Научная статья на тему 'Влияние стериализующих агентов, регуляторов роста, углеводов и гелюющих агентов на регенерацию полноценных растений хмеля при микроклональном размножении'

Влияние стериализующих агентов, регуляторов роста, углеводов и гелюющих агентов на регенерацию полноценных растений хмеля при микроклональном размножении Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
75
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХМіЛЬ ЗВИЧАЙНИЙ / КЛОНАЛЬНЕ МіКРОРОЗМНОЖЕННЯ / ЖИВИЛЬНЕ СЕРЕДОВИЩЕ / РОСЛИНА-РЕГЕНЕРАНТ / ВУГЛЕВОДИ / АГАР / КАЛЮС

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Глибовець А.А., Лашук С.А., Мазурець Л.М.

Целью данной работы было исследование технологий клонального микроразмножения на безвирусном основании ценных и перспективных горьких сортов хмеля с одновременым изученнием морфогенетических потенцеалов различных клеток, тканей и органов хмеля в условиях in vitro.

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

Examining impact of sterilizing agents, growth regulators, carbohydrates and gelling agents on regeneration of fullfeatured plant of hops in micro-clonal multiplication

The work aims at the development of technologies for clonal micro-propagation on virus-free terms of valuable and promising bitter varieties of hops, as well as studying morphogenetic potentials of various cells, tissues and organs of hops in vitro culture.

Текст научной работы на тему «Влияние стериализующих агентов, регуляторов роста, углеводов и гелюющих агентов на регенерацию полноценных растений хмеля при микроклональном размножении»

СТ0Р1НКА МОЛОДОГОВЧЕНОГО

А. О. Глибовець, С. О. Лашук, Л. М. Мазурець

Укранський нститут експертизи сорлв рослин

УДК: 633.791:631.526.3

Вплив стерилщюгих^агентгв,, регулятор1в росту, вуглевоЫв i гелююгих^агентхв на регенерацию повнощннщ• рослин хмелю при МщоклональноМу ро^Мно-женш*

Розглянуто питання розроблення технологй клонального мкророзмноження на безв'руснш основ1 щнних i перспективних г'рких сорт1в хмелю та вивчення морфогенетичних потенща-л1в рiзних клтин, тканин та органiв хмелю в умовах культури in vitro.

Ключовi слова:

хмть звичайний, клональне мкророзмноження, живильне середовище, рослина-регенерант, вуглеводи,

агар, калюс.

В Укра'У хмiль почали вирощува-ти у промислових масштабах з XIX стол^тя. У 70-80 роки XX стол^тя хмелярство досягло пку, ^ею культурою було засаджено 10 тис. га, а валовий збip досяг 8 тис. тонн, що повшстю задовольняло потреби Держави. Але на початку 1990-х ро-юв поавш площ^ та й саме вироб-ництво хмелю, piзкo скоротилося.

Одшею з проблем при виро-щуваннi хмелю е вipуcнi хвороби, як значно знижують i попршують якicть сировини. Система захoдiв, спрямованих на оздоровлення по-садкового матеpiалу хмелю, базу-еться на методах in vitro зокрема i методу мiкpoклoнальнoгo роз-множення (МКР). Мiкpoклoнальне розмноження - масове безстатеве розмноження, при якому отриман рослини щентичш до вихщноТ бать-ювськоТ форми [1].

У цiлoму метод МКР фунтуеться на iндукoванoму цитокУнами роз-pocтаннi веpхiвкoвих i пазушних меристем, кожна з яких дае початок багатьом пагонам. Швидюсть МКР варю залежно вiд виду рослини,

але часто можна отримати з едино'' бруньки деюлька мтьйошв рослин за рк. При цьому треба вивчити вплив фактopiв, якi впливають на процес мiкpoклoнальнoгo розмноження, зокрема типу експлантату, складу живильних середовищ та умов культивування.

Мета роботи - встановлення впливу cтеpилiзуючих агенлв, ре-гулятopiв росту, вуглевoдiв та ге-люючих агенлв на pегенеpацiю пoвнoцiнних, стерильних рослин хмелю при мiкpoклoнальнoму роз-множенш.

Об'ект дослщження - сорт хмелю Словянка, який занесений до Державного реестру сорлв рослин. Орипнатором сорту е 1нститут хмелярства Нацюнально'Т академи аграрних наук УкраТни [2]. Дош-дження проводили в лаборатори бютехнолги оздоровлення i мкро-клонального розмноження рослин на базi 1нституту cадiвництва НААН.

Методика дослщжень. Для отримання здорових екcплантатiв хмелю використовували живильне середовище Мурааге-Скуга (МС).

Приготування поживних середо-вищ проводилось з використанням традицмних методик, прийнятих у роботах по кулы^ тканин [3] (табл. 1).

Стеpилiзацiю матеpiалу проводили наступним чином: експлантати промивали проточною водою про-тягом 1 год., полм cтеpилiзували в 25% розчин гiдpoхлopиду натpiю та в 0,1% HgCI2 (сулеми) з piзнoю три-валicтю часу. (табл. 2).

Таблиця 1

Склад живильного середовища

Макро МС 50 мл

Мкро МС 1 мл

CaCl2 10 мл

Na2Fe ЕДТА 40 мг

Тiамiн HCI2 (B: ) 1 мл

^ридоксин HCI2 (B6) 0,5 мл

РР 0,5 мл

Адемiнcульфат 40 мг

Мезошозит 100 мг

БАП 0,5 мл

1ОК 0,1 мл

Глюкоза 30 г/л

Агар 7 г

рн 5,6-5,8

* Кер1вник роботи: Медведева Т. В. ст. наук. сгмвробЬн. (1С) НААН

Вплив стер^зуючих areHTiB, регуляторiв росту, вуглеводiв i гелюючих areHTiB на регенерацiю повноцiнних рослин хмелю

при мкрОКЛОНаЛЬНОМу рОЗМНОЖеНН

Культури тканин i оргашв in vitro потребують введення у середови-ще екзогенних pегулятopiв росту i морфогенезу рослин. Як правило, це синтетичн аналоги ауксишв i цитoкiнiнiв, пберелши i абцисова кислота природного походження (таб. 3).

Пкля 2-3 тижыв культивoвaнi експлантати перенесли на рщке жи-вильне середовище того ж складу, але лише з вмiстoм бензиламшо-пурину (БАП) (0,5 мг/л). На цьому середовищ^ через 10 дыв почалося iнтенсивне утворення пагошв. Па-сажування (перенесення) на свiже середовище проводили через кож-н два тижнi. Сфopмoвaнi пагони вщокремлювали iз пpoлiфеpуючих експлaнтaтiв та пересаджували в o^Mi пpoбipки на тверде середовище МС з низькими концентра-^ями iндoлилoцтoвoí кислоти (1ОК) (0,1 мг/л) для вкopiнення [4, 5].

Результати досл1джень. Одним з головних фактсрв, що зумовлюе устх МКР, е пiдбip живильного се-редовища. Основу всiх середовищ складають мiнеpaльнi сoлi, якi мк-тять необхщш для росту рослин макро- i мiкpoелементи. Кpiм того, до Тхнього складу входять амшокисло-ти, фiзioлoгiчнo aктивнi речовини, вггамши тощо [6].

Дoслiди з добору оптимальних середовищ для штенсифкацп ре-генaцiйних пpoцесiв у aпексi хмелю показали, що з цтоТ низки ага-ризованих або рщких середовищ найкращим е тверде середовище Мурааге-Скуге (МС).

Для введення в культуру in vitro в якосп первинного експлантату ви-користовували апкальы (пaзушнi) бруньки здорових рослин хмелю (рис. 1).

Основною умовою одержання калюсних культур е додержання стерильность Для цього використо-вували 70% розчин спирту, розчин пдрохлориду натр^ 25% та 0,1% розчин HgCI2.

У наших достдженнях нaйкpaшi результати одержали при викорис-

Таблиця 2

Вплив стерил1зуючих речовин на вихщ стерильного матер1алу

Стерилiзуючi речовини Кшьккть експлантатiв шт. Тривалкть стерилiзацм хв. Вихщ стерильних експлантатiв %

70% спирт 0,1% HgCl2 50 1 5 83

Гiдpoхлopид нaтpiю 25% 1:2 0,1% HgCl2 50 10 1,5 89

Гiдpoхлopид нaтpiю 25% 1:3 0,1% HgCl2 50 20 2 90

Гiдpoхлopид натр^ 25% 50 20 48

0,1% HgCl2 50 2 94

70% спирт 50 5 73

Таблиця 3

Вплив концентращУ регулятор1в росту на регенерац1ю повноц1нних

рослин

Концентращя БАП Кшьккть експлантанлв, шт. % регенерацп Параметри пролiферацм

кшьккть лисшв довжина пагона, см.

МС 0 мг/л БАП 50 12 2-3 2,0

0,5 мг/л БАП +0.1 мг/л ГК 50 51 8-10 7,3

0,7 мг/л БАП +0.1 мг/л ГК 50 48 5-9 6,8

1,0 мг/л БАП +0.1 мг/л ГК 50 39 5-7 6,2

1,5 мг/л БАП+0.1 мг/л ГК 50 24 3-4 5,7

Рис. 1. Ап1кальн1 бруньки рослин хмелю.

Рис. 2 . Регенерац1я експланталв з утво-ренням листк1в та пагон1в.

тaннi 0,1% HgCI2 (94% стерильних експлaнтaтiв) i гiдpoхлopиду Na 25% 1:3 i 1:2 з додаванням 0,1% HgCI2 та 89%. Стерильы експлантати виса-джували на живильне середовище МС [7].

Рис. 3. Рослини хмелю на живильному середовищ! i3 використанням глюкози.

Отриман стеpильнi пaзушнi бруньки помЦали в колби Ерлен-мейера з 5 мл рщкого поживного середовища МС з piзнoю концен-тpaцiею БАП i пбереловоТ кислоти (ГК), у свгглову культуральну юмна-ту, в якiй протягом певного часу (23 тижнiв) проводились спостере-ження.

Вже на 11 день був помггний роз-виток експланта^в, формування па-гoнiв. Особливо помггно це було на середовище в якому вмiст БАП ста-новив 0,5 мг/л та 0,1 мг/л ГК. У результат досшджень (на 21 день) було встановлено, що саме концентра^я

Вплив стерилiзYючих агент, регYляторiв росту, вYглеводiв i гелюючих аген™ на

при мiкроклональномY розмноженн

Таблиця 4

Вплив вуглеводiв на ркт рослин-регенератчв

Вугле-води Юльккть експланталв, шт. Довжина пагожв, см Юльккть листв, шт. Кшьккть корежв, шт. Довжина коpeнiв, см

Глюкоза 30 8,0 ± 1,2 10,2±0,5 7,7±0,4 1,8±0,3

Сахароза 30 6,0 ± 0,8 8,4±0,3 5,1±0,3 1,5±0,2

Таблиця 5

Вплив гелюючих агетчв на picT рослин - регенеранлв

Назва агенту Концентра-щя г/л Юльккть рослин-peгeнepaнтiв, шт. Довжина пагожв, см. Юльккть листв, шт. Число вкорше-них експланталв шт.

Ф1тогель 2 20 3,4 3,5±0,15 10

Желр1т 2 20 5,6 5,1±0,17 13

Желр1т + агар 1,25+3 20 6,9 6,4±0,21 15

Агар 8 20 8,9 8,2±0,32 20

БАП 0,5 мг/л та вмкт ГК 0.1мг/л сти-мулювали утворення 51% регенера-цп з найбiльшим утворенням листкiв та довжини пагонiв (рис. 2).

Для росту в кулы^ in vitro i30-льованих органiв, тканин або кштин до складу середовища включають джерела вуглеводiв (табл. 4)

Для бтьшосп культур тканин з метою штенсивного росту та роз-витку експлантапв використовують сахарозу. Проте для хмелю кращий рiст in vitro спостер^ався при вико-ристаннi глюкози (рис. 3).

Отриманi результати свщчать про те, що використання глюкози в по-живних середовищах сприяе розви-тку регенерантiв, зокрема Тх росту та кiлькостi.

Для вивчення впливу гелюючого агенту використали наступн речо-вини: фiтогель, желрiт, агар та сумш желрiту та агару (таб. 5).

Дошдження показали, що фто-гель виявився негативним гелеутво-рюючим агентом для середовища. При його використанн регенеранти мали найменшу довжину пагонiв

регенерацiю повноцЫних рослин хмелю

i кiлькiсть листш. Дещо кращим агентом був желр^, при викорис-таннi якого довжина пагошв та юль-кiсть листш регенеранлв була дещо бiльною. Найкращим гелеутворю-ючим компонентом виявився агар. Середня довжина пагоыв на а^ складала 8,9 см, середня шьюсть листкiв - 8,2 шт., число укоршених експлантатiв сягло 20 шт.

Висновки та пропозицп. Методика мiкроклонального розмно-ження гарантуе отримання високо-якiсних безвiрусних живцiв хмелю iз генетично цiнними ознаками. Для одержання стерильного мате-рiалу з високою регенерацiйною здатнiстю необхiдно використо-вувати стерилiзуючий агент 0,1% НдС12, а найвищу регенерацiю екс-планталв можна забезпечити, ви-користовуючи регулятор росту БАП у концентраци 0,5 мг/л з додаван-ням 0,1 мг/л ГК. Найбтьше число укоршених експланталв одержали при використаннi гелюючого агенту агару з глюкозою - найкращим джерелом вуглеводiв для росту та розвитку експланталв.

ВИКОРИСТАНА ШЕРАТУРА

1. Бойко, А. Л. Вирусы и вирусные болезни хмеля, 5. способы борьбы с ними / А. Л. Бойко, Г. С. Литвинов, Е. А. Кондратюк, С.А. Ромашов [и др.] // Хмелеводство, 1983. - № 12. - С. 31-35.

2. Державний реестр сорлв рослин придатних до по- 6. ширення в УкраТн (витяг станом на 01.03.2010). - К.: ТОВ «Алефа», 2010. - 245 с. Калинин, Ф. Л. Методы культуры тканей физиологии и биохимим растений. / Ф. Л. Калинин, 7. В. В. Сарнацкая, В. Е. Полищук. - К.: Наукова думка, 1980. - 488 с.

Кушыр, Г. П. Мкроклональне розмноження рослин / Г. П. Кушыр, В. В. Сарнацька. - К.: Наукова думка, 2005. - 242 с.

3.

4.

Кормильцев, Б. Ф. Використання методу культури апкальних меристем для оздоровлення хмелю вщ деяких вiрусiв / Б. Ф. Кормильцев, А. Л. Бойко // Хмелярство. - 1992. - Вип. 14. - С. 20-23. Мельничук, М. Д. Бютехнолопчний процес одержання рослин хмелю на безвiруснiй основа Допо-в^ НАН УкраТни / М. Д. Мельничук, О. £. Крткий [та ш.]. - 1996. - № 98. - С. 139-141. Мельничук, М. Д. Отримання безвiрусного посад-кового матерiалу хмелю (Humulus lupulus) в умовах in vitro: Науковий в^ник НАУ / М. Д. Мельничук, О. £. Крткий [та ш.]. - К.: 1рена, 2000. - Вип. 29. -С. 47-52.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.