CC BY
11
кандидат с.-г. наук,
викладач кафедри рослинництва,
Уманський нацюнальний уыверситет сад1вництва
Я. С. Рябовол
Л. О. Рябовол
доктор с.-г. наук, професор завщувач кафедри генетики, селекци рослин та бютехнологи, Уманський нацюнальний уыверситет сад1вництва
УДК 631.527.581.143:633.14
Ча
РЕГУЛЯТОРНА МОДИФ1КАЦ1Я ЖИВИЛЬНОГО СЕРЕДОВИЩА
ДЛЯ РИЗОГЕНЕЗУ РОСЛИН ЖИТА ОЗИМОГО В КУЛЬТУР1
IN VITRO
Анотащя. Yi селекц/иному процес: особлива увага придтяеться вих'щному матер/'алу як джерелу нових господарсько-цшних ознак. Для пошуку та створення нових форм доцтьно використовувати сучасн/ б'ютехнолопчш методи. В статтi викладено результат досл/джень стимуляци умов ¡ндукци ризогенезу та укоршення рослин цшних зразюв жита озимого в культур/ in vitro за використання м1кроклонування, як способу отримання генетично щентичного материалу, п'щ час розмноження самонесумюних форм культури.
Розроблено середовище 'для iндукци розвитку коренево)' систем и рослин жита озимого. Визначено вплив екзогенних ауксин'т / пберелМв на укор1нення б'юматер'/алу. Доведено, що концентрац'т 1,0 мг/л ¡ндолтоцтово!' кислоти та 0,5 мг/л пберелшовоi кислоти у модиф '/кованому живильному середовищ '1 Мурааге-Скуга е оптимальною 'для формування та ¡нтенсивного наростання корен 'т б'юматер'/алу за м1кроклонального розмноження рослин. При використанн '1 цього середовища в середньому за повторностями 96,3 % зразюв формувало розгалужену кореневу систему. Встановлено, що ризогенез клонованого материалу е генетично обумовленим чинником.
Ключовг слова: жито озиме, генотип, ризогенез, живильне середовище, пберел 'това кислота. Я. С.Рябовол
кандидат сельскохозяйственных наук, преподаватель кафедры растениеводства, Уманского национального университета садоводства Л. О. Рябовол
доктор сельскохозяйственных наук, профессорзаведующий кафедрой генетики, селекции растений и биотехнологии, Уманский национальный университет садоводства
РЕГУЛЯТОРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ РИЗОГЕНЕЗА РАСТЕНИЙ РЖИ ОЗИМОЙ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO
Аннотация. В селекционном процессе особое внимание уделяется исходному материалу как источнику новых хозяйственно-ценных признаков. Для поиска и создания новых форм целесообразно использовать современные биотехнологические методы. В статье изложены результаты исследований стимуляции условий индукции ризогенеза и укоренения растений ценных образцов ржи озимой в культуре in vitro при использовании микроклонивания, как способа получения генетически идентичного материала, при размножении самонесовместимых форм культуры. Разработана среда 'для индукции развития корневой системы растений ржи озимой. Определено влияние экзогенных ауксинов и гиббереллинов на укоренение биоматериала. Доказано, что концентрация 1,0 мг/л индолилоцтовой кислоты и 0,5 мг/л гиббереллиновой кислоты в модифицированной питательной среде Мурасиге-Скуга является оптимальной 'для формирования и интенсивного нарастания корней биоматериала при микрокпональному размножении растений. Использование среды позволило в среднем за повторностями у 96,3 % образцов сформировать разветвленную корневую систему. Установлено, что ризогенез клонированного материала есть генетически обусловленным фактором. Ключевые слова: рожь озимая, генотип, ризогенез, питательная среда, гиббереллиновая кислота.
I. S. Riabovol
PhD of Agricultural Sciences, Uman National University of Horticulture L. O. Riabovol
Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Genetically, Selections of Plant and Biotechnological, Uman National University of Horticulture
REGULATORY MODIFICATION OF THE LIVING ENVIRONMENT FOR RISGENESIS OF PLANTS OF WINTER RYE IN CULTURE IN VITRO
Abstract. In the selection process, particular attention is pay to the source material as a source of new economic and valuable features. To find and create new forms it is expedient to use modern biotechnological methods. The article presents the results of studies of stimulation of the conditions of induction of rhizogenesis and plant rooting of valuable samples of winter rye in culture in vitro using microcloning as a method for obtaining a genetically identical material when multiplying self-compatible forms of culture.
An environment for inducing the development of the root system of winter rye plants was developed. The influence of exogenous auxins and gibberellins on rooting ofbiomaterial is determined. The concentration of 1.0 mg / L of indolylacetic acid and 0.5 mg / L ofgibberellic acid in the modified nutritional medium Murassigu-Skooga is optimal for the formation and intensive growth of the roots of the biomaterial for microclonal propagation of plants has been shown. The average of 96.3% of samples formed a branched root system, when using the medium. The rhizogenesis of the cloned material is a genetically determined factor has
В1СНИК УМАНСЬКОГО НАЦЮНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТУ САД1ВНИЦТВА №2, 2017
СЕЛЕКЦ1Я
been established.
Key words: winter ry/s, genotype, rhizogenesis, nutrient medium, gibbereiiic acid.
Постановка проблеми. Основним бютехнолопчним методом для розмноження та збереження генетично ¡дентичного матер1алу рослин е мкроклональне розмноження. Його застосування дае можлив1сть створити ак-тивну колекц1ю цшних бюматер1алш, що особливо важ-ливо для ведения селекци перехреснозапильних культур [1].
Одним ¡3 етагмв мкроклонування е укоршення клоно-ваних зразюв у культур! in vitro.
3 метою формування корешв, рослини перено-сять на живильне середовище для ризогенезу, зазви-чай, змшюючи основний склад живильного середовища зменшенням у два-чотири рази концентрац1ю макро- i мкросолей, або замшюючи його середовищем Уайта, зменшуючи кшьюсть сахарози до 0,5-1,0 % i повшстю виключаючи цитокшини та доповнюючи субстрат гмдвищеними концентрацтми ауксишв. Препарати uiei групп регуляторш росту е основними для ¡ндукування ко-ренеутворення [1-3].
ГИд впливом ауксишв (ЮК, НОК, IMK) стимулюеться подш кл1тин паренх1ми, що призводить до диференц1аци кореневих зачаткш у базальнш частиш тканини експлан-ту [4-6].
Анал1з останнix дослщжень i публшацш. На прочее ризогенезу впливають не лише ауксини. У класичнш робот1 Ф. Скуга та К.О. Мшлера [5] вщзначаеться, що наявшеть чи вщеутшеть регенераци залежить вщ вмюту та стввщношення ауксишв до цитокшишв у рослиш. Стверджуеться [4], що вщношення ендогенних ауксишв до цитокшишв Biflirpae важливу роль не тшьки за дедиференц1аци та закладання меристематичних зон, але i при ix детермшаци (розвинуться вони у стеблов1 бруньки чи кореш). Для багатьох ¡зольованих рослин-них тканин оптимальним для процесу коренеутворення е стввщношення ауксишв до цитокшишв як 4:1 або 5:1 [4, 7-9].
Анал1зуючи даш л1тературних джерел, можна перед-бачити, що певне стввщношення «ауксин:цитокшин», яке сприяе процесу ризогенезу, мають i культуральш рослини жита озимого in vitro. Змша цього стввщношення в той чи ¡нший 6iK може викликати недиференцшований подш кл1тин i зумовлювати калюсоутворення.
Метою роботи була стимуляцт умов ¡ндукци ризогенезу та укоршення рослин цшних зразкш жита озимого в культур! in vitro за використання мкроклонування при розмноженш самонесумюних форм культури.
Методика дослщжень. Дослщження проводили упродовж 2012-2016 pp. в лаборатори бютехнологи Уманського нацюнального ушверситету садшництва.
Укоршювали клонований матерел р1зних зразкш жита озимого: сорти Хл1бне, Cnpiyc, Карлик 1, Карлик 2; пбриди nepBicroK F1, ПР 1; створе Hi зразки 3377/10 67, 3471/10 81, 133/14, 289/15, 302/15. В основу живильного субстрату входили макро- та мкроелементи за прописом середовища Мурааге-Скуга. Модифкували середовища пщвищеними концентрацтми ауксишв. Вм1ст рютактивуючоТ речовини залежно вщ вар1анту змшювався в межах 0,5-2,0 мг/л. Для ¡нтенсифкаци ризогенезу живильне середовище доповнювали 0,5-1,5 мг/л пберелшовоТ кислоти.
На укоршення висаджували рослинний матерел по-чатковою висотою 1,5-2,5 см. Кшьюсть сформованих корешв та ¡нтенсившсть ix наростання визначали на 15-ту добу культивування.
Рослинний матерел вирощували за 16-годинного фотоперюду з ¡нтенсившстю осв1тлення 3-4 клк, температурному режим1 22-24 °С та вщноенш вологосп 75 %.
Основн1 результати дослщжень. Щоб тдвищити активн1сть ризогенезу, додатково в живильне середовище для останнього розмноження додавали вищ1 концентраци пберелшовоТ кислоти i виключали цитокшини. Це дозволило ще на ростовому середовищ1 отримати видовження
Rnnun грмптипв ня ни зпгрырзunnunnauuv |DE1UU WUT3 П9ИМПГП ТаЬлиця 1 n iqnnknDauiu Hnkvani
Селекцшний матерел Кшьюсть укоршених рослин, % Формування калюсу в базальнш частиш клону, % Кшьюсть сформованих початкових корен1в, шт. 1нтенсившсть наростання кореневоТ системи, мм (15-та доба культивування)
Сорти
Хл1бне 97,3±1,0 0,0±0,0 4,8±0,5 18,8±1,0
Cnpiyc 96,7±0,6 0,0±0,0 4,3±0,2 18,2±0,7
Карлик 1 98,7±1,2 0,0±0,0 5,1±0,6 23,2±1,4
Карлик 2 98,0±0,9 0,0±0,0 4,7±0,8 20,2±1,2
У середньому 97,7±0,9 0,0±0,0 4,7±0,5 20,1±1,1
Пбриди
Перв1сток Fj, 98,2±0,7 0,0±0,0 6,4±0,2 25,8±1,0
ПР 1 98,8±0,6 0,7±0,1 6,0±0,9 27,2±1,4
У середньому 98,5±0,7 0,4±0,1 6,2±0,6 26,5±1,2
Л ¡НИ
3377/10 67 94,6±2,0 0,5±0,2 3,0±0,7 18,4±0,5
3471/10 81 91,7±1,1 0,4±0,1 3,5±0,4 17,2±0,7
133/14 95,6±2,2 0,0±0,0 3,8±0,6 20,3±1,5
289/15 90,5±1,7 0,0±0,0 4,6±0,9 17,0±1,3
302/15 91,8±1,3 0,0±0,0 4,0±0,7 16,8±0,9
У середньому 92,8±1,7 0,2±0,1 3,8±0,7 17,9±1,0
У середньому за генотипами 96,3±1,1 0,2±0,1 4,9±0,6 21,5±1,1
*/ 1рим1тка. У кожн1й повторностi на укоршення висаджували ьи рослин.
№2, 2017
В1СНИК УМАНСЬКОГО НАЦЮНАЛЬНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ САД1ВНИЦТВА
65
HlPo:-1.1
Концентрация пберелшовоТ кислоти, мг/л
Рис. 1. Вплив пберелшово! кислоти на pier корешв жита озимого в ¡зольованш культу pi
мшвузлш та формування ризоТдш у базальнш частит рос-лини. Проте повне виключення цитокшину уповшьнило piCT листкового апарату рослин. Тому для гндвищення ¡нтенсивносп наростання бюмаси до живильного середо-вища додавали 0,3 мг/л 6-бензиламшопурину.
У npoueci проведених дослщжень встановлено, що для укоршення клонованого рослинного матер1алу жита озимого доцшьно використовувати розроблене модифковане середовище Мурааге-Скуга з додаванням до його складу 0,3 мг/л 6-бензиламшопурину та 1,0 мг/л ¡ндолшоцтовоТ кислоти [10].
За використання цього субстрату в середньому за по-вторностями 96,3 % рослин формувало розгалужену кореневу систему.
Формування корешв та ¡нтенсившсть ризогенезу за-лежали вщ генотипу клонованих рослин (табл.).
Найбшьшу частку укоршених рослин отримано у пбрид1в (98,5±0,7 %), дещо нижчу - у copTiB (97,7±0,9 %). Найменшу частку укоршеного матер1алу отримано у створених лшш (92,8±1,7 %). Необхщно також зазна-чити, що у пбридш в ¡зольованш культур! формувалась найбшьша кшьюсть первинних корешв (6,2±0,6 шт.) з ¡нтенсившстю наростання в середньому за повторностя-ми 26,5±1,2 мм на 15-ту добу вкоршення.
Для ¡нтенсифкаци ризогенезу клонованих рослин жита озимого живильне середовище доповнювали пщвищеними концентрацтми пберелшоТ кислоти.
За даними вчених [11] ¡снуе тюний взаемозв'язок м1ж пберелшами i ауксинами за 'ix впливом на розтяган-НЯ КЛ1ТИННОТ CTiHKH, осмотичний тиск кл1тинного соку, що покращуе пластичшсть кл1тинноТ мембрани, стимулюеться бюсинтез компоненте кл1тинноТ стшки. Використовуючи екзогенш пберелши i ауксини у певних концентрацтх та стввщношеннях у культуральних умовах вирощування, можна пщвищити ¡нтенсившсть укоршення рослин.
Введения до живильного середовища пберелшовоТ кислоти у концентрацм 0,5 мг/л ¡нтенсиф1кувало корене-формування та галуження коренш рослинного матер1алу жита озимого (рис.). Це сприяло швидкому наростанню кореневоТ системи BCix зразюв, довжина яких на 15-ту добу сягала 26,7±0,4-44,2±0,7 мм.
Пщвищення BMicry пберелшовоТ кислоти до 1,01,5 мг/л забезпечило подовження корешв, проте спостер1галося витягування листюв та мшвузлш i зни-ження ¡нтенсивносп кущення клонованих рослин.
Висновки. Розроблено середовище для ¡ндукци розвитку кореневоТ системи рослин жита озимого в культур! in vitro. Доведено, що концентрацт 1,0 мг/л ¡ндолшоцтовоТ кислоти та 0,5 мг/л пберелшовоТ кислоти у модифкованому живильному середовищ1 Мурааге-Скуга е оптимальною для формування та ¡нтенсивного наростання корешв бюматер1алу за мкроклонального розмно-
ження рослин культури. Встановлено, що ризогенез клонованого матер1алу е генетично обумовленим чинником.
Лп-ература
1. Калинин Ф. Л., Кушнир Г. П., Сарнацкая В. В. Технология микроклональ-ного размножения растений . КиТв: Наук, думка. 1992. 232 с.
2. Подвигина О. А., Знаменская В. В., Фролова В. В. Индукция ризогенеза у сахарной свеклы в культуре in vitro. Матерели VI Междунар. конф. «Регуляторы роста и развития растений в биотехнологии». Москва, 2001. С. 160.
3. Рябовол Л. О. Клональне мкророзноження рослин. Методичн рекомендаци для проведения лабораторно-практичних занять з «Бютехнологи рослин». Умань: УДАА, 2016. 16 с.
4. Гамбург К. 3., Леонова Л. А., Рекославская Н. И. Метаболизм ауксин и рост культур растительных тканей. Культура клеток растений. КиТв: Наукова думка, 1978. С. 47-52.
5. Skoog F., Miller С. О. Chemical regulation of growth and orgai formation in plants tissues cultures in vitro . 11-th. Symp. Soc. Exp. Biol. 1957. V. 11. P. 118-131.
6. Бутенко P. Г. Культура клеток растений и бютехнолопя. Москва: Наука, 1986. 236 с.
7. Калинин Ф. Л., Сарнацкая В. В., Полищук В. Е. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений. КиТв: Наук, думка, 1980. 487 с.
8. Рябовол Л. О., Парм Ф. M., Рябовол Я. С., Любченко А. I. УкорЫення рослин жита озимого в культур! in vitro. 36. наук, праць УНУС. Умань, 2011. Вип. № 76. С. 75-80.
9. Сельскохозяйственная биотехнология / В. С. Шевелуха, Е. А. Калашникова, Е. С. Воронин, В. M. Ковалев, А. А. Ковалев. Москва: Высшая школа, 2003. С. 106-132.
10. Рябовол Я. С., Парм Ф. M. , Рябовол Л. О. Генетичы основи створен-ня батьювських компонент^ пбрид1в жита озимого: монографт. Умань: «Bi3aBi», 2017. 188 с.
11. Barfleld G. D., Robinson S. I., Shields R. O. Plant regeneration from protoplasts of long term haploid suspension culture of N. plunibagimfo. Plant Cell Rep. 1985. V. 4. P. 104-107.
Reference
1. Kalinin F. L., Kushnir G. P., Sarnatskaya V. V. Technology of microclonal propagation of plants. Kiev: Scientific, opinion. 1992. 232 p.
2. Podvigina O. A., Znamenskaya V. V., Frolova V. V. Induction of rhizogenesis in sugar beet in culture in vitro. Materials of VI International, conf. "Regulators of plant growth and development in biotechnology". Moscow, 2001. P. 160.
3. Riabovol L.O. Clonal microgravity of plants. Methodical recommendations for conducting laboratory and practical classes on "Plant Biotechnology". Uman: USAA, 2016. 16 p.
4. Hamburg K. S., Leonova L. A., Rekolskaya N. I. Metabolism auxin and Growth of Plant Plant Cultures. Culture of plant cells. Kiev: Scientific Opinion, 1978. P. 47-52.
5. Skoog F., Miller С. O. Chemical requlation of growth and orgai formation in plants tissues cultures in vitro. 11-th. Symp. Soc. Exp. Biol. 1957. V. 11. P. 118-131.
6. Butenko R. G. Plant Culture Culture and Biotechnology. Moscow: Nauka, 1986. 236 p.
7. Kalinin F. L., Sarnatskaya V. V., Polischuk V. E. Methods of tissue culture in physiology and biochemistry of plants. K.: Nauk. dumka, 1980. 487 pp.
8. Riabovol L. O., Pariy F. M., Riabovol I. S., Liubchenko A. I. Rooting of winter rye plants in vitro culture. Prob. sciences works UNUS. Uman, 2011. Vip. №. 76. P. 75-80.
9. Agricultural Biotechnology / V. S. Shevelukha, E. A. Kalashnikova, E. S. Voronin, V. M. Kovalev, A. A. Kovalev. Moscow: Higher school, 2003. P. 106-132.
10. Riabovol I. S., Pariy F. M.,. Riabovol L. О Genetic bases for the creation of parent components of hybrids of winter rye. : monograph. Uman: "Visavi", 2017. 188 p.
11. Barfleld G. D., Robinson S. I., Shields R. O. Plant regeneration from protoplasts of long term haploid suspension culture of N. plunibagimfo. Plant Cell Rep. 1985. V. 4. P. 104-107.
В1СНИКУМАНСЫЮГО НАЦЮНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТУ САД1ВНИЦТВА 66
№2, 2017
