Статья: Выращивание картофеля in vitro на безгормональных и гормональных питательных средах разного состава

Выращивание картофеля «in vitro» на безгормональных и гормональных питательных средах разного состава

Юлия Владимировна Мазаева

Аннотация

В статье рассматривается оценка влияния безгормональных и гормональных агароризированных питательных сред разного состава на развитие растений картофеля в культуре «in vitro». Изучены сорта картофеля Гала, Северное сияние, Гулливер, Барин. Приведена сравнительная оценка полученных данных. В вариантах опыта отмечается сортоспецифичность. Положительная динамика в приросте показателей наблюдается почти во всех вариантах опыта на безгормональных средах Кворина-Лепуавра. На разных средах с использованием концентраций цитокинин 6-Бензилами-нопурин -выраженный прирост показателей количества листьев фиксируется на средахМС 0,1 и 0,2, DKWи QL 0,1. Также на всех сортах на среде МС 0,2 фиксируется динамика роста корнеобразования, положительная динамика роста процесса микроклубнеобразования фиксируется на среде 0,1 - МС и 0,2 - QL и DKW.

Ключевые слова: картофель, культура «in vitro», клональное микроразмножение растений, питательные среды, гормоны, микроклубни.

Abstract

Growing potatoes «in vitro» on hormonal-free and hormonal nutrient media of different composition

Yuliya V. Mazayeva

The article discusses the assessment of the effect of hormone-free and hormonal agar nutrient media of different composition on the development of potato plants in the «in vitro» culture. Potato varieties Gala, Northern Lights, Gulliver, Barin were studied. A comparative assessment of the obtained data is given. In the variants of the experiment, variety specificity is noted. Positive dynamics in the growth of indicators is observed in almost all variants of the experiment on hormone-free Quirin-Lepoivre media. On different media using concentrations of cytokinin 6-benzylaminopurine, a pronounced increase in the number of leaves is recorded on media MS 0,1 and 0,2, DKW and QL 0,1. Also, on all varieties on the medium MS 0,2, the growth dynamics of root formation is fixed, the positive dynamics of the growth of the process of microtuberization is fixed on the medium 0,1 - MS and 0,2 - QL and DKW.

Keywords: potatoes, in vitro culture, plant clonal micropropagation, nutrient media, hormones, microtubers.

Введение

Картофелеводство - значимая отрасль сельского хозяйства, перед которой стоит много задач, и основная работа направлена, прежде всего, на повышение качества семенного материала, его высокую урожайность и эффективность технологических приемов производства. Для достаточного обеспечения потребности населения в картофелепродуктах и проведения работ по повышению качества отечественного семенного материала, в том числе на основе методов использования БЗСМ (безвирусный семенной материал) освобожденного от различных патогенов и являющейся изначально чистой культурой, в промышленных производствах, научно-исследовательских институтах и лабораториях ведутся активные работы по поиску новых технологических приемов и методов, повышающих эффективность производственных процессов на их основных этапах [5, 6].

Клональное микроразмножение растений - один из эффективных технологичных приемов для быстрого производства большого количества тиражированного оздоровленного материала [7], что значительно сокращает время при возделывании картофеля с использованием классических схем. В большинстве случаев при выращивании картофеля в культуре «in vitro» используют безгормональные среды Мурасиге- Скуга (МС б/г) [10] и его различные вариации, использование других питательных сред [3, 8, 9], в том числе с применением гормонов, мало изучено. Подбор и оптимизация подходящих питательных сред, оказавшихся достаточно эффективными для выращивания культуры картофеля, может стать одним из рентабельных методов производства и повысить качество исходного материала, его продуктивность.

Материалы и методы исследований

Научно-исследовательская база проведения исследований: учебно-исследовательская лаборатория биотехнологии и лаборатория селекции и семеноводства картофеля Мичуринского ГАУ.

В работе использовались общепринятые биотехнологические методы культивирования растительных тканей на питательных средах [1, 4].

В качестве объектов исследования были изучены разные сорта картофеля, такие как: Гала - ранний столовый сорт картофеля (разработан немецкой селекционно-семеноводческой компании Norika); Северное сияние - среднеспелый столовый сорт яркого фиолетового окраса (ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха»); Гулливер - раннеспелый столовый сорт картофеля (ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха» и ООО «Агроцентр Коренево»); Барин - среднеспелый столовый сорт (ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха»).

Клональное микроразмножение растений осуществляли с помощью черенкования. Черенки микрорастений разных сортов картофеля в каждом опыте были посажены в один день и одинакового размера, для удобства подсчета и создания одинаковых условий развития все черенки использовались с одним листом и одним междоузлием.

Все растения «in vitro» выращивались при освещении 3500 люкс и температуре + 22-24°С.

В качестве регулятора роста использовался цитокинин 6-Бензиламинопурин (6-БАП).

Опыт включал три варианта последовательностей с использованием безгормональных и гормональных питательных сред различного состава и с разной концентрацией 6-БАП - 0,1 мг/л и 0,2 мг/л:

• Мурасиге-Скуга, безгормональный (MS б/г);

Мурасиге-Скуга, 6-БАП 0,1 мг/л (MS 0,1);

Мурасиге-Скуга, 6-БАП 0,2 мг/л (MS 0,2).

• Драйвера и Каннуки, безгормональный (DKW б/г);

Драйвера и Каннуки,6-БАП 0,1 мг/л (DKW 0,1);

Драйвера и Каннуки,6-БАП 0,2 мг/л (DKW 0,2).

• Кворина - Лепуавра, безгормональный (QL б/г);

Кворина-Лепуавра,6-БАП 0,1 мг/л (QL 0,1);

Кворина-Лепуавра,6-БАП 0,2мг/л (QL 0,2).

В качестве контроля учитывались растения, выращенные на безгорманальных питательных средах: (MS б/г); (DKW б/г); (QL б/г).

Опыт имел 3 повторности.

Учет результатов опыта проводили четыре раза через каждые 8 дней.

Исследовались количественные показатели микрорастений: количество листьев, высота побега микрорарастений, количество корней, процессы микроклубнеобразования.

Статистическая обработка исследований (количественные признаки микрорастений) проводилась с использованием стандартных методов [2] с применением программы Excel («Описательная статистика»).

Результаты исследований и их обсуждение. При анализе полученных результатов, отмечена сортоспецифич- ность ответа микрорастений картофеля на влияние безгормональных и гормональных питательных сред (таблица 1).

Таблица 1. Влияние безгормональных и гормональных питательных сред разного состава на развитие растений картофеля в культуре «in vitro», 4 учет

Установлено, что испытанные сорта проявляли различную реакцию на состав компонентов питательной среды.

При общей сравнительной оценке влияния безгормональных и гормональных сред на такие показатели, как количество листьев у микрорастений (таблица 1), на средах МС - максимальные значения отмечены у сорта Северное сеяние на среде МС 0,2 (20,6±2,2 шт./эксплант), минимальные цифры регистрируются у сорта Гала на среде МС б/г (8,0±0,7 шт./эксплант). На средах DKW - максимальные цифры выявлены на среде DKW 0,1 у сорта Северное сияние (13,0±0,4 шт./эксплант), минимальные показатели отмечены у Сорта Барин на среде DKW б/г (6,7±1,0 шт./эксплант). На средах QL - максимальные значения регистрируются на среде QL 0,2 (14,5±1,0 шт./эксплант), минимальные значения у сорта Гала также отмечаются на данной среде (8,1±1,1 шт./эксплант).

Высота микрорастений варьировалась в следующих диапазонах (таблица 1), на средах МС - максимальные значения выявлены у сорта Барин на среде МС 0,1 (57,8±11,7 мм/эксплант), минимальные показатели также отмечаются на данной среде у сорта Гала (18,8±4,7 мм/эксплант). На средах DKW - максимальные значения отмечены у сорта Барин на среде DKW 0,2 (46,3±3,7 мм/эксплант), минимальные значения отмечены у сорта Северное сияние на той же среде (14,2±1,1 мм/эксплант). На средах QL - максимальные показатели наблюдаются у сорта Барин на среде QL б/г (94,7±16,0 мм/эксплант), минимальные значения отмечены у сорта Северное сияние на той же среде (21,4±3,4 мм/эксплант).

При анализе ризогенеза микрорастений отмечено (таблица 1), что на средах МС - максимальное количество корней регистрировалось у сорта Северное сияние на среде МС 0,2 (10,9±1,7 шт./эксплант), минимальное количество корней отмечается на средах МС б/г у сорта Гала (4,6±0,7 шт./эксплант) и Барин (4,6±0,9 шт./эксплант). На средах DKW - максимальные значения наблюдаются у нескольких сортов: Северное сияние на среде DKW 0,1 (4,4±0,8 шт./эксплант), на средах DKW 0,2 Гулливер (4,4±0,5 шт./эксплант) и Барин (4,4±0,8 шт./эксплант). На средах QL - максимальные показатели регистрируются у сорта Гулливер на среде QL 0,1 (9,2±0,7 шт./эксплант), минимальные значения выявлены у сорта Гала на среде QL 0,2 (4,9±1,0 шт./эксплант).

При анализе процесса микроклубнеобразования отмечено (таблица 1), что на средах МС - максимальный процесс регистрировался на следующих сортах: Гала на средах МС 0,1 (1,0±0 шт./эксплант) и МС 0,2 (1±0 шт./эксплант) и Северное сияние на среде МС б/г (1,0±0 шт./эксплант) и МС 0,1 (1,0±0 шт./эксплант); процесс микроклубне- образования статистически не отображается на следующих сортах: Северное сияние на среде МС 0,2, Гулливер на среде МС б/г и Барин во всех вариантах МС. На средах DKW - процесс микроклубнеобразования фиксировался только в одном варианте на среде DKW 0,2 у сорта Гала (0,4±0,4 шт./эксплант). На средах QL - максимальные показатели отмечаются у сорта Гала на среде QL 0,2 (0,7±0,3 шт./эксплант) и статистически не отображаются у сорта Северное сияние, Гулливер и Барин во всех вариантах со средой QL.

При оценке влияния разных безгормональных сред на развитие растений картофеля в культуре «in vitro» выявлено (таблица 1), на сорте Гала -максимальные значения фиксировались на среде QL б/г (количество листьев 8,4±1,0 шт./эксплант; высота микрорастений 32,7±7,9 мм/эксплант; количество корней 6,8±0,7 шт./эксплант; процессы микроклубнеобразования 0,3±0,3 шт./эксплант - находятся почти на уровне показателей МС б/г 0,4±0,4 шт./эксплант), а минимальные на среде МС б/г (количество листьев 8,0±0,7 шт./эксплант; высота микрорастений 24,7±7,7 мм/эксплант; количество корней 4,6±0,7 шт./эксплант), за исключением процесса микроклубнеобразования (0,4±0,4 шт./эксплант). На сорте Северное сияние - значения показателей были неоднозначными, максимальные значения по количеству листьев были выявлены на среде DKW б/г (12,5±0,4 шт./эксплант), максимальные показатели высоты микрорастений (22,4±1,3 мм/эксплант), количества корней (9,7±1,5 шт./эксплант) и процесса микроклубнеобразования (1,0±0 шт./эксплант) фиксировались на среде МС б/г; минимальные значения фиксировались на среде QL б/г (количество листьев 9,5±0,6 шт./эксплант; высота микрорастений 21,4±3,4 мм/эксплант) и DKW б/г (количество корней 3,4±0,5 шт./эксплант). На сорте Гулливер - максимальные значения фиксировались на среде QL б/г (количество листьев 10,0±0,7 шт./эксплант; высота микрорастений 51,7±5,4 мм/эксплант; количество корней 8,2±0,6 шт./эксплант), а минимальные на среде DKW б/г (количество листьев 8,4±0,2 шт./эксплант; высота микрорастений 25,1±1,3 мм/эксплант; количество корней 4,33±0,3 шт./эксплант). На сорте Барин - максимальные значения показателей также были отмечены на среде QL б/г (количество листьев 9,4±0,6 шт./эксплант; высота микрорастений 94,7±16,0 мм/эксплант; количество корней 8,8±0,8 шт./эксплант), а минимальные на среде DKW б/г (количество листьев 6,7±0,7 шт./эксплант; высота микрорастений 24,8±5,4 мм/эксплант; количество корней 3,1±0,3 шт./эксплант).

При оценке коэффициента эффективности влияния разных концентраций гормонов на средах, по отношению к безгормональным средам, выявлено следующее (рисунок 1), при учете количества листьев: высокий коэффициент (71,7%) регистрируется у сорта Северное сияние на среде МС 0,2, низкий коэффициент (-27,2%) отмечен у сорта Северное сияние на среде DKW 0,2.

Рисунок 1. Коэффициент эффективности влияния гормональных сред по отношению к безгормональным на количество листьев (%), 4 учет

При учете коэффициента эффективности (рисунок 2) на показатели высоты микрорастений: высокий коэффициент (154,7%) регистрируется у сорта Северное сияние на среде QL 0,2, низкий коэффициент также отмечен на данной среде (-37,6%) у сорта Гала.