Оздоровление перспективных гибридов картофеля методом химиотерапии в культуре in vitro

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оздоровление перспективных гибридов картофеля методом химиотерапии в культуре in vitro

Производство оригинальных семян картофеля обеспечивает получение высококачественного материала. Оригинальное семеноводство включает в себя оздоровление и микроклональное размножение здорового материала. Реализация потенциала сорта возможна лишь на основе высококачественного семенного материала [1, С. 195], [2, С. 14].

B безвирycнoм ceмeнoвoдстве кaртoфeля используются методы биотехнологии. Единственным эффективным способом получения здорового посадочного семенного кaртoфeля является метод оздоровления апикальной меристемой [3, С. 377]. Использование метода культуры ткани позволяет ускорить процесс размножения новых сортов, перспективных гибридов и оздоровить при необходимости отечественные сорта востребованные сельхозпроизводителями и частным сектором [4, С. 32], [5, С. 28], [6, С. 19].

Однако существуют сложности при оздоровлении образцов картофеля методом апикальной меристемы. Большая проблема это выделяемый эксплант, маленькие меристемы считаются более чистым материалом от вирусов, но плохо регенирируют, большие - оказываются зараженными. В связи, с чем большой объем работ при оздоровлении связан c низким выходом здоровых меристем [7, С. 143], [8, С. 55]. Так же отмечается недостаток этого метода оздоровления, что не всегда возможно освободить некоторые сорта картофеля от мозаичных вирусов и вироида веретеновидности клубней, содержание которых не допускаются в исходном семенном мaтeриaлe ГОСТ 33996-2016 [9, С. 12].

Эффективность оздоровления картофеля повышается при комплексном применении метода апикальной меристемы с химиотерапией, с добавлением в питательную среду противовирусных препаратов, ферментов, влияющих на нуклеиновые кислоты (РНК-азы) [10, С. 1-40], [11, С. 17], [12, С. 54], [13, С. 59], [14, С. 98].

На последних этапах селекционного процесса, нашего учреждения, (питомник КСИ), выделившиеся гибриды включаются в процесс оздоровления и вводятся в культуру in vitro, для получения исходного материала.

Aвторами указывается необходимость выбора препаратов обладающих противовирусной активностью с различной концентрацией, с учетoм генотипических ocобенностей и cтeпeни поражeннoсти пaтoгенaми сортов картофеля [15, С. 136], [16, С. 212], [17, С. 11].

Пoиск химитeрапевтичeских вeщeств избиратeльнoгo действия на вирусную инфекцию, и не оказывающих угнетающего действия на растения является актуальным.

Целью работы является изучение влияния вирус подавляющих препаратов на оздоровление перспективных гибридов картофеля обеспечивающих увеличение количества безвирусных растений регенерантов.

Исследования проведены в 2017-2018 гг. В научно-исследовательскую работу привлечены новые генотипы картофеля для оздоровления методом верхушечной меристемы с применением антивирусных препаратов. По визуальной оценке отбирали клубни здоровых растений, но имеющие положительную реакцию на вирусы по результатам диагностического тестирования. Объекты исследований: 2 перспективных гибрида картофеля 3-21c-11, 22103-10 (пораженные скрытыми вирусами MBK, SBK), 5 ингибиторов вирусов (виразол, хитозан, интерферон, ламивудин, циклоферон). Противовирусные препараты введены в питательную среду в чистом виде с концентрацией 0,01%, 0,05% и в смеси.

Апикальная меристема представляет собой конус активно делящихся клеток и является чистой от вирусного патогенеза и чрезвычайно мала 0,1 - 0,3 мм. Наибольшая зона чистая от вирусов ABK, YBK, ВСЛК; наименьшая от XBK, MBK, SBK. Получение зоны маленьких размеров ведет к трудностям регенерации меристем, чем меньше размер вычлененных эксплантов, тем ниже их регенерирующая способность. Выращивание верхушечных эксплантов в условиях in vitro, по сравнению с культурой меристемы, повышает приживаемость регенерантов и сокращает сроки регенерации, но не способствует освобождению от вирусной инфекции [18, С. 74].

В биотехнологическом процессе выращивания растений картофеля наиболее важным этапом является введение меристем в культуру in vitro. На этом этапе необходимо добиться активного роста и развития меристем, а это возможно при использовании питательной среды, минеральный состав которой обеспечивает сбалансированное количество элементов питания необходимых для максимального выхода безвирусных растений регенерантов [19, С. 36-37].

Использование вирус подавляющих препаратов при оздоровлении картофеля методом верхушечной меристемы оказало положительное действие антивирусных препаратов на приживаемость меристем гибридов 3-21с-11, 22103-10. Наибольшее число живых меристем отмечено в 2-х вариантах опыта: при выращивании меристем с добавлением в питательную среду циклоферона в концентрациях 0,01% и 0,05% и составило 54%. Выявлено снижение выживаемости меристем от 7,0% до 18,0% при добавлении в питательную среду комплекса ингибиторов: виразол 0,01% + хитозан 0,05% + интерферон 0,05%.

Результатами диагностической оценки растений регенерантов на наличие в латентной форме вирусных инфекций методом ИФА установлено различное заражение вирусным патогенезом по вариантам опыта. Высокое количество здоровых растений регенерантов получили при добавлении циклоферона в концентрациях 0,01%, 0,05% и составило от 35% до 45%. При комплексном применении антивирусных препаратов виразола (0,01%) + хитозана (0,05%) + интерферона (0,05%) получено меньшее количество безвирусных растений регенерантов - 4,7%.

Оздоровление перспективных образцов картофеля 3-21с-11, 22103-10 методом апикальной меристемы с применением ингибиторов вирусов (виразола, хитозана, интерферона, ламивудина, циклоферона) оказало терапевтическое действие на приживаемость растений регенерантов и достигнута высокая эффективность оздоровления.

Приживаемость растений регенерантов гибридов картофеля, с применением ингибиторов вирусов, % (2017-2018 гг.)

ингибитор виразол картофель меристема

По результатам проведенных исследований для регенерации меристем определены оптимальные концентрации противовирусных препаратов для гибридов: 3-21с-11 ламивудин (0,05%), циклоферон (0,01%, 0,05%); 22103-10 ламивудин (0,01%), циклоферон (0,01%, 0,05%).

Выявлена большая чувствительность ингибирующего действия препаратов ламивудин и циклоферон на жизнеспособность меристем изучаемых гибридов. У гибрида 3-21с-11 приживаемость составила от 30% до 50% при применении вирус подавляющих препаратов: ламивудин (0,01% и 0,05%), циклоферон (0,01% и 0,05%). У гибрида 22103-10 нет достоверного превышения приживаемости растений регенерантов при при применении вирус подавляющего препарата ламивудин (0,01%. У данного гибрида (22103-10) достоверное превышение контрольного варианта отмечено только при добавлении в питательную среду циклоферона (0,01% и 0,05%) и приживаемость меристем составила 45-50%.

Установлено, что приживаемость растений регенерантов определялась следующими факторами: генотипом картофеля (А) - 68% с наименьшим влиянием ингибиторов вирусов (В) - 31%.

Таким образом, для успешной регенерации меристем и подавления в растениях картофеля комплекса вирусов (МВК, SBK) определены оптимальные концентрации противовирусных веществ, применяемых в чистом виде, ламивудин (0,01%, 0,05%), циклоферон (0,01%, 0,05%) позволяющих увеличить выход безвирусных растений картофеля в 1,5-5,0 раз в зависимости от генотипа.

Список литературы

1. Верменко Ю.Я. Формирование элиты картофеля на основе оздоровленного исходного материала / Ю.Я. Верменко, О.М. Андрушко, В.П. Олейник, Я.Б. Демкович // Вопросы картофелеводства: Материалы научно-практической конференции «Научное обеспечение картофелеводства России: состояние, проблемы» (к 70-летию ВНИИКХ). ВНИИКХ, 8-10 октября 2001. Научные труды - М. - 2001. - С. 195-209.

2. Коршунов А.В. Актуальные проблемы и приоритетные направления развития картофелеводства / А.В. Коршунов, Е.А. Симаков, Ю.Н. Лысенко, Б.В. Анисимов, А.В. Митюшкин, М.Ю. Гаитов // Достижения науки и техники АПК. - 2018. - Т. 32. - №3. - С. 12-20.

3. Мякишева Е.П. Новые особенности процесса клонального микроразмножения сорта картофеля селекции Западной Сибири / Е.П. Мякишева, О.К. Таварткиладзе, Д.А. Дурникин // Біологічний вісник МДПУ. - 2016. - №1. - С. 375-389.

4. Токбергенова Ж.А. Инновационная технология производства семенного картофеля в Казахстане / Ж.А. Токбергенова, С.А. Бабаев // Защита картофеля. 2014. - №1. - С. 31-32.

5. Амелюшкина Т.А. Калужский НИИСХ: исследования по картофелеводству - в ногу со временем / Т.А. Амелюшкина, П.С. Семешкина // Картофель и овощи. - 2016. - №10. - С. 28-29.

6. Ибрагимова С.М. Перспективы использования сортов картофеля сибирской селекции в генно-инженерных работах / С.М. Ибрагимова, А.В. Романова, Г.Х. Мызгина, А.В. Кочетов // Теоретические основы и прикладные исследования в селекции и семеноводстве картофеля: Тезисы докладов научной конференции, 1-5 августа 2018 года. Рос. акад. наук, Сиб. от-ние, Федер. исслед. центр Ин-т цитологии и генетики. - Новосибирск. - 2018. - С. 19.

7. Овэс Е.В. Оздоровление сортов картофеля с применением термотерапии микрорастений / Е.В. Овэс, Н.А. Гаитова, В.В. Бойко, Н.А. Фенина, О.С. Колесова // Картофелеводство: история развития и результаты научных исследований: сб. науч. тр. / ФГБНУ ВНИИКХ; под. ред. С.В. Живоры. - М., 2015. - С. 143-148.

8. Трусиков Э.В. Проблемы оздоровления коллекции картофеля ВИР от вирусных болезней / Э.В. Трусиков // Картофелеводство. Сборник научных трудов. Материалы международной научно-практической конференции «Методы биотехнологии в селекции и семеноводстве картофеля» / ГНУ ВНИИКХ Россельхозакадемии. - М., 2014. - С. 52 - 59.

9. Безвирусное семеноводство картофеля (Рекомендации). - Биотехнологический центр НПЩ по картофелеводству НЗ РСФСР. - 1990. - 33 с.

10. Банадысев С.А. Организационно-методические и технологические основы семеноводства картофеля / С.А. Банадысев // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора с.-х. наук. - Горки. - 2003. - 40 с.

11. Турко С.А. Производство семенного картофеля в республике Беларусь, перспективные направления развития системы семеноводства / С.А. Турко, В.И. Дударевич, Г.И. Коновалова // Картофелеводство: результаты исследований, инновации, практический опыт. Материалы научно-практической конференции и координационного совещания «Научное обеспечение и инновационное развитие картофелеводства» / Рос. акад. с.-х. наук, Всеросс. НИИ картоф. хоз-ва; под ред. Е.А. Симакова. - М., 2008. - Т. 1. - С. 13-21.

12. Авкасентьева О.А., Петренко В.А. Биотехнология высших растений: культура in vitro: учеб.-метод. пособие / О.А. Авкасентьева, В.А. Петренко. - Харьков: ХНУ имени В.Н. Каразина. - 2011. - 60 с.

13. Ухатова Ю.В. Оздоровление от вируса скручивания листьев картофеля чилийских образцов Solanum Tuuberosum с использованием методов криотерапии и комплексом химио-, терапии / Ю.В. Ухатова, О.Ю. Антонова, Т.А. Гавриленко // Достижения науки и техники. - - Т. 30. - №10. - С. 56-65.

14. Антонова О.Ю. Оздоровление микрорастений трех культурных видов картофеля (Solanum Tuuberosum L., S. Phureja Juz. & Buk. И S. stenotomum Juz & Buk.) от вирусов методом комбинированной термо-химиотерапии / О.Ю. Анотонова, О.В. Апаликова, Ю.В. Ухатова, Е.А. Крылова, О.Ю. Шувалов, А.Р. Шувалова, Т.А. Гавриленко // Сельскохозяйственная биотехнология. - 2017. - том 52. - №1. - С. 95-104.

15. Олейник Т.Н. Молекулярно-генетический анализ линий картофеля озоровленных методами культуры апикальной меристемы, термотерапии и химиотерапии / Т.Н. Олейник, С.А. Слободин, Р.В. Грицай, Н.А. Захарчук // Картофелеводство: сб. науч. тр.: в 2 ч. / РУП «Науч.-практ. центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»; редкол.: С.А. Турко (гл. ред.) [и др.]. - Минск. - - Т. 21. Ч 2 - С. 129-139.

16. Рябцева Т.В. Эффективность применения противовирусных препаратов при оздоровлении картофеля / Т.В. Рябцева, В.И. Куликова, Л.С. Аношкина // Картофелеводство. Сборник научных трудов. Материалы международной научно-практической конференции «Методы биотехнологии в селекции и семеноводстве картофеля» / ГНУ ВНИИКХ Россельхозакадемии. - М. - - С. 212-217.

17. Лапшинов Н.А. Технология оздоровления и ускоренного размножения картофеля (методическое пособие) / Н.А. Лапшинов, В.И. Куликова, Т.В. Рябцева и др. - Кемерово. - - 44 с.

18. Блоцкая Ж.В. Вирусные, вироидные и фитоплазменные болезни картофеля // Ж.В. Блоцкая - Минск: Тэхналогiя. - - 119 с.

19. Симаков Е.А. Новые технологии производства оздоровленного исходного материала в элитном семеноводстве картофеля // Е.А. Симаков. - М.: - - 80 с.

Размещено на Allbest.ru