Влияние регуляторов роста на биометрические показатели регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние регуляторов роста на биометрические показатели регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro

С.Н. Лекунович

М.П. Федоренко

Представленная статья посвящена изучению влияния регуляторов роста на биометрические показатели регенерантов голубики высокорослой (Vaccinium corymbosum L.) сорта Джерси в культуре in vitro.

Результаты исследований показывают, что при культивировании эксплантов in vitro самым высоким морфогенетическим потенциалом обладали экспланты на среде WPM с концентрацией зеатина 1,0 мг/л: на 45 сутки размер эксплантов составил 8,1 см и количество междоузлий - 7 шт, что выше других вариантов опыта.

При изучении действия ауксинов на динамику формирования корневой системы голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro установлено: лучшие результаты показала среда WPM с содержанием одновременно двух ауксинов - ИУК 0,25 мг/л + ИМК 0,25 мг/л по изучаемым показателям (длина корней - 11 мм, количество корней - 12 шт, процент укореняемости - 95 %).

Ключевые слова: голубика высокорослая, регуляторы роста, питательная среда, концентрация, эксплант.

INFLUENCE OF GROWTH REGULATORS ON THE BIOMETRIC INDICATORS OF JERSEY BLUEBERRY REGENERANTS IN VITRO CULTURE

LEKUNOVICH S.N

FEDORENKO M.P.

The present article is devoted to the study of the effect of growth regulators on the biometric parameters of tall blueberry (Vaccinium corymbosum L.) regenerants in in vitro culture.

The research results show that when cultivating explants in vitro, explants on WPM medium with a zeatin concentration of 1.0 mg/l had the highest morphogenetic potential: on day 45, the size of the explants was 8.1 cm and the number of internodes was 7 pcs, which is higher than other options. experience.

When studying the effect of auxins on the dynamics of the formation of the root system of the tall blueberry cultivar Jersey in in vitro culture, it was established that the best results were shown by the WPM medium containing two auxins at the same time - IAA 0.25 mg/l + IAA 0.25 mg/l according to the studied parameters (length roots - 11 mm, the number of roots - 12 pieces, the percentage of rooting - 95%).

Keywords: blueberry, growth regulators, nutrient medium, concentration, explant.

Введение

В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. При половом размножении наблюдается пестрота семенного материала и длительность ювенильного периода, при вегетативном же размножении наоборот: генотип материнского растения сохраняется, а длительность ювенильного периода сокращается. Однако большинство видов растений плохо размножаются вегетативным способом, для них трудно получить стандартный посадочный материал, так как существует возможность накопления и передачи инфекции [2].

Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения - получения в условиях in vitro неполовым путем растений, генетически идентичных исходному экземпляру. Данный метод является экономически выгодным и рассматривается как один из основных промежуточных этапов современной технологии ускоренного производства качественного посадочного материала различных культур [2, 3, 6, 7, 8, 12].

Изолированные клетки и ткани культивируют на многокомпонентных питательных средах. Важным фактором, регулирующим дифференциацию и морфогенез изолированных тканей, является наличие в питательной среде регуляторов роста - ауксинов, цитокининов, гиббереллинов. Подбирая соотношение и концентрацию этих веществ, можно направленно регулировать их действие на растение [2, 3, 4, 6, 7, 8].

Ауксины - группа регуляторов роста, которые в течение раннего эмбриогенеза управляют формированием главной оси полярности, они также влияют на деление и дифференциацию клеток, рост клеток растяжением. Наиболее часто используемыми регуляторами роста в микроклональном размножении являются ИУК - индолил-3-уксусную кислота, ИМК - индолил-3-масляная кислота. В качестве гербицида используется синтетический ауксин 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота. Он уничтожает растения, действуя как особенно сильная форма ауксина, что вызывает нарушения в морфогенезе и увеличенный синтез этилена [4].

Обязательный компонент питательных сред - вещества группы цитокининов: кинетин (6-фурфуриламинопурин), 6-бензиламинопурин (6-БАП), зеатин (природный цитокинин), N-изопентиленаминопурин (2ip). Эти вещества снимают апикальное доминирование и индуцируют развитие пазушных почек в культуре апексов, стимулируют рост покоящихся органов. Также цитокинины регулируют рост соматических зародышей и формирование растений, замедляют старение органов и повышают их устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды [2].

Совместное внесение в среду регуляторов роста разных групп действует синергически или антагонистически. Например, кинетин усиливает каллусогенное действие ауксинов, но снижает их корнеобразующее влияние. Ауксины в низких концентрациях повышают действие цитокининов, направленное на образование адвентивных почек, а цитокинины в низких концентрациях усиливают корнеобразующее действие ауксинов [2, 6, 7, 11, 12]. регулятор роста голубика культивирование

Голубика высокорослая Vaccinium corymbosum L. в поледние 10 лет стала достаточна популярной ягодной культурой в нашей стране, появилось значительное количество фермерских хазяйств, заложивших промышленные плантации данной культуры на территории нашей страны. Непрерывный рост популярности к данной культуре, наблюдаемый в последние годы, обусловлен не только высокими питательными, диетическими, вкусовыми и эстетическими достоинствами данной ягоды, но и присущими им разнообразными и чрезвычайно ценными для здоровья лечебно-профилактическими свойствами [1, 9, 10]. Закладка новых плантаций на территории нашей страны продолжается, имеется потребность и в посадочном материале для экспорта в Российскую Федерацию.

Садовая голубика сорта Джерси (Jersey) - один из старейших и наиболее широко распространенных сортов. Эта позднеспелая разновидность весьма продуктивна, для нее характерны высокая зимостойкость и устойчивость к поздневесенним заморозкам и вирусам.

Сорт представлен хорошо оформленным кустарником, имеющим высокую декоративную ценность. Растение высокорослое, обычно достигает 1,5-2 м в высоту и 1,5--2,5 м в ширину. Взрослый кустарник плодоносит каждый год и дает обильный урожай -- с одного растения, в среднем, собирают 4--6 кг ягод. Данный сорт является одним из лучших опылителей для других разновидностей голубики.

Корневище у Джерси мочковатое, густо разветвленное, расположено в слое земли глубиной 20--25 см. Волоски на корнях отсутствуют. Рост подземной части начинается весной, когда грунт прогревается до 5° С, что обычно происходит в фазе распускания почек. Коревая система растет до конца мая. Возобновление процесса происходит осенью, в период уборки урожая и до начала листопада [5, 13].

Листовые пластины довольно крупные, прилегающие. В длину достигают 8 см, а в ширину -- 4 см. Края могут быть цельными или зубчатыми. Размещены листья на коротких черешках. По форме -- эллиптические, окрас -- светло-зеленый. Поверхность пластин гладкая, блестящая.

Плоды у Джерси небольшие или средние, весьма плотной структуры. Размер одного экземпляра в диаметре составляет примерно 2,5 см. Ягоды светло-голубые, круглой формы. Они пучками размещены на длинных ветках. Вкусовые качества оценивают намного выше, чем у других сортов. Ягода очень сладкая, в основном используется для переработки [5, 13].

Представленный сорт отлично развивается на большинстве типов почв. Но лучшими почвами для него считаются рыхлые смеси песка и торфа. Кроме того, для полноценного роста голубике Джерси необходим кислый или слабокислый уровень рН (3,5--5).

В связи с вышесказанным вопрос усовершенствования и оптимизации состава питательных сред для микроразмножения голубики высокорослой является актуальным.

Цель исследований заключалась в совершенствование технологии выращивания голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro. Для достижения цели были поставлены задачи:

1. подобрать концентрацию зеатина в составе двух типов питательных сред (WPM и Андерсона) для лучшего побегообразования и увеличения количества междоузлий голубики высокорослой сорта Джерси;

2. оценить укореняемость голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro в зависимости от концентрации ауксинов в питательной среде WPM.

Объекты и методика исследования

Экспериментальные исследования проводились на базе отраслевой лаборатории ДНК и клеточных технологий в растениеводстве и животноводстве УО «Полесский государственный университет». Объектом исследования служили регенеранты голубики высокорослой сорта Джерси.

Общее количество анализируемых в эксперименте регенерантов составило не менее 150 штук для каждого варианта опыта с определенной концентрацией гормона (трехкратная повторность с 50 регенерантами на каждую стеклянную емкость).

Изучение влияния концентрации зеатина в составе двух типов питательных сред (WPM и Андерсона) на длину побегов регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro проводили по следующей схеме опыта:

1 -- контроль WPM;

2 -- основа WPM + зеатин 0,4 мг/л;

3 -- основа WPM + зеатин 0,7 мг/л;

4 -- основа WPM + зеатин 1,0 мг/л;

5 -- контроль Андерсона;

6 -- основа Андерсона + зеатин 0,4 мг/л;

7 -- основа Андерсона + зеатин 0,7 мг/л;

8 -- основа Андерсона + зеатин 1,0 мг/л.

Культивирование проводили в течение 45 суток при следующих условиях: температура 25°С, фотопериод 16 ч, освещенность 3000 лк. Фиксирование результатов проводились на 14, 28, 45 сутки: измеряли длину побегов, подсчитывали число междоузлий.

При изучении укоренения голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro регенеранты высаживались на питательные среды WPM с добавлением ауксина по следующей схеме:

1 -- основа WPM + ИУК 0,5 мг/л;

2 -- основа WPM + ИМК 0,5 мг/л;

3 -- основа WPM + ИУК 0,25 мг/л + ИМК 0,25 мг/л.

Культивирование проводилось при освещенности 3000 лк, температуре 25°С, фотопериоде 16 часов. Фиксирование результатов проводилось через 2, 4 и 6 недель. Учитывались следующие показатели: процент укоренившихся регенерантов, количество корней (шт.), средняя длина корней (мм).

Результаты и их обсуждение

В ходе проведения исследования было установлено влияние концентрации зеатина в составе двух типов питательных сред (WPM и Андерсона) на длину побегов регенератов голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro (таблица 1).

Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что добавление зеатина в питательную среду WPM в концентрации 1,0 мг/л на 45 сутки обеспечивает наибольшую длину побегов - 8,1 см, что в 1,4 раза больше чем в контроле. Использование концентрации зеатина 0,4 мг/л, 0,7 мг/л в питательной среде WPM обеспечивало средние показатели длины побегов 7,0 см, 6,3 см соответственно, что в 1,2 и 1,1 раза больше по сравнению с контролем.

Добавление зеатина в питательную среду Андерсона в концентрации 0,7 мг/л способствовало получению максимальных показателей длины побега на 45 сутки - 6,2 см, что в среднем в 1,2 раза выше контрольного и опытных вариантов. При концентрации зеатина 0,4 и 1,0 мг/л в питательной среде Андерсона длина побегов регенерантов находилась на уровне контрольного варианта опыта.

При проведении исследования было изучено влияние концентрации зеатина в составе двух типов питательных сред (WPM и Андерсона) на число междоузлий голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro (таблица 2).

Таблица 1. - Динамика побегообразования голубики высокорослой сорта Джерси в зависимости от концентрации зеатина в питательной среде

Таблица 2. - Динамика образования междоузлий голубики высокорослой сорта Джерси в зависимости от концентрации гормона в питательной среде

Анализ данных, представленных в таблице 2, показывает, что добавление зеатина в питательную среду WPM в концентрации 1,0 мг/л на 45 сутки обеспечивает наибольшее количество междоузлий - 7 шт, что в 1,75 раза превышает контрольный вариант.

При добавлении зеатина в питательную среду Андерсона лучший результат по количеству междоузлий был получен при концентрации 0,7 мг/л, при этом количество междоузлий составило 6 шт на 45 сутки (таблица 2), что в 1,5 раза превышает контрольный вариант.

Полученные результаты показывают, что максимальные показатели по анализируемым признакам, были получены на модифицированной питательной среде WPM с концентрацией зеатина 1,0 мг/л (высота растений по истечении 45 суток составляла 8,1 см, а количество междоузлий - 7 штук) и на модифицированной питательной среде Андерсона с концентрацией зеатина 0,7 мг/л (высота растений по истечении 45 суток составляла 6,2 см, а количество междоузлий - 6 штук). Регенеранты на питательных средах WPM с концентрацией зеатина 0,4 мг/л и 0,7 мг/л имели показатели близкие или незначительно превышающие показатели регенерантов на среде Андерсона с соответствующими концентрациями гормона.

Таким образом, внесение различных концентраций зеатина, в большинстве случаев, положительно влияло на побегообразование и количество междоузлий во всех вариантах по сравнению с контрольными питательными средами без добавления гормона.

Результаты укоренения регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси в культуре in vitro представлены в таблице 3.

Учитывали показатели: процент укоренившихся регенерантов, количество корней (шт.), среднюю длину корней (мм).

Анализ данных таблицы 3 показывает, что присутствие 2 гормонов из группы ауксинов в питательной среде WPM в концентрации 0,25 мг/л каждого, оказывает максимальный положительный эффект на развитие корневой системы регенератов in vitro, по сравнению с увеличенной в 2 раза (0,5 мг/л) концентрацией каждого отдельного гормона. В данном варианте питательной среды оба гормона, взаимодействуя вместе, проявляют синергетический эффект, т.е. усиливают действие друг друга.

Лучший результат показала среда WPM с содержанием обоих гормонов (ИУК 0,25 мг/л + ИМК 0,25 мг/л). В данном варианте через 2 недели был видимый отрыв от двух других вариантов (WPM (ИУК 0,5 мг/л)

WPM (ИМК 0,5 мг/л)) по количеству образовавшихся корней. Через шесть недель совместное действие двух гормонов проявилось более выражено: длина корней в варианте (ИУК 0,25 мг/л + ИМК 0,25 мг/л) была в 1,3 раза больше чем в вариантах (WPM (ИУК 0,5 мг/л), WPM (ИМК 0,5 мг/л).

Таблица 3.- Формирование корневой системы сорта Джерси голубики высокорослой

Вариант среды WPM с содержанием обоих гормонов (ИУК 0,25 мг/л + ИМК 0,25 мг/л) положительно повлиял на длину корней, увеличив показатель в среднем в 1,3 раза, по сравнению с другими вариантами опыта. Так, длина корней в данном варианте составила 11 мм, в то время как в вариантах (ИУК 0,5 мг/л), ^№РМ (ИМК 0,5 мг/л) показатель был несколько меньше - 8-9 мм.

Показатели развития корневой системы непосредственно повлияли и на укореняемость регенерантов. Согласно приведенных данных, наибольший процент укоренившихся растений наблюдался в варианте WPM (ИУК 0,25 мг/л + ИМК 0,25 мг/л) при присутствии в среде обоих гормонов, и составил 95%, что в 1,6 раза больше чем в варианте WPM (ИМК 0,5 мг/л), и в 1,2 раза больше чем в варианте WPM (ИУК 0,5 мг/л).Заключение

На основании полученных результатов исследований можно сделать следующие выводы:

1. При подборе оптимального состава питательной среды для микроразмножения регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси наиболее целесообразно использовать питательную среду WPM с концентрацией зеатина 1,0 мг/л, для достижения максимальной длины побегов регенерата и количества междоузлий.

2. В случае необходимости применения среды Андерсона для микроразмножения регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси следует использовать концентрацию зеатина в количестве 0,7 мг/л, также для достижения максимальной длины побегов регенерата и количества междоузлий.

3. При подборе оптимального гормонального состава питательной среды WPM для укоренения регенерантов голубики высокорослой сорта Джерси наиболее целесообразно использовать в составе среды и ИУК и ИМК в концентрации по 0,25 мг/л каждого для достижения максимальных показателей развития корневой системы регенерантов и их укореняемости.

Список литературы

1. Буткус, В.Ф. Биологическая и биохимическая характеристика голубики высокорослой / В.Ф. Буткус, З.П. Буткене, Я.Д. Мажейкайте // Тр. Акад. наук Литов. ССР. Сер. В. - 1985. - № 1 (89). - С. 39-50.

2. Валиханова, Г.Ж. Биотехнология растений / Г. Ж. Валиханова - М.: Алматы, 1996. - 94 с.

3. Высоцкий, В.А. Выращивание посадочного материала in vitro в производственных условиях / В. А. Высоцкий, А. А. Шипу- нова // Промышленное производство оздоровленного посадочного материала плодовых, ягодных и цветочнодекоративных культур: материалы науч.- практ. конф., Москва, 20-22 нояб. 2001 г. / Рос. Акад. с.-х. наук. Всерос. селекц.- технол. ин-т садоводства и питомниковод- ства. - 2001. - С. 75-76.

4. Гамбург, К.З. Ауксины в культурах тканей и клеток растений / К. З. Гамбург, Н. И. Рекославская, С. Г. Швецов. - Новосибирск, 1990. - 243 с.

5. Государственный реестр сортов Республики Беларусь / Государственная инспекция по испытанию и охране сортов растений. Минск, 2018. - 240 с.

6. Калинин, Ф.Л. Технология микроклональ- ного размножения растений / Ф. Л. Калинин, Г.П. Кушнир, В. В. Сарнацкая. - Киев: Наукова думка, 1992. - 232 с.

7. Катаева, В.В. Клональное микроразмножение растений / В. В. Катаева, Р. Г. Бутенко. - М.: Наука, 1983. - 97 с.

8. Катаева, Н.В. Клональное размножение растений в культуре тканей / Н. В. Катаева, В.А. Аветисов // Культура клеток растений: сб. ст. Ин-т физиологии растений им. К. А. Тимирязева. - М., 1981. - С. 137-149.

9. Курагодникова, Г.А. Особенности вегетативной продуктивности голубики высокорослой в условиях ЦЧР / Г. А. Курагодникова, А. О. Якименко // Наука и образование. - 2021. - Т. 4. - № 3.

10. Курлович, Т.В. Голубика высокорослая в Беларуси / Т. В. Курлович, В. Н. Босак. - М.: Беларус. навука, 1998. - 176 с.

11. Кухарчик, Н.В. Культура in vitro в размножении и оздоровлении плодовых и ягодных растений / Н. В. Кухарчик, С. Э. Семенас, Е. В. Колбанова // Актуальные проблемы освоения достижений науки в промышленном плодоводстве: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Самохва- ловичи, 21-22 авг. 2002 г. / Бел НИИ плодоводства. - Минск, 2002. - С. 107-114.

12. Матушкина, О. В. Клональное микроразмножение плодовых и ягодных культур в системе производства высококачественного материала / О. В. Матушкина, И. Н. Пронина // Научные основы эффективного садоводства: науч. труды / ВНИИС им. И.B. Мичурина; под общ. ред. В. А. Гудковского. - Воронеж Кварта, 2006. - С. 327342.

13. Сачивко, Т.В. Сортовые особенности продуктивности интродуцированных сортов голубики / Т. В. Сачивко, В. Н. Босак // Агропромышленные технологии Центральной России. - 2019. - № 1(11). - C. 54-58.

References

1. Butkus V. F., Butkene Z. P., Mazheykayte YA. D. Biologicheskaya i biokhimicheskaya kharakteristika golubiki vysokorosloy [Biological and biochemical characteristics of tall blueberry]. Tr. Akad. nauk Litov. SSR [Proceedings of the Academy of Sciences of the Lithuanian SSR.]. Ser. V. 1985, no. 1 (89), pp. 39-50. (In Russian)

2. Valikhanova G. ZH. Biotekhnologiya rasteniy [Plant Biotechnology]. M.: Almaty, 1996, 94 p. (In Russian)

3. Vysotskiy V.A., Shipunova A. A. Vyrash- chivaniye posadochnogo materiala in vitro v proizvodstvennykh usloviyakh [Cultivation of planting material in vitro under production conditions]. Promyshlennoye proizvodstvo ozdorovlennogo posadochnogo materiala plodovykh, yagodnykh i tsvetochno- dekorativnykh kul'tur [Industrial production of healthy planting material of fruit, berry and flower-ornamental crops]. Moskva, 2022 noyab. 2001. 2001, pp. 75-76. (In Russian)

4. Gamburg K.Z., Rekoslavskaya N.I., Shvetsov S.G. Auksiny v kul'turakh tkaney i kletok rasteniy [Auxins in plant tissue and cell cultures]. Novosibirsk, 1990, 243 p. (In Russian)

5. Gosudarstvennyy reyestr sortov Respubliki Belarus' [State Register of Varieties of the Republic of Belarus]. Gosudarstvennaya in- spektsiya po ispytaniyu i okhrane sortov rasteniy [State Inspectorate for Testing and Protection of Plant Varieties]. Minsk, 2018, 240 p. (In Russian)

6. Kalinin F. L., Kushnir G.P., Samatskaya V.V. Tekhnologiya mikroklonal'nogo razm- nozheniya rasteniy [Plant micropropagation technology]. Kiyev: Naukova dumka, 1992, 232 p. (In Russian)

7. Katayeva V.V., Butenko R.G. Klonal'noye mikrorazmnozheniye rasteniy [Clonal micropropagation of plants]. M.: Nauka, 1983, 97 p. (In Russian)

8. Katayeva N.V., Avetisov V.A. Klonal'noye razmnozheniye rasteniy v kul'ture tkaney [Clonal reproduction of plants in tissue culture]. Kul'tura kletok rasteniy [Culture of plant cells: collection of articles. Art.]. nst. of plant physiology. K. A. Timiryazeva. M. 1981, pp. 137-149. (In Russian)

9. Kuragodnikova G.A., Yakimenko A.O. Oso- bennosti vegetativnoy produktivnosti golubiki vysokorosloy v usloviyakh TSCHR [Peculiarities of vegetative productivity of highbush blueberry under the conditions of the Central Chernobyl Region]. Nauka i Obra- zovaniye [Science and Education]. 2021, vol. 4, no. 3. (In Russian)

10. Kurlovich T.V., Bosak V.N. Golubika vysokoroslaya v Belarusi [Blueberry tall in Belarus]. M.: Belarus. navuka, 1998, 176 p. (In Russian)

11. Kukharchik N.V., Semenas S.E., Kolbanova Ye.V. Kul'tura in vitro v razmnozhenii i ozdorovlenii plodovykh i yagodnykh rasteniy [Culture in vitro in the reproduction and health of fruit and berry plants]. Aktual'nyye problemy osvoyeniya dostizheniy nauki v promyshlennom plodovodstve [Actual problems of mastering the achievements of science in industrial fruit growing]. Samokh- valovichi, 21-22 avg. 2002. Minsk, 2002, pp. 107-114. (In Russian)

12. Matushkina O.V., Pronina I.N. Klonal'noye mikrorazmnozheniye plodovykh i yagodnykh kul'tur v sisteme proizvodstva vysoko- kachestvennogo materiala [Clonal micropropagation of fruit and berry crops in the production system of high-quality material]. Nauchnyye osnovy effektivnogo sadovodstva [Scientific foundations of effective gardening]. Voronezh Kvarta, 2006, pp. 327-342. (In Russian)

13. Sachivko T.V., Bosak V.N. Sortovyye oso- bennosti produktivnosti introdutsirovannykh sortov golubiki [Varietal characteristics of the productivity of introduced blueberry vari-

ISSN 2078-5461 BECHIK nAHECKArA Ј3flP®AYHATA yHIBEPCTOTA.

CEPblfl nPHPQJA3HAygHX HAByK. 2022. №1

eties]. Agropromyshlennyye tekhnologii gies of Central Russia]. 2019, no. 1(11)

Tsentral'noy Rossii [Agroindustrial technolo- 54-58. (In Russian)

Received 25 March 2022

Размещено на Allbest.ru