CC BY
17
Научная статья
УДК 634.73
doi: 10.37670/2073-0853-2022-93-1-66-69
Ризогенез голубики узколистной in vitro в зависимости от концентрации ауксина ИУК и препарата Корнерост
Сергей Сергеевич Макаров1, Елена Ивановна Куликова2,
Ирина Борисовна Кузнецова3, Антон Игоревич Чудецкий1
1 Центрально-европейская лесная опытная станция ВНИИЛМ, Кострома, Россия
2 Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, с. Молочное,
Вологода, Россия
3 Костромская государственная сельскохозяйственная академия, пос. Караваево, Кострома, Россия
Аннотация. В статье приведены результаты исследования по изучению влияния концентрации ауксина ИУК и препарата Корнерост на процесс корнеобразования голубики узколистной перспективных гибридных сортов (Northblue, Putte) и форм (23-1-11, 27-10) при клональном микроразмножении. Укоренение побегов и последующая адаптация к нестерильным условиям - наиболее сложные и ответственные этапы клонального микроразмножения ягодных растений. На этапе «укоренение in vitro» добавление в питательную среду WPM ауксина ИУК и препарата Корнерост в концентрации 0,5 мг/л способствовало образованию у растений-регенерантов большего количества корней (в 1,4 - 1,8 раза) и большей суммарной длины (в 6,8 - 8,8 раза), чем в вариантах без добавления препарата. Максимальные показатели количества (3,3 - 4,5 шт.), средней (4,5 - 5,9 см) и суммарной длины (11,0 - 26,6 см) корней на одно растение голубики узколистной всех исследуемых сортов и гибридных форм выявлены при добавлении в питательную среду WPM ауксина ИУК в концентрации 1,0 мг/л с совместно с препаратом Корнерост в концентрации 0,5 мг/л. Растения гибридной формы 27-10 имели в среднем наибольшие показатели количества (3,2 шт.), средней (3,5 см) и суммарной длины корней (14,7 см) по сравнению с формой 23-1-11 и другими сортами.
Ключевые слова: голубика узколистная, клональное микроразмножение, укоренение, регуляторы роста.
Для цитирования: Ризогенез голубики узколистной in vitro в зависимости от концентрации ауксина ИУК и препарата Корнерост / С.С. Макаров, Е.И. Куликова, И.Б. Кузнецова и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 1 (93). С. 66 - 69. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-93-1-66-69.
Original article
Rhizogenesis of angustifolia blueberry in vitro depending on the concentration of IAA auxin and the Kornerost preparation
Sergey S. Makarov1, Elena I. Kulikova2, Irina B. Kuznetsova3, Anton I. Chudetsky1
1 Central European Forest Experiment Station, Kostroma, Russia
2 Vologda State Dairy Academy named after N.V. Vereshchagin, Molochnoe, Vologda, Russia
3 Kostroma State Agricultural Academy, Karavaevo, Kostroma region, Russia
Abstract. The results of studies on the effect of the concentration of auxin IAA and the Kornerost preparation on the process of root formation of angustifolia blueberry promising hybrid cultivars (Northblue, Putte) and forms (23-1-11, 27-10) during clonal micropropagation. Shoot rooting and subsequent adaptation to non-sterile conditions are the most difficult and crucial stages of clonal micropropagation of berry plants. The addition of auxin IAA and Kornerost preparation at a concentration of 0.5 mg/l to the WPM nutrient medium promoted the formation of a larger number of roots (1.4-1.8 times) and a greater total length (6.8-8.8 times) than in the variants without the addition of the preparation at the stage of in vitro rooting. Maximum indicators of the number (3.3-4.5 pcs.), average (4.5-5.9 cm) and total length (11.0-26.6 cm) of roots per one angustifolia blueberry plant of all studied cultivars and hybrid forms are identified when auxin IAA added to the nutrient medium WPM at a concentration of 1.0 mg/l together with the Kornerost preparation at a concentration of 0.5 mg/l. Hybrid form 27-10 plants have on average the highest indicators of the number (3.2 pcs.), Average (3.5 cm) and total root length (14.7 cm) in comparison with the form 23-1-11 and other cultivars.
Keywords: angustifolia blueberry, clonal micropropagation, rooting, growth regulators.
For citation: Rhizogenesis of angustifolia blueberry in vitro depending on the concentration of IAA auxin and the Kornerost preparation / S.S. Makarov, E.I. Kulikova, I.B. Kuznetsova et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 93(1): 66-69. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-93-1-66-69.
В последние годы в связи с проблемой истощения природных запасов ягодных ресурсов и сильного варьирования урожаев по годам вследствие ежегодно повышающегося антропогенного воздействия в России сильно возрастает интерес к плантационному выращиванию лесных и болотных ягодных растений на неиспользуемых лесных
и нелесных землях, в том числе на осушенных и выработанных торфяных месторождениях и вышедших из оборота сельскохозяйственных угодьях. Кроме того, наблюдается сокращение запасов лесных ягодных ресурсов и неполное вовлечение их заготовки в лесопользование [1]. Мировой опыт показал эффективность промыш-
ленного выращивания лесных ягодных растений на специализированных плантациях [2 - 6], однако для успешного их культивирования необходимо использование сортового посадочного материала.
Тогда когда российские и зарубежные рынки не удовлетворяют постоянно растущий спрос на ягодную продукцию и посадочный материал североамериканских сортов голубики, создание новых российских сортов и перспективных гибридных форм голубики узколистной, адаптированных для климатических и лесораститель-ных условий южно-таёжного района и района хвойно-широколиственных лесов европейской части России создаёт перспективу плантационного выращивания данного вида в различных регионах страны.
В связи с этим необходимо значительно увеличить производство посадочного материала данного вида, что возможно только с использованием оптимальных высоко эффективных и экономичных методов размножения ягодных растений для ускоренного получения качественного посадочного материала, таких как клональное микроразмножение [7 - 9]. Особое внимание при культивировании растений in vitro уделяется процессу ризогенеза (укоренения побегов) и последующей адаптации к нестерильным условиям, как наиболее сложным и ответственным этапам клонального микроразмножения. При этом для стимуляции корнеобразования используют ауксины (индолилмасляная (ИМК), индолилук-сусная (ИУК), нафтилуксусная (НУК) кислоты и др.) [10 - 12]. Совершенствование технологии клонального микроразмножения на этапе «укоренение in vitro» возможно за счёт использования современных природных препаратов, оказывающих общестимулирующее, общеукрепляющее и общеоздоравливающее воздействие на ризогенез ягодных растений.
Материал и методы. Исследование проводили в 2019 - 2021 гг. в лабораториях биотехнологии на базе Центрально-европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ, Вологодской ГМХА им. Н.В. Верещагина и Костромской ГСХА по общепринятым методикам [13, 14]. В качестве объектов исследования использовали растения-регенеранты полувысокорослой голубики (Vaccinium corymbosum L. х V. angustifolium Ait) гибридных сортов Northblue и Putte и голубики узколистной (V angustifolium L.) гибридных форм 23-1-11 и 27-10. Растения культивировали на питательной среде WPM (Woody Plant Medium) [15] в условиях световой комнаты при температуре +23... +25 °C, влажности 75 - 80 % и фотопериоде 16/8 час. На этапе «укоренение in vitro» в качестве росторегулирующих веществ использовали ауксин ИУК (индолилуксусная кислота) в концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л и препарат Корнерост в концентрации 0,5 мг/л (рис. 1). Учитывали количество,
среднюю и суммарную длину корней в расчёте на одно растение. Повторность опыта - 10-кратная, в каждом варианте по 15 растений.
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью программ AGROS v. 2.11 и Microsoft Office 2016. Достоверность опытов оценивали с помощью наименьшей существенной разности на 5%-ном уровне значимости (НСР05), где в качестве первого фактора влияния принимали концентрацию росторегулирующего вещества, в качестве другого - сорт или форму.
Результаты и обсуждение. В ходе экспериментов выявлено, что с повышением в питательной среде WPM концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л количество корней на одно растение-регенерант голубики узколистной увеличивалось в среднем в 2,5 раза, а при добавлении препарата Корнерост - в 1,9 раза. У голубики узколистной гибрида 27-10 количество корней на одно растение составляло в среднем 3,2 шт., что в 1,4 - 1,6 раза больше, чем у гибрида 23-1-11 и у сортов Northblue и Putte (табл. 1).
С повышением в питательной среде концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л средняя длина корней у голубики узколистной увеличивалась в среднем в 3,1 раза, а при добавлении препарата Корнерост 0,5 мг/л - в 3,7 раза. Наибольшая средняя длина корней (3,5 см) на одно растение выявлена у гибрида 27-10, а наименьшая (2,0 см) у сорта Northblue (табл. 2).
Суммарная длина корней голубики увеличивалась в 8,8 раза с повышением в питательной среде концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л, а в вариантах с добавлением препарата
Корнерост - в 6,8 раза. Наибольшая суммарная
f
ш
Рис. 1 - Растения голубики узколистной на этапе «укоренение in vitro» на питательной среде WPM с добавлением:
А - ИУК; Б - ИУК и препарата Корнерост
1. Количество корней сортов и гибридов голубики узколистной на одно растение в зависимости от концентраций ауксина ИУК и препарата Корнерост, шт.
Концентрация ИУК, мг/л Сорт Гибридная форма Среднее
Northblue Putte 23-1-11 27-10
Без препарата Корнерост 0,5 1,0 1,2 1,1 1,0 1,1
1,0 2,0 2,0 1,9 5,3 2,8
Корнерост, 0,5 мг/л 0,5 1,6 2,1 2,1 2,1 2,0
1,0 3,3 3,9 3,6 4,5 3,8
Среднее 2,0 2,3 2,2 3,2 -
НСР05 фактор А = 0,66, фактор В = 0,41, общ. = 0,92
2. Средняя длина корней сортов и гибридов голубики узколистной на одно растение в зависимости от концентраций ауксина ИУК и препарата Корнерост, см
Концентрация ИУК, мг/л Сорт Гибридная форма Среднее
Northblue Putte 23-1-11 27-10
Без препарата Корнерост 0,5 1,5 1,5 1,2 1,6 1,3
1,0 4,5 4,5 3,8 5,4 4,0
Корнерост, 0,5 мг/л 0,5 1,3 1,3 1,6 1,1 1,3
1,0 5,5 5,5 4,5 5,9 4,8
Среднее 2,0 3,2 2,8 3,5 -
НСР05 фактор А = 0,77, фактор В = 0,61, общ. = 1,02
3. Суммарная длина корней сортов и гибридов голубики узколистной на одно растение в зависимости от концентраций ауксина ИУК и препарата Корнерост, см
Концентрация ИУК, мг/л Сорт Гибридная форма Среднее
Northblue Putte 23-1-11 27-10
Без препарата Корнерост 0,5 1,0 1,3 1,8 1,6 1,4
1,0 4,7 7,0 9,1 28,6 12,3
Корнерост, 0,5 мг/л 0,5 2,1 3,5 3,4 2,3 2,8
1,0 11,0 16,3 21,6 26,6 18,9
Среднее 4,7 9,0 7,0 14,7 -
НСР05 фактор А = 1,54, фактор В = 2,89, общ. = 3,78
длина корней 14,7 см была у гибрида 27-10, а наименьшая - 4,7 см - у сорта Northblue (табл. 3).
Выводы
1. При клональном микроразмножении голубики узколистной добавление в питательную среду WPM с ауксином ИУК препарата Корнерост в концентрации 0,5 мг/л способствовало образованию у растений-регенерантов большего количества корней и большей длины, чем в вариантах без добавления препарата.
2. При добавлении в питательную среду WPM препарата Корнерост и концентрации ауксина ИУК, 1,0 мг/л, выявлены максимальные показатели количества, средней и суммарной длины корней на одно растение голубики узколистной у всех исследуемых сортов и гибридных форм.
3. Наибольшие количество, средняя и суммарная длина корней отмечены у гибрида 27-10, а наименьшие - у сорта Northblue.
Список источников
1. Проблемы использования и воспроизводства фи-тогенных пищевых и лекарственных ресурсов леса на землях лесного фонда Костромской области / С.С. Макаров, Е.С. Багаев, С.Ю. Цареградская и др. // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019. № 6. С. 118 - 131.
2. Выработанные торфяные месторождения, их характеристика и функционирование / Л.И. Инишева, В.Е. Аристархова, Е.В. Порохина и др. Томск: Изд-во Томского гос. педагогического ун-та, 2007. 185 с.
3. Торфяные болота России: к анализу отраслевой информации / под ред. А.А. Сирина, Т.Ю. Минаевой. М.: Геос, 2001. 90 с.
4. Noormets M., Karp K., Paal T. Recultivation of Opencast Peat Pits with Vaccinium Culture in Estonia. Ecosystems and Sustainable Development. 2003; 2: 1005-1014.
5. Berry Cultivation in Cutover Peatlands in Estonia: Agricultural and Economical Aspects / K. Vahejoe et al. Baltic Forestry. 2010; 16(2): 264-272.
6. Тяк Г.В., Курлович Л.Е., Тяк А.В. Биологическая рекультивация выработанных торфяников путём создания посадок лесных ягодных растений // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. Т. 11. № 2. С. 43 - 46.
7. Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Клевцов Д.Н. Влияние росторегулирующих веществ на органогенез растений княженики арктической (Rubus arcticus L.) при клональном микроразмножении // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 88 - 92. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-89-3-88-92.
8. Влияние освещения на органогенез красники (Vaccinium praestans Lamb.) при клональном микроразмножении / А.И. Чудецкий, И.Б. Кузнецова, С.С. Макаров и др. // Известия Оренбургского государственного аграр-
ного университета. 2021. № 3 (89). С. 92 - 95. https://doi. org/10.37670/2073-0853-2021-89-3-92-95.
9. Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Суров В.В. Органогенез голубики полувысокой при клональном микроразмножении в зависимости от условий освещения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 4(90). С. 76 - 79. https://doi. org/10.37670/2073-0853-2021-90-4-76-79.
10. Сельскохозяйственная биотехнология: учеб. /
B.С. Шевелуха [и др.]. М.: Высшая школа, 2008. 416 с.
11. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-Пресс, 1999. 160 с.
12. Деменко В.И., Шестибратов К.А., Лебедев В.Г. Укоренение - ключевой этап размножения растений in vitro // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2010. Вып. 1. С. 73 - 85.
13. Выращивание лесных ягодных растений в условиях in vitro: лабораторный практикум / сост.
C.С. Макаров, Е.А. Калашникова, И.Б. Кузнецова и др. Караваево: Костромская ГСХА, 2019. 48 с.
14. Калашникова Е.А. Клеточная инженерия растений: учеб. и практикум для вузов. М.: Юрайт, 2020. 333 с.
15. Lloyd G., McCown B. Commercially-feasible Micropropagation of Mountain Laurel, Kalmia latifolia, by Use of Shoot Tip Culture. Combined Proceedings of the International Plant Propagator's Society. 1980; 30: 421-427.
References
1. Problems of the Use and Reproduction of Phytogenic Food and Medicinal Resources of the Forest on the Lands of the Forest Fund of the Kostroma Region / S.S. Makarov, E.S. Bagaev, S.Yu. Tsaregradskaya et al. Forestry Journal. 2019; 6: 118-131.
2. Developed Peat Deposits, Its Characteristics and Functioning / L.I. Inisheva, V.E. Aristarkhova, E.V. Po-rokhina et al. Tomsk: Tomsk State Pedagogical University Publ., 2007. 185 p.
3. Peat Bogs of Russia: To the Analysis of Iindustry Information / A.A. Sirin, T.Yu. Minaeva (eds.). M.: Geos, 2001. 90 p.
4. Noormets M., Karp K., Paal T. Recultivation of Opencast Peat Pits with Vaccinium Culture in Estonia. Ecosystems and Sustainable Development. 2003; 2: 1005-1014.
5. Berry Cultivation in Cutover Peatlands in Estonia: Agricultural and Economical Aspects / K. Vahejoe et al. Baltic Forestry. 2010; 16(2): 264-272.
6. Tyak G.V., Kurlovich L.E., Tyak A.V. Biological reclamation of depleted peatlands by creating plantings of forest berry plants. Vestnik of Kazan State Agrarian University. 2016; 11(2): 43-46.
7. Makarov S.S., Kuznetsova I.B., Klevtsov D.N. Influence of growth-regulating substances on organogenesis of arctic bramble (Rubus Arcticus l.) plants during clonal micropropagation. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 89(3): 88-92. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-89-3-88-92.
8. Influence of light on organogenesis of Kamchatka bilberry (Vaccinium Praestans Lamb.) by clonal micropropagation / A.I. Chudetsky, I.B. Kuznetsova, S.S. Makarov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 89(3): 92-95. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-89-3-92-95.
9. Makarov S.S., Kuznetsova I.B., Surov V.V. Organogenesis of half-highbush blueberry during clonal micropropagation depending on lighting conditions. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 90(4): 76-79. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-90-4-76-79.
10. Agricultural biotechnology: textbook / V.S. Shev-elukha et al. M.: Higher school, 2008. 416 p.
11. Butenko R.G. Biology of cells of higher plants in vitro and biotechnology based on them. M.: FBK-Press, 1999. 160 p.
12. Demenko V.I., Shestibratov K.A., Lebedev V.G. Rooting is a key stage in plant reproduction in vitro. Iz-vestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2010; 1: 73-85.
13. Cultivation of Forest Berry Plants In Vitro / S.S. Makarov, E.A. Kalashnikov, I.B. Kuznetsova et al. Karavaevo: Kostroma State Agricultural Academy Publ.,
2019. 48 p.
14. Kalashnikova E.A. Cellular plant engineering: textbook. and a workshop for universities. M.: Yurayt,
2020. 333 p.
15. Lloyd G., McCown B. Commercially-feasible Micropropagation of Mountain Laurel, Kalmia latifolia, by Use of Shoot Tip Culture. Combined Proceedings of the International Plant Propagator's Society. 1980; 30: 421-427.
Сергей Сергеевич Макаров, кандидат сельскохозяйственных наук, [email protected], https://orcid. org/0000-0003-0564-8888
Елена Ивановна Куликова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, [email protected], https:// orcid.org/0000-0002-5981-2609
Ирина Борисовна Кузнецова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-5011-3271
Антон Игоревич Чудецкий, соискатель, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4804-7759
Sergey S. Makarov, Candidate of Agriculture, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0564-8888
Elena I. Kulikova, Candidate of Agriculture, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5981-2609
Irina B. Kuznetsova, Candidate of Agriculture, Associate Professor, [email protected], https://orcid. org/0000-0001-5011-3271
Anton I. Chudetsky, research worker, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4804-7759
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 15.11.2021; одобрена после рецензирования 01.12.2021; принята к публикации 11.01.2022.
The article was submitted 15.11.2021; approved after reviewing 01.12.2021; accepted for publication 11.01.2022. -♦-
