In vitro подвои яблонь

Особенности размножения сортов яблони in vitro

ОСОБЕННОСТИ РАЗМНОЖЕНИЯ СОРТОВ ЯБЛОНИ IN VITRO

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «ВНИИС им. », Мичуринск», Россия

Сдерживающим фактором промышленного размножения яблони с использованием метода клонального микроразмножения является ярко выраженный индивидуальный характер при культивировании in vitro. Размножение сортов яблони с использованием изолированных меристем изучено мало или вообще не изучено. Регенерационная способность их при клональном микроразмножении зависит как от генотипических особенностей, так и минерального и гормонального состава питательной среды. Установлено, что оптимальной средой для большинства изучаемых генотипов (Лобо, Жигулевское, Мартовское, Лигол) на этапах введения в культуру invitro и собственно микроразмножение является среда Кворина-Лепуавра. Высокой пролиферирующей способностью отличается сорт Лигол как по количеству образованных клонов, так и по коэффициенту размножения, превосходящему остальные сорта

в 2,3-4,7 раза. Введение в состав питательной среды на этапе пролиферации биологически активных веществ из группы цитокинонов (БАП, 2-iр, ТДZ и БАП в сочетании с АС) не позволило существенно улучшить качество и увеличить количество микропобегов пригодных для укоренения, за исключением варианта с БАП в сочетании с АС у сорта Лобо. При этом наблюдалось не только увеличение на 15,3 % количества микропобегов с оптимальной для укоренения длиной, но и коэффициента размножения в 1,3 раза. Для стимулирования ризогенной активности сортов яблони, которые относятся к трудноукореняемым генотипам, целесообразно использовать замачивание микропобегов в водном растворе ИМК с увеличением длительности обработки до 7–10 дней в зависимости от генотипа. Этот прием позволяет довести их укореняемость

Ключевые слова: КЛОНАЛЬНОЕ МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ, ЯБЛОНЯ, СОРТ, ПИТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА, ЦИТОКИНИН, АУКСИН

OF APPLE VARIETIES IN VITRO

Federal State Budget Scientific «Institution

I. V. Michurin All-Russia Research Institute for Horticulture», Michurinsk, Russia

Restrictive factor of industrial propagation of apple trees using the method

of micropropagation is a distinct

individual character when cultured

in vitro. Reproduction of apple varieties with using the method of isolated meristems researched little or quite unknown. Regenerative capacity of them by clonal micropropagation depends

on as well the genotypic characteristics

as from mineral and hormonal composition of the nutrient medium. Optimal medium for the most researched genotypes (Lobo, Zhigulevskoye, Martovskoye, Ligol)

on the stages of introduction in culture

and actually micropropagation is Quoirin-Lepoivrenutrient medium. Apple variety Ligol has high proliferation capacity

as well in the number of clones formed

as from multiplication factor (which was

in 2,3-4,7 times more than other varieties). Introducing in to the nutrient medium in proliferation stepbiologicallyactive substances from the group of cytokinin (BAP, 2-ip, TDZ and BAP

in combination with the AS) failed

for significant lyimproving the quality

and amount ofsuitable for root ingmicro shoots. Variantwith BAP incombination with AS for Lobovariety was an exception. In this case it was noted that not only

the number of micro shoots with optimal length for rooting was on 15,3 % more,

but also multiplication factor in 1,3 times. For stimulating rhizogenesis activity

of apple varieties which are difficult

to take root it is advisable to soak micro shoots in water solution of indolebutyric acid with processing time 7-10 days depending on genotypes. This method makes possible to increase rooting

capacity of researched apple varieties

Key words: MICROPROPAGATION, APPLE, VARIETY, NUTRIENT MEDIUM, CYTOKININ, AUXIN

Введение. Первоочередной задачей садоводства на современном этапе является создание долголетних, ежегодно плодоносящих, удобных в эксплуатации, быстро окупающихся и стабильно приносящих прибыль, адаптированных к местным природно-климатическим и рыночным условиям насаждений плодовых культур. Важное значение в решении этих проблем отводится производству высококачественного, конкурентоспособного посадочного материала, оздоровленного от вирусных, фитоплазменных и грибных заболеваний. Закладка таким материалом промышленных насаждений яблони позволяет в зависимости от сортовых особенностей и вида вирусной инфекции повысить урожайность на 17-55 % и улучшить качество плодов [1]. Увеличение выпуска высококачественного оздоровленного посадочного материала может быть осуществлено только за счет использования современных технологий размножения и оздоровления. В настоящее время в ряде стран Европы и Америки уже невозможно представить систему производства сертифицированного посадочного материала без широкого использования метода культуры изолированных тканей.

Сдерживающим фактором промышленного размножения яблони с использованием метода клонального микроразмножения является ярко выраженный индивидуальный характер при культивировании in vitro. Размножение сортов яблони с использованием изолированных меристем изучено мало или вообще не изучено. К тому же у сортов регенерационная способность in vitro значительно ниже, чем у подвоев 3.

Цель исследований: изучить особенности регенерации перспективных сортов яблони in vitro.

Объекты и методы исследований. Объекты исследований: сорта яблони – Лобо, Жигулевское, Мартовское, Лигол.

Для введения в культуру in vitro в качестве исходного материала использовали растущие верхушки длиной 3-5 см. Стерилизацию эксплантов проводили раствором «Белизны», разбавленным в 3 раза в течение 5 минут.

Культивирование эксплантов проводили на средах Кворина-Лепуавра (QL) и Мурасиге-Скуга(MC) с добавлением 6-бензиламинопурина (БАП) в концентрации 0,3-1,0 мг/л, а также тидиазурона (TDZ) 0,2 мг/л, 2-изопентиламинопурина (2-ip) 3,0 мг/л и БАП 1,0 мг/л в сочетании с аденин-сульфатом (АС) 50,0 мг/л. Для индукции ризогенеза использовали индолил-3-масляную кислоту (ИМК) в концентрации 3,0 мг/л в течение 7-10 дней.

Условия культивирования: освещенность 2-3 тыс. люксов, температура воздуха +24±20С, длительность фотопериода 16 часов, относительная влажность воздуха 30-40%.

Этап пролиферации оценивали по количеству эксплантов, пригодных к клонированию и подсчитывали коэффициент размножения путем деления количества микропобегов на количество эксплантов. Оценка процесса ризогенеза проводили в динамике путем подсчета количества микропобегов с корнями. В конце опыта (при переносе в нестерильные условия) анализировали количество основных корней и их длину.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа [7]. Существенность различий по количеству и длине корней оценивалась по наименьшей существенной разности (НСР05), а по укореняемости – с помощью t-критерия Дункана. При этом наличие одинаковых букв при цифровых показателях указывает на отсутствие различий при Р=0,05.

Обсуждение результатов. Регенерационная способность в культуре изолированных тканей, в значительной степени, зависит как от генотипических особенностей растений, так и от химических, физических и физиологических факторов, которые в той или иной мере проявляются на основных этапах клонального микроразмножения растений.

К химическим факторам культивирования относят минеральный и гормональный состав питательной среды. При размножении большинства садовых культур наиболее часто используют среды Мурасиге-Скуга и Кворина-Лепуавра. Культивирование эксплантов яблони сортов Лобо, Жигулевское, Мартовское, Лигол на этапе введения в культуру in vitro на средах Мурасиге-Скуга и Кворина-Лепуавра показало, что для большинства генотипов, за исключением сорта Мартовское, лучшей средой для инициации меристематических тканей являлась среда Кворина-Лепуавра (рис. 1).

Очень важную роль в успехе размножения играет генотип исходного растения, так как от него в большей степени зависит морфогенетический потенциал культивируемых тканей и органов [8]. Сравнительное изучение темпов дифференциации меристематических тканей сортов и подвоев яблони выявило, что у подвоев она значительно выше, чем у сортов [9]. Среди изучаемых сортов, только у сорта Жигулевское после двух кратного субкультивирования у 7,6 % эксплантов наблюдалось образование дополнительных пазушных почек (табл. 1).

Рис. 1. Влияние минерального состава питательной среды на инициацию меристематических тканей сортов яблони

Таблица 1 – Регенерационная способность сортов яблони

Источник статьи: http://pandia.ru/text/80/133/18965.php

Размножение яблони и груши in vilro Текст научной статьи по специальности « Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Матушкина О. В., Пронина И. Н.

Представлены особенности клонального микроразмножения перспективных клоновых подвоев и сортов яблони и груши . Рассмотрены основные факторы, влияющие на морфогенез в культуре изолированной ткани.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Матушкина О. В., Пронина И. Н.

Propagation of apple and pear in vitro

Peculiarities of clonal micropropagation of promising clonal rootstocks , apple and pear cultivars have been presented. Main factors effecting morphogenesis in isolated tissue culture are under consideration.

Текст научной работы на тему «Размножение яблони и груши in vilro»

THE IMPROVEMENT OF QUALITY OF APPLE PLANTING MATERIAL NOWADAYS A.V. Solov’ev, L.V. Grigor’eva, N.P. Syomina, Ye.A. Kaplin, Ye.N. Sirotkin, A.Yu. Chuprynin, I.V. Kharitonov Summary. The problem of virus infection in the apple nursery has been shown. The technology constitnents involving hilling with organic substrates resulted in a significant improvement of productivity of combined stoolbeds of apple clonal rootstocks and layers quality are proposed. The methods of production of branched one-year and two-year apple trees with the given crown parameters in the nursery have been developed.

Keywords: an apple-tree, viruses, clonal rootstocks, mother bed.

РАЗМНОЖЕНИЕ ЯБЛОНИ И ГРУШИ IN VITRO

O.B. МАТУШКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

И.Н. ПРОНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ВНИИС им. ИВ. Мичурина E-mail: vniis@pochta.ru

Резюме. Представлены особенности клонального микроразмножения перспективных клоновых подвоев и сортов яблони и груши. Рассмотрены основные факторы, влияющие на морфогенез в культуре изолированной ткани.

Ключевые слова: биотехнология, in vitro, регенерация, клоповые подвои, яблоня, груша.

В условиях ухудшающейся экологической ситуации, дефицита продовольствия и глобального экономического кризиса все большее значение приобретает проблема продовольственной безопасности государства. Реальный путь ее решения — биотехнологии. Научно обоснованный прогноз свидетельствует, что в XXI веке биотехнологическая продукция составит не менее 20 % всего объема товаров, поступающих на мировой рынок [1].

Освоение современных технологий производства садоводческой продукции невозможно без пи-томниководства, которое обеспечивает стабильность и конкурентоспособность отрасли в целом. В связи с этим нужны новые эффективные технологии производства высококачественного оздоровленного посадочного материала.

Маточные и промышленные насаждения плодовых и ягодных культур, заложенные сертифицированными саженцами, максимально реализуют свой генетический потенциал и дают в 1,5-4 раза больше продукции, чем при использовании рядового посадочного материала [2].

Многочисленные исследования, проведенные за рубежом и в России, свидетельствуют, что от качества саженцев во многом зависит дальнейшее состояние плодовых деревьев и продуктивность закладываемых маточников и садов.

Важное место в современной технологии произ-

водства высококачественного посадочного материала плодовых культур занимает метод клонального микроразмножения [3].

Цель наших исследований оптимизация основных элементов технологии клонального микроразмножения клоновых подвоев и сортов яблони и груши с последующим включением в систему производства высококачественного посадочного материала. Задачи исследований заключались в изучении: генотипических особенностей яблони и груши на основных этапах культивирования in vitro;

влияния биологически активных веществ на регенерационные процессы;

способов укоренения микропобегов в почвенном субстрате.

Условия, материалы и методы. Объекты исследований клоновые подвои (54-118, 62-396, 57-195, Р59, Р60) и сорта (Лобо, Синап Орловский) яблони, клоновые подвои (груша 10, ПГ 12, ПГ 2, ПГ 17-16) и сорт (Елена) груши. Культивирование эксплантов проводили на средах Мурасиге-Скуга и Кворина-JIепуавра с добавками мезоинозита (100 мг/л), аскорбиновой кислоты (1,5 мг/л), тиамина, пиридоксина и никотиновой кислоты (по 0,5 мг/л), сахарозы (30 г/л), агара (8 г/л), pH 5,8. Субкультивирование на свежую питательную среду проводили через 4-6 недель. На этапе укоренения содержание макросолей уменьшали в 2 раза.

Результаты и обсуждение. В технологии клонального микроразмножения яблони и груши достигнуты определенные успехи. Однако воспроизводимость результатов in vitro низкая и их нельзя переносить с одних объектов на другие, так как при культивировании большинства подвоев и сортов есть ярко выраженные индивидуальные особенности.

Очень важен начальный этап микроразмножения (введение в культуру), так как от этого зависит весь дальнейший процесс. Культивирование эксплантов на средах Кворина-Jlепуавра и Мурасиге-Скуга с добавлением 0,5 мг/л 6

бензиламинопурина (БАЛ) показало явное превосходство первой из них. У яблони и в меньшей степени у груши некоторые исследователи при введении в культуру in vitro рекомендуют использовать антиоксиданты, в связи с возмож-

ностью ингибирования ростовых процессов эксплан-тов токсичными веществами (фенольными соединениями), выделяемыми в среду. В наших исследованиях добавление аскорбиновой кислоты (АК) на этапе введения в культуру in vitro подвоев яблони 57-195, 62-396, 54-118, Р59, Р60 и сортов Синап Орловский и Лобо, а также подвоев груши — груша 10, ПГ 12, ПГ 2, ПГ 17-16 и сорта Елена оказалось не эффективным. Однако у отдельных форм (Елена, 54-118, Р59, Синап Орловский) скорость роста и формирование конгломератов при использовании этого приема были выше, чем без него (табл. 1).

Таблица 1. Влияние аскорбиновой кислоты на ре генерацию яблони и груши

Регенерировало через 8 недель, %

Подвой, о лоэл в том числе

сорт OvVCU конгломератов

без АК | с АК1 без АК | сАК

57-195 88,0 82,3 7,1 706

62-396 40,0 78,6 0,0 0,0

54-118 85,0 45,5 5,8 11,1

Р 59 90,0 60,0 0,0 16,6

Р60 70,0 70,0 14,2 0,0

Лобо 73,6 76,4 7,1 7,6

Орловский 81,2 66,6 0,0 9,0

Г руша 10 75,0 40,0 0,0 0,0

ПГ 12 80,8 78,9 45,0 0,0

ПГ 2 70,0 70,0 7,6 7,6

ПГ 17-16 55,0 21,0 10,0 0,0

Елена 65,0 65,0 8,3 44,4

Скорость размножения и степень пролиферации контролируются типом и концентрацией цитокини-на. Для клоновых подвоев и сортов яблони и груши лучше использовать БАП, оптимальная концентрация которого в среде для большинства форм соответствует 2 мг/л. При увеличении его содержания происходит разрастание эксплантов с образованием очень коротких побегов красноватого оттенка, которые непригодны для укоренения.

Кроме того, постоянное присутствие в составе среды высоких концентраций вызывает БАП витрификацию побегов, которая устраняется снижением его содержания до 1 мг/л, что позволяет увеличить количество побегов, пригодных для укоренения, на 20. 30 %. Поэтому перед этапом ризогенеза рекомендуется снижать концентрацию БАП в среде до 0,7. 1,0 мг/л.

Положительное влияние на процесс пролиферации оказывает добавление к БАП 50. 100 мг/л аде-нин-сульфата. При этом регенерация протекает в 1,5-2,0 раза быстрее, а степень ее возрастает на 15. 47 %.

Следующий важный этап процесса микроразмножения — укоренение побегов. Для стимуляции ризогенеза трудноукореняемых форм (54-118, Р 60) желательно использовать ИМК в концентрации 1,0. 2,0 мг/л, а для остальных — ИУК в количестве 3,0. 5,0 мг/л.

Перспективное направление — укоренение микропобегов непосредственно в субстрате, минуя эту стадию в пробирке. Результаты наших исследований показали, что подвои и сорта яблони и груши можно укоренять в почвенном субстрате с предварительной обработкой базальной части микропобега водным раствором ИМК. Самый высокий выход укоренившихся растений (87,0 %) отмечен у подвоя груши ПГ 12, который можно отнести к легкоукореняющимся формам. У яблони лучше укоренялся подвой 57-195 (40,0 %). У остальных изучавшихся форм показатели ризогенеза при использовании такой технологии были хуже. Однако, учитывая суммарные потери на этапах ризогенеза и адаптации, приживаемость растений в этом случае оказалась в 2,9-12,7 раз выше, чем при укоренении in vitro.

Применение биотехнологий позволяет значительно повысить морфогенетический потенциал растений к размножению и служит серьезной альтернативой традиционным способам вегетативного раз-множения. В отдельных случаях это единственный путь для получения оздоровленного посадочного материала. Включение методов in vitro в технологию размножения клоновых подвоев яблони и груши позволяет повысить уровень рентабельности производства базисного посадочного материала на 40,3. 131,4 % (табл. 2).

Выводы. Таким образом, разработка и совершенствование технологии клонального микроразмноже-

ния плодовых культур — актуальное и перспективное направление развития биотехнологии, а также важный элемент в системе производства высококачественного посадочного материала.

При закладке маточных насаждений клоновых подвоев яблони и груши целесообразно использовать растения, полученные методом клонального микроразмножения, что дает возможность не только увеличить продуктивность, но и повысить качество посадочного материала.

Таблица 2. Экономическая эффективность производства подвоев яблони и груши (в ценах 2007 г.)

Показатель Яблоня (отводки) Груша (зеленые черенки)

без in vitro с in vitro без in vitro с in vitro

Выход подвоев, тыс. шт./га 858,0 390,0 287 1036

Всего затрат, тыс. руб./га 1278,4 748,8 1291,5 3874,6

Себестоимость, руб./шт. 1,49 1,92 4,50 3,74

Средняя цена реализации, руб./шт. 7,7 7,4 6,61 7,00

Выручка, тыс. руб./га 6606,6 2886,0 1897,1 7252,0

Прибыль, тыс. руб./га 5328,2 2137,2 605,6 3377,4

Уровень рентабельности, % 416,8 285,4 46,9 87,2

1. Шевелуха, B.C. Сельскохозяйственная биотехнология: Учебник / В С. Шевелуха, Е.А.Калашникова, С.В. Дегтярев и др.: Под ред. B.C. Шевелухи. — М.: Высш. шк., 1998. — 416 с.

2. Головин, С.Е. Основы обеспечения фитосанитарного качества сертифицированного посадочного материала / С.Е. Головин // Промышленное производство оздоровленного посадочного материала плодовых, ягодных и цветочно-декоративных культур: Материалы между -нар. науч.-практ. конф,- М.: ВСТИСП, 2001. — С. 52-53.

J. Куликов, И М. Биотехнологические приемы в садоводстве: экономические аспекты/ И.М. Куликов, В.А. Высоцкий, А.А. Шипунова// Садоводство и виноградарство. — 2005. — № 5. — С. 24-27.

PROPAGATION OF APPLE AND PEAR IN VITRO O.V. Matushkina, I.N. Pronina, I.V. Michurin

Summary. Peculiarities of clonal micropropagation of promising clonal rootstocks, apple and pear cultivars have been presented, Main factors effecting morphogenesis in isolated tissue culture are under consideration.

Keywords: biotechnology, in vitro, regeneration, clonal rootstocks, apple, pear.

УДК 631521.54: 615.849.15

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ ДИАГНОСТИКИ РАСТЕНИЙ ПО АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫМ ПАРАМЕТРАМ СВЕТОРАССЕЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

О.Н. БУДАГОВСКАЯ, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ВНИИ С им. И. В. Мичурина E-mail: budagovsky@mail.ru

Резюме. Показаны потенциальные возможности лазерной диагностики функционального состояния растений при дефиците минерального питания, вирусном поражении и хлорозе. Измерение амплитуднофазовых параметров рассеянного растительной тканью лазерного излучения носит неспецифический характер, что позволяет проводить комплексную сравнительную оценку устойчивости сортов и сорто-подвойных комбинаций плодово-ягодных культур к различным неблагоприятным факторам среды. Ключевые слова: лазер, CCD-камера, когерентность, светорассеяние, растительная ткань.

Лазерный луч благодаря высокой спектральной яркости, направленности, монохроматичности, поляризации, пространственной и временной когерентности, — чрезвычайно удобный инструмент для создания разнообразных многофункциональных измерительных приборов [1, 2]. Это подтверждается стремительным развитием рынка лазерной диагностической и исследовательской аппаратуры. За последнее десятилетие объем продаж такого рода приборов в мире вырос в сотни раз [3]. Несмотря на широкие возможности неразрушающих лазерно-оптических методов, их применение в растениеводстве ограничивается традиционной фотометрией (измерение коэффициентов отражения, пропускания и поглощения) [4].

В результате взаимодействия с растением лазерное когерентное зондирующее излучение ис-

пытывает амплитудно-фазовые модуляции, сопряженные с оптическими свойствами объекта, которые, в свою очередь, определяются соотношением биохимических и структурных компонентов его клеток и тканей. Это легло в основу разработки новых неразрушающих методов диагностики функциональной активности растений при дефиците минерального питания, вирусном заражении и хлорозе.

Условия, материалы и методы. В опытах с минеральным питанием мы использовали листья восьмилетних растений яблони сорта Golden Delicious на подвое М9, выращенные при достаточном минеральном питании (5 мМ КН2Р04), и при его дефиците (0,05 мМ КН2Р04). Листья отбирали отдельно с коротких и длинных побегов на растениях с плодами и без.

Влияние вирусной инфекции на параметры светорассеяния исследовали на 4-7-летних деревьях яблони сортов Вишневое и Синап Орловский на клоновых подвоях П22 и 62-396, латентно пораженных вирусами хлоротической пятнистости листьев яблони (ACLSV), борозчатости (ASGV) и ямчатости древесины яблони (ASPV). Для анализа использовали морфологически идентичные листья без внешних признаков болезни.

Диагностику хлороза отрабатывали на листьях шестилетних растений черной смородины (сорт Зеленая Дымка).

Лазерную диагностику осуществляли на специально разработанном для этих целей компьютеризированном оптическом оборудовании [5]. Регистрировали когерентность G, интенсивность I и приведенную когерентность G/I прошедшего сквозь лист высококогерентного монохроматического излучения (длина волны 632,8 или 650 нм).

Источник статьи: http://cyberleninka.ru/article/n/razmnozhenie-yabloni-i-grushi-in-vilro