CC BY
119
УДК 634.1/7:631.527.8:581.143.6:631.472
влияние минерального состава питательной среды на морфогенез садовых растений in vitro
О.В. МАТУШКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
И.Н. ПРОНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Л.В. ЯРМОЛЕНКО, аспирант С.А. МАТУШКИН, аспирант ВНИИС им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. Проведена сравнительная оценка регенерационной способности клоновых подвоев и сортов яблони и груши, а также сортов малины, смородины черной и крыжовника in vitro на различных по минеральному составу питательных средах (Мурасиге-Скуга, Кворина-Лепуаврв, Ли-Фоссарда, Гамборга). Для введения в культуру in vitro яблони и груши целесообразно использовать среду Кворина-Лепуавра, на которой через 3 мес. культивирования количество эксплантов готовых к клонированию было в 1,5-4,5 раза больше, чем на среде Мурасиге-Скуга, а на этапе пролиферации возможно применение как среды Кворина-Лепуавра, так и Мурасиге-Скуга. При культивировании меристематических верхушек смородины черной сорта Зеленая дымка также установлено преимущество среды Кворина -Лепуавра, а у большинства сортов малины наиболее эффективная регенерация апикальных эксплантов происходит на средах Мурасиге-Скуга и Ли-Фоссарда. Оптимальной для мультипликации малины и крыжовника также можно считать среду Кворина-Лепуавра: коэффициент размножения сортов малины был выше, чем в других вариантах, в 1,2-3,4 раза, крыжовника - в 1,2-2,9 раза. Самая высокая регенерационная способность сортов смородины черной отмечена на среде Ли-Фоссарда, на которой коэффициент размножения варьировал от 4,2 (Снежная королева) до 9,5 (Шалунья) шт./эксплант. Ключевые слова: яблоня, груша, малина, смородина черная, крыжовник, invitro, регенерация, введение в культуру, собственно микроразмножение.
и груши (2 подвоя и 4 сорта), а также сорта смородины черной (4), малины (6), крыжовника (2). Культивирование проводили на питательных средах Мурасиге-Скуга (МС), Кворина-Лепуавра (QL), Гамборга (В5), Ли-Фоссарда (Л-Ф) с добавлением 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина на этапе введения в культуру и 1,0 мг/л на этапе пролиферации. Субкультивирование эксплантов на свежую питательную среду осуществляли через 4...6 нед. Условия культивирования: температура воздуха 24±2оС, освещенность 2.3 тыс. люкс, фотопериод 16 ч.
Результаты и обсуждение. На сегодняшний день существует большое количество питательных сред, различающихся по минеральному составу. Чаще всего используют среду Мурасиге-Скуга, которая благоприятна для роста изолированных тканей многих видов растений. Большое распространение также получили среды Кворина-Лепуавра, Гамборга, Ли-Фоссарда. Выбор между ними определяется не только генотипическими особенностями растений, но и этапом клонального микроразмножения.
При оценке влияния сред Мурасиге-Скуга и Кворина-Лепуавра на регенерацию меристематических верхушек (собственно меристема с примордиями и подстилающим слоем ткани размером 0,5.1,0 мм) клоновых подвоев и сортов яблони и груши мы установили превосходство второй как по общему уровню регенерации, так и по количеству эксплантов, достигших высших фаз развития (рис. 1).
Через 3 мес. культивирования число эксплантов готовых к клонированию на среде Кворина-Лепуавра было в 1,5-4,5 раза больше, чем на среде Мурасиге-Скуга. Среди изучаемых генотипов самым высоким морфогенетическим потенциалом у яблони обладал 57-195, у груши - груша
Интенсификация отрасли садоводства и вступление России в ВТО предусматривает создание системы производства сертифицированного посадочного материала, выращивание которого невозможно без широкого освоения в питомниководстве метода клонального микроразмножения. Однако его использование в садоводстве серьезно сдерживает отсутствие апробированных и технологически надежных способов регенерации пазушных и верхушечных меристем. Такая ситуация связана с тем, что при размножении in vitro значительно сильнее, чем при традиционных способах, проявляется индивидуальная реакция генотипов.
Многолетние исследования показали, что процесс морфогенеза, лежащий в основе клонального микроразмножения, - один из наиболее сложных процессов жизнедеятельности растительных организмов, реализация регенерационного потенциала которых во многом зависит от влияния генетических, физиологических, химических и физических факторов культивирования [1.3].
Среди химических факторов культивирования in vitro важная роль отводиться не только гормональному составу питательной среды, но и ее минеральным компонентам.
Цель наших исследований - изучить влияние минерального состава питательных сред на регенерационную способность клоновых подвоев и сортов яблони и груши, а также сортов малины, смородины черной и крыжовника in vitro и выделить наиболее предпочтительные из них.
Условия, материалы и методы. Объектами исследований служили районированные и перспективные клоновые подвои и сорта яблони (10 подвоев и 3 сорта)
Достижения науки и техники АПК, №1-2014 —
I ,
м 100 I 90
м
80
70
| | 60
g 1 50
if4«
¡1 30 8 20
I 10
9 о
42,8 30
36,7
24,
13,3
24,1
' о4
50 45 40
- i35 I § 30
а |25
I «20
0 о
| § 15
| 10
1 5 0
<?> чФ <А°1 Л? J= JP J? j
У ^ 4 4 4> у СГ
а)
16,6
Груша №10 ПГ12 Осенняя Елена
Яковлева
б)
Рис. 1. Влияние минерального состава питательной среды на регенерационную способность меристематических верхушек: а) яблони; б) груши: □ - QL; ^ - МС.
- 41
Рис. 2. Влияние минерального состава питательной среды
на пролиферацию ягодных культур: I-1 - количество побегов
> 1,0 см; -ф- - коэффициент размножения
№10, у которых вне зависимости от минерального состава питательной среды отмечено наибольшее число эксплантов, пригодных к клонированию. В ходе исследований установлено, что максимальная величина этого показателя у яблони в 2,1-2,5 раза выше, чем у груши. Это, на наш взгляд, свидетельствует о более высоких темпах дифференциации меристематических тканей.
При культивировании меристематических верхушек смородины черной сорта Зеленая дымка также установлено преимущество среды Кворина-Лепуавра, на которой уже через 2 мес. 31,6% эксплантов были пригодны к клонированию, тогда как на среде Мурасиге-Скуга таких было всего лишь 5,2%. У большинства сортов малины наиболее эффективная регенерация апикальных эксплантов происходит на средах Мурасиге-Скуга и Ли-Фоссарда.
На этапе собственно микроразмножения для культивирования подвоев яблони 76-6-13, 76-6-6, 76-8-13, ПБ 9
и сортов груши Январская, Осенняя Яковлева, Мраморная возможно использование как среды Мурасиге-Скуга, так и Кворина-Лепуавра с некоторым преимуществом последней, особенно у подвоя яблони 76-6-13 и у груши сорта Январская, у которых коэффициент размножения в этом варианте был в 4,7 и 6,5 раза выше.
При мультипликации сортов малины, смородины черной и крыжовника на средах Мурасиге-Скуга, Кворина-Лепуавра, Гамборгаи Ли-Фоссарда также проявлялась генотипическая реакция растений (рис. 2). Например, у сортов малины Шахразада, Клеопатра, Яркая и Лимонная повышение коэффициента размножения в 1,2-3,4 раза наблюдали на среде Кворина-Лепуавра, а у Золотой осени регенерация происходила только на среде Ли-Фоссарда. Культивирование сортов на отмеченных средах также способствовало лучшему росту и развитию эксплантов, способствовало увеличению числа побегов пригодных для укоренения.
Максимальная регенерационная способность сортов смородины черной отмечена на среде Ли-Фоссарда, коэффициент размножения на которой варьировал от 4,2 (Снежная королева) до 9,5 шт./эксплант (Шалунья). Для сортов Зеленая дымка и Снежная королева также возможно использование среды Мурасиге-Скуга, а для Шалуньи - среду Гам-борга: различия по коэффициенту размножения не существенны. У всех исследуемых сортов отмечено образование очень мелких побегов, которые не пригодны для укоренения.
Культивирование крыжовника Серенада и Казачок продемонстрировало преимущество среды Кворина-Лепуавра, позволяющее увеличить коэффициент размножения в 1,3-1,5 и 1,2-2,9 раза соответственно. У крыжовника, также как и у смородины черной, наблюдалось уменьшение побегов, из которых только у 6,6...24,8 % длина превышала 1,0 см.
выводы. При культивировании in vitro генотипическая реакция растений оказывает существенное влияние на выбор минеральных компонентов питательной среды. Для введения в культуру in vitro яблони и груши целесообразно использовать среду Кворина-Лепуавра, что позволяет увеличить количество эксплантов, пригодных к клонированию, в 1,5-4,5 раза, а на этапе собственно микроразмножения микропобеги можно культивировать как на среде Кворина-Лепуавра, так и Мурасиге-Скуга. Оптимальной питательной средой для размножения малины и крыжовника можно также считать среду Кворина-Лепуавра, а смородины черной - Ли-Фоссарда и Мурасиге-Скуга, способствующие закладке дополнительных пазушных почек и повышению коэффициента размножения в 1,2-3,4 раза.
Литература.
1. Матушкина О.В., Пронина И.Н. Размножение яблони и груши in vitro //Достижения науки и техники АПК. 2009. №2. С.15-17.
2. Матушкина О.В., Пронина И.Н. Оптимизация приемов культивирования плодовых культур in vitro // АГРО XXI. 2010. №10-12. С.11-13.
3. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярев С.В. и др. Сельскохозяйственная биотехнология: Учебник /под ред. В.С. Шевелухи. М.: Высш. шк., 1998. 416с.
THE EFFEcTOF MEDiuM MiNERAL coMPosiTioN on HoRTicuLTuRAL PLANT MoRPHoGENEsis
iN VITRo
o.V. Matushkina, I.N. Pronina, L.V. Yarmolenko, s.A. Matushkin
summary. A regenerative ability of apple and pear clonal rootstocks, raspberry, black currant and gooseberry cultivars has been estimated in comparative studies in vitro of on media with a various mineral composition (Murasige-Skog, Quoirin-Lepoivre, Lee-Fossard, Gambourg). Quoirin-Lepoivre medium is considered to be an efficient one for apple and pear introduction in vitro as in three months of culturing the number of explants suitable for cloning has been 1,5-4,5 times as much as on Murasige-Skog medium. Both Quoirin-Lepoivre and Murasige-Skog media can be used at the proliferation stage. Quoirin-Lepoivre medium is also optimum for raspberry and gooseberry multiplication. The coefficients of propagation of raspberry and gooseberry cultivars 1,2-3,4 and 1,2-2,9 fold exceed the values obtained in other treatments. Maximum regenerative ability of black currant is observed on Lee-Fossard medium with a propagation coefficient varying from 4,2 (Snezhnaya koroleva) up to 9,5 pieces per explant (Shalunya). Key words: apple, pear, raspberry, black currant, gooseberry, in vitro, regeneration, embedding, micropropagation.
42
Достижения науки и техники АПК, №1-2014
