Отбор исходного семенного сырья сорго для посевной линии и получение стерильной культуры сахарного сорго

Нелида А.В.

Аннотация

В данной статье приведены результаты отбора исходного материала и получение стерильной культуры сорго сахарного, его полевой всхожести и жизнеспособности семян разных сортов и фракций. Установлено, что всходы сорго сахарного на участках с высевом крупной фракции семян появляются раньше по сравнению с мелкой фракцией. Самая существенная разница во времени появления всходов наблюдается между крупными и мелкими фракциями, в то время как между средними и крупными эта разница менее заметна. Устойчивую жизнеспособность имеют растения, выращенные из крупных и средних фракций семян. Исследовано влияние различных химических реагентов и экспозиций на выход стерильных и жизнеспособных эксплантов. Самый высокий процент стерильных и жизнеспособных семян сорго был получен при использовании 35% раствора белизны при экспозиции 35-40 минут, что обеспечило стерильных - 100% и жизнеспособных - 93% эксплантов. Самый высокий процент стерильных и жизнеспособных междоузлий сорго получен при экспозиции 35-40 минут и 0,2% раствора сулемы.

Ключевые слова: сорго, исходный семенной материал, стерилизация, жизнеспособность, экспланты, фракции семян, посевные свойства.

Annotation

This article presents the results of the selection of source material and the production of a sterile culture of sweet sorghum, its field germination and the viability of seeds of different varieties andfractions. It has been established that seedlings of sweet sorghum in areas with sowing of a large fraction of seeds appear earlier compared to the small fraction. The most significant difference in the time of emergence of seedlings is observed between large and small fractions, while between medium and large this difference is less noticeable. Plants grown from large and medium fractions of seeds have stable viability. The influence of various chemical reagents and exposures on the yield of sterile and viable explants was studied. The highest percentage of sterile and viable sorghum seeds was obtained using a 35% bleach solution with an exposure of35-40 minutes, which resulted in 100% sterile and 93% viable explants. The highest percentage of sterile and viable sorghum internodes was obtained with an exposure of35-40 minutes and a 0.2% sublimate solution.

Key words: sorghum, original seed material, sterilization, viability, explants, seed fractions, sowing properties.

Введение

Важность производства альтернативных видов биотоплива, которые можно получить из сельскохозяйственного биоэнергетического сырья, на сегодняшний день выходит на первый план. Именно поэтому необходимо активно развивать селекцию энергетических культур. Сейчас в мировой селекционной практике широко применяются биотехнологические методы, которые позволяют не только селекционировать и хранить уже известные материалы, но и получать новые виды культур на основе передовых достижений биотехнологии. Таким образом, цель данного исследования заключается в установлении влияния размера и веса семян сахарного сорго на его посевные свойства, а также в разработке и внедрении посевной линии и её стерилизации с использованием разных эксплантов.

Материалы и методика исследований

семена сорго посевной

Исследования проводились в лабораторных условиях на базе Астраханского государственного университета имени В. Н. Татищева.

Опыты с семенами проводились по стандартным и общепринятым научным методикам.

В качестве исходного материала для получения стерильной культуры использовали семена и междоузлия гибридов сорго сахарного: Зерноградский Янтарь, Сахарное 5, Оранжевое 160. Культивирование проводили в закрытых помещениях при температуре 24 ±2 °С, освещенности 3000-4000 люкс, относительной влажности 65-70%, фотопериоде -16 часов.

Стерилизацию эксплантов проводили раствором дихлорида ртути (сулемы), водным раствором гипохлорита натрия, хлорамином в различных концентрациях и экспозициях. Эффективность стерилизации определяли следующим образом: на 5-10 сутки - процент стерильных эксплантов, на 10¬14 сутки - жизнеспособных.

Материалы и инструменты, ёмкости, химические соединения и питательные среды были использованы согласно общепринятым методикам.

Результаты

Главным условием успешного получения посевной линии является стерилизация растительного сырья, заключающаяся в уничтожении грибковых и бактериальных спор на внешней поверхности растительного материала без повреждения внутренних тканей. Для этой цели были использованы различные методы стерилизации.

Нам известно, что для поверхностной стерилизации тканей растительного материала используют соединения, содержащие активный хлор (гипохлорит натрия, гипохлорит кальция, хлорамины), ртутные соединения (сулема, диацид) и окислители (перекись водорода, перманганат калия), этиловый спирт, реже - концентрированная серная кислота, нитрат серебра и антибиотики.

Тип стерилизующего вещества, его концентрация и продолжительность применения зависят от плотности и чувствительности стерилизуемых тканей. Стерилизующее вещество должно быть подобрано так, чтобы оно максимально разрушительно воздействовало на все микроорганизмы на поверхности и при этом незначительно повреждало ткани. Еще одним важным условием при выборе стерилизующего вещества является то, что оно должно легко удаляться с растительного материала при промывании дистиллированной водой или быстро разлагаться. В противном случае происходит порча тканей, что отрицательно влияет на жизнеспособность.

Семена сахарного сорго имеют разные форму , размер и цвет: овальные, яйцевидные, бочкообразные, округлые, удлиненные и другие; по размеру - крупные (масса 1000 зёрен более 25-30 г), средние (масса 1000 зерен 20-25 г) и мелкие (масса 1000 зерен менее 15-20 г); по цвету- белые, оранжевые, коричневые, бежевые др.

Данные фенологических наблюдений показывают, что всхожесть на участках с семенами большой фракции выше, чем на участках с семенами мелкой фракции. Следует отметить, что наиболее существенная разница во времени появления всходов наблюдается между семенами крупной и мелкой фракций, тогда как между семенами средней и крупной разница менее заметна. На участках с посевом семян крупной фракции всходы появляются на 2-3 дня раньше, чем на участках с посевом семян мелкой фракции, однако в дальнейшем разница наступления фенофазы нивелируется.

Ежедневный подсчёт количества растений, взошедших в течение 7 дней со дня появления всходов показал, что семена крупной фракции прорастают интенсивнее, и на 2-й день со дня появления всходов количество проросших семян достигает 64,3%, тогда как у семян мелкой фракции - всего 40%. Такая же тенденция наблюдалась и на 7-й день - полевая всхожесть семян мелкой фракции была ниже на 34,6%. При смешанном посеве полевая всхожесть на 7 - й день была на 14,3% выше, чем при посеве семян мелкой фракции, и на 20,3% ниже, чем при посеве семян крупной фракции (табл. 1).

Для достижения высоких урожаев важно не только получить полноценные побеги, но и обеспечить условия для сохранения растений к окончанию вегетации, чтобы иметь оптимальное количество растений на единицу площади. Согласно результатам исследования, растения, выращенные из крупных и средних фракций, обладают устойчивой жизнеспособностью. Количество выживших растений при посеве семян крупных и средних фракций составляет 89-94 %, тогда как на участках с посевом мелких семян - не более 84 %, а смешанный посев - 86,1 %.

По результатам лабораторных и полевых исследований в качестве образца были выбраны семена сахарного сорго среднего размера и урожайности 2023 года.

Для стерилизации были использованы следующие стерилизаторы: сулема (дихлорид ртути), водный раствор гипохлорита натрия, хлораминами при экспозициях 20-25 и 35-40 минут. В ламинарном боксе побеги были помещены в стерильные колбы с крышками, наполненные 0,2 и 0,4% раствором сулемы. Для лучшей стерилизации колбы были помещены в шейкер. Через 20-25 и 35-40 минут раствор сулемы сливали в специальную емкость и трижды промывали побеги стерильной дистиллированной водой. Стерилизованный материал помещали на фильтровальную бумагу, которая была стерилизована в автоклаве под давлением 1,5 атм в течение часа, затем сушили в сухожаровом шкафу при температуре 100°С. После этого срезали стерильным скальпелем частицы тканей, которые непосредственно соприкасались со стерилизующим раствором. Эксплант длиной 1-2 см высаживали в стерильную среду для микроклонального размножения.

Таблица 2 - Влияние разных стерилизаторов на жизнеспособность и стерильность эксплантов