Оценка питательных сред при размножении сортов картофеля в культуре in vitro

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

на тему: Оценка питательных сред при размножении сортов картофеля в культуре in vitro

Выполнила:

Рябцева Т.В.

Исследования проводили с целью оценки эффективности размножения сортов картофеля: Танай, Кемеровчанин, Мариинский в культуре in vitro на питательных средах. В питательной среде № 1 снижено содержание сахарозы до 10 г/л, гиббереллиновой кислоты в 2 раза и концентрации ИУК до 1 мг/л. В питательную среду № 2 добавлены хитозан 50 мг/л, циклоферон 1 мг/л, кинетин 0,05 мг/л. В питательной среде № 3 снижена концентрация регулятора роста гиббереллина на 0,5 мг/л и добавлены кинетин 0,1 мг/л, салициловая кислота 14,3 мг/л. При ускоренном размножении в культуре in vitro выявлено лучшее развитие растений изучаемых сортов картофеля на питательных средах № 1 и № 2 с наиболее оптимальными морфометрическими параметрами: количество корешков 5,6-8,7 шт. и их массой 0,10-0,24 г, высотой растений 4,7-10,4 см, количеством междоузлий 4,8-6,0 шт. и коэффициентом размножения 2,5-2,7. На питательной среде № 3 увеличилось число растений с аномалиями в развитии на 3,0-17,2 %, и снижены морфометрические показатели.

Ключевые слова: картофель, сорт, микроклональное черенкование, коэффициент размножения, модифицированные питательные среды, салициловая кислота.

The studies were conducted in order to evaluate the efficiency of reproduction of potato varieties: Tanay, Kemerovchanin, Mariinsky in culture in vitro on nutrient media. In nutrient medium No. 1, the content of saccharose was reduced to 10 g/l, gibberellic acid was doubled and the concentration of indole acetic acid was reduced to 1 mg/l. Chitosan 50 mg/l, tsikloferon 1 mg/l, kinetin 0.05 mg/l were added to nutrient medium No. 2. The concentration of the growth regulator of gibberellin was reduced by 0.5 mg/l in nutrient medium No. 3, also kinetin 0.1 mg/l, salicylic acid 14.3 mg/l were added. During the accelerated reproduction in culture in vitro, the best development of plants of the studied potato varieties was in nutrient media No. 1 and No. 2 with the most optimal morphometric parameters was revealed: the number of roots was 5.6-8.7, and their mass was 0.10-0.24 g, the height of the plants was 4.7-10.4 cm, the number of internodes was 4.8-6.0. and the multiplication factor was 2.5-2.7. On nutrient medium No. 3, the number of plants with anomalies in development increased by 3.0-17.2%, and the morphometric parameters were reduced.

Keywords: potato, variety, microclonal propagation, multiplication factor, modified nutrient media, salicylic acid.

На первоначальном этапе ускоренного размножения оздоровленных меристемных растений в учреждении применяется метод микроклонирования в культуре in vitro [1, C. 66],[2, С. 81].

Главным критерием оценки эффективности микроклонального размножения считается хорошее развитие растений из черенков, без аномалий в органогенезе, с хорошими биометрическими показателями (высокой биомассой, сформированными черенками, листочками, развитыми корнями). Основные факторы, обусловливающие параметры роста и развития микрорастений - сортовые особенности и состав питательной среды [3, С.187], [4, С. 14].

При работе с картофелем необходим специальный подбор ингредиентов сред для достижения поставленной цели. Так, в опытах Федоровой Ю.Н. и Федоровой Л.Н. у сортов Наяда и Загадка Питера более активный рост растений в высоту происходил на среде Мурасиге-Скуга с концентрацией минеральной части Ѕ и содержанием гиббереллина 1 мг/л [5, С. 360]. В исследованиях Мишурова В.П. и соавторов увеличение дозы вводимого кинетина с 1 до 4 мг/л способствовало повышению числа листьев и междоузлий у сорта Адретта, по сравнению с контролем (стандартная питательная среда), на 13% [6, С. 221].

В работе Назаровой Н.Н. при культивировании растений in vitro и столонов на среде Мурасиге-Скуга с добавлением 3-8% сахарозы, 0,1-1,0 мг/л кинетина, 0,1-0,5 мг/л б-нафтилуксусной кислоты обнаружено существенное различие по количеству морфологически измененных регенерантов. При регенерации растений из столонов в культуре in vitro сортов Жуковский ранний, Пикассо, Невский, Муминобад и Файзабад доля морфологически аномальных регенерантов с отставанием в росте, альбинизмом, недоразвитыми листовыми пластинками и корневой системой составила 8-10%, что почти в 3 раза меньше, чем у растений in vitro. Автор связывает это с мутационным эффектом культуральной среды и так как продолжительность регенерации столонов в культуре составляет не более 3 пассажей, в то время как для получения растений in vitro 7-10 пассажей, увеличивает выход аномальных регенерантов [7, С. 5].

Фитогормоны - это важнейшие вещества, которые обеспечивают регуляцию физиологических процессов в растениях. К таким соединениям относятся салициловая кислота, которая играет важную роль в защите растений от микромицетов, регулируя защитный ответ при действии патогенов. [8, С. 220].

Общий недостаток микроклонального размножения заключается в том, что при массовом размножении сразу нескольких сортов в культуре in vitro наблюдается различная сортовая реакция растений на стандартную питательную среду. Это часто приводит к значительному ухудшению роста и развития растений in vitro (ветвление, отмирание верхушек, образование каллуса), снижению коэффициента размножения [9, С. 195], [10, С. 22].

Цель работы - дать оценку эффективности размножения сортов картофеля в культуре in vitro на питательных средах с различным фитогормональным составом.

Исследования проведены в лаборатории селекции, биотехнологии и агротехники картофеля Кемеровского НИИСХ - филиала СФНЦА РАН, путем постановки опытов в лабораторных условиях (2016-2017 гг.). Объекты исследований - сорта картофеля спелости в культуре in vitro: Танай, Кемеровчанин, Мариинский; питательные среды с различным фитогормональным составом, по минеральному составу за основу взята среда Мурасиге-Скугу. картофель микроклональное размножение фитогормоны

Пробирки с посаженными растениями помещали в специальный бокс с постоянным светопериодом и влаго- температурным режимом. Температуру поддерживали на уровне 20 - 24 ⁰С, освещенность 8±2 тыс. люкс, фотопериод 16 часов, влажность - 70%.

Основной метод ускоренного размножения оздоровленных растений регенерантов картофеля - микроклональное черенкование in vitro. Главное требование к питательной среде - обеспечение высокого коэффициента размножения в короткие сроки, то есть максимального выхода растений из микрочеренков с минимальным количеством растений с аномалиями.

При ускоренном размножении в пробирочной культуре основные морфометрические показатели хорошего развития микрорастений: высота растений, число сформированных междоузлий с хорошо развитым листовым аппаратом, длина междоузлий, количество и масса корешков.

Таблица - Влияние модификации питательной среды на развитие микрорастений в культуре in vitro, (среднее)

Применение питательных сред с различным фитогормональным составом не оказало влияния на морфогенную активность микрочеренков сорта Танай, даже при достоверном снижении количества корешков у растений картофеля, выращенных на питательной среде №3, на 5,1 шт./ раст. (НСР₀₅ = 3,2) остальные изучаемые показатели находились на уровне контроля (табл.).

Однако на сортах Кемеровчанин и Мариинский хорошее развитие растений отмечали при культивировании растений на питательной среде №1 (контроль) и питательной среде № 2 с добавлением хитозана и циклоферона. Растения картофеля, выращенные на питательной среде № 3, где пониженная концентрация регулятора роста гиббереллина на 0,5 мг/л и добавлен кинетин 0,1 мг/л, а также салициловая кислота 14,3 мг/л увеличивалось число растений с аномалиями на 3,0-17,2 %. У микрорастений изучаемых сортов снижено количество корешков на 15,9-58,6 % и их масса на 72,7-91,7 %, высота растений на 35,1-71,3 %, количество междоузлий на 16,4-36,7 %, коэффициент размножения на 4,0-30,0 %, что подтверждается результатами дисперсионного анализа.

В результате проведенного корреляционного анализа установлена средняя зависимость между массой корешков и высотой растения r = 0,58, высокая зависимость между следующими показателями: высотой растений и длиной междоузлий r = 0,98, количеством междоузлий и коэффициентом размножения r = 0,92, между длиной междоузлий и коэффициентом размножения r = 0,76.

Определена доля влияния изучаемых факторов на морфометрические показатели растений картофеля в культуре in vitro, на формирование растений картофеля наибольшее влияние оказал состав питательной среды (фактор В): количество корешков - 34 %, массу корешков - 69 %, высоту растений - 74 %, количество междоузлий - 82 %, длина междоузлий - 64 % и коэффициент размножения 65%.

Исследованиями выявлено лучшее развитие растений in vitro сортов картофеля Танай, Кемеровчанин и Мариинский на питательных средах № 1 (КемНИИСХ) и № 2 (с ингибиторами вирусов хитозан и циклоферон), с наиболее оптимальными морфометрическими параметрами: количество корешков 5,6-8,7 шт. и их масса 0,10-0,24 г; высоту растений 4,7-10,1 см; количество междоузлий 4,8-6,0 шт. и коэффициент размножения 2,5-2,7.

На питательной среде № 3 (с иммуномодуляторами), где снижена концентрация регулятора роста гиббереллина на 0,5 мг/л с добавлением кинетина 0,1 мг/л и салициловой кислоты 14,3 мг/л у микрорастений сортов Танай, Кемеровчанин, Мариинский резко снижены морфометрические показатели.

Определена доля влияния изучаемых факторов на морфометрические показатели растений картофеля в культуре in vitro, на формирование растений картофеля наибольшее влияние оказал состав питательной среды (фактора В) от 34 % до 82 %.

Список литературы / References

1. Рябцева Т.В. Оздоровление картофеля методом химиотерапии в культуре in vitro. / Т.В. Рябцева, В.И. Куликова, О.Г. Илькевич. - Екатеринбург, Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 10 (41). Ч. 3. - С. 66-67.

2. Лапшинов Н.А. Оригинальное семеноводство картофеля в условиях Кемеровской области / Н.А. Лапшинов, В.И. Куликова, Л.С. Аношкина и др. // Картофелеводство: сб. науч. тр. / под ред. С.А. Турко и др. Минск: РУП «Науч.-практ. центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству». 2013. Т. 21. Ч.2. - С. 81-90.

3. Адамова А.И. Технология производства исходного семенного материала картофеля / А.И. Адамова, С.А. Банадысев, А.О., Г.И. Коновалова и др. // Картофелеводство. Минск: «Мерлит», 2002. Вып. 11. С. 187-225.

4. Бабаев С.А. Современное состояние семеноводства картофеля в Казахстане / С.А. Бабаев, Б.Р. Амренов, Ж.А. Токбергенова // Картофелеводство: сб. науч. тр. / под ред. В.Г. Иванюк и др. Минск: РУП «Науч.-практ. центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству», 2008. Т.15. С. 14-19.

5. Федорова Ю.Н. Изучение динамики роста междоузлий у микро растений картофеля в условиях in vitro / Ю.Н. Федорова, Л.Н. Федорова // Картофелеводство: результаты исследований, инновации, практический опыт. Материалы науч.-практич. конф. и координационного совещания «Научное обеспечение и инновационное развитие картофелеводства» / под ред. Е.А. Симакова. М.: ГНУ ВНИИКХ Россельхозакадемии. 2008. Т. 1. С. 360-364.

6. Мишуров В.П. Сравнительная оценка сортов оздоровленного картофеля в республике Коми на севере / В.П. Мишуров, С.М. Семенчин, Н.П. Ромашко // Картофелеводство: Сборник науч. трудов. Материалы координационного совещания и науч.-практич. конф., посвященной 120-летию со дня рождения А.Г. Лорха / под. ред. Е.А. Симакова. М.: ГНУ ВНИИКХ Россельхозакадемии, 2009. С. 221-230.

7. Назарова Н.Н. Интенсификация производства оздоровленного картофеля с применением биотехнологии столоновых культур: автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук. Душанбе. 2014. 43 с.

8. Физиология растений: Учебник для студ. вузов / Под ред. И. П. Ермакова. М.: Издательский центр «Академия», 2005.- 640 с.

9. Семенчин С.А. Совершенствование состава питательной среды при ускоренном размножении оздоровленного материала картофеля in vitro // Тезисы докл. XIV Коми респ. молодеж. науч. конф. Актуал. пробл. биологии и экологии 18-20 апреля 2000 г. Сыктывкар, 2000. Т.2. С. 195-196.

10. Эрастова М.А. Влияние способов получения исходного материала на количественный выход и качество оригинального семенного картофеля в условиях северо-западного региона: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. М., 2009. 24 с.

Размещено на Allbest.ru