CC BY
42«Вопросы развития современной науки и техники» УДК 582.951.4
Луговцова Светлана Юрьевна Lugovtsowa Svetlana Yuryevna
Старший научный сотрудник лаборатории физиологии и биотехнологии Senior Researcher at the Laboratory of Physiology and Biotechnology Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ФИЦ КНЦ СО РАН
Krasnoyarsk Research Institute of Agriculture, FIC KSC SB RAS
ВЛИЯНИЕ ФИТОГОМОНОВ НА РИЗОГЕНЕЗ МИКРОЧЕРЕНКОВ КАРТОФЕЛЯ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO
THE PHYTOHORMONES INFLUENCE ON POTATO MICRONODES
RHIZOGENESIS IN VITRO
Аннотация. Важным этапом при клональном микроразмножении является стимуляция процесса ризогенеза. Хорошо развитая корневая система оказывает положительное влияние на онтогенез микрорастений в целом. На этапе укоренения микрочеренков картофеля в культуре in vitro исследовано действие различных регуляторов роста. Изучались ответные реакции на присутствие в среде ауксинов. ИУК, НУК, БАП и гиббереллинов - гиббереловая кислота (ГК). Наилучшие результаты показала безгормональная среда Мурасиге - Скуга (MS) и среда, содержащая ГК - 0,5 мг/л + витамины - 2,5 мг/л.
Abstract: The stimulation of the process of rhizogenesis is an important stage in clonal micropropagation. A well-developed root system has a positive effect on the ontogeny of microplants in general. At the stage of potato micronodes rooting in in vitro culture, the effect of various growth regulators was studied. The responses to the presence of auxins in the medium were studied: IAA, NAA, BAP, and gibberellins - gibberelic acid (GA). The best results were shown by the hormonefree Murashige-Skoog (MS) medium and the medium containing HA - 0.5 mg/l + vitamins - 2.5 mg/l.
Ключевые слова. картофель, in vitro, микроразмножение, ризогенез, фитогормоны, ауксины, гиббереллины.
Keywords: potato, in vitro, micropropagation, rhizogenesis, phytohormones, auxins, gibberellins.
VМеждународная научно-практическая конференция
Картофель (Solanum tuberosum L.) является одной из основных продовольственных культур, по важности он занимает вторую позицию после зерновых. Качество используемого семенного материала является одним из главных факторов, определяющих уровень урожайности данной культуры. В сельскохозяйственной практике картофель размножается вегетативным путем, что приводит к поражению вирусными, бактериальными, грибными инфекциями и ведет к снижению урожая на половину или на треть [1, 2].
Проблема качественного семенного материала на сегодня очень актуальна. Единственным способом избавления посадочного материала картофеля от вирусов является перевод семеноводства на безвирусную основу с использованием меристемной культуры. В России и за рубежом успешно используются биотехнологические методы для получения безвирусного посадочного материала картофеля на основе технологии культивирования in vitro апикальных меристем [3, 4].
Одним из важных моментов при клонировании микрорастений является стимуляция процесса ризогенеза у черенков картофеля. Получение растений с хорошо развитой корневой системой является важным этапом клонального микроразмножения. Мощная корневая система оказывает положительное влияние и на онтогенез микрорастений в целом, позволяя поглощать большее количество питательных веществ [5, 6].
Одним из основных факторов, влияющим на рост и развитие меристемных растений картофеля в культуре in vitro, является питательная среда. Очень часто за основу берется среда Мурасиге-Скуга. Различные модификации этой среды позволяют повысить эффективность микроклонального размножения растений картофеля [7].
Применение регуляторов роста является важной составной частью в современных технологиях производства картофеля. Для изучения развития корневой системы микрорастений был заложен опыт, основной задачей которого являлась оценка действия питательных сред различного гормонального состава на ризогенез микрочеренков картофеля. Объектом исследования явились
«Вопросы развития современной науки и техники» пробирочные растения сортов Ред Скарлет, Розара, Санте, Спиридон, Невский и
Жуковский ранний.
Исследовались ответные реакции на присутствие в среде фитогормонов:
ауксинов - ИУК, НУК, БАП и гиббереллинов - гиббереловая кислота (ГК).
Варианты используемых сред:
Безгормональная среда Мурасиге - Скуга (МS) - контроль;
БАП - 1мг/л + НУК - 1 мг/л;
глицерин - 3 мг/л + ИУК - 1 мг/л;
ГК - 0,5 мг/л + витамины - 2,5 мг/л.
Наилучшие результаты по укоренению микрорастений с выполненным габитусом получены на среде МS без гормонов (79,6%) и на варианте, содержащем ГК - 0,5 мг/л + витамины - 2,5 мг/л (63,2%) (табл. 1).
Табл. 1. Ризогенез микрочеренков картофеля на средах различного
гормонального состава, %
Сорт Среда 1МБ - б/г Среда 2: БАП-1мг/л + НУК-1мг/л Среда 3: Глицин 3мг/л + ИУК-1 мг/л Среда 4: ГК-0,5мг/л + витамины-2,5мг/л
Ред Скарлет 100 0 62,5 55,6
Розара 100 0 55,6 87,5
Санте 100 25 60 75
Спиридон 30 18,2 50 83,3
Невский 60 0 0 0
Жуковский ранний 75 25 0 77,8
Тарасов 100 0 28,6 40
Среднее 79,6 8,9 38,5 63,2
Исследования показали, что на среде МS без гормонов корни формируются у всех микрорастений; на среде 2, содержащей БАП - 1мг/л + НУК - 1 мг/л, корни в основном отсутствуют, но в основании стебля образуется каллус, что категорически не допустимо при тиражировании микрорастений, так как может вести к формированию генетически отличных от оригинала форм. На среде 3, содержащей глицин - 3 мг/л + ИУК - 1 мг/л, наблюдается схожая картина: размер каллуса меньше, чем на среде 2 и многочисленные короткие деформированные корни (рис. 1).
VМеждународная научно-практическая конференция
Рис. 1. Ризогенез микрочеренков картофеля на средах различного гормонального состава (в пробирках слева направо среды: 1, 2, 3, 4)
Вероятно ауксины, присутствующие в составе этих сред, провоцируют частичную дедифференцировку клеток и аномальное корнеобразование. Среда 4, содержащая в своем составе ГК - 0,5 мг/л + витамины - 2,5 мг/л, способствует образованию полноценных корней, которые здесь формируются позже, чем на среде МS без гормонов, но потом достигают тех же или больших размеров.
В нашем опыте безгормональная среда 1 и среда 4 с гиббереллиновой кислотой наиболее подходят для формирования полноценной корневой системы микрорастений картофеля, предназначенных к высадке в грунт.
Отмечена различная сортовая реакция на присутствие фитогормонов в средах культивирования. Так, у микрочеренков сорта Спиридон наибольший процент ризогенеза наблюдается на 4 среде - 83,3%, а на среде МS без гормонов всего лишь 30%. Регенеранты от сорта Невский образовали корни только на безгормональной среде. Из микрочеренков всех сортов, депонированных на 4 среду, у сорта Розара наблюдается самый большой процент ризогенеза (87,5%).
Данные комбинации гормонов в средах культивирования оказали влияние и на органогенез регенерантов картофеля (рис. 2). На среде 2, содержащей БАП
«Вопросы развития современной науки и техники»
- 1 мг/л + НУК - 1мг/л, видно значительное подавление роста стебля, такая же картина наблюдается у всех сортов картофеля.
Рис. 2. Влияние гормонального состава сред на органогенез черенков
картофеля в культуре in vitro
Таким образом, обосновано использование сред без гормонов при тиражирования пробирочных растений, что позволяет снизить стоимость микроразмножения картофеля. Однако гормоны необходимо применять для продления периода клонирования без потери способности микрорастений к укоренению.
1. Анисимов Б.В. Вирусные болезни и их контроль в семеноводстве картофеля // Защита и карантин растений. 2010. С. 12-18.
2. Miakisheva, E.P., Tavartkiladze, O.K., Durnikin, D.A. Clonal micropropagation of potato varieties by Western Siberia selection- the new features // Biological Blletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University. 2016. № 6 (1), С. 375-389.
3. Анисимов Б.В., Усков А.И., Юрлова С.М., Варицев Ю.А. Семеноводство картофеля в России: состояние, проблемы и перспективные направления // Достижения науки и техники АПК. 2007. №7. С. 15-19.
Библиографический список:
VМеждународная научно-практическая конференция
4. Артюхова С.И., Киргизова И.В. Биотехнологический способ
размножения оздоровленого картофеля Западной Сибири микроклубнями в условиях in vitro // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 12 (1). С. 107108.
5. Эрастова М.А., Федорова Ю.Н. Изучение процесса ризогенеза растений картофеля in vitro // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2009. № 5 (55). С. 21-23.
6. Гусева К. Ю., Бородулина И. Д., Мякишева Е. П., Таварткиладзе О. К. Изучение ризогенеза сортов картофеля (Solanum tuberosum L.) в культуре in vitro // Известия Алтайского государственного университета. 2013. №3-2 (79). С.69-72.
7. Барсукова Е.Н., Ким И.В., Чекушкина Т.Н., Оздоровление и микроразмножение in vitro сортов картофеля для безвирусного семеноводства // Дальневосточный аграрный вестник. 2018. 4(48). С. 20-26.
