Особливості ризогенезу підщепи вишня Студениківська в культурі in vintro

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут садівництва (ІС) НААН України

ОСОБЛИВОСТІ РИЗОГЕНЕЗУ ПІДЩЕПИ ВИШНЯ СТУДЕНИКІВСЬКА В КУЛЬТУРІ IN VITRO

Т.А. НАТАЛЬЧУК, кандидат с.-г. наук

Т.В. МЕДВЕДЄВА, кандидат біол. Наук

В.Я. РЯБИЙ, Я.С. ЗАПОЛЬСЬКИЙ, аспіранти

Анотація

Дослідження показали, що додавання в середовище нафтилоцтової кислоти збільшує кількість укорінених рослин, але негативно впливає на якість коренів. Постійна присутність ІМК в середовищі A MS + 1 мг /л ІМК + 1,6 мг /л Bj +150 мг/л Fe-EDDHA забезпечує 100 % укорінення мікропагонів протягом 45 -ти днів культивування.

Ключові слова: вишня Студениківська, регулятори росту, ризогенез, Fe- EDDHA, in vitro.

Аннотация

ОСОБЕНОСТИ РИЗОГЕНЕЗИСА ПОДВОЯ ВИШНЯ СТУДЕНЫКИВСКАЯ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO

Т.А. НАТАЛЬЧУК, кандидат сельскохозяйственных наук

Т.В. МЕДВЕДЕВА, кандидат биологических наук

В.Я. РЯБЫЙ, Я.С. ЗАПОЛЬСКИЙ, аспиранты

Исследования показали, что добавление в среду нафтилуксусной кислоты увеличивает количество укорененных растений, но оказывает отрицатильное влияние на качество корней. Постоянное присутствие ИМК в среде A MS + 1 мг / л ИМК + 1,6 мг / л Bj + 150 мг/л Fe-EDDHA обеспечивает укоренение 100 % микропобегов в течение 45-ти дней культивирования.

Ключевые слова: вишня Студеныкивская, регуляторы роста, ризогенез, Fe- EDDHA, in vitro.

Annotation

PECULIARITIES OF IN VITRO RHIZOGENESIS OF CHERRY ROOTSTOCK STUDENYKIVSKA T.A. NATALCHUK, T.V. MEDVEDYEVA PhDs V.Y. RYABY, Y.S. ZAPOL'S'KY, Post Graduate Assistants Institute of Horticulture, NAAS of Ukraine,

Studies have shown that the addition of naphthylacetic acid to the medium does not increase the number of rooted plants, but negatively affects the quality of the roots. The constant presence of IBA in the medium A MS + 1 mg /1IBA + 1.6 mg /1 Bj + 150 mg /1 Fe-EDDHA provides the 100 % of microshoots rooting during 45 days of the cultivation.

Key words: _ cherry Studenykivska, growth regulators, rhizogenesis, Fe-EDDHA, in vitro.

Вступ

В Україні, як і за кордоном, останніми роками зростає популярність культури черешні. Одним з основних факторів, що стримують подальше збільшення її виробництва, є дефіцит підщеп. Саме від них залежать такі характеристики плодового дерева як розмір і характер росту, довговічність, терміни проходження фенофаз, морозо- та зимостійкість, витривалість до засолених, а також до важких та слабоеродованих ґрунтів, близького залягання ґрунтових вод тощо.

Тому протягом двох останніх десятиріч основна увага як вітчизняних, так і зарубіжних дослідників зосереджена на проблемі підбору слаборослих вегетативно розмножуваних підщеп для черешні [1,2]. Серед таких підщеп однією з найбільш досліджених у плодоносних насадженнях північної частини Лісостепу є вишня Студениківська [6].

Вишня Студениківська - слаборосла підщепа української селекції (Cerasus vulgaris х Cerasus fruticosa), виділена в Інституті садівництва НААН К. Д. Третяком та О. А. Кіщак. За даними авторів, дерева черешні на ній на 2530 % нижчі, ніж на антипці, та на 35 - 45 %, ніж на черешні дикій. Вони формують компактну і добре освітлену крону, відзначаються доброю сумісністю, морозостійкістю, довговічністю і забезпечують у 2,2-4,3 рази вищу питому продуктивність порівняно з деревами на антипці [3].

Однак, недоліком цієї підщепи є її низька вкорінюваність зеленими живцями та горизонтальними відсадками, що й змусило шукати більш ефективні способи її розмноження, одним з яких може бути мікроклонування.

Матеріали і методика

вишня студениківський рослина укорінення

Досліди проводили у відділі вірусології, оздоровлення та розмноження плодових і ягідних культур Інституту садівництва НААН України протягом 2016-2018 рр. Колекційні насадження підщепи вишня Студениківська були перевірені на відсутність вірусів класичним сендвич-методом імуно-ферментного аналізу і експланти для введення в культуру in vitro відбирали тільки з безвірусних рослин. Відбір експлантів проводили на початку липня, коли спостерігався максимальний приріст однорічних пагонів. Для ініціювання асептичної культури використовували верхівкові та пазушні бруньки рослин. Стерилізуючим агентом служив 0,1%-й розчин хлориду ртуті (HgCl₂).

Мікропагони культивували на живильному агаризованому середовищі Мурасіге-Скуга (MS) з різними модифікаціями протягом 16-годинного світлового дня з освітленням 2000-2500 лк за температури 23-25°С і вологості повітря 50-60 %. Основна ж увага в розробці методики мікроклонального розмноження підщепи вишня Студениківська була зосереджена на дослідженні ризогенезу в умовах культури in vitro. Для укорінення відбирали мікропагони довжиною > 10 мм після восьмого пасажу. Для індукції ризогенезу виконали дві серії дослідів: перший - було випробувано різні типи та концентрації ауксинів в якості індукторів ризогенезу - індолілмасляна (ІМК) та нафтилоцтова кислоти (НОК) і нафтилацетамід (НАД). У другій серії постійно використовували в середовищі ІМК (1 мг/л), але з додаванням половинної або повної концентрації макросолей по MS та Fe-EDDHA (етилендіамін ді 2 гідроксіфенілацетат заліза) (150 мг/л). Контролем було середовище MS, що містило 1 мг/л ІМК.

Загальний відсоток укорінених рослин, середню кількість коренів на пагін та середню довжину коренів для кожного варіанта визначали після культивування протягом 45 днів. Усі середовища стерилізували за допомогою автоклавування при температурі 120 °С і тиску 1 атм на протязі 20 хв.

Результати і обговорення

Як свідчать дані першої серії досліджень, ефективність ризогенезу в тих варіантах, де він спостерігався, була дуже низькою (табл.1).

Таблиця 1

Вплив типу та концентрації ауксинів на укорінення підщепи вишня Студениківська в культурі in vitro

При використанні в якості індуктора ризогенезу НОК в концентрації 2,0 мг/л кількість коренів в середньому на рослину склала 3,2 шт, з довжиною 5,0, але корені при цьому були гіпертрофовані, а самі мікропагони слабо розвинені (рис.1, Б). Загальна кількість укорінених рослин склала близько 30 %. Використання ІМК за даних умов дозволило отримати близько 20 % укорінених рослин з середньою кількістю коренів на рослину 2,1 шт та з довжиною 4,8 см, проте на відмінну від середовища з використанням НОК, вони мали нормальну морфологію і рослин, і коренів. Інші ауксини та їх комбінації виявились неефективними в індукції ризогенезу досліджуваної підщепи так само, як і середовище, що не містило регуляторів росту.

Рисунок 1 Укорінення підщепи вишня Студениківська на середовищі з різними індукторами ризогенезу

Щоб зняти інгібуючий вплив БАП на процес ризогенезу, мікропагони після восьмого пасажу були пересаджені на середовище, яке не містило жодних регуляторів росту. Культивування за таких умов тривало дві неділі, після чого рослини пересаджували на середовище з ІМК в різних концентраціях (0,5, 1,0 та 1,5 мг/л). Обліки, які були проведені через 45 днів, показали, що відсоток укорінених рослин складав від 80% до 90% в залежності від концентрації ауксину. Максимальну кількість укорінених мікропагонів спостерігали на середовищі, що містило 1,0 мг/л ІМК, дещо меншу (87%) - при використанні 0.5мг/л ауксину. І рослини, і корені при цьому мали нормальну морфологію (рис.1., А) і були придатні для подальшої адаптації та акліматизації.

Рисунок 2 Вплив концентрації ІМК на кількість та довжину коренів підщепи вишня Студениківська при укоріненні в умовах in vitro

Було відмічено, що із збільшенням концентрації ІМК в середовищі для укорінення мікропагонів довжина коренів зменшувалась, а їх кількість збільшувалась (рис.2.). Оптимальні параметри як по кількості та довжині коренів, так і по відсотку укорінених мікропагонів забезпечує додавання до складу живильного середовища ІМК в концентрації 1,0 мг/л після двох тижнів культивування на безгормональному середовищі.

Оскільки введення додаткового етапу культивування на безгормональному середовищі перед висадкою на укорінення призводить до додаткових затрат, були проведені дослідження для їх мінімізації.

Випробовували чотири варіанти середовища MS зі сталим вмістом індуктора ризогенезу ІМК (1 мг/л). В цій серії дослідів не було проміжної стадії культивування на безгормональному середовищі - мікропагони переносили на середовище для укорінення безпосередньо з середовища для розмноження. В середовище з повним та половинним вмістом солей додавали тіамін гідрохлорид (вітамін В1) підвищеної концентрації (1,6 мг/л) та комплексну сіль заліза Fe-EDDHA (етилендіамін ді 2 гідроксіфенілацетат заліза) (табл. 2).

Максимальна кількість укорінених мікропагонів утворювалася на середовищі як з половинним, так і з повним вмістом макросолей за використання як джерела заліза комплексу Fe-EDDHA та підвищеної концентрації тіаміну - 80 і 100% відповідно. Середнє число коренів на рослину та їх загальна довжина теж значно перевищували контрольні показники. Про вплив заліза на вкорінення підщеп для вишні і черешні вказують і інші дослідники. Так, в дослідах Aghaye et al. (2013) було досягнуто 100% вкорінення підщепи Гізела 6 при додаванні в середовище різних концентрацій тіаміну та Fe-EDDHA [7]. В наших дослідженнях по укоріненню цієї підщепи з використанням підвищеної концентрації тіаміну та Fe-EDDHA отримано укорінення на рівні 98% [5]. Наші дані по підщепі вишня Студениківська не суперечать цим результатам, а лише підтверджують позитивний вплив заліза в поєднанні зі збільшеною кількістю вітаміну В₁ на процес ризогенезу підщепи, що вивчалась.

Таблиця 2

Вплив джерела заліза в середовищі на укорінення підщепи вишня Студениківська в культурі in vitro

Дослідний варіант з половинним вмістом солей виявився оптимальним. Кількість укорінених рослин склала 100%, коренів на рослину - 2,9, серед яких були корені першого, другого і незначна кількість коренів третього порядку. Загальна довжина коренів першого порядку складала 327,2 см, другого порядку - 85,6 см і третього порядку - 1 см. Тривалість процесу укорінення складає до півтора місяці. Цей варіант виявився оптимальним для укорінення підщепи вишня Студениківська в культурі in vitro, оскільки забезпечував максимальний вихід укорінених мікропагонів та скорочував тривалість культивування за рахунок вилучення стадії культивування на безгормональному середовищі.

Не менш важливою проблемою мікроклонального розмноження є адаптація мікропагонів до нестерильних умов. Рослини, вирощені в умовах in vitro, мають слабо розвинені провідну систему ксилеми і продиховий апарат [4]. Тому наявність в них коренів, оптимальної їх кількості та довжини має важливе значення для забезпечення вдалого процесу адаптації. Оскільки ми отримали 100 % укорінення рослин в умовах in vitro, то й етап адаптації пройшов успішно з отриманням 87% адаптованих рослин (рис. 3.).

Рис. 3 Адаптовані до умов ex vitro рослини підщепи вишня Студениківська

Висновки

1. В результаті наших досліджень було встановлено, що на вкорінення підщепи вишня Студениківська в умовах in vitro впливає тип ауксину та його концентрація, а також не менш важливе значення має мінеральний склад живильного середовища;

2. додавання до його складу, в якості індуктора ризогенезу НОК, в концентрації 2,0 мг/л забезпечує 30% укорінених мікропагонів, але корені в них гіпертрофовані, а самі мікропагони слабо розвинені;

3. додавання в середовище 1,0 мг/л ІМК після двох тижнів культивування мікропагонів без регуляторів росту забезпечує укорінення від 80% до 90% мікропагонів підщепи вишня Студениківська;

4. оптимальним для укорінення є середовище MS з половинним вмістом солей + вітамін В1 (1,6 мг/л) + Fe-EDDHA (150мг/л).

Список використаних джерел

1. Высоцкий В.А. Биотехнологические приемы в современном садоводстве / В.А. Высоцкий / Садоводство и виноградарство. 2006. №2. С. 2-3.

2. Кіщак О.А. Проблеми та перспективи вирощування кісточкових / О.А. Кіщак, Ю.П. Кіщак // Садівництво. 2007. Вип. 60. С. 127 -137.

3. Кіщак О.А. Продуктивність перспективних сортопідщепних комбінувань черешні в різних типах насаджень у Лісостепу України/О.А. Кіщак, Ю.П. Кіщак, Р.І. Кременчук //Садівництво. 2005. Вип. 57. С. 218-222.

4. Медведєва Т.В. Проблеми акліматизації культивованих in vitro рослин / Т.В. Медведєва // Фізіологія і біохімія культурних рослин. 2008. Т. 40. №4. С. 299-309.

5. Натальчук Т. А. Вплив складових середовища на укорінення підщепи Гізела 6 при мікроклональному розмноженні / Т. А. Натальчук, Т. В. Медведєва, В. Я. Рябий, Я. С. Запольський // Садівництво. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. 2018. Вип.73. С.165 -171.

6. Соболь В.А. Вирощування саджанців черешні з використанням вставок слаборослих сортів вишні різної довжини / В.А. Соболь, О.М. Сухойван // Вісник аграрної науки. 2014. №. С. 32-35.

7. Aghaye R.N.M. In vitro culture of Gisela 6 semi-dwarf rootstock / R.N.M. Aghaye, A. Yadollahi, A. Moeini, S.Sepahvand // J Biol Environ Sci. 2013. № 7. P. 57-64.

Размещено на Allbest.ru