Райграс многолетний (LoliumperenneL.) широко используется в озеленении городских территорий, высаживается вдоль дорог, ценен как кормовая культура. Однако повсеместное распространение загрязнения почв тяжелыми металлами, негативно влияет на растительность, вызывая морфологические изменения, потерю декоративности и их гибель. При достижении в почве высокой концентрации подвижных форм тяжелых металлов, может происходить замена культивируемых видов дикорастущими, принадлежащими к категории сорных растений.В городских экосистемах загрязнение почв медью оказывает наибольшее негативное воздействие на растения, исходя из уровня содержания и фитотоксичности среди тяжелых металлов [1, 2, 3].
Ранее проведенные нами исследования показали высокую чувствительность L. Perenne к ионам меди, угнетение роста наблюдалось при содержании меди в почве 20-30 мг/кг, данные концентрации характерны для почв скверов и парков. С помощью биотехнологических подходов возможно повысить толерантность растений к негативным факторам, например, клеточной селекцией.
Цель исследования. Разработка схемы клеточной селекции для получения растений L. Perenne устойчивых к ионам меди.
Материалы и методы. Оценка фитотоксичности ионов меди и клеточная селекция проводилась на первичных каллусах райграса многолетнего Loliumperenne, полученных по ранее разработанной методике [4]. Селективная концентрация определена последовательным культивированием каллусов на фильтровальной бумаге, смоченной питательной средой Мурасиге-Скуга [5] без агара с добавлением CuSO4 *5H2O в различных концентрациях, в течение 2 пассажей по 30 суток.
Схема селекции включала последовательное культивирование каллусов в течение 2 пассажей по 30 суток на питательной среде Мурасиге-Скуга с добавлением CuSO4 *5H2O в концентрации 30 мг/л, затем регенерация и укоренение на среде Мурасиге-Скуга без токсиканта. Для второго пассажа отбирались каллусы имеющие прирост биомассы, без потемнений.
Результаты и обсуждения. Для проведения клеточной селекции необходимо определить селективную концентрацию токсиканта. Для L. Perenne селективная концентрация ионов меди составляла 30 мг/л. При данной концентрации в среде, во втором пассаже, выживало не более 36% каллусных клеток. Увеличение концентрации ионов меди приводило к снижению жизнеспособности и количеству морфогенных каллусов.
Учитывая высокую токсичность ионов меди для каллусных клеток райграса многолетнего, а также для сохранения регенерационной способности, селекция проходила только на стадии культивирования каллусов, а регенерация и укоренение без токсиканта.
После клеточной селекции, часть регенерантов адаптировано к почвенным условиям и высажено в грунт на испытательном полигоне. По декоративным характеристикам полученные регенеранты не отличались от контроля. Первое поколение семян сохранило устойчивость к меди в концентрации 30 мг/л.
Вывод. Таким образом, с помощью клеточной селекции удалось повысить толерантность Loliumperenne. Использование биотехнологических подходов позволит расширить ассортимент растений, используемых в городском озеленении.
Список литературы
- Иванов В.Б., Быстрова Е.И., Серегин И.В., Сравнение влияния тяжелых металлов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия // Физиология растений. Т. 50, № 3, 2003. - 445-454 с.
- Kramer U., Talke I., Hanikenne M. Transition Metal Transport // FEBS Lett. V. 581, 2007. - 2263-2272 p.
- Yruela I. Copper in Plants: Acquisition, Transport and Interactions // Funct. Plant Biol. Vol. 36, 2009. 409-430 p.
- Литвинова И.И., Гладков Е.А. Введение в культуру клеток растений, используемых в качестве кормовых, лекарственных и декоративных, для получения стрессоустойчивых форм // Сельскохозяйственная биология. № 4. 2012. - 94-99 с.
- Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassaya with tobacco tissue cultures // Physiologia Plantarum, 1962, V. 15: 473-476.