Питательная среда для клонального микроразмножения яблони сиверса

Создание лесов дикой яблони и восстановление естественных лесов с характерным для них огромным внутривидовым разнообразием невозможно осуществить без соответствующего посадочного материала. В естественных условиях дикая яблоня веками произрастает, размножаясь преимущественно корневыми отпрысками и частично семенами. Поэтому выращивание посадочного материала этого вида целесообразно ориентировать на естественные для его биологии способы. В мировой практике используется способ, изложенный в нашей работе. Он проводился с учетом опыта, полученного в плодоводстве и лесном хозяйстве СССР и (в последующем) Республики Казахстан.

Введение

Современными исследованиями установлено, что генотипический состав природных популяций у древесных растений всегда поддерживается естественным отбором именно в таком состоянии, которое обеспечивает их устойчивость, в том числе способность к само регуляции и само воспроизводству в ряде поколений. Любой искусственный отбор, равно как и любое перемещение потомства за пределы материнской популяции, выводят генотипический состав из оптимального состояния, снижают устойчивость, а, в конечном счете, и продуктивность насаждений. Поэтому воспроизводство природных популяций как целостных систем должно проводиться исключительно либо естественным путем, либо культурами их местных семян по технологиям, максимально копирующим ход естественного восстановления. Такие технологии позволяют получить exsitu искусственные популяции с близким к природному уровню генетического полиморфизма.

Клональное микроразмножнение - это один из способов ускоренного вегетативного размножения, при котором, теоретически, сохраняются все основные генетическиеособенности воспроизводимого растения. Проводится в биотехнологических лабораториях в стерильных условиях, в пробирках со специальными питательными смесями при контролируемом температурном и световом режиме. Исходным материалом служат меристематические верхушки или почки растений. Этот способ хорошо подходит для сохранения invitro, а также для выращивания генетически однородного посадочного материала растительных видов, древесных и кустарниковых культур. В настоящее время в Казахстанепроведены успешные опыты и разработана методика регламент по выращиванию молодых растений яблони Сиверса из культуры тканей.

Выращивание посадочного материала способом клонального микроразмножения для создания живой коллекции может быть рекомендовано после проведения лабораторной проверки соответствия генетических характеристик выращенного посадочного материала яблони Сиверса исходным материнским генотипам. Для использования этого способа в целях реинтродукции, необходимо соответствующее оснащение питомнических комплексов (помещение и лабораторное оборудование для клонального микроразмножения, реактивы, теплицы и пр.), а также специальная подготовка персонала.

Материалы и методы

Известно, что для пролиферации побегов яблони invitro  используют питательные среды на основе прописи Мурасиге-Скуга [1] и Кворина-Лепуавра [2]. Однако процесс приготовления питательных сред трудоемок и требует значительных затрат времени, так как вышеуказанные среды содержат большое количество необходимых для роста и развития растений макро- и микроэлементов, которые группируются, в зависимости от химических свойств, в отдельные маточные растворы и используются, по мере надобности. При хранении маточных растворов возможно их инфицирование, что требует приготовления новых и увеличивает ресурсо- и энергозатраты на выращивание растений-регенерантов.

Задачей, на решение которой направлено наше исследование, является упрощение технологического процесса приготовления питательных сред  и оптимизация их состава для пролиферации побегов яблони Сиверса (Malus Sieversii  (L d b)  и груши (Pyrus communis L.)

Сущность исследования состояла в том, что в качестве базовой среды для пролиферации   побегов   яблони   Сиверса   используется   водорастворимое удобрение марки 3.11.38+4, содержащее комплекс макро- и микроэлементов, %:азот (NO3< -) - 3;фосфор (Р2O5) - 11; калий (K2O) - 38;магний (MgO) - 4;

бор (B) - 0,02;железо (Fe) - 0,07;марганец (Mn) - 0,03;цинк (Zn) - 0,01;

медь (Cu) - 0,005;молибден (Mo) - 0,001.

Микроэлементы (Mn, Zn, Cu, Fe) содержатся в хелатной форме. Данное комплексное вещество применяли вместо основных макро- и микрокомпонентов, входящих в состав питательных сред по прописям Мурасиге-Скуга и Кворина- Лепуавра: аммония азотнокислого (NH4NO3), калия азотнокислого (KNO3), магния сернокислого (MgSO4·7H2O), калия фосфорнокислого однозамещенного (КН2РO4), натрия ЭДТА (Na2 ЭДТА), железа сернокислого (FeSO4·7H2O), борной кислоты (Н3ВO3), кобальта хлористого (СоСl2·6Н2O), меди сернокислой (CuSO4·5H2O), марганца сернокислого (MnSO4·H2O), калия йодистого (KI), цинка сернокислого (ZnSO4·7H2O), натрия молибденовокислого (Na2MoO4·2H2O) (Таблица 1). Помимо комплексного водорастворимого удобрения марки 3.11.38+4 в состав питательной среды входили, мг/л: кальций азотнокислый (Са(NO3)2·4Н2O) - 833,8; тиамин, пиридоксин, никотиновая кислота - по 0,5; аскорбиновая кислота - 1,5; мезоинозит - 100; сахароза - 30000, агар- агар - 8000; 6-бензиламинопурин - 1-2; вода дистиллированная - до 1 л.

Исследуемая питательная среда отличается от известных аналогов тем, что в ее состав входит комплексное водорастворимое удобрение марки 3.11.38+4.  Это позволяет сделать вывод о новизне исследования.

 Таблица 1 - Питательная среда для размножения яблони  Сиверса invitro

   Питательная среда для размножения яблони  Сиверса invitro 

Все    компоненты    питательной    среды,    используемые    в    нашей    работе, промышленного происхождения.

Питательная среда 1. Состоит из следующих компонентов, мг/л:

  • комплексное водорастворимое удобрение марки 3.11.38+4 - 4,0;
  • кальций азотнокислый (Ca(NO3)2·4H2O) - 833,8;
  • тиамин, пиридоксин, никотиновая кислота - по 0,5;
  • аскорбиновая кислота - 1,5;
  • мезоинозит - 100;
  • сахароза - 30000,
  • агар-агар - 8000;

6-бензиламинопурин - 1,0-2,0.

Объем доводили дистиллированной водой до 1 л, устанавливали pH 5,6-5,8 (табл.1, среда 1). Питательную среду разливали по культивационным сосудам и автоклавировали при давлении 1 атм. в течение 15-20 минут. После охлаждения питательной среды производили посадку побегов для  укоренения.  Контрольные побеги высаживали на агаризованную питательную среду по методике Кворина- Лепуавра (QL). Культивирование проводили  при температуре 24±2°C, освещенности 3-тыс. люксов, длине светового периода 16 часов. Опыты выполняли в 3-кратной повторности. Инвентаризацию провели через 6 недель.

Результаты исследований

Как видно из таблицы 2, на разработанной питательной среде увеличение коэффициента размножения в 2,5 раза отмечается у яблони Сиверса по сравнению с контролем, а у подвоев 76-8-13 и ПБ 9 по данному показателю существенных различий не наблюдалось. Культивирование эксплантов на предлагаемой питательной среде улучшило качество и увеличило количество побегов, оптимальной для укоренения длины на 10,7-23,7%. 

Таблица 2 - Питательная среда для размножения яблони invitro

 Питательная среда для размножения яблони invitro 

Питательная среда 2. Среду готовили и культивировали экспланты аналогично исследованию  опыта  1.  Компоненты  питательной  среды  те  же,  за       исключением комплексного водорастворимого удобрения марки 3.11.38+4, концентрацию которого увеличили до 6,0 мг/л.

Как видно из таблицы 3, предлагаемая среда способствует увеличению количества побегов, пригодных для укоренения у подвоя яблони 57-545 на 13,4%, подвоев груши ПГ 12 и ПГ 2 на 22,5 и 43,6%, соответственно.

Существенных различий по коэффициенту размножения не наблюдалось. У сорта груши осенняя Яковлева при культивировании эксплантов на разработанной питательной среде снижение регенерационной способности не отмечается.

 Таблица 3 - Питательная среда для размножения яблони invitro

 Питательная среда для размножения яблони invitro

Выводы

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод, что использование в качестве базовой среды на этапе пролиферации водорастворимого удобрения марки 3.11.38+4 улучшает качество и увеличивает количество побегов, оптимальной для укоренения и не снижает регенерационную способность побегов яблони и груши. Предлагаемый состав питательной среды значительно упрощает технологию приготовления питательных сред за счет исключения приготовления маточных растворов, что существенно снижает ресурсо- и энергозатраты.

 

Литература 

  1. Туровская Н.И. Микроразмножениеяблони и груши // Садоводство и виноградарство. - 1994. - № - С.10-12
  2. Минаев В.А., Верзилин А.В., Высоцкий В.А. Клональное микроразмножение слаборослых клоновых подвоев яблони селекции Мич. ГАУ // Садоводство и виноградарство. - 2003. - № - С.12-13.
Год: 2014
Город: Алматы