CC BY
13
Александр Алексеевич Мушинский, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник. ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук». Россия, 460051, г. Оренбург, пр-т Гагарина, 27/1, [email protected]
Алия Жонысовна Саудабаева, кандидат биологических наук, научный сотрудник. ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук». Россия, 460051, г. Оренбург, пр-т Гагарина, 27/1, [email protected]
Евгения Владимировна Аминова, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник. ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук». Россия, 460051, г. Оренбург, пр-т Гагарина, 27/1, [email protected]
Alexander A. Mushinskiy, Doctor of Agriculture. Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences. 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051, Russia, [email protected]
Aliya Zh. Saudabaeva, Candidate of Biologу. Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences. 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051, Russia, [email protected]
Evgeniya V. Aminova, Candidate of Agriculture, Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences. 27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051, Russia, aminowa. [email protected]
-♦-
Научная статья
УДК 634.739.3
doi: 10.37670/2073-0853-2021-92-6-99-103
Влияние питательной среды и росторегулирующих веществ на корнеобразование клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) in vitro
Ирина Борисовна Кузнецова1, Сергей Сергеевич Макаров2
1 Костромская государственная сельскохозяйственная академия
2 Центрально-европейская лесная опытная станция ВНИИЛМ
Аннотация. В статье приведены результаты исследований по изучению влияния состава питательной среды, концентрации ауксина ИУК и препарата Домоцвет на процесс корнеобразования in vitro растений клюквы болотной сорта Дар Костромы и гибридной формы 1-15-635. Создание плантаций лесных ягодных растений на неиспользуемых нарушенных землях может способствовать решению ряда проблем, связанных с рекультивацией нарушенных земель и использованием недревесных ресурсов леса. Применение метода клонального микроразмножения целесообразно для ускоренного получения большого количества оздоровлённого сортового посадочного материала ягодных растений в промышленных масштабах. На этапе «укоренение in vitro» суммарная длина корней клюквы болотной увеличивалась в 1,5 - 3,5 раза с повышением концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л в питательных средах WPM и AN (в том числе разбавленных в 2 и 4 раза). Максимальная суммарная длина корней (4,8 - 5,6 см) клюквы болотной отмечена при наличии в питательных средах ауксина ИУК в концентрации 1,0 мг/л совместно с препаратом Домоцвет 0,5 мл/л. Статистически значимых различий по количеству и длине корней растений-регенерантов клюквы болотной в зависимости от состава исследуемых питательных сред не выявлено.
Ключевые слова: клюква болотная, клональное микроразмножение, in vitro, ризогенез, питательная среда, регуляторы роста, ауксины.
Для цитирования: Кузнецова И.Б., Макаров С.С., Влияние питательной среды и росторегулирующих веществ на корнеобразование клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) in vitro // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. №> 6 (92). С. 99 - 103. doi: 10.37670/2073-0853-2021-92-6-99-103.
Original article
Influence of nutrient medium and growth-regulating substances on root formation of European cranberry (Oxycoccus palustris Pers.) in vitro
Irina B. Kuznetsova1, Sergey S. Makarov2
1 Kostroma State Agricultural Academy
2 Central European Forest Experiment Station
Abstract. The results of studies on the influence of the composition of the nutrient medium, the concentration of IAA auxin and the Domotsvet preparation on the process of in vitro rooting of European cranberry of Dar Kostromy cultivar and the hybrid form 1-15-635. The creation of plantations of forest berry plants on unused disturbed lands can contribute to solving a number of problems associated with the reclamation of disturbed lands and the use of non-timber forest resources. The use of the method of clonal micropropagation is advis-
able for the accelerated production of a large amount of healthy varietal planting material of berry plants on an industrial scale. The total length of European cranberry roots increased by 1.5-3.5 times with an increase in the concentration of IAA auxin from 0.5 to 1.0 mg/l in culture media WPM and AN (including those diluted in 2 and 4 times) at the stage of "rooting in vitro". The maximum total root length (4.8 - 5.6 cm) of European cranberry is in the presence of IAA auxin in the nutrient media at a concentration of 1.0 mg/l together with the Domotsvet preparation 0.5 ml/l. There are no statistically significant differences in the number and length of roots of regenerated European cranberry plants depending on the composition of the studied nutrient media.
Keywords: European cranberry, clonal micropropagation, in vitro, rhizogenesis, nutrient medium, growth regulators, auxins.
For citation: Kuznetsova I.B., Makarov S.S. Influence of nutrient medium and growth-regulating substances on root formation of European cranberry (Oxycoccus palustris Pers.) in vitro. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 92(6): 99 - 103. (In Russ.). doi: 10.37670/2073-0853-2021-92-6-99-103.
В последнее время среди предпринимателей, фермерских хозяйств и садоводов возрастает спрос на продукцию и особенно на сортовой посадочный материал лесных и болотных ягодных растений (клюква, голубика, брусника, княженика и др.), отличающийся крупноплодностью, высокой урожайностью и морозоустойчивостью. Например, выращивание клюквы болотной на плантациях способствует значительному повышению её урожайности по сравнению с эксплуатацией естественных зарослей, а использование при этом высокопродуктивных сортов и гибридов увеличивает эффективность необходимых выходных показателей для данного вида [1, 2].
Плантации лесных ягодных растений можно создавать на неиспользуемых нарушенных землях (выработанные торфяные месторождения, вышедшие из оборота сельскохозяйственные угодья и др.), что также способствует решению целого ряда актуальных проблем сельского и лесного хозяйства, связанных с использованием недревесных ресурсов леса и рекультивацией нарушенных земель [3 - 5]. Однако плантационное выращивание лесных ягодных растений на неиспользуемых землях требует большого количества высококачественного посадочного материала, для чего необходимы разработка и совершенствование способов получения посадочного материала, учитывающих биологические особенности ягодных растений и обеспечивающих высокую эффективность их размножения.
Для ускоренного получения большого количества оздоровлённого чистосортного посадочного материала ягодных растений в промышленных масштабах целесообразно применять метод клонального микроразмножения [6, 7]. Особое внимание при выращивании растений in vitro уделяется укоренению побегов (ризогенезу) и адаптации к нестерильным условиям как наиболее сложным и ответственным процессам клонального микроразмножения. В качестве стимуляторов корнеобразования корней обычно используют ауксины (индолилмасляная, индо-лилуксусная, нафтилуксусная кислоты и др.), при этом оптимальная концентрация вещества в питательной среде зависит от вида растения [8, 9]. Для большей эффективности укоренения дополнительно применяют активные добавки и
препараты природного происхождения, обладающие общестимулирующим, общеукрепляющим и общеоздоравливающим действием, такие, как Домоцвет, Экогель, Корнерост и др.
Цель исследования - изучение влияния питательной среды, концентрации ауксина ИУК и добавления препарата Домоцвет на биометрические показатели клюквы болотной на этапе корнеобразования in vitro.
Материал и методы. Исследование проводили в 2019 - 2021 гг. в лабораториях биотехнологии на базе Костромской ГСХА и Центрально-Европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ по общепринятым методикам [10]. В качестве объектов исследования использовали растения клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) сорта Дар Костромы и гибридной формы 1-15-635. Растения-регенеранты культивировали в условиях световой комнаты при фотопериоде 16/8 час., температуре +23...+25 °C и влажности воздуха 75 - 80 % на питательных средах Woody Plant Medium (WPM) [11] и Андерсона (AN) [12], в том числе с разбавлением минеральных солей в 2 и 4 раза. На этапе «собственно микроразмножение» использовали в качестве росторегулирую-щих веществ использовали цитокинины 6-БАП (6-бензиламинопурин) и 2-iP (2-изопенталаденин) в концентрациях 1,0 - 2,0 мг/л.
На этапе «укоренение in vitro» в качестве регуляторов роста применяли ауксин ИУК (ин-долилуксусная кислота) в концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л и органический препарат Домоцвет в концентрации 0,5 мл/л (рис. 1). Учитывали биометрические параметры (количество, среднюю и суммарную длину корней) в расчёте на 1 растение. Повторность опыта - 10-кратная, в каждом варианте по 15 растений. Статистическую обработку данных проводили с использованием программ Microsoft Office 2016 и AGROS v.2.11. Достоверность опытов оценивали с помощью наименьшей существенной разности на 5%-ном уровне значимости (НСР05), где фактор A -питательная среда, фактор B - концентрация росторегулирующего вещества.
Результаты исследования. По результатам исследования выявлено, что на этапе «укоренение in vitro» количество корней клюквы болотной в зависимости от состава питательной среды с
добавлением ауксина ИУК существенно не различалось и варьировало как у сорта Дар Костромы, так и у гибридной формы 1-15-635 в среднем от 1,5 до 2,1 шт. Повышение концентрации в питательных средах ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л способствовало увеличению количества корней у растений-регенерантов клюквы болотной: при добавлении препарата Домоцвет 0,5 мл/л - в 1,8 - 2,1 раза, а без добавления препарата - в 1,2 - 1,5 раза (табл. 1).
Средняя длина корней клюквы болотной в зависимости от состава питательной среды с наличием ауксина ИУК не имела статистически значимых различий и варьировала в среднем от 1,2 до 1,9 см. С повышением в исследуемых питательных средах концентрации ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л средняя длина побегов клюквы болотной несколько увеличивалась: при добавлении препарата Домоцвет в концентрации 0,5 мл/л - в 1,7 - 1,9 раза, без препарата - в 1,2 - 1,3 раза (табл. 2).
1. Количество корней клюквы болотной in vitro в зависимости от питательной среды, концентрации ауксина ИУК и добавления препарата Домоцвет, 0,5 мл/л, шт.
Питательная среда Концентрация ИУК, мг/л Среднее
без препарата Домоцвет Домоцвет, 0,5 мл/л
0,5 1,0 0,5 1,0
Сорт Дар Костромы
WPM 1,3 1,5 1,0 2,3 1,5
WPM 1/2 1,5 1,4 1,9 2,7 1,9
WPM 1/4 1,9 2,0 1,2 3,3 2,1
AN 1,8 2,2 1,5 2,8 2,1
AN 1/2 1,1 2,8 1,0 2,0 1,7
AN 1/4 1,3 2,4 1,2 1,5 1,6
Среднее 1,5 2,1 1,3 2,4 -
НСР05 фактор A = 1,15, фактор B = 0,94, общ. = 1,20
Гибридная форма 1-15-635
WPM 1,1 1,4 1,0 2,5 1,5
WPM 1/2 1,4 1,4 1,6 2,9 1,8
WPM 1/4 1,5 1,8 1,5 3,0 2,0
AN 1,6 2,0 1,3 3,5 2,1
AN 1/2 1,0 2,1 1,1 2,4 1,7
AN 1/4 1,5 2,0 1,2 1,7 1,6
Среднее 1,4 1,8 1,3 2,7 -
НСР05 фактор A = 1,10, фактор B = 0,87, общ. = 1,02
Питательная среда Концентрация ИУК, мг/л Среднее
без препарата Домоцвет Домоцвет, 0,5 мл/л
0,5 1,0 0,5 1,0
Сорт Дар Костромы
WPM 1,4 2,1 1,2 2,0 1,7
WPM 1/2 0,9 2,0 1,0 2,2 1,5
WPM 1/4 1,5 2,2 1,8 2,1 1,9
AN 1,0 1,4 1,0 1,5 1,2
AN 1/2 1,3 1,0 1,0 2,2 1,4
AN 1/4 1,4 1,3 1,2 1,9 1,5
Среднее 1,3 1,7 1,2 2,0 -
НСР05 фактор A = 0,98, фактор B = 0,86, общ. = 1,04
Гибридная форма 1-15-635
WPM 1,5 2,0 1,0 1,9 1,6
WPM 1/2 1,1 2,1 1,0 2,0 1,6
WPM 1/4 1,8 2,0 1,1 2,1 1,8
AN 1,4 1,2 1,2 2,0 1,5
AN 1/2 1,3 1,3 1,1 3,0 1,7
AN 1/4 1,2 1,5 1,0 1,5 1,3
Среднее 1,4 1,7 1,1 2,1 -
НСР05 фактор A = 0,95, фактор B = 0,82, общ. = 0,99
2. Средняя длина корней клюквы болотной in vitro в зависимости от питательной среды, концентрации ауксина ИУК и добавления препарата Домоцвет, 0,5 мл/л, см
3. Суммарная длина корней клюквы болотной in vitro в зависимости от питательной среды, концентрации ауксина ИУК и добавления препарата Домоцвет, 0,5 мл/л, см
Питательная среда Концентрация ИУК, мг/л Среднее
без препарата Домоцвет Домоцвет, 0,5 мл/л
0,5 1,0 0,5 1,0
Сорт Дар Костромы
WPM 1,8 3,2 1,2 4,6 2,7
WPM 1/2 1,4 2,8 1,9 5,9 3,0
WPM 1/4 2,9 4,4 2,2 6,9 4,1
AN 1,8 3,1 1,5 4,2 2,7
AN 1/2 1,4 2,8 1,0 4,4 2,4
AN 1/4 1,8 3,1 1,6 2,9 2,4
Среднее 1,9 3,2 1,6 4,8 -
НСР05 фактор A = 1,91, фактор B = 1,12, общ. = 2,11
Гибридная форма 1-15-635
WPM 1,7 2,8 1,0 4,8 2,6
WPM 1/2 1,5 2,9 1,6 5,8 3,0
WPM 1/4 2,7 3,6 1,7 6,3 3,6
AN 2,2 2,4 1,6 7,0 3,3
AN 1/2 1,3 2,7 2,2 7,2 3,4
AN 1/4 1,8 3,0 1,2 2,6 2,2
Среднее 1,9 2,9 1,6 5,6 -
НСР05 фактор A = 1,96, фактор B = 1,15, общ. = 2,13
t
к
1 г >
\ • к
А
-г
Б
Рис. 1 - Растения клюквы болотной на этапе «укоренение in vitro» на питательной среде WPM с ауксином ИУК 1,0 мг/л: А - без препарата Домоцвет; Б - с добавлением препарата Домоцвет, 0,5 мл/л
Суммарная длина корней клюквы болотной в зависимости от состава питательной среды с использованием ауксина ИУК существенно не различалась и варьировала: у сорта Дар Костромы - в среднем от 2,4 до 4,1 см, у гибридной формы 1-15-635 - от 2,2 до 3,6 см. С повышением в питательных средах концентрации ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л суммарная длина корней клюквы болотной при добавлении препарата Домоцвет увеличивалась в 3 - 3,5 раза, а без препарата - до 1,9 см, в 1,5 - 1,7 раза (табл. 3).
При этом максимальная суммарная длина корней клюквы болотной как у сорта Дар Костромы (в среднем 4,8 см), так и у гибридной формы 1-15-635 (5,6 см) отмечена при наличии в питательных средах ауксина ИУК в концентрации 1,0 мг/л совместно с препаратом Домоцвет, 0,5 мл/л (рис. 1).
Выводы
1. На этапе «укоренение in vitro» при кло-нальном микроразмножении клюквы болотной сорта Дар Костромы и гибридной формы 1-15 -63 5 статистически значимых различий по количеству и длине корней растений-регенерантов в зависимости от состава исследуемых питательных сред не выявлено.
2. С повышением концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л в питательных средах WPM и AN, в том числе разбавленных в 2 и 4 раза, суммарная длина корней клюквы болотной значительно увеличивалась.
3. Максимальная суммарная длина корней клюквы болотной отмечена при наличии в пи-
тательных средах ауксина ИУК в концентрации 1,0 мг/л совместно с препаратом Домоцвет, 0,5 мл/л.
Литература
1. Рекомендации по созданию плантаций клюквы в европейских районах СССР. Гомель, 1977. 25 с.
2. Костромской опыт рекультивации выработанных торфяников путём создания плантаций ягодных растений / Г.В. Тяк, В.А. Макеев, Г.Ю. Макеева [и др.] // Костромская земля в жизни Великой России: матер. межрегион. науч.-практич. конф., посвящ. 70-й годовщине образования Костромской области (Кострома, 20 - 21 мая 2014 г). Кострома: КГУ им. Н.А. Некрасова, 2014. С. 235 - 237.
3. Торфяные болота России: к анализу отраслевой информации / под ред. А.А. Сирина, Т.Ю. Минаевой. М.: Геос, 2001. 90 с.
4. Тяк Г.В., Курлович Л.Е., Тяк А.В. Биологическая рекультивация выработанных торфяников путём создания посадок лесных ягодных растений // Вестник Казанского гос. аграрного ун-та. 2016. Т. 11. № 2. С. 43 - 46.
5. Проблемы использования и воспроизводства фи-тогенных пищевых и лекарственных ресурсов леса на землях лесного фонда Костромской области / С.С. Макаров, Е.С. Багаев, СЮ. Цареградская [и др.] // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019. № 6. С. 118 - 131.
6. Сельскохозяйственная биотехнология: учеб. / В.С. Шевелуха [и др.]. М.: Высшая школа, 2008. 416 с.
7. С.С. Макаров, И.Б. Кузнецова, Д.Н. Клевцов. Влияние росторегулирующих веществ на органогенез растений княженики арктической (Rubus arcticus L.) при клональном микроразмножении // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 89 - 92.
8. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-Пресс, 1999. 160 с.
9. Деменко В.И., Шестибратов К.А., Лебедев В.Г. Укоренение - ключевой этап размножения растений in vitro // Известия ТСХА. 2010. Вып. 1. С. 73 - 85.
10. Калашникова Е.А. Клеточная инженерия растений: учеб. и практикум для вузов. М.: Юрайт, 2020. 333 с.
11. 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. Vol. 30. P. 421 - 427.
12. Anderson W.C. Propagation of Rhododendrons by Tissue Culture. 1. Development of a Culture Medium for Multiplication of Shoots // Proc. Int. Plant Prop. Soc. 1975. Vol. 25. P. 129 - 135.
Ирина Борисовна Кузнецова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент. ФГБОУ ВО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия». Россия, 156530, Костромская область, Костромской р-н, п. Караваево, Караваевская с/а, Учебный городок, 34, [email protected]
Сергей Сергеевич Макаров, кандидат сельскохозяйственных наук. Центрально-европейская лесная опытная станция - филиал ФБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства». Россия, 156013, г. Кострома, пр-т Мира, 134, [email protected]
Irina B. Kuznetsova, Candidate of Agriculture, Associate Professor. Kostroma State Agricultural Academy. 34, Uchebniy Gorodok St., Karavaevskaya s/a, Karavaevo village, Kostroma district, Kostroma region, 156530, Russia, [email protected]
Sergey S. Makarov, Candidate of Agriculture. Central European Forest Experiment Station - Branch of All-Russian Research Institute of Silviculture and Mechanization of Forestry. 134, Prospekt Mira, Kostroma, 156013, Russia, [email protected]
-♦-
Научная статья УДК 634.73
doi: 10.37670/2073-0853-2021-92-6-103-109
Влияние состава питательной среды и росторегулирующих веществ на ризогенез голубики узколистной in vitro
Сергей Сергеевич Макаров1, Ирина Борисовна Кузнецова2,
Елена Ивановна Куликова3, Антон Игоревич Чудецкий1
1 Центрально-европейская лесная опытная станция ВНИИЛМ
2 Костромская государственная сельскохозяйственная академия
3 Вологодская государственная молочнохозяйственная академия
Аннотация. В статье приведены результаты исследования по изучению влияния состава питательной среды, концентрации ауксина ИМК и препарата Домоцвет на процесс укоренения микропобегов in vitro растений полувысокорослой голубики (сортов Northblue и Putte) и голубики узколистной (гибридных форм 23-1-11, 27-10, 29-4, 53-NB). В связи с интенсивной антропогенной нагрузкой происходит истощение природных запасов дикорастущих ягодных растений и обеднение их генофонда. Восполнение потерь природных ресурсов лесных ягодных растений возможно путём их культивирования на выработанных торфяниках. Для выращивания ягодных растений в промышленных масштабах целесообразно использовать метод клонального размножения. При клональном микроразмножении голубики узколистной на этапе «укоренение in vitro» повышение в питательных средах концентрации ауксина ИМК от 0,5 до 1,0 мг/л способствовало значительному увеличению суммарной длины (в 1,9 - 2,7 раза) корней растений-
