Научная статья на тему 'Укоренение и адаптация регенерантов морозоустойчивых представителей рода Rhododendron к условиям ex vitro'

Укоренение и адаптация регенерантов морозоустойчивых представителей рода Rhododendron к условиям ex vitro Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
366
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Turczaninowia
WOS
Scopus
AGRIS
RSCI
ESCI
Область наук
Ключевые слова
АДАПТАЦИЯ EX VITRO / ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА / ИНДОЛИЛ-3-МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА / УКОРЕНЕНИЕ EX VITRO / RHODODEDRON

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Зайцева Юлианна Геннадьевна, Амброс Елена Валерьевна, Новикова Татьяна Ивановна

Укоренение и адаптация являются лимитирующими стадиями для клонального микроразмножения растений, особенно у древесных. Представленное исследование направлено на изучение влияния различных обработок индолил-3-маслянной кислотой (ИМК) на укоренение и адаптацию микропобегов шести морозостойких генотипов рододендронов в условиях in vitro и ex vitro. Испытывали два метода применения ИМК: непосредственное культивирование на среде Андерсона (АМ), дополненной 25,0 мкМ ИМК и 4-часовую импульсную обработку раствором 148,0 мкМ ИМК. После импульсной обработки ИМК микропобеги переносили либо в условия in vitro на безгормональную АМ, либо в условия ex vitro, используя гидропонику или смесь торфа и песка (1:1). Максимальный процент укоренения in vitro после импульсной обработки получен у вечнозеленых сортов ‘Helsinki University’ (75 %) и ‘Haaga’ (67 %), в то время как процент укоренения дальневосточных видов R. sichotense, R. mucronulatum и R. schlippenbachii составил всего 30-40 %. Укоренение ex vitro в гидропонике оказалось эффективным для вечнозеленых сортов; микропобеги R. sichotense, напротив, укоренялись слабо. Наилучший результат для всех исследуемых генотипов получен под действием импульсной обработки с последующим укоренением ex vitro в смеси торфа и песка (‘Helsinki University’ 100 %, R. mucronulatum 89 %, R. sichotense 84 %, и R. schlippenbachii 60 %). В результате исследования выявлены генотипические различия, проявляющиеся в частоте и интенсивности ризогенеза при всех вариантах укоренения. Разработанный протокол показал преимущества укоренения ex vitro : высокое качество корневой системы и надземной части, а также сокращение периода адаптации. Таким образом, предложенный метод может использоваться как для селекции и сохранения генетических ресурсов рододендронов, так и для коммерческого размножения

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Зайцева Юлианна Геннадьевна, Амброс Елена Валерьевна, Новикова Татьяна Ивановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Укоренение и адаптация регенерантов морозоустойчивых представителей рода Rhododendron к условиям ex vitro»

Turczaninowia 21 (1): 144-152 (2018) DOI: 10.14258/turczaninowia.21.1.13 http://turczaninowia.asu.ru

ISSN 1560-7259 (print edition)

TURCZANINOWIA

ISSN 1560-7267 (online edition)

УДК 58.084.1/.085.2:582.912.42

Укоренение и адаптация регенерантов морозоустойчивых представителей рода Rhododendron к условиям ex vitro

Ю. Г. Зайцева, Е. В. Амброс, Т. И. Новикова

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, ул. Золотодояинская, 101, г. Новосибирск, 630090, Россия.

Е-mail: ulianna_zaitseva@mail.ru

Ключевые слова: адаптация ex vitro, гидропонная установка, индолил-3-масляная кислота, укоренение ex vitro, Rhododedron.

Аннотация. Укоренение и адаптация являются лимитирующими стадиями для клонального микроразмножения растений, особенно у древесных. Представленное исследование направлено на изучение влияния различных обработок индолил-3-маслянной кислотой (ИМК) на укоренение и адаптацию микропобегов шести морозостойких генотипов рододендронов в условиях in vitro и ex vitro. Испытывали два метода применения ИМК: непосредственное культивирование на среде Андерсона (АМ), дополненной 25,0 мкМ ИМК и 4-часовую импульсную обработку раствором 148,0 мкМ ИМК. После импульсной обработки ИМК микропобеги переносили либо в условия in vitro на безгормональную АМ, либо в условия ex vitro, используя гидропонику или смесь торфа и песка (1:1). Максимальный процент укоренения in vitro после импульсной обработки получен у вечнозеленых сортов 'Helsinki University' (75 %) и 'Haaga' (67 %), в то время как процент укоренения дальневосточных видов R. sichotense, R. mucronulatum и R. schlippenbachii составил всего 30-40 %. Укоренение ex vitro в гидропонике оказалось эффективным для вечнозеленых сортов; микропобеги R. sichotense, напротив, укоренялись слабо. Наилучший результат для всех исследуемых генотипов получен под действием импульсной обработки с последующим укоренением ex vitro в смеси торфа и песка ('Helsinki University' -100 %, R. mucronulatum - 89 %, R. sichotense - 84 %, и R. schlippenbachii - 60 %). В результате исследования выявлены генотипические различия, проявляющиеся в частоте и интенсивности ризогенеза при всех вариантах укоренения. Разработанный протокол показал преимущества укоренения ex vitro: высокое качество корневой системы и надземной части, а также сокращение периода адаптации. Таким образом, предложенный метод может использоваться как для селекции и сохранения генетических ресурсов рододендронов, так и для коммерческого размножения.

Keywords, ex vitro acclimatization, ex vitro rooting, hydroponic system, indolyl-3-butyric acid, Rhododendron.

Summary. Rooting and acclimatization are limiting stages in clonal micropropagation, especially of woody plant species. This study aimed to evaluate effect of different treatments with indole-3-butyric acid (IBA) on in vitro and ex vitro rooting and acclimatization of microshoots of six winter-hardy rhododendron genotypes. Two methods of IBA applications: direct cultivation on Anderson's medium (AM), supplemented with 25.0 ^M IBA and 4-h liquid-pulse treatment with solution of 148.0 ^M IBA were tested. After IBA pulse treatment microshoots were transferred either

Rooting and acclimatization to ex vitro conditions of régénérants of frost-resistant members of Rhododendron

Y. G. Zaytseva, E. V. Ambros, T. I. Novikova

Central Siberian Botanical Garden, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Zolotodolinskaya 101 st., Novosibirsk, 630090, Russia

Поступило в редакцию 14.02.2017 Принято к публикации 27.02.2018

Submitted 14.02.2017 Accepted 27.02.2018

to in vitro on hormone-free AM or ex vitro in a hydroponic system or mixture of peat and sand (1:1). Maximum in vitro rooting after IBA pulse treatment was observed for evergreen cultivars 'Helsinki University' (75 %) and 'Haaga' (67 %), whereas Far Eastern wild species R. sichotense, R. mucronulatum, and R. schlippenbachii showed 30-40 % rhizogenesis only. Ex vitro rooting in hydroponic system was efficient for evergreen rhododendrons, but R. sichotense microshoots formed roots poorly. The best results for all genotypes studied were obtained under IBA liquid-pulse treatment with ex vitro rooting in the mixture of peat and sand ('Helsinki University' - 100 %, R. mucronulatum -89 %, R. sichotense - 84 %, and R. schlippenbachii - 60 %). Our research revealed genotype differences in rooting percent under all IBA treatment studied. The developed protocol demonstrated some advantages of ex vitro rooting including high quality of root and shoot systems and reduction of acclimatization period. Thus proposed method can be used for breeding and conservation of rhododendron germplasm, as well as for large-scale commercial propagation.

Введение

Представители рода Rhododendron L. (рододендрон) семейства Ericaceae Juss. насчитывают около 1000 видов (Chamberlain et al., 1996) и множество сортов и гибридов. Благодаря высочайшим декоративным свойствам, рододендроны широко используются в озеленении и ландшафтном дизайне в Европе и Северной Америке, однако, невысокая морозоустойчивость многих сортов ограничивает их культивирование в суровых климатических условиях Западной Сибири. Дикорастущие дальневосточные виды Rhododendron mucronulatum Turcz., R. sichotense Pojark. и R. schlippenbachii Maxim. являются ценным генетическим ресурсом для селекции, поскольку отличаются не только морозоустойчивостью, но и характеризуются значительным полиморфизмом по форме куста, окраске венчика и срокам цветения, а также способностью произрастать на слабокислых почвах (Petukhova, 2006; Vrishch et al., 2010). Некоторые из дикорастущих видов (R. mucronulatum, R. schlippenbachii) нуждаются в охране в силу возрастающей антропогенной нагрузки в естественных ареалах (Kharkevich, Katchura, 1981; Nedoluzhko, Kol-daeva, 2008; Pavlova, 2008). Кроме того, значительный интерес представляют морозостойкие вечнозеленые финские сорта 'Haaga' и 'Helsinki University', а также североамериканский сорт R. catawbiense 'Grandiflorum', отличающийся и устойчивостью к высокой инсоляции (Van Veen, 1969). Указанные виды и сорта рододендронов могут быть не только рекомендованы для выращивания в сибирских условиях, но и служить исходным материалом для дальнейшей селекции и получения новых сортов на их основе.

В настоящее время клональное микроразмножение является наиболее эффективной технологией массового воспроизводства рододендронов (Briggs et al., 1988; Preece, Immel, 1991; Hsia, Korban, 1997; Pavingerova, 2009), которая

позволяет за короткий период времени получить оздоровленный и генетически однородный посадочный материал высокого качества вне зависимости от сезона и климатических условий региона. Однако культивирование растений in vitro способствует появлению ряда морфологических, анатомических и физиологических аномалий у микропобегов, затрудняющих перевод регенерантов в условия ex vitro (Pospisilova et al., 1999; Hazarika, 2006). Следствием этого являются низкая частота ризогенеза in vitro и высокая гибель регенерантов при адаптации к нестерильным условиям теплиц или открытого грунта, ограничивающие использование метода клонального микроразмножения для массового воспроизводства ценных генотипов (Chandra et al., 2010). В последние годы значительные усилия исследователей направлены на поиск способов оптимизации и условий размножения рододендронов in vitro (Eeckhaut et al., 2010), в то время как процессы укоренения и адаптации микроклонов к условиям ex vitro недостаточно освещены в литературе.

Протоколы укоренения и адаптации разработаны для некоторых представителей рода Rhododendron. В качестве наиболее эффективного стимулятора ризогенеза у микроклонов большинства генотипов используют индолил-3-масляную кислоту (ИМК) (Almeida et al., 2005; Filipenia et al., 2009). Однако размножение in vitro представителей рода осложнено генотипи-ческими различиями морфогенных реакций на всех этапах клонального микроразмножения, включая особенности ризогенеза и адаптации, что особенно ярко проявляется при культивировании листопадных, полувечнозеленых и вечнозеленых видов и сортов, поэтому выбор того или иного способа применения ИМК определяется экспериментально для каждого генотипа (Briggs et al., 1994; Eeckhaut et al., 2010; Zaytseva et al., 2016).

Цель представленной работы - разработать и оптимизировать протоколы укоренения и адаптации к условиям ex vitro микропобегов шести морозоустойчивых генотипов рода Rhododendron: полувечнозеленых и листопадных дикорастущих видов R. sichotense, R. mucronulatum, R. schlippenbachii и вечнозеленых сортов R. cataw-biense 'Grandiflorum', 'Helsinki University', 'Haa-ga'. Разработка протоколов укоренения и адаптации имеет не только практическое значение, открывая перспективы получения высококачественного посадочного материала декоративных морозостойких рододендронов для Сибирского региона, но и позволит выявить генотипические различия морфогенных реакций рододендронов на этом этапе микроразмножения.

Материалы и методы

Растительный материал и условия культивирования

В качестве объектов исследования использовали 3 дикорастущих вида рода Rhododendron: R. mucronulatum, R. sichotense, R. schlippenbachii и 3 сорта: R. catawbiense 'Grandiflorum', 'Helsinki University' и 'Haaga'. Выбор объектов для исследования обусловлен, главным образом, морозоустойчивостью, высокой декоративностью и способностью произрастать в условиях юга Западной Сибири.

Микроклоны культивировали на питательной среде Андерсена (АМ) (Anderson, 1984), дополненной 30,0 г/л сахарозы, 6,0 г/л Бактоагара (Panreac, Испания) и регуляторами роста растений: 24,5 мкМ 2-изопентиладенина и 5,7 мкМ Р-индолилуксусной кислоты. До автоклавирова-ния pH среды доводили до 5,0 путем добавления по каплям 1 н раствора KOH. Регуляторы роста вносили в питательную среду после автоклави-рования в стерильных условиях.

Культивирование микрорастений проводили при интенсивности освещения люминесцентными лампами 40 мкМоль м-2 с-1 и 16-часовом фотопериоде при температуре 23 ± 2 °С.

Индукция ризогенеза в условиях in vitro и ex vitro

Микропобеги, полученные в результате культивирования на питательной среде описанного выше состава укореняли в условиях in vitro или ex vitro.

Для стимуляции ризогенеза использовали два подхода: непосредственное культивирование

на АМ, дополненной 25,0 мкМ ИМК или 4-часовую импульсную обработку в растворе 148,0 мкМ ИМК. Под импульсной обработкой понимали погружение микропобегов на 4 часа в водный раствор ИМК заданной концентрации. Для дальнейшего ризогенеза после импульсной обработки регенеранты помещали либо в условия in vitro, т.е. инокулировали на безгормональную среду АМ (АМ0), либо переносили в условия ex vitro в гидропонную установку или в субстрат для укоренения.

Для приготовления субстрата кислый верховой торф (рН = 4,0-5,0) смешивали со стерильным кварцевым песком в соотношении 1:1 (по объему). Приготовленный субстрат засыпали в специальные кюветы, в качестве дренажа использовали керамзит.

В гидропонной установке укореняли микропобеги R. sichotense, 'Helsinki University' и 'Haaga'. Использовали модифицированную гидропонную установку, аналогичную системе «Ми-нивит». Питательный раствор для гидропонной установки готовили по прописи АМ, уменьшив в два раза концентрацию микро- и макроэлементов и исключив все органические компоненты (сахарозу, витамины и др.). Для интенсивного корне-образования и адаптации в гидропонной установке использовали двухстадийный протокол, разработанный Н. А. Вечерниной (Vechemina et al., 2008). Кювету для гидропоники заполняли по очереди двумя разными растворами: первые 3 недели использовали раствор № 1 (с повышенным содержанием фосфатов), затем, оставшиеся 3 недели, - раствор № 2 (с повышенным содержанием нитрата аммония) (табл. 1).

Продолжительность этапа укоренения при всех типах обработки ауксином и условиях укоренения составила 6 недель, после чего были подсчитаны следующие параметры: процент укоренившихся микропобегов, количество и длина корней, процент микропобегов с вторичными корнями и высота побегов. Для каждой из обработок использовали по 20 микрорастений каждого из исследуемых видов и сортов, все эксперименты выполнены в трехкратной повторно-сти. Изучение процессов ризогенеза проводили при помощи оборудования Центра коллективного пользования ЦСБС СО РАН: стереомикро-скопа Carl Zeiss Stereo Discovery V 12 с цветной фотокамерой AxioCam HRc и программным обеспечением для приема, обработки и анализа изображений AxioVision 4.8 (Carl Zeiss, Germany).

Таблица 1

Состав питательного раствора для укоренения и адаптации регенерантов исследованных видов и

сортов Rhododendron в гидропонной установке

Компоненты питательного раствора Раствор № 1, концентрация, мг/л Раствор № 2, концентрация, мг/л

nh4no3 200,000 400,000

KIN O3 240,000 240,000

MgSO4*7H2O 185,000 185,000

CaCl2*2H2O 220,000 220,000

NaH2PO4*H2O 380,000 190,000

Sequestren 138 50,000 50,000

MnSO4*H2O 8,450 8,450

ZnSO4*7H2O 4,300 4,300

H3B O3 3,100 3,100

KI 0,150 0,150

CoCl2*6H2O 0,013 0,013

CuSO4*5H2O 0,013 0,013

Na2MoO4*2H2O 0,125 0,125

Адаптация укорененных микропобегов к условиям ex vitro

Адаптацию укорененных растений проводили в смеси торфа и песка (1:1) в течение 6 недель. В течение первых 2-х недель создавали условия повышенной влажности под пленкой, затем пленку открывали на короткое время, постепенно увеличивая продолжительность пребывания укорененных регенерантов в условиях пониженной влажности. Растения выращивали под люминесцентными лампами с интенсивностью освещения 27 мкМоль м-2 • с1 при 16-часовом фотопериоде и 23 ± 2 °С. Адаптированные растения пересаживали в горшки (d = 10 см) с почвенной смесью для азалий («Сад Чудес», Россия) и переносили в теплицу или открытый грунт.

Статистическая обработка результатов

Статистическую обработку и анализ полученных данных проводили с помощью компьютерных программ Microsoft Excel 7.0 и Statistica 8.0. Данные представлены в виде средних значений и стандартных ошибок (М ± m). Для сравнения средних значений независимых выборок использовали многоранговый тест Дункана (од-нофакторный дисперсионный анализ). Размер выборки составил 20 микрорастений каждого из исследуемых видов и сортов.

Результаты и их обсуждение

Влияние способа обработки ИМК на укоренение регенерантов в условиях in vitro

Как было отмечено выше, для выявления оптимального способа индукции ризогенеза ис-

пользовали два способа обработки ИМК в условиях in vitro: (1) непосредственное культивирование на АМ, дополненной 25,0 мкМ ИМК или (2)4-часовую импульсную обработку в растворе 148,0 мкМ ИМК с последующим переносом на АМ0 .

Установлено, что для всех исследуемых видов и сортов рододендронов наиболее эффективным способом укоренения является импульсная обработка побегов в водном растворе 148,0 мкМ ИМК (рис. 1). При этом частота укоренения побегов под действием импульсной обработки более чем в два раза превышала аналогичные показатели при укоренении на среде, содержащей 25,0 мкМ ИМК у всех испытанных генотипов. Нередко, под действием 25,0 мкМ ИМК на ба-зальном конце некоторых микропобегов развивался каллус.

На этом этапе проявились и генотипические различия исследуемых растений. Максимальный процент укоренения в результате импульсной обработки выявлен у вечнозеленых сортов: у ' Helsinki University' и 'Haaga' (в среднем 75 и 67 % соответственно) (рис. 1). Импульсная обработка микропобегов дикорастущих видов R. sichotense, R. mucronulatum и R. schlippenbachii вызвала ри-зогенез только у 30-40 % микропобегов, однако этот прием оказался эффективнее по сравнению с непосредственным культивированием на АМ, дополненной 25,0 мкМ ИМК. Невысокий процент укоренения в результате импульсной обработки отмечен у побегов вечнозеленого сорта R. catawbiense 'Grandiflorum' (рис. 1).

Разработанный Б. А. Бриггсом с соавторами способ индукции ризогенеза на АМ, содер-

жащей 25,0 мкМ, широко используется как эффективный способ укоренения вечнозеленых рододендронов как в лабораторных, так и в промышленных масштабах (Briggs et al., 1994). В работах белорусских авторов показана эффективность более низких концентраций ИМК (5,0 и 10,0 мкМ) для индукции корнеобразования у вечнозеленых сортов, включая 'Helsinki University' и 'Haaga' ( Filipenia et al., 2009; Kutas, 2009). Однако авторами показана довольно низкая частота укоренения и отмечено формирование каллуса наряду с развитием адвентивных корней, что может негативно отразиться в дальнейшем на адаптации этих микропобегов к условиям ex vitro (Filipenia et al., 2009). Нами получены ана-

логичные результаты при использовании ауксин-содержащей среды для укоренения и отмечено, что повышение концентрации ИМК до 25,0 мкМ неэффективно. Увеличить выход укорененных микропобегов и предотвратить каллусогенез у исследуемых генотипов позволил принципиально иной способ укоренения, основанный на короткой импульсной обработке ИМК в высокой концентрации, запускающей программу ризоге-неза, и последующем формировании корней на безгормональной среде в условиях in vitro. Однако укорененным таким способом микропобегам необходима адаптация к условиям ex vitro, а корневая система, сформированная в условиях in vitro, слабо развита (табл. 2).

Таблица 2

Влияние условий in vitro и ex vitro на степень развития корневой системы регенерантов некоторых представителей рода Rhododendron после импульсной обработки ИМК

Вид или сорт Способ укоренения после импульсной обработки ИМК Количество корней, шт. Длина корней, см Растения с корнями 2-го порядка, % Высота побегов, см

R. mucronulatum in vitro на АМ0 2,00 ± 0,63 a 0,72 ± 0,23 a 40 1,32 ± 0,11 a

ex vitro (торф : песок) 6,41 ± 0,61 b 1,60 ± 0,09 b 88 2,90 ± 0,22 b

R. sichotense in vitro на АМ0 2,32 ± 1,01 a 1, 02 ± 0,61 a 70 2,17 ± 0,52 a

ex vitro (торф : песок) 6,33 ± 1,73 b 1,71 ± 0,44 a 100 2,64 ± 0,63 a

R. schlippenbachii in vitro на АМ0 0,75 ± 0,11 a 1,25 ± 0,25 a 0 1,01 ± 0,09 a

ex vitro (торф : песок) 1,08 ± 0,14 b 3,78 ± 0,86 b 77 1,61 ± 0,31 b

R. catawbiense 'Grandiflorum' in vitro на АМ0 1,33 ± 0,21 a 0,48 ± 0,03 a 0 1,37 ± 0,10 a

ex vitro (торф : песок) 4,00 ± 0,34 b 0,59 ± 0,04 a 85 1,73 ± 0,13 b

'Helsinki University' in vitro на АМ0 1,95 ± 0,34 a 0,37± 0,02 a 0 1,26 ± 0,35 a

ex vitro (торф : песок) 5,48 ± 0,25 b 1,03 ± 0,13 b 100 1,70 ± 0,11 b

Примеч.: «а» и «а» - для образца при использовании двух способов укоренения нет статистически значимых отличий в соответствии с тестом Дункана при р = 0,05; «а» и «Ь» - статистически значимые различия при р = 0,05.

Влияние условий укоренения микропобегов после импульсной обработки ИМК и оптимизация этапа укоренения ex vitro

Дальнейшая оптимизация укоренения микропобегов исследуемых видов рододендронов проведена нами при помощи импульсной обработки ИМК с последующим ризогенезом в условиях ex vitro. Микропобеги, обработанные в водном растворе 148,0 мкМ ИМК в течение 4 часов, помещали в условия ex vitro в гидропонную установку или в смесь торфа (рН = 4,0-5,0) и песка, в соотношении 1:1.

Микропобеги R. sichotense, 'Helsinki University' и 'Haaga' укореняли с использованием лабораторной гидропонной установки. Анализ полученных результатов показал различия исследуемых генотипов. Повышение частоты укоренения в гидропонной установке по сравнению с укоренением на АМ0 отмечено у сортов, относящихся к группе вечнозеленых: 'Helsinki University' и 'Haaga', до 90 и 78 % соответственно. Микропобеги R. sichotense, напротив, укоренялись с меньшей частотой на гидропонике, чем на АМ0 (рис. 2a). Эффективность использования гидропоники

ф

X

о а.

о

£ >

100 П

80 -

60 -

40 -

20 -

J п J nil

JLJ1

R. sichot. R. mucron. R. schlipp. R. cat. 'Grand: 'Haaga; 'Helsin.U'

□ AM + 25.0 мкМ ИМК 5 0 9 14 9 30

□ импульсная обработка 148,0 мкМ ИМК с последующим переносом на AMO 40 33 30 37,5 67 75

Рис. 1. Эффективность укоренения некоторых представителей рода Rhododendron в зависимости от способа применения ИМК. Данные представлены в виде среднего значения трех повторностей М ± m, n = 20.

Рис. 2. Частота ризогенеза микропобегов представителей рода Rhododendron, индуцированного импульсной обработкой 148,0 мкМ ИМК, в условиях ex vitro: а - в гидропонной системе; б-в смеси торфа и песка (1:1). Данные представлены в виде среднего значения трех повторностей М ± m, n = 20.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

на этапе адаптации растений клонального происхождения показана во многих работах (Nhut et al., 2006; Vechemina et al., 2008; Erst et al., 2012). Полученные нами данные показали перспективность применения гидропоники для укоренения и адаптации вечнозеленых представителей рода

Rhododendron, но не для полувечнозеленых видов.

Для укоренения R. sichotense, R. mucronula-tum, R. schlippenbachii, R. catawbiense 'Grandi-florum' и 'Helsinki University' после импульсной обработки использовали смесь торфа и песка.

Рис. 3. Укоренение под действием импульсной обработки 148,0 мкМ ИМК и адаптация к условиям ex vitro микроклонов исследуемых представителей рода Rhododendron', a - микропобеги R. sichotense, укорененные в условиях in vitro, через 6 недель; б - R. sichotense, укорененные в условиях ex vitro, через 6 недель; в -R. mucronulatum, укорененные в условиях ex vitro, через 6 недель; г - R. schlippenbachii, укорененные в условиях ex vitro, через 6 недель; д - укоренение R. mucronulatum в смеси торфа и песка; е - адаптированные растения в кассетах с почвенной смесью; ж - адаптированные растения в теплице в горшках с почвенной смесью через 6 месяцев после начала укоренения; з - цветение R. mucronulatum на второй год после вывода из условий in vitro.

Использование этого подхода позволило существенно увеличить выход укорененных, адаптированных растений. Так, процент укоренения микроклонов сорта 'Helsinki University' составил 100 %, R. mucronulatum - 89 %, а R. sichotense - 84 % (рис. 2б). При этом у всех исследуемых генотипов корневая система и надземные органы получили лучшее развитие и имели более высокие значения морфологических показателей (наличие корней второго порядка, число и длина корней, высота побегов) по сравнению с растениями, укорененными в условиях in vitro. (табл. 2, рис. 3а-г). Растения, полученные таким способом, не нуждались в дополнительной адаптации, и уже через 2-3 месяца рододендроны, пересаженные в кассеты с почвенной смесью (рис. 3е), переносили в теплицу (рис. 3ж) или в условия открытого грунта. Через год после вывода из условий in vitro растения микроклональ-ного происхождения видов R. mucronulatum и R. sichotense переходили в генеративное состояние (рис. 3з).

Анализируя результаты проделанной работы по оптимизации этапов укоренения и адаптации, следует отметить, что использованная нами импульсная обработка 148,0 мкМ ИМК в течение 4 ч. с последующим укоренением ex vitro в смеси торфа и песка является эффективным способом, который позволил получить наибольший выход укорененных растений изучаемых представителей рода Rhododendron. Ранее на других ви-

дах рододендронов установлена эффективность предобработки регенерантов в водном растворе ИМК с последующим культивированием побегов in vitro на АМ0 (Vasilyeva, 2009) или ex vitro в смеси торфа и песка (Almeida et al., 2005). Укоренение ex vitro имеет ряд преимуществ: полноценное развитие корней, интенсивное развитие побегов и сокращение времени адаптации растений различных таксонов, что находит отражение в работах многих авторов (Benmahioul et al., 2012; Leva, 2012; Phulwaria, Shekhawat, 2013) и подтверждено результатами нашего исследования. Кроме того, укоренение ex vitro объединяет два заключительных этапа клонального микроразмножения: укоренение и адаптацию, и по разным оценкам экономит от 35 до 75% стоимости всего процесса размножения in vitro (Debergh et al., 1981). Предложенная методика укоренения может быть использована как для селекции и сохранения генофонда рододендронов, так и для крупномасштабного коммерческого размножения.

Благодарности

В статье использовался материал из коллекции USU_440534, УНУ «Коллекции живых растений в открытом и закрытом грунте», созданной на базе ЦСБС СО РАН.

Работа выполнена в рамках государственного задания Центрального сибирского ботанического сада СО РАН № АААА-А17-117012610051-5.

REFERENCES / ЛИТЕРАТУРА

Almeida R., Goncalves S., Romano A. 2005. In vitro micropropagation of endangered Rhododendron ponticum L. subsp. baeticum (Boissier and Reuter) Handel-Mazzetti. Biodiver. Conserv. 14(5): 1059-1069. D0I:10.1007/s10531-004-8413-3

Anderson W. C. 1984. A revised tissue culture medium for shoot multiplication of rhododendron. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 109(3): 43-347.

Benmahioul B., Dorion N., Kaid-Harche M., Daguin F. 2012. Micropropagation and ex vitro rooting of Pistachio (Pistacia vera). Plant Cell Tiss. Organ Cult. 108(2): 353-358. DOI: 10.1007/s11240-011-0040-6

Briggs B. A., McCulloch S. M., Edick L. A. 1988. Micropropagation of azaleas using thidiazuron. Acta Hort. 227: 330-333. DOI: 10.17660/ActaHortic.1988.227.60

Briggs B. A., McCulloch S. M., Caton L. A. 1994. In vitro propagation of Rhododendron. Acta Hort. 364: 21-26. DOI: 10.17660/ActaHortic.1994.364.1

Chamberien D. F., Hyam R., Argent G., Fairweather G., Walter K. S. 1996. The genus Rhododendron, its classification and synonymy. Royal Botanic Garden, Edinburgh, 181 pp.

Chandra S., Bandopadhyay R., Kumar V., Chandra R. 2010. Acclimatization of tissue cultured plantlets: from laboratory to land. Biotechnol. Lett. 32: 1199-1205. DOI: 10.1007/s10529-010-0290-0

Debergh P. C., Maene L. J. 1981. A scheme for commercial propagation of ornamental plants by tissue culture. Sci. Hort. 14(4): 335-345. DOI: 10.1016/0304-4238(81)90047-9

Eeckhaut T., Janssens K., Keyser E., Riek J. 2010. Micropropagation of Rhododendron. In: Protocols for in vitro propagation of ornamental plants: Methods in molecular biology. Eds. Jain S. M., Ochatt S. J. Humana Press, New York, 141-152 pp. DOI: 10.1007/978-1-60327-114-1_14

Erst A. A., Novikova T. I., Karakulov A. V., Zaytseva Y. G. 2012. Adaptation of Rhododendron hybridum regenerants to ex vitro conditions. Belgorod State University Scientific Bulletin: Natural sciences 19(9): 44-49 [In Russian].

(Эрст А. А., Новикова Т. И., Каракулов А. В., Зайцева Ю. Г. Адаптация регенерантов Rhododendron hybridum к условиям ex vitro // Научные ведомости БелГУ: естественные науки, 2012. Т. 19, № 9. С. 44-49).

Filipenia V. L., Garbatsevich V. I., Antipova T. V. 2009. Microclonal propagation of Rhododendron x hybridum hort. Physiology and biochemistry of cultivated plants 41(6): 516-522 [In Russian]. (Филипеня В. Л., Горбацевич

B. И., Антипова Т. В. Микроклональное размножение Rhododendron х hybridum hort. // Физиология и биохимия культурных растений, 2009. Т. 41. С. 516-522).

Hazarika B. N. 2006. Morpho-physiological disorders in in vitro culture of plants. Sci. Hort. 108: 105-120. DOI: 10.1016/j.scienta.2006.01.038

Hsia C. N., Korban S. S. 1997. The influence of cytokinins and ionic strength of Anderson's medium on shoot establishment and proliferation of evergreen azalea. Euphytica 93(1): 11-17. DOI: 10.1023/A:1002945922280

Kharkevich S. S., Katchura N. N. 1981. Redkiye vidy rasteniy sovetskogo Dalnego Vostoka i ikh okhrana [Rare species of plants of the Soviet Far East and their protection]. Nauka Publishers, Moscow, 234 рр. [In Russian]. (Хар-кевич С. С., Качура Н. Н. Редкие виды растений советского Дальнего Востока и их охрана. М.: Наука, 1981. 234 с.).

Kutas E. N. 2009. Klonalnoye mikrorazmnozheniye rododendronov i ikhprakticheskoye ispolzovaniye [Clonal micropropagation of rhododendrons and their practical use]. Belorusskaya nauka, Minsk, 131 pp. [In Russian]. (Кутас Е. Н. Клональное микроразмножения рододендронов и их практическое использование. Минск: Белорусская наука, 2009. 131 с.).

Leva A. 2012. Innovative protocol for "ex vitro rooting" on olive micropropagation. Cent. Eur. J. Biol. 6(3): 352-358. DOI: 10.2478/s11535-011-0010-3

Nedoluzhko V. A., Koldaeva M. N. 2008. Rhododendron shlippenbachii. In: Krasnaya kniga Primorskogo kraya: rasteniya [The Red Data Book of Primorye Territory: plants]. Apelsin, Vladivostok, 121-122 pp. [In Russian]. (Не-долужко В. А., Колдаева М. Н. Рододендрон Шлиппенбаха // Красная книга Приморского края: растения. Владивосток: Апельсин, 2008. C. 121-122).

Nhut D. T., Hahn N. T. M., Tuan P. Q., Nguyet T. M., Tram N. T. H., Chinh N. C., Nguyen N. H., Vinh D. N. 2006. Liquid culture as a positive condition to induce and enhance quality and quantity of somatic embryogenesis of Lilium longiflorum. Sci. Hort. 110(1): 93-97. DOI: 10.1016/j.scienta.2006.05.015

Pavingerova D. 2009. The influence of thidiazuron on shoot regeneration from leaf explants of fifteen cultivars of Rhododendron. Biol. Plant 54:797-799. DOI: 10.1007/s10535-009-0147-3

Pavlova N. S. 2008. Rhododendron shlippenbachii. In: Krasnaya kniga Rossiyskoy Federatsii: rasteniya i griby. [The Red Data Book of the Russian Federation: plants and mushrooms]. Moscow, 204-205 pp. [In Russian]. (Пав-лова Н. С. Рододендрон Шлиппенбаха // Красная книга Российской Федерации: растения и грибы. М., 2008.

C. 204-205).

Petukhova I. P. 2006. Rododendrony na yuge Primorya. Introduktsiya, kultura [Rhododendrons in the south of Primorye]. Vladivostok, 131 pp. [In Russian]. (Петухова И. П. Рододендроны на юге Приморья. Интродукция, культура. Владивосток, 2006. 131 с.).

Phulwaria M., Shekhawat N. S. 2013. An efficient in vitro shoot regeneration from immature inflorescence and ex vitro rooting of Arnebia hispidissima (Lehm). DC. - A red dye (Alkannin) yielding plant. Physiol. Mol. Biol. Plants 19(3): 435-441. DOI: 10.1007/s12298-013-0171-9

Pospisilova J., Ticha I., Kadlecek P., Haisel D., Plzakova S. 1999. Acclimatization of micropropagated plants to ex vitro conditions. Biol. Plant. 42(4): 481-497. DOI: 10.1023/A:1002688208758

Preece J. E., Imel M. R. 1991. Plant regeneration from leaf explants of Rhododendron 'P. J. M. Hybids'. Sci. Hort. 48: 159-170. DOI: 10.1016/0304-4238(91)90163-S

Van Veen T. 1969. Rhododendron in America. Sweeney Krist Dimm, Portland, 176 pp.

Vasilyeva O. G. 2009. Biologo-morfologicheskiye osnovy klonalnogo mikrorazmnozheniya nekotorykh predstavi-teley roda Rhododendron L. [Biology and morphological bases of clonal micropropagation of some members of the genus Rhododendron L.: abstract of the thesis of candidate of biological sciences]. Moscow, 20 pp. [In Russian]. (Васильева О. Г. Биолого-морфологические основы клонального микроразмножения некоторых представителей рода Rhododendron L.: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. 2009. М., 20 с.).

Vechernina N. A., Tavartkiladze O. K., Borodulina I. D., Erst A. A. 2008. Adaptatsiya rasteniy-regenerantov s ispolzovaniyem gidroponiki [Adaptation of regenerated plants using hydroponics]. Izvestiya of Altai State University Journal 3: 7-10 [In Russian]. (Вечернина Н. А., Таварткиладзе О. К., Бородулина И. Д., Эрст А. А. Адаптация растений-регенерантов с использованием гидропоники // Известия АлтГУ, 2008. Т. 3. С. 7-10).

Vrishch D. L., Varchenko L. I., Urusov V. M. 2010. Rhododendron L. on Sikhote-Alin: geography, ecology, genesis, economic prospects. The bulletin of KrasGAU 10: 64-71 [In Russian]. (Врищ Д. Л., ВарченкоЛ. И., Урусов В. М. Род рододендрон (Rhododendron L.) на Сихотэ-Алине: география, экология, генезис, хозяйственные перспективы // Вестник КрасГАУ, 2010. Т. 10. С. 64-71).

Zaytseva Y. G., Poluboyarova T. V., Novikova T. I. 2016. Effects of thidiazuron on in vitro morphogenic response of Rhododendron sichotense Pojark. and Rhododendron catawbiense cv. Grandiflorum leaf explants. In Vitro Cell. Dev. Biol.-Plant 52(1): 56-63. DOI: 10.1007/s11627-015-9737-2

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.