CC BY
54
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ СОРТА «СУПЕРЭЛИТА»
МЕТОДОМ IN VITRO
Камалов Акмалхон Вохидович
ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: akmalxon 7005@gmail. com
Эргашев Ойбек Каримович
д-р хим. наук, проректор по научной работе и инновациям, Наманганский инженерно-технологический
институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: oybek_0701 @bk.ru
Исакова Ойгул Мадаминжановна
ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: oygulisakoval983@mail.ru
Хайдарова Маржона Орифжоновна
студентка, Наманганский инженерно-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган
TECHNOLOGY OF DISASSEMBLING POTATOES OF SUPER ELITE VARIETIES
BY THE IN VITRO METHOD
Akmalkhon Kamalov
Assistant, Namangan Engineering and Technological Institute,
Republic of Uzbekistan, Namangan
Oybek Ergashev
Doctor of Chemical Sciences, Vice-Rector for Research and Innovation Namangan Engineering and Technological Institute, Republic of Uzbekistan, Namangan
Oygul Isakova
Assistant, Namangan Engineering and Technological Institute,
Republic of Uzbekistan, Namangan
Marjona Khaidarova
Student, Namangan Engineering and Technological Institute, Republic of Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
В статье объясняется в основном новый способ размножения растений in vitro на основе воздействия экзогенных факторов, при которых из растительных клеток и тканей может образовываться целый растительный организм. Метод in vitro размножения растений отличается от других методов тем, что имеет ряд преимуществ. В лабораторных условиях представлена информация о получении высококачественных, генетически идентичных, безвирусных посадочных материалов для выращивания картофеля в большом количестве клонированных микрокапсул и микроузлах.
ABSTRACT
The article mainly discusses a new method of plant propagation - in vitro, ie the formation of a whole plant organism from plant cells and tissues under the influence of exogenous factors. The in vitro method of plant propagation differs from other methods in that it has a number of advantages. There have been reports of large-scale clonal micro-propagation
Библиографическое описание: Технология размножения картофеля сорта «суперэлита» методом in vitro // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Камалов А.В. [и др.]. 2020. № 8(77). URL:
https://7universum. com/ru/tech/archive/item/10632
A A UNIVERSUM:
№ 8 (77)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_август. 2020 г.
of potato plants in the laboratory and the production of high-quality, genetically identical, virus-free planting material for micro-tubers.
Ключевые слова: биотехнология, клетка, ткань, экзогенный, селекция, питательная среда, ауксин, цитокин, in vitro, корень, стебель, лист, микроузел, зрелое растение.
Keywords: biotechnology, Cell, tissue, exogenous, selection, nutrient medium, auxin, cytokinin, in vitro, root, stem, leaf, micro nodule, mature plant.
В основном новый способ размножения сортов семенного картофеля заключается в том, что на основе воздействия экзогенных факторов in vitro образуется целый растительный организм из растительных клеток и тканей. Этот метод отличается от других методов тем, что имеет ряд преимуществ. Во-первых, он эффективен и экономичен, так как в процессе размножения из каждой каллозной клетки могут образовываться удобные побеги, которые образуют растение в благоприятных условиях культивирования. Во-вторых, в некоторых случаях это единственный способ размножения растений из культуры тканей. В-третьих, растения, полученные таким способом, вызывают интерес у селекционеров из-за генетических и морфофизиологических различий. Это дает селекционерам возможность выбрать характерные растения, имеющие важное хозяйственное значение и оценить их рост в полевых условиях.
Первый успех семян картофеля в микрокапитализации in vitro связан с культивированием верхушечной меристемы в специфической питательной среде, получением регенерирующих и микротрубочек. Но сфера применения микроклимата разнообразна и развивается с каждым днем. Это связано в первую очередь с сохранением редких и исчезающих видов растений картофеля с использованием техники in vitro и поставкой новых сортов в качестве семян на поля «суперэлиты».
Основным методом, применяемым при клонировании растений, является активация развития меристем, присутствующих в этом растении, за счет прекращения верхушечного доминирования.
Этого можно добиться двумя способами: а) меристема дуги стебля удаляется, а стержень микро-калькулируется в безгормональной среде; б) индуцируется развитие ветвей, выходящих из многих внутренних полостей путем добавления в питательную среду веществ, обладающих действием типа ци-токина.
В качестве цитокинов в питательной среде используют 6-бензиламинопурин (BAP) или 6-фурфу-риламинопурин (кинетин), а также 2-изопентиладе-нин (2ip) и зеатин. Полученные таким способом отростки отделяются от первичного экспланта и снова культивируются в свежеприготовленной питательной среде, стимулирующей пролиферацию внутренних меристем и увеличивающей образование всходов.
Используя метод активизации развития меристем, присутствующих в растении, картофель может получать от одной меристемы до 100 микротрубочек
в год, а также с помощью этой технологии выращивать в пробирках ценные, безвирусные семенные материалы.
Еще один способ клонирования микрокапсули-рования - случайная (адвентивная) индукция побегов в тканях эксплантов. Этот метод основан на регенерации зрелого растения путем культивирования отдельно выделенных частей растения в условиях благоприятной питательной среды и восстановления в нем недоразвитых органов.
В настоящее время в научно-практической лаборатории «Биотехнология» при ГУП «Центр развития цветоводства» при хокимияте Наманганской области ведутся работы по отделению тканей различных растений, выращенных в благоприятных условиях, а затем культивированию во вновь созданных питательных средах до образования листьев, корней и микротрубочек. Опыт показывает, что можно получить посадочный материал без вирусов, бактерий, грибов, генетически идентичный, в больших количествах, продолжая этот процесс как угодно.
В лаборатории выращивают несколько уникальных сортов картофеля, таких как «Ария», «Арнова», выращивают микроклональным методом in vitro. Сорта картофеля «Арнова», «Ария» отличаются большим содержанием крахмала, вкусовыми качествами, размером, энергичным стеблем, стойкостью к различным условиям. Благодаря тому что это растение любит водную среду, можно добиться более быстрого результата в микроклональном размножении.
Техника культивирования клеток и тканей in vitro, отличающаяся от картофельного растения, заключается в следующем: основным условием работы с культурами выделенных тканей является строгое соблюдение стерильности. Богатый состав питательной среды также является хорошим субстратом для роста микроорганизмов. Микроорганизмы легко повреждают растительные компоненты (экспланты), которые культивируются в питательной среде, поэтому и эксплант, и питательная среда должны быть стерилизованы. Все работы, проводимые с выделенной тканью (пересадка в культуру, перемещение в новую питательную среду), проводятся в стерильных помещениях (ламинарных боксах) при помощи стерильных инструментов, стерильность следует поддерживать даже в период выращивания отделенной ткани, так как при понижении температуры или при возникновении влаги через влажный забор сосуда в пробирку могут проникать микроорганизмы.
Ламинарно-боксовая стерилизация: рабочая внутренняя поверхность ламинара протирается 5 %-ным Накло. Затем в ламинар помещают спирт, гугур,
96 %-ный стакан спирта, стерилизованные банки, инструменты и стерилизованную водяную трубку. При разделении меристем в ламинар также кладут бинокулярную луковицу. За 2 часа до работы ламинарный бокс облучают ультрафиолетовой лампой бактерио-цида. За два часа до работы внутреннюю поверхность ламинара протирают 70 %-ным спиртом. Перед началом работы руки тщательно промывают мылом, протирают спиртом и надевают стерильный халат, держат стерильную маску во рту.
Стерилизация посуды: посуда стерилизуется в сушильных шкафах в сухом тепле или во влажном паровом автоклаве. Перед стерилизацией посуду необходимо тщательно вымыть и просушить. Для мытья посуды используются различные моющие средства и Хромпик (раствор бихромата калия в серной кислоте). Вымытую посуду промыть в дистиллированной воде и высушить в сушильном шкафу. Чтобы предотвратить попадание инфекции из воздуха перед стерилизацией, зонды, горловину трубки закрывают алюминиевой фольгой. Затем посуду помещают в сушильные шкафы и нагревают в течение 2 часов при 500 еще лучше стерилизуют под давлением в автоклаве, так как при нагревании во влажной среде микроорганизмы и их споры погибают еще лучше. В автоклаве стерилизуют различные стаканы, чашки Петри, пипетки, дистиллированную воду. Посуду заворачивают в фольгу и автоклавируют в течение 25-30 минут при 120 X и 2 атмосферах.
Стерилизация оборудования: инструменты, скальпель, пинцет, ножницы, иглы стерилизуются в сушильном шкафу в течение 12 часов при 400 ^ в сухом огне или при кипении в воде. Инструменты из железа не стерилизуются в автоклаве, так как под воздействием влажного пара они ржавеют. Перед началом работы и во время работы инструменты помещают в фарфоровые стаканчики, стерилизуют в 96 %-ном этиловом спирте и нагревают на огне. В спиртовом пламени нагреваются ланцеты, ножницы, пинцеты и микробиологические петли и держатся между стерильной бумагой. Стерилизованные инструменты используют только один раз, при повторном использовании их снова стерилизуют в спирте и нагревают на огне. Игольчатые ножницы и шпаклевки стерилизуют в спирте.
Стерилизация материалов: хлопок, марля, хлопчатобумажная пробка, фильтровальная бумага, ка-
наты и салфетки, используемые в эксперименте, стерилизуются в автоклаве при температуре 120 °C и давлении 25-30 минут.
В основном микроклональное размножение растений наблюдается при выращивании в питательных средах, приготовленных с добавлением в различных пропорциях веществ, содержащих экстракты из стебля, листьев и семян. Каждое растение имеет свою оптимальную питательную среду.
Чтобы вырастить картофельное растение в лабораторных условиях, то есть методом in vitro, сначала сажают в грунт сорт качественного картофеля, который проходит период покоя, в течение 7 часов после того, как вырастает надземная часть, срезают с зеленого стебля на 2-5 см и промывают в дистиллированной воде, затем стерилизуют в 1 %-ном растворе ги-похлорида натрия в течение 20 минут. Стерилизованную часть растения промывают в дистиллированной воде и сушат в ламинарном боксе.
По методу in vitro в основном экспланты и семена стерилизуют в стерильном растворе 5-20 мин, а затем несколько раз промывают в стерильной воде. Время стерилизации будет зависеть от характера экс-планта и активности стерильного раствора. Семена стерилизуют 10-20 мин, вегетативные - 5-10 мин. Полученные для культивирования растительные экстракты сначала протирают в мыльной воде и ополаскивают в дистиллированной воде, а затем в течение нескольких секунд 70 %-ным этанолом, а семена 1-2 мин вливаются в спирт. Спирт повышает эффективность стерилизации основного стерилизующего раствора вместе со стерилизацией тканей. После этого ткани промывают также в стерильной воде.
Вышеперечисленные методы избавляют растения только от внешних инфекций. Если внутри экс-планта имеется инфекция, то необходимо обработать его антибиотиками. В основном тропические и субтропические растительные ткани богаты внутренними инфекциями. Зараженную грибами или бактериями культуру можно обнаружить уже через 1-14 дней после посадки. Необходимо предотвращать распространение в помещение культур, пораженных микроорганизмами, не загрязняя воздух.
При клональном размножении картофельных растений мы использовали питательную среду (табл. 1).
Таблица 1.
Макроэлементы (мг/л)
KNO3 1900
NH4NO4 1650
CaCl2 332,2
MgSO4*7H20 370
KH2PO4 170
Микроэлементы (мг/л)
KJ 0,83
H3BO3 6,20
MnSO4*H2O 16,9
ZnSO4*H20 8,6
Na2MoO4*2H2O 0,25
CuSO4*5H20 0,025
Cocl2*6H2O 0,025
Фе-№едта 36,72
Витамины (мг/л)
Мио-инозитол 100
Тиамин-HQ 0,4
Гормоны (мг/л)
ИМК (индоловая жирная кислота) 0,5-1,0-1,5
Кинетин 0,1
Углеводы (г/л)
Сахароза 80
Другие вещества (г/л)
Агар агар 7
В питательной среде цитокин или его смесь с ауксином в соотношении 10:1 или 100:1, в качестве ауксина чаще всего выращивают в виде индол-3 жирных кислот (ИМК) или а-нафтоловой уксусной кислоты (НСК), 0,1-0,5 мг/л 6-адсорбента на носу и в кормовой среде Скуги. Через 3-4 недели после культивирования развиваются растения меристемы, из которых формируются тасофидиальные побеги. Они быстро разрастаются и образуют новые побеги. На опавших ветках появляются листья, на нижней части образуются новые адвентивные побеги. Эти побеги
Вывод. Таким образом стало ясно, что в лабораторных условиях при новом способе вегетативного размножения растений методом in vitro - с помощью
отделяются и переносятся в новую питательную среду. В питательной среде, содержащей цитокины, продолжается образование боковых ветвей и начинается процесс оплодотворения узла, в то время как в питательной среде без гормона происходит нормальное растение с листьями, корнями в течение 4-6 недель [3]. На рисунке 1 показано состояние картофельного («Ариэля», «Арнова») растения в лабораторных условиях, подвергнутого микрокапсулирова-нию клоном методом in vitro, а затем в виде зрелого растения.
щ
метода клонированного микрокапсулирования остается возможность получения большого количества
Рисунок 1
№ 8 (77)_1ьхничь1*иь науки_август. 2020 г.
высококачественных, генетически идентичных, без- клетки (стебля, листьев и т.д.) останется целый рас-
вирусных посадочных материалов в лабораторных тительный организм. условиях, если от одной первичной растительной
Список литературы:
1. Артикова Р., Муродова С. Сельскохозяйственная биотехнология : учеб. пособие. - Ташкент : Наука и технология, 2011. - 288 с.
2. Давронов К., Худжамшукуров Н. Общая и техническая микробиология : учеб. пособие. - «Ташгау», 2004. -280 с.
3. Лабораторные занятия по микробиологии : учеб. пособие / М.А. Зупаров [и др.]. - «Ташгау», 2014. -113 с.
4. Мустакимов Г. Основы физиологии растений и микробиологии : учеб. пособие / преподавательский состав. 1995. - 359 с.
5. Сельскохозяйственная биотехнология : учеб. пособие для проведения лабораторных занятий / М.А. Зупаров [и др.]. - «Ташгау», 2016. - 104 с.
6. Холмуратов Э.Г., Насырова Г.Б. Структурозависимое действие цитокининов в практическом применении биотехнологической коллекции картофеля // Вестник НУУз. - Ташкент, 2009. - № 3. - С. 175-177.
7. Regulation of plant growth by cytokinin / T. Werner, V. Motyka, M. Strnad, T. Schmulling // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98. - 2001. - P. 10487-10492
8. Skoog F., Miller C. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissue cultured in vitro // Symp Soc Exp Biol. - 1957. - № 11. - P. 118-131.
