CC BY
110
УДК 634.11:634.13:581.143.6
ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ЦИТОКИНИНОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ НА РЕГЕНЕРАЦИЮ
ЯБЛОНИ И ГРУШИ IN VITRO
О.В. МАТУШКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
И.Н. ПРОНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ВНИИС им. И.В. Мичурина E-mail: [email protected]
Резюме. Представлены особенности воздействия экзогенных цитокининов и их производных на этапе собственно микроразмножения, а также их последействие на ризогенную активность микропобегов яблони и груши.
Ключевые слова: цитокинин, аденин-сульфат, собственно микроразмножение, ризогенез, яблоня, груша.
Существенное влияние на морфогенез при клональном микроразмножении оказывают регуляторы роста, среди которых ведущая роль на этапах введения в культуру in vitro и собственно микроразмножения отводится цитокининам. Это обширная группа природных (зеатин) и синтетических (6-бензиламинопурин, кинетин, 2-изо-пентениладенин, тидиазурон) соединений, которые в малых дозах активно влияют на обмен веществ высших растений, способствуют снятию апикального доминирования и увеличению коэффициента размножения из-за развития пазушных меристем. Скорость и степень пролиферации зависят от типа цитокинина и его концентрации. Некоторые исследователи [1] при микроразмножении плодовых культур рекомендуют наряду с ци-токининами вводить в состав среды и производные аде-нина - аденин-сульфат. Роль аденина, который составляет основу молекулы цитокинина, и его производных в процессах морфогенеза в культуре тканей мало изучена. По мнению большинства авторов [3, 4, 5], эффективность процесса ризогенеза также зависит от цитокининов, присутствующих на этапе, предшествующем укоренению, и их концентраций.
В связи с этим цель наших исследований - изучение влияния экзогенных цитокининов и их производных на морфогенетическую активность подвоев яблони и груши на этапах собственно микроразмножения и укоренения.
Условия, материалы и методы. Объектами исследований служили клоновые подвои яблони - 54-118, 62-396, 57-195, 57-491, Р16, Р59, 3-17-38 и груши - груша №10, ПГ 12, сорта яблони Вишневое и груши - Осенняя Яковлева.
На этапе собственно микроразмножения использовали минеральную основу среды Кворина-Лепуавра (QL) с добавками мезоинозита - 100 мг/л, сахарозы - 30000, аскорбиновой кислоты - 1,5, тиамина НС1, пиридокси-на НС1, никотиновой кислоты по 0,5, агара - 8000 мг/л, рН - 5,8, из цитокининов - 6-бензиламинопурин (БАП), тидиазурон (TDZ), кинетин, зеатин, аденин-сульфат (АС). На этапе ризогенеза экспланты культивировали на питательной среде, разбавленной вдвое по минеральному составу, с теми же добавками. Растения культивировали при температуре воздуха 24±2оС, освещенности 2...3 тыс. люкс и 16-часовом фотопериоде.
Индикатор укореняемости - совокупный показатель укореняемости и количества корней рассчитывали по методике Suzuki et al. [2].
Результаты и обсуждение. Изучение воздействия БАП, кинетина, тидиазурона и зеатина на пролиферацию клоновых подвоев яблони 62-396, 57-195, груши №10 и сортов яблони Вишневое и груши Осенняя Яковлева показало, что реакция растений на цитокинин различна и носит генотипический характер (табл. 1), а тип цитокинина влияет на число побегов, пошедших на укоренение. Например, на среде с БАП (2,0 мг/л). У клоновых подвоев яблони оно уменьшилось с 25 до 12 % (у 57195), а у сорта Вишневое на этой среде вообще не образовывались микрочеренки длиной 1,5 см и более. В то же время у груши № 10 доля таких побегов в этом варианте превышала 90 %.
Зеатин усиливал рост микрорастений и способствовал образованию большого количества побегов (от 35,5 до 73,3 % в зависимости от генотипа) оптимальной для укоренения длины. Кинетин, как более слабый цитокинин, вызывал удлинение побегов, что привело к формированию наибольшего числа побегов пригодных для укоре-
Таблица 1. Влияние типа цитокинина на пролиферацию клоновых подвоев и сортов яблони и груши
Подвой, сорт Цитокини-ны, мг/л Коэффициент размножения, шт. Число побегов, пошедших на укоренение, %
62-396 БАП, 2,0 6,3 25,0 b*
TDZ, 0,5 8,1 0,0
Кинетин, 5,0 1,5 80,0 а
Зеатин, 5,0 5,3 35,5 b
57-195 БАП, 2,0 7,2 12,0 с
TDZ, 0,5 7,4 0,0
Кинетин, 5,0 1,2 58,3 а
Зеатин, 5,0 4,9 51,1 аb
Вишне- БАП, 2,0 1,3 0,0
вое TDZ, 0,5 4,0 0,0
Кинетин, 5,0 1,6 44,4 b
Зеатин, 5,0 2,8 73,3 а
Груша БАП, 2,0 3,5 90,1 аb
№ 10 TDZ, 0,5 5,6 0,0
Кинетин, 5,0 1,7 100,0 а
Зеатин, 5,0 4,5 69,9 b
Осеннее БАП, 2,0 3,9 35,7 b
Яковлева TDZ, 0,5 2,9 0,0
Кинетин, 5,0 1,0 85,0 а
Зеатин, 5,0 3,8 50,7 b
НСР05 1,3 -
^t-критерий Дункана расчитан отдельно для каждой формы
нения (до 100 %). Однако в этом варианте отмечен наименьший коэффициент размножения (1,0...1,5). Специфичное действие оказывал тидиазурон, который, хотя и увеличивал коэффициент размножения до 8,3, но способствовал образованию очень мелких побегов с видоизмененными листьями, которые не пригодны для укоренения. По-видимому, это связано с его высокой активностью и использовать тидиазурон можно только в очень малых концентрациях (менее 0,5 мг/л).
Повышение концентрации БАП от 1,0 до 3,0 мг/л приводило к увеличению коэффициента размножения. Однако по мере повышения содержания БАП в среде количество микропобегов оптимальной для укоренения длины уменьшилось в 2 раза. При длительном _ Достижения науки и техники АПК, №08-2010
Таблица 2. Влияние аденин-сульфата на регене-
эационную способность подвоев яблони и груши
Подвой Концентрация аденин- Число побегов на Длина побе- Число листьев на 1
сульфата, мг/л эксплант, шт. гов, см побег, шт.
62-396 0 3,8 2,1 4,4
50 7,9 2,2 5,0
100 5,9 2,3 5,5
3-17-38 0 4,7 2,0 4,0
50 6,4 2,3 4,6
100 6,9 2,5 4,7
ПГ 12 0 5,8 2,4 6,4
50 6,1 2,5 7,9
100 6,7 2,7 8,5
HCPos 1,7 0,1 0,6
культивировании эксплантов на средах с высоким содержанием БАП наблюдалось образование очень коротких побегов. Для получения максимального количества побегов пригодной для укоренения длины их через 3 недели пересаживали на среду без гормонов. Однако при этом коэффициент размножения снижался в 1,7-2,8 раза. Кроме того, постоянное присутствие в составе среды повышенных концентраций БАП вызывало оводненность тканей и нарушало технологический цикл получения растений-регенерантов in vitro.
Совместное введение в состав среды БАП и кинети-на позволилоувеличить коэффициент размножения у подвоев Р16 и 57-491 в 1,2-1,7 раза. На среде с кинетином регенерационные процессы замедлялись.
Положительное влияние на пролиферацию побегов яблони и груши было отмечено при добавлении к среде с БАП аденин-сульфата (табл. 2). Наиболее эффективным было его воздействие в концентрации 50 мг/л на морфогенез клоновых подвоев яблони 62-396 и 3-17-38. Оно выражалось в существенном увеличении коэффициента размножения, особенно у 62-396. Кроме того, аденин-сульфат способствовал повышению качества микрочеренков благодаря увеличению их длины и числа листьев на эксплант у всех изучаемых форм, что в свою очередь положительно повлияло на ризогенную активность на этапе укоренения.
Активность ауксина на этапе ризогенеза в значительной мере уменьшается под воздействием высоких концентраций цитокининов, присутствующих во время пролиферации. Результаты исследований, проведенных на подвоях яблони Р59 и 62-396, свидетельствуют, что оптимальная концентрация БАП непосредственно перед укоренением - 1,0 мг/л. При этом наблюдалось не только увеличение количества укорененных микропобегов (100 и 86,7 % соответственно), но и ускорялись процессы корнеобразования, а также улучшалось качество корневой системы. Повышение концентрации БАП до 3,0 мг/л снижало как укоре-няемость микропобегов подвоя Р59 (на 20,0 %), так и качество корневой системы.
Изучение последействие аденин-сульфата при совместном введении с БАП на процесс укоренения клоновых подвоев яблони 54-118 и 62-396 (табл. 3), показало, что он стимулирует корнеобразование
Лучше всего процессы ризогенеза протекали у микропобегов со среды с АС в концентрации 50 мг/л. Уже через 2 недели культивирования количество укорененных микропобегов в этом варианте было на 34,5...48,3
% выше, чем в контроле.
Выводы. Таким образом, экзогенные цитокинины и их производные оказывают существенное влияние на регенерационные процессы, как на этапе собственно микроразмножения, так и в дальнейшем на этапе укоренения. Целесообразно для массового размножения использовать БАП в концентрации 2,0 мг/л, а перед укоренением необходимо промежуточное субкультивирование на среде с пониженным содержанием БАП либо с дополнительным введением аденин-сульфата (50 мг/ л). Это способствует лучшему развитию побегов на этапе пролиферации и увеличивает их пригодность для ризогенеза, что служит причиной стимуляции корнеобразования.
Таблица 3. Последействие аденин-сульфата на ризогенез подвоев яблони
Под- вой Регулятор роста, мг/л Укореняемость через недель, % Число корней, штУраст Длина 1-го корня, см Индикатор укореняемо- сти
2 I 4 | 5
БАП, 2,0 (контроль) 33,3 66,7 66,7 d* 4,0 3,8 1,0
54-118 БАП, 2,0 + АС, 50 81,6 90,3 90,3 ab 3,6 2,7 1,9
БАП 2,0 +АС, 100 66,7 83,3 87,5 abc 5,3 3,4 2,3
БАП, 2,0 (контроль) 57,2 62,8 68,3 d 4,8 2,9 1,4
62-396 БАП, 2,0 + АС, 50 91,791,7 91,7а 6,9 3,2 2,2
БАП, 2,0 + АС, 100 56,7 76,7 76,7 bed 5,0 4,2 1,6
HCPos 1,8 Fфакт ^ Fтеор
‘t-критерий Дункана расчитан отдельно для каждой формы
Литература.
1. Pennell D. Micropropagation in Horticulture. 3. Essentials of Microprogation//Grower Guide. - London, 1987. - № 29. - P. 14-24.
2. Basic studies on the vegetative propagation of Horticulture plants. VII. In vitro multiplication and rooting of blueberry shoots / T. Suzuki, H. Kanda, T. Yakuma, S. Imakowa //Met. Fac. Agr. Hokkaido Univ. - 1988. - Vol. 16. - Ns 2. - P. 221-229.
3. Высоцкий В.А. Биотехнологические методы в системе производства оздоровленного посадочного материала и
селекции плодовых и ягодных растений: Автореф. дис...доктора с.-х. наук. М., 1998. - 44 с.
4. Кухарчик Н.В., Семенос С.Э., Колбанова Е.В. Культура in vitro в размножении и оздоровлении плодовых и ягодных растений //Актуальные проблемы освоения достижений науки в промышленном плодоводстве: Материалы междунар. научно-практ. конф., пос. Самохваловичи, 21-22 авг. 2000г. - Минск, 2002. - С. 107-113.
5. Туровская Н.И. Особенности регенерации апикальной меристемы клоновых подвоев яблони //Микроразмножение и оздоровление растений в промышленном плодоводстве и цветоводстве: Сб. науч. тр. ВНИИС им. И. В. Мичурина. -Мичуринск, 1989. - С. 13-17.
CHARACTERISTICS OF EXOGENOUS CYTOKININ AND THEIR DERIVATIVE EFFECTS ON APPLE AND
PEAR IN VITRO REGENERATION
O.V. Matushkina, I.N. Pronina
Summary. Characteristics of exogenous cytokinin and their derivative effect at the stage of self-micropropagation and their residual effect on rhixogenous activity of apple and pear microshootsare presented.
Keywords: cytokinin, adenine sulfate, self-micropropagation, rhixogenous, apple, pear.
Достижения науки и техники АПК, №08-2010 --------------------------------------------------- 35
