Клональное микроразмножение перспективных сортов и форм полувысокорослой голубики с применением витаминно-минерального комплекса
Автор: Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Заушинцена А.В., Куликова Е.И.
Журнал: Лесохозяйственная информация @forestry-information
Рубрика: Охрана и защита лесов
Статья в выпуске: 4, 2021 года.
Бесплатный доступ
Приведены результаты исследований по выращиванию в культуре in vitro растений полувысокорослой голубики сорта Northblue и гибридной формы 23-1-11 с применением витаминно-минерального комплекса. Растения-регенеранты культивировали на питательных средах WPM, WPM 1/2 и WPM 1/4 с добавлением цитокинина 2-iP в концентрациях 2,0 и 4,0 мл/л. На этапе введения в культуру in vitro наибольшая жизнеспособность (84-90 %) эксплантов полувысокорослой голубики сорта Northblue и гибридной формы 23-1-11 отмечена при использовании в качестве стерилизующих агентов Экостерилизатора бесхлорного, разведенного в соотношении 1:1, сулемы (0,1 %-й раствор) и Лизоформина 3000 (5 %-й раствор) при экспозиции 15 мин. На этапе «собственно микроразмножение» повышение концентрации цитокинина 2-iP от 2,0 до 4,0 мл/л способствовало увеличению количества микропобегов растений голубики в 1,1-1,2 раза, но вызывало уменьшение их суммарной длины в 1,3-1,6 раза. При добавлении витаминно-минерального комплекса суммарная длина микропобегов полувысокорослой голубики увеличивалась в 1,3-2,1 раза. Количество и суммарная длина микропобегов полувысокорослой голубики гибридной формы 23-1-11 превышали аналогичные показатели сорта Northblue в 1,1-1,3 и 1,3-1,4 раза соответственно.
Голубика полувысокорослая, лесные ягодные растения, клональное микроразмножение, витаминно-минеральный комплекс
Короткий адрес: https://sciup.org/143177862
IDR: 143177862 | DOI: 10.24419/LHI.2304-3083.2021.4.07
Текст научной статьи Клональное микроразмножение перспективных сортов и форм полувысокорослой голубики с применением витаминно-минерального комплекса
В настоящее время все больший интерес приобретает выращивание сортового посадочного материала лесных ягодных растений с высокой лекарственной и пищевой ценностью, в частности полувысокорослой голубики, полученной в результате скрещивания видов Vaccinium corymbosum x V Angustifolium [1]. При культивировании североамериканских сортов полувысокорослой голубики на торфяниках отмечены высокие показатели приживаемости, плодоношения и устойчивости к пониженным температурам. Не менее высокие результаты получены при интродукции полувы-сокорослой голубики в условиях выработанных торфяных месторождений в европейской части России. Следует отметить, что в Костромской обл. в результате селекции некоторых сортов получено несколько перспективных гибридных форм [2, 3].
Для получения большего количества здорового посадочного материала голубики в короткие сроки целесообразно использовать метод клонального микроразмножения [4].
Цель исследований – изучить влияние современных стерилизующих агентов на жизнеспособность эксплантов растений полувы-сокорослой голубики при введении в культуру in vitro и влияние витаминно-минерального комплекса (ВМК) на органогенез растений на этапе «собственно микроразмножение». Поскольку разработанный С.С. Макаровым витаминно-минеральный комплекс ранее не использовался при клональном микроразмножении лесных ягодных растений, то работа в данном направлении представляет научную и практическую ценность.
Объектыи методика исследований
Исследования проводили в Лаборатории клонального микроразмножения растений на базе Центрально-европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ в 2016–2021 гг. по общепринятым методикам [5]. В качестве объектов исследования использовали экспланты исходных растений полувысокорослой голубики сорта Northblue и перспективной гибридной формы 23-1-11.
На этапе «введение в культуру in vitro » изучали влияние различных стерилизующих агентов и экспозиции обработки ими на жизнеспособность эксплантов. В качестве основных стерилизаторов использовали сулему (0,1 %-й раствор), Доместос, разведенный в соотношении 1:3, Экостерилизатор бесхлорный (1:1) и Лизо-формин 3000 (5 %-й раствор). Время стерилизации (экспозиция) – 3, 5, 10 и 15 мин. Через 14 сут рассчитывали жизнеспособность эксплантов по соотношению живых эксплантов к общему количеству введенных в культуру (100 эксплантов в каждом варианте) [6, 7].
На этапе «собственно микроразмножение» изучали влияние питательной среды и концентрации регулятора роста на биометрические показатели растений-регенерантов голубики. В качестве питательных сред использовали WPM (Woody Plant Medium), WPM 1/2 и WPM 1/4 [8]. В питательные среды в качестве росторегулирующего вещества добавляли цитокинин 2-iP (2-изо-пенталаденин) в концентрациях 2,0 и 4,0 мл/л, а также витаминно-минеральный комплекс (ВМК) [9, 10]. В исследованиях учитывали количество побегов, их среднюю и суммарную длину. В каждом варианте – по 10 пробирочных растений. Повторность опыта 3-кратная.
Статистическую обработку данных проводили при помощи программ Microsoft Office 2016 и AGROS v.2.11. Применяли дисперсионный двухфакторный анализ, где: фактор A – тип питательной среды, фактор B – концентрация цитокинина. Оценку достоверности различий между средними данными вариантов опыта проводили по наименьшей существенной разности для 5 %-го уровня значимости (НСР05).
Результаты и обсуждение
По результатам исследований установлено, что на этапе введения в культуру in vitro наиболее эффективными стерилизующими агентами являются Экостерилизатор бесхлор-ный, 0,1 %-й раствор сулемы и 5 %-й раствор Лизоформина 3000 при экспозиции 15 мин: жизнеспособность эксплантов в данных вариантах составила 84–90 % (табл. 1). Также можно отметить достаточно высокую жизнеспособность (70 %) эксплантов голубики при обработке Лизоформином 3000 в течение 10 мин. При времени стерилизации 3 и 5 мин всеми стерилизующими агентами доля жизнеспособных эксплантов не превышала 26 % вследствие гибели растений от инфекции.
На этапе «собственно микроразмножение» устанавливали влияние питательной среды, концентрации 2-iP и добавления витаминно-минерального комплекса на биометрические показатели растений-регенерантов полувысокорослой голубики сорта Northblue и гибридной формы 23-3-11 (рис. 1).
Таблица 1. Жизнеспособность эксплантов полувысокорослой голубики в зависимости от стерилизующего агента и времени стерилизации, %
|
Стерилизующий агент |
Время стерилизации, мин |
|||
|
3 |
5 |
10 |
15 |
|
|
Сулема, 0,1 %-й |
12 |
24 |
20 |
90 |
|
Доместос 1:3 |
8 |
10 |
20 |
38 |
|
Экостерилизатор бесхлорный 1:1 |
4 |
8 |
50 |
90 |
|
Лизоформин 3000 5 %-й |
10 |
26 |
70 |
84 |
Рис. 1. Побегообразование растений-регенерантов полувысокорослой голубики сорта Northblue (1) и гибридной формы 23-1-11 (2) на питательной среде WPM: а – с добавлением витаминно-минерального комплекса; б – без витаминно-минерального комплекса
Установлено, что на данном этапе при повышении концентрации цитокинина 2-iP от 2,0 до 4,0 мл/л в питательных средах количество побегов полувысокорослой голубики гибридной формы 23-1-11 увеличивалось в среднем на 20 % и в 1,1–1,2 раза превышало аналогичный показатель для сорта Northblue (табл. 2). У растений гибридной формы 23-1-11 при добавлении в питательные среды ВМК количество побегов возросло в 1,1–1,2 раза (5,1–5,7 шт.), а у сорта Northblue значительных изменений не выявлено.
У голубики сорта Northblue и гибридной формы 23-1-11 при повышении концентрации 2-iP от 2,0 до 4,0 мл/л в питательных средах в варианте без добавления ВМК средняя длина побегов снижалась в среднем в 1,6 раза (табл. 3). При добавлении ВМК у сорта Northblue этот показатель увеличивался в 1,2–1,5 раза (2,6–3,3 см), у гибридной формы – в 1,2–2,0 раза (3,8–4,0 см).
При повышении концентрации цитокинина 2-iP от 2,0 до 4,0 мл/л в питательных средах наблюдалось снижение суммарной длины побегов полувысокорослой голубики гибридной формы
Таблица 2. Количество побегов полувысокорослой голубики в зависимости от питательной среды, концентрации 2-iP и добавления ВМК, шт.
|
Питательная среда |
Число побегов, шт., при концентрации 2-iP, мг/л |
Среднее |
|
|
2,0 |
4,0 |
||
Сорт Northblue
Без витаминно-минерального комплекса
|
WPM |
3,5 |
4,0 |
3,7 |
|
WPM 1/2 |
3,7 |
3,7 |
3,7 |
|
WPM 1/4 |
4,2 |
4,7 |
4,5 |
|
Среднее |
3,8 |
4,1 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,41, фактор В = 1,15, общ. = 1,99 |
|||
С добавлением витаминно-минерального комплекса
|
WPM + ВМК |
3,1 |
3,9 |
3,5 |
|
WPM 1/2 + ВМК |
3,5 |
4,0 |
3,8 |
|
WPM 1/4 + ВМК |
4,0 |
5,1 |
4,6 |
|
Среднее |
3,5 |
4,3 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,51, фактор В = 1,21, общ. = 1,87 |
|||
Гибридная форма 23-1-11
Без витаминно-минерального комплекса
|
WPM |
3,8 |
4,4 |
4,1 |
|
WPM 1/2 |
4,2 |
4,9 |
4,6 |
|
WPM 1/4 |
4,8 |
5,8 |
5,3 |
|
Среднее |
4,3 |
5,0 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,86, фактор В = 1,43, общ. = 2,56 |
|||
С добавлением витаминно-минерального комплекса
|
WPM + ВМК |
4,0 |
5,1 |
4,6 |
|
WPM 1/2 + ВМК |
5,2 |
5,8 |
5,5 |
|
WPM 1/4 + ВМК |
6,0 |
6,3 |
6,2 |
|
Среднее |
5,1 |
5,7 |
- |
|
НCР05фактор А = 2,01, фактор В = 1,71, общ. = 2,54 |
|||
Таблица 3. Средняя длина побегов полувысокорослой голубики в зависимости от питательной среды, концентрации 2-iP и добавления ВМК, см
|
Питательная среда |
Средняя длина побегов, см, |
при концентрации 2-iP, мл/л |
Среднее |
|
2,0 |
4,0 |
Сорт Northblue
Без витаминно-минерального комплекса
|
WPM |
2,5 |
1,7 |
2,1 |
|
WPM 1/2 |
2,9 |
1,8 |
2,3 |
|
WPM 1/4 |
3,4 |
1,9 |
2,6 |
|
Среднее |
2,9 |
1,8 |
- |
|
НCР05фактор А = 0,36, фактор В = 0,29, общ. = 0,51 |
|||
Окончание табл. 3
|
Питательная среда |
Средняя длина побегов, см, |
при концентрации 2-iP, мл/л |
Среднее |
|
2,0 |
4,0 |
С добавлением витаминно-минерального комплекса
|
WPM + ВМК |
2,7 |
2,0 |
2,4 |
|
WPM 1/2 + ВМК |
3,2 |
2,7 |
3,0 |
|
WPM 1/4 + ВМК |
3,9 |
3,0 |
3,5 |
|
Среднее |
3,3 |
2,6 |
- |
|
НCР05фактор А = 0,46, фактор В = 0,31, общ. = 0,52 |
|||
Гибридная форма 23-1-11
Без витаминно-минерального комплекса
|
WPM |
3,2 |
2,0 |
2,6 |
|
WPM 1/2 |
2,7 |
1,6 |
2,2 |
|
WPM 1/4 |
3,3 |
2,4 |
2,9 |
|
Среднее |
3,1 |
2,0 |
- |
|
НCР05фактор А = 0,71, фактор В = 0,42, общ. = 0,93 |
|||
С добавлением витаминно-минерального комплекса
|
WPM + ВМК |
4,2 |
3,6 |
3,9 |
|
WPM 1/2 + ВМК |
3,3 |
3,8 |
3,6 |
|
WPM 1/4 + ВМК |
4,0 |
4,6 |
4,3 |
|
Среднее |
3,8 |
4,0 |
- |
|
НCР05 фактор А = 1,08, фактор В = 0,87, общ. = 0,92 |
|||
Таблица 4. Суммарная длина побегов полувысокорослой голубики в зависимости от питательной среды, концентрации 2-iP и добавления ВМК, см
|
Суммарная длина побегов, см, при концентрации 2-iP, мл/л |
||
|
Питательная среда |
2,0 4,0 |
Среднее |
Сорт Northblue
Без витаминно-минерального комплекса
|
WPM |
8,8 |
6,8 |
7,8 |
|
WPM 1/2 |
10,7 |
6,7 |
8,7 |
|
WPM 1/4 |
10,9 |
8,5 |
9,7 |
|
Среднее |
10,1 |
7,3 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,60, фактор В = 1,29, общ. = 1,08 |
|||
Окончание табл. 4
|
Суммарная длина побегов, см, при концентрации 2-iP, мл/л |
||
|
Питательная среда |
2,0 4,0 |
Среднее |
С добавлением витаминно-минерального комплекса
|
WPM + ВМК |
8,4 |
7,8 |
8,1 |
|
WPM 1/2 + ВМК |
11,2 |
10,8 |
11,0 |
|
WPM 1/4 + ВМК |
15,6 |
15,3 |
15,5 |
|
Среднее |
11,7 |
11,3 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,45, фактор В = 1,30, общ. = 1,01 |
|||
Гибридная форма 23-1-11
Без витаминно-минерального комплекса
|
WPM |
12,2 |
8,8 |
10,5 |
|
WPM 1/2 |
11,3 |
7,8 |
9,5 |
|
WPM 1/4 |
15,8 |
13,9 |
14,9 |
|
Среднее |
13,1 |
10,2 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,34, фактор В = 1,18, общ. = 0,99 |
|||
С добавлением витаминно-минерального комплекса
|
WPM + ВМК |
16,8 |
18,4 |
17,6 |
|
WPM 1/2 + ВМК |
17,2 |
22,0 |
19,6 |
|
WPM 1/4 + ВМК |
24,0 |
29,0 |
26,5 |
|
Среднее |
19,3 |
23,1 |
- |
|
НCР05фактор А = 1,09, фактор В = 0,90, общ. = 0,89 |
|||
23-1-11 в среднем в 1,3 раза, тем не менее значения этого показателя были в 1,3–1,4 больше, чем у сорта Northblue (табл. 4).
При добавлении ВМК в питательные среды суммарная длина побегов у растений сорта Northblue увеличилась в 1,3–1,6 раза (11,3– 11,7 см), кроме несущественных изменений на
среде WPM, а у гибридной формы – в 1,7–2,1 раза (19,3–23,1 см).
Существенных различий по всем биометрическим параметрам между вариантами разбавления минеральной основы в питательной среде WPM, как с добавлением ВМК, так и без него, не отмечено.
Выводы
По результатам исследований установлено, что на этапе введения в культуру in vitro растений полувысокорослой голубики сорта Northblue и гибридной формы 23-1-11 наибольшая жизнеспособность эксплантов наблюдается в результате использования для стерилизации Экостерилизатора бесхлорного 1:1, 0,1 %-го раствора сулемы и 5 %-го раствора Лизофор-мина 3000 при экспозиции 15 мин. На этапе
«собственно микроразмножение» с повышением концентрации цитокинина 2-iP от 2,0 до 4,0 мл/л количество микропобегов растений полувысокорослой голубики увеличивается, но при этом их длина уменьшается. Добавление витаминно-минерального комплекса способствует повышению биометрических показателей растений. При этом данные показатели растений полувысокорослой голубики гибридной формы 23-1-11 превышают аналогичные показатели сорта Northblue.
Список литературы Клональное микроразмножение перспективных сортов и форм полувысокорослой голубики с применением витаминно-минерального комплекса
- Starast, M. The Effect of Using Different Mulches and Growth Substrates on Half-highbush Blueberry (Vaccinium corymbosum × V. angustifolium) Cultivars "Northblue" and "Northcountry" / M. Starast, K. Karp, T. Paal // Acta Horticulturae, Proceedings of the 7th International Symposium. - Chile, 2000. - P. 281-286.
- Тяк, Г.В. Биологическая рекультивация выработанных торфяников путем создания посадок лесных ягодных растений / Г.В. Тяк, Л.Е. Курлович, А.В. Тяк // Вестник Казанского гос. аграрного ун-та. - 2016. - Т. 11. - № 2. - С. 43-46.
- Коренев, И.А. Создание новых сортов лесных ягодных растений и перспективы их интенсивного размножения (in vitro) [Электронный ресурс] / И.А. Коренев, Г.В. Тяк, С.С. Макаров // Лесохозяйственная информация. - 2019. - № 3. - С. 180-189. - Режим доступа: URL: http://lhi.vniilm.ru
- Сельскохозяйственная биотехнология и биоинженерия / В.С. Шевелуха [и др.]. - М.: URSS, 2015. - 715 с.
- Выращивание лесных ягодных растений в условиях in vitro: лабораторный практикум / Сост. С.С. Макаров, Е.А. Калашникова, И.Б. Кузнецова, Р.Н. Киракосян. - Караваево: Костромская ГСХА, 2019. - 48 с.
- Некоторые аспекты микроклонального размножения голубики высокой и брусники обыкновенной / В.Н. Решетников [и др.] // Плодоводство. - 2007. - Т. 19. - С. 209-216.
- Ускоренное размножение голубики топяной in vitro / Н.А. Вечернина, О.К. Таварткиладзе, А.А. Эрст, А.Б. Горбунов // Вестник Алтайского аграрного ун-та. - 2008. - Т. 44. - № 6. - С. 21-25.
- A Summary of Stock Paint Influences on Woody Plant Tissue Culture Success with Special Emphasis on the Ericaceae / P.E. Read, A.S. Economou, C.A. Hartley, J.M. Grout, C.D. Fellman // Acta Hort. - 1988. - Vol. 227. - P. 476-478.
- Макаров, С.С. Влияние минерально-витаминного комплекса на клональное микроразмножение ежевики / С. С. Макаров // Вестник БГСХА им. В. Р. Филиппова. - 2019. - № 1 (54). - С. 115-119.
- Макаров, С.С. Влияние витаминно-минерального комплекса на биометрические показатели княженики арктической (Rubus arcticus L.) / С.С. Макаров // II Международное книжное издание стран СНГ; Лучший молодой ученый - 2020: II Междунар. книж. коллекция науч. работ молодых ученых. - Нур-Султан, 2020. - Т. III. - С. 88-91.
