-
ном культивировании и на 77 % при 45- дневном культивировании.
Доли влияния факторов на коэффициент размножения (b), при продолжительности субкультивирования 55 дней составили: фактор сорта (е) - 23 %, взаимодействие факторов (ae) - 44 %, концентрация (а) - 15 %. Выявлен синергизм факторов сорта и концентрации 6-БАП.
Увеличение концентрации 6-БАП до 3 мг/л в питательной среде при длительности культивирования 45 и 55 дней, приводило к образованию каллуса и формированию витрифицированных побегов, неспособных к дальнейшему развитию, что впоследствии уменьшало коэффициент размножения у всех сортов.
Выводы. В ходе эксперимента не отмечалось специфической сортовой реакции исследуемых объектов на условия культивирования in vitro. Анализ статистических данных показал, что по сумме показателей, на этапе собственного микроразмножения оптимальной является среда, содержащая 6-БАП в концентрации 1 мг/л при продолжительности субкультивирования 55 дней для всех изучаемых сортов.
В этом варианте культивирования для сортов флокса Danielle, S.S. Sensation и S.S. Favorite коэффициент размножения (b) достоверно превышал контроль на 13 %, 24 % и на 38 %, а средняя высота побега (с) - на 15 %, 23 % и на 14 % соответственно.
Микропобеги имели оптимальную длину междоузлий, что не затрудняло деление их на одноузло-вые субъединицы при мультипликации.
Список использованных источников
1. Матвеев И.В. Необычные флоксы // Цветоводство, 2010. - № 1. - С. 3-35.
2.Келдыш М.А., Червякова О.Н. Болезни флокса метельчатого (Fhlox paniculata L.) и экологизация защиты растений // Плодоводство и ягодоводство России, 2016. - Т. 46. — С. 127-130.
3. Sant Saran Bhojwani. Plant Tissue Culture: An Introductory Text // Springer, 2013. — P. 251-254
4.Матушкин С.А. Влияние различных цитокининов на регенерацию смородины чёрной in vitro // Плодоводство и ягодоводство России. - 2015. - Т. 43. - С. 306-308.
5. Pierik R. L. M. In vitro culture of higher plants // Martinus Nijhoff Publishers. - The Netherlands, Dordrecht, 1987. — P. 35-50.
6. Матушкина О.В., Пронина И. Н. Влияние минерального состава питательной среды на морфогенез садовых растений in vitro // Достижения науки и техники АПК. - 2014. — № 1. - С. 41-42.
7. Fraga M., Alonso M., Borja M. Shoot Regeneration Rates of Perennial Phlox are Dependant on culvar and explant type // Hort. Science, 2004. -Vol. 39 (6). - P. 1373-1377.
List of used sources
1. Matveev I.V. Unusual phloxes // Floriculture, 2010. - № 1. - P. 3-35.
2. Keldysh M.A., Chervyakova O.N. Diseases of phlox paniculata (Fhlox paniculata L.) and greening of plant protection // Fruit growing and berry growing in Russia, 2016. - V. 46. - P. 127-130.
3. Sant Saran Bhojwani. Plant Tissue Culture: An Introductory Text // Springer, 2013. - P. 251-254
4. Matushkin S.A. The influence of various cytokinins on the regeneration of black currant in vitro // Fruit and berry growing in Russia. - 2015. - T. 43. - P. 306-308.
5. Pierik R. L. M. In vitro culture of higher plants // Martinus Nijhoff Publishers. - The Netherlands, Dordrecht, 1987. - P. 35-50.
6. Matushkina OV, Pronina I.N. The influence of the mineral composition of the nutrient medium on the morphogenesis of garden plants in vitro // Achievements of science and technology of the AIC. - 2014. - № 1. - P. 41-42.
7. Fraga M., Alonso M., Borja M. Shoot Regeneration Rates of Perennial Phlox are Dependant on Culvar and Explant type // Hort. Science, 2004. -Vol. 39 (6). - P. 1373-1377.
