CC BY
317
*УДК 576.3/.7.086.83:58 ПОЛУЧЕНИЕ СОРТОВОГО ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ МЕТОДОМ КЛОНАЛЬНОГО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЯ IN VITRO
М. С. Князькина, Л. М. Денисенко, В. В. Заякин, С. Д. Айтжанова, И. Я. Нам
В статье приводятся данные о клональном микроразмножении в культуре in vitro 36 сортов и генотипов земляники садовой российской и зарубежной селекции. Предлагается применение метода клонального микроразмножения in vitro как эффективного способа получения сортового посадочного материала, оздоровленного от грибной и бактериальной инфекции.
Ключевые слова: клональное микроразмножение in vitro, земляника садовая.
Земляника садовая - одна из наиболее распространенных ягодных культур, она возделывается во многих странах мира. Среди ягодных культур земляника ценится за высокие вкусовые качества, быстрое вступление в плодоношение и высокую урожайность [1, с. 12]. Возделывание земляники является трудоёмким производством, растения земляники поражаются серой гнилью, вертицилёзным увяданием, нематодами, клещами, другими болезнями и вредителями. Традиционно земляника размножается розетками, но при этом передаются грибковые, вирусные и бактериальные заболевания, а также вредители [2, с. 73].
Размножение растений методом культивирования in vitro изолированных меристем существенно отличается от традиционного способа размножения. Его основными преимуществами являются возможность размножения редких и трудноразмножаемых видов и сортов растений, проведение круглогодичной работы в лабораторных условиях, получение в короткие сроки большого количества пробирочных растений, оздоровление пробирочных растений от заболеваний и вредителей, высокая экономичность метода [3, с. 78].
Целью данной работы является освоение метода клонального микроразмножения in vitro новых, высокопродуктивных сортов земляники садовой отечественной и зарубежной селекции для ускорения селекционного процесса и производства оздоровленного посадочного материала.
Методика.
В качестве исходного материала для выделения меристем и введения их в культуру in vitro использовали концы усов и неукорененные розетки на этапе позднего усообразования в конце сентября - начале октября. Стерилизацию исходного материала земляники проводили по следующей схеме: очищенные от земли усы и розетки освобождали от верхних листьев и в течение 30 минут промывали под струей проточной воды. Далее растительный материал стерилизовали в течение 60 секунд в 70 % этиловом спирте, затем 3 минуты в растворе 0,1 % HgCl2, после чего промывали стерильной водой 4 раза. Выделение меристем проводили из центрального апекса розетки материнских растений. Выделенные меристемы помещали на питательную среду Мурасиге-Скуга, содержащую гормон 6-БАП в концентрации 1 мг/л.
Результаты.
Материал для выполнения настоящей работы был предоставлен доктором с.-х. наук, профессором Айтжановой С. Д. (Кокинский опорный пункт ВСТИСП РАСХН).
В культуре in vitro земляника размножается путём образования адвентивных побегов, но в отличие от большинства размножаемых in vitro видов растений пробирочные растения быстро укореняются, и при черенковании конгломерата материнского растения приходится разделять не побеги, а укорененные микрорастения. Ранее нами было показано, что на часто используемых средах МС, содержащих 6-БАП в концентрации 2 мг/л, разные сорта земляники давали высокий коэффициент размножения 5-10. Но при очень высоком коэффициенте размножения (6-10 и более) дочерние растения часто бывают плохо развиты, имеют низкий потенциал развития. Поэтому в данной работе размножение земляники производилось на питательной среде МС с концентрацией гормона 6-БАП 1 мг/л.
В культуру in vitro было введено 36 сортов и гибридов земляники, из которых 10 - зарубежной селекции и 26 - российской селекции, при этом 17 сортов и гибридов земляники были получены проф. Айтжановой С. Д. (табл. 1). Отличительными признаками данных сортов и генотипов является высокая продуктивность, высокая морозостойкость, устойчивость к большинству заболеваний, большая масса ягод и высокие вкусовые качества.
Таблица 1
Сорта и генотипы земляники, введённые в культуру in vitro
№ Название сорта/гибрида Страна селекции № Название сорта/гибрида Страна селекции
1 2-39-1 Россия 19 ИСП-5 (А) Россия
2 2-506-1 Нидерланды 20 Кокинская заря (А) Россия
3 2-656-4 Россия 21 Любава А Россия
4 2-926-4 Россия 22 Мице-Шиндлер Германия
5 786-11 Россия 23 Мишутка (А) Россия
б 808-28 Россия 24 Осенняя забава (А) Россия
7 Акварель Россия 25 Ремонтантная розовая Россия
В Альфа (А) Россия 2б Росинка(А) Россия
9 Берегиня (А) Россия 27 Русич (А) Россия
10 Блэк Свен США 2В Славутич (А) Россия
11 Бова Украина 29 Соловушка (А) Россия
12 Вима Рина Нидерланды 30 Студенческая (А) Россия
13 Витязь (А) Россия 31 Сюрприз олимпиаде Россия
14 Гейзер Россия 32 Фаворит США
15 Глоскап США 33 Фестивальная Россия
1б Дарселект Франция 34 Фестивальная ромашка Украина
17 Елизавета Россия 35 Царица(А) Россия
18 Индука Голландия Зб Юлдуз Узбекистан
Прим. (А) - сорта и гибриды селекции проф. С.Д. Айтжановой.
На рис. 1 представлены фотографии гибрида ИСП - 5: исходной меристемы (А) и побега через 21 день после введения в культуру (Б).
Рис.1 Гибрид ИСП - 5, в культуре in vitro
А) выделенный эсплант земляники на среде МС; Б) эксплант земляники через 21 день после
введения в культуру.
Введенные в культуру in vitro изолированные меристемы формировали побеги и конгломераты микрорастений в течение 35 - 40 дней. После этого необходимо провести черенкование растений и перенос трансплантов на свежую питательную среду. Расчеренкованные микропобеги уже через 20 дней образуют корни, равные по размерам самому микропобегу, на рис. 2 представлены фотографии микропобегов земляники в культуре in vitro.
А
Б
Рис. 2 Микропобеги земляники в культуре in vitro, сорт Студенческая
А) до черенкования; Б) после черенкования.
На рис. 2 видно, что до черенкования растение имеет хорошо развитые корни и несколько адвентивных побегов, количество образованных микропобегов определяет коэффициент размножения.
На данном этапе работ необходимо отметить в целом низкую приживаемость эксплантов в культуре in vitro.
Коэффициент размножения земляники в культуре in vitro колеблется в среднем от 1.9 до 9-10 штук, он специфичен для каждого сорта. Есть сорта и гибриды, которые в данных условиях культивирования образуют всего 2-3 побега или почти не размножаются. В табл. 2 приведены коэффициенты размножения в культуре in vitro в течение трёх пассажей семи сортов земляники.
Название сорта Первый пассаж (6-БАП - 1 мг/л) Второй пассаж (6-БАП - 1.5 мг/л) Третий пассаж (6-БАП - 1.5 мг/л)
Царица 2,0 ± 0,5 2,2 ± 0,3 2,7 ± 0,2
Кокинская заря 8,4 ± 2,5 2,2 ± 0,2 2,7 ± 0,2
Любава 2,0 ± 1,0 3,0 ±0,4 7,3 ± 1,5
Берегиня 6,0 ± 2,9 1,9 ±0,2 4,0 ± 0,5
Вима Рина Гол 8,0 ± 4,0 2,3 ± 0,3 4,0 ± 0,5
Студенческая 9,1 ±2,1 2,5 ±0,1 2,4 ±0,1
Коэф(рй8Ш?^эазмножения in vitro §еУ!як§ки зависит от концМг±£°р1и гормона в питайл^с&^среде и сортовой специфичности к культуре in vitro. Как видно из табл.2, брянские сорта селекции С.Д. Айтжановой сильно различались по поведению в культуре: у 4 сортов на первом пассаже при концентрации гормона 6-БАП 1 мг/л наблюдался высокий коэффициент размножения - Берегиня, Елизавета, Кокинская заря, Студенческая, как и у голландского сорта Вина Рина, (6.0 - 9.1), и самый низкий коэффициент размножения был показан у высокопродуктивных, устойчивых сортов Царица и Любава - всего 2 микропобега.
На втором и третьем пассажах концентрация гормона 6-БАП в питательной среде была увеличена до 1,5 мг/л. При этом наблюдалась разная реакция на изменение гормонального статуса у разных сортов земляники. Так, увеличилось образование адвентивных побегов и, соответственно, возрос коэффициент размножения у сорта Любава - от 2.0 до 7.3. Поведение в культуре in vitro растений сорта Любава имеет физиологическую основу - это нейтральнодневный сорт, способный к формированию цветов и ягод независимо от длины дня, что приводит к проявлению ремонтантности и длительному продукционному периоду. Этот сорт имеет очень высокий потенциал летней продуктивности (150 ц/га) и осенней продуктивности (150 ц/га).
Почти не изменился коэффициент размножения растений сорта Царица: он остается низким на среде с 6-БАП, 1.5 мг/л, что также может быть объяснено особым эндогенным гормональным статусом. Царица - это очень крупноплодный сорт, масса ягоды первого цветоноса составляет до 50 г, при этом куст формирует всего 5-6 цветоносов. Этот сорт плохо размножается в открытом грунте, образующие на немногочисленных усах розетки очень плохо окореняются в воздухе.
У всех остальных сортов земляники повышение в питательной среде содержания 6-БАП в полтора раза привело к снижению коэффициента размножения в 1.5- 4 раза.
Полученные результаты подтверждают высокую сортоспецифичность поведения в культуре in vitro растений разных сортов одного и того же вида и их разную реакцию на изменение экзогенных фитогормонов. У растений земляники в культуре in vitro сочетаются процессы закладки адвентивных побегов и корнеобразования, которые зависят от фитогормонов цитокининов (6-БАП) и ауксинов. Поскольку разные сорта должны отличаться эндогенным уровнем этих гормонов, то и реакция пробирочных растений на изменение 6-БАП должна быть разной, что проиллюстрировано данными табл.2.
Таким образом, все 7 сортов земляники хорошо размножаются в асептической культуре, они имеют высокие коэффициенты размножения на средах с разным гормональным составом.
В настоящее время часть растений из асептической культуры высажена в почву. При этом использовалась два варианта подготовки субстрата: автоклавированная и неавтоклавированная почва. Высота розеток, высаживаемых в грунт, была различной и составила от 3 до 5 см. Приживаемость розеток земляники высокая в обоих вариантах опыта. На рис. 3 представлены фотографии растений земляники сортов Елизавета и Берегиня, высаженных из пробирок в почву.
А Б
Рис. 3 Розетки земляники, пересаженные из пробирок в почву А) сорт Елизавета; Б) сорт Берегиня
Клональное микроразмножение растений in vitro - очень эффективный метод получеТ^В пробирочных растений, свободных от грибковой, бактериальной инфекции и вредителей. Метод позволит в короткие сроки получать большое количество высококачественного сортового посадочного материала земляники для дальнейшей его реализации.
1. Айтжанова, С. Д. Ягодные культуры. Брянск, 2005. 58 с.
2. Казаков, И. В., Айтжанова, С. Д. и др. Ягодные культуры в центральном регионе России.
Князькина М. С. - Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского. Денисенко Л. М. - инженер - лаборант ИННО-центра биотехнологии и экологии Брянского государственного университета имени академика И. Г. Петровского.
Заякин В.В. - доктор биологических наук профессор Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского
Айтжанова С. Д. - доктор биологических наук, профессор Брянской государственной сельскохозяйственной академии
Нам И.Я. — доктор биологических наук, профессор Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, директор Инновационного научно-образовательного центра биотехнологии и экологии, п апаш [email protected]
The article presents data about clonal micropropagation of 36 species and hybrides of strawberry Russian and foreign breeding. Proposed to apply the method of clonal micropropagation in vitro as an efficient method of producing a large number of varietal planting, improvement of fungal and bacterial infections.
The key words: clonal micropropagation in vitro, strawberry.
Список литературы
Брянск, 2009. 205 с.
3. Шевелуха, В. С. и др. Сельскохозяйственная биотехнология. Москва, 2008. 709 с.
Об авторах
