Корнеобразование женских растений морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) in vitro
Автор: Макаров С.С., Антонов А.М., Куликова Е.И., Кузнецова И.Б., Кульчицкий А.Н.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Агрономия
Статья в выпуске: 10, 2023 года.
Бесплатный доступ
В статье приведены результаты исследований по клональному микроразмножению женских растений морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) на этапе укоренения микропобегов in vitro. R. chamaemorus - хозяйственно ценное в пищевом и лекарственном отношении лесное ягодное растение. Перспективно культивирование морошки в условиях выработанных торфяных месторождений. Для получения большого количества посадочного материала при плантационном выращивании лесных ягодных растений целесообразно использовать метод клонального микроразмножения. Необходимо совершенствование технологии выращивания R. chamaemorus в культуре in vitro для форм севернороссийского происхождения. Объекты исследования - растения R. chamaemorus форм Архангельская, Вологодская, Карельская и Ханты-Мансийская. На этапе укоренения микропобегов in vitro наибольшие значения числа (3,7-6,0 шт.) и суммарной длины (14,2-25,9 см) корней у женских растений R. chamaemorus отмечены на питательной среде МС по сравнению с вариантами разбавления минерального состава в 2 и 4 раза. Повышение концентрации в питательной среде ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л способствовало увеличению в 1,4-1,8 раза числа корней женских растений R. chamaemorus в культуре in vitro, а также увеличению у формы Карельская (в 1,3 раза) и уменьшению у форм Архангельская и Ханты-Мансийская (в 1,2-1,4 раза) суммарной длины корней.
137Cs, почвы, агробиоценозы, удельная активность, плотность загрязнения, МАЭД, глубина залегания
Короткий адрес: https://sciup.org/140302861
IDR: 140302861 | DOI: 10.36718/1819-4036-2023-10-138-144
Текст научной статьи Корнеобразование женских растений морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) in vitro
Введение. Морошка приземистая ( Rubus chamaemorus L.) – высокоценное в лекарственном и пищевом отношении лесное ягодное растение, пользующееся определенным спросом на рынке плодово-ягодной продукции. Плоды морошки содержат значительное количество антиоксидантов, флавоноидов и фенольных соединений, сахара, бензойную и аскорбиновую кислоты, множество полезных макро- и микроэлементов. В народной медицине плоды, листья и корни используются при лечении множества заболеваний и восстановлении обмена веществ. Ягоды используют при приготовлении джемов, компотов, кондитерских изделий и др. [1–3].
-
R. chamaemorus распространена в Северной Америке и Евразии (в т. ч. в широтном протяжении по всей территории в России), произрастает на верховых болотах и в заболоченных хвойных
лесах, однако в естественных популяциях имеет довольно низкую урожайность [1]. Исследователями отмечались перспективы культивирования данного вида на выработанных торфяных месторождениях [4, 5]. Создание ягодных плантаций на таких территориях может способствовать значительному повышению урожайности, восстановлению зарослей лесных ягодных растений и уменьшению негативных последствий оставления неиспользуемых земель без рекультивации [6].
Традиционными способами размножения ягодных растений не всегда возможно обеспечить необходимое количество и качество посадочного материала для выращивания в промышленных масштабах. В связи с этим для получения посадочного материала следует использовать метод клонального микроразмножения, позволяющий ускоренно вырастить большое число оздоровленных растений [7]. Различными исследователями проводились опыты по выращиванию R. chamaemorus в культуре in vitro [8–11], однако требуется совершенствование технологии клонирования вида с учетом генетических особенностей для форм севернороссийского происхождения.
Цель исследования – изучение влияния состава питательной среды и концентрации ауксина ИУК на образование корней женских растений R. chamaemorus севернороссийского происхождения в культуре in vitro .
Объекты и методы. Объектами исследования служили женские растения R. chamaemorus форм, отобранных в местах естественного произрастания в северных регионах европейской части России – Карельская, Архангельская, Вологодская и Ханты-Мансийская. Исследования по клональному микроразмножению растений проводили по общепринятым методикам [7] на базе САФУ им. М.В. Ломоносова и Вологодской ГМХА им. Н.В. Верещагина в 2020–2023 гг. Растения-регенеранты культивировали на питательной среде Мурасиге-Скуга (МС) при 16-часовом фотопериоде, температуре воздуха 23–25 °C и влажности воздуха 75–80 %. На этапе укоренения микропобегов in vitro в качестве регулятора роста использовали индолилуксусную кислоту (ИУК) в концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л. Учитывали число и длину корней в расчете на 1 растение. Опыты проводили с 10-кратной повторностью, по 15 пробирочных растений в каждой. Достоверность полученных данных оценивали при помощи наименьшей существенной разности на 5 % уровне значимости (НСР05) и двухфакторного дисперсионного анализа (фактор А – состав питательной среды, фактор Б – концентрация регулятора роста).
Результаты и их обсуждение. В результате проведенных исследований выявлено, что на этапе укоренения микропобегов in vitro у женских растений R. chamaemorus большее число корней формировалось на питательной среде МС и варьировало в среднем от 3,7 до 6,0 шт., тогда как на среде МС 1/2 оно было меньше в 1,3–1,5 раза, а на МС 1/4 – в 2,1–2,8 раза. При повышении в питательной среде концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л число корней исследуемых растений R. chamaemorus увеличивалось у форм Вологодская и Ханты-Мансийская в 1,4 раза, у формы Карельская – в 1,8 раза, а у формы Архангельская различия были не существенны (табл. 1).
Таблица 1
|
Состав питательной среды |
Концентрация ИУК, мг/л |
Среднее |
|
|
0,5 |
1,0 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Форма Карельская |
|||
|
МС |
3,6 |
6,0 |
4,8 |
|
МС 1/2 |
2,7 |
5,1 |
3,9 |
|
МС 1/4 |
1,6 |
3,2 |
2,4 |
|
Среднее |
2,6 |
4,8 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,80, ф. Б = 0,68, общ. = 0,91 |
|||
|
Форма Архангельская |
|||
|
МС |
3,2 |
4,2 |
3,7 |
|
МС 1/2 |
2,6 |
3,0 |
2,8 |
|
МС 1/4 |
1,0 |
1,6 |
1,3 |
|
Среднее |
2,3 |
2,9 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,84 ф. Б = 0,71 , общ. = 0,96 |
|||
|
Форма Вологодская |
|||
|
МС |
4,1 |
5,2 |
4,7 |
|
МС 1/2 |
2,2 |
4,0 |
3,1 |
|
МС 1/4 |
1,5 |
2,0 |
1,8 |
|
Среднее |
2,6 |
3,7 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,91, ф. Б = 0,84, общ. = 1,05 |
|||
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Форма Ханты-Мансийская |
|||
|
МС |
5,3 |
6,6 |
6,0 |
|
МС 1/2 |
2,2 |
4,5 |
3,4 |
|
МС 1/4 |
2,5 |
3,1 |
2,8 |
|
Среднее |
3,3 |
4,7 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,97 , ф. Б = 0,86, общ. = 1,12 |
|||
Число корней женских растений R. chamaemorus в культуре in vitro в зависимости от состава питательной среды, шт.
Средняя длина корней женских растений R. chamaemorus в культуре in vitro на питательной среде МС составляла 2,4–6,0 см, тогда как на среде МС 1/2 данный показатель был меньше в 1,4–1,6 раза, на среде МС 1/4 – в 2,0–
2,9 раза. С повышением в питательной среде концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л наблюдалось уменьшение средней длины корней исследуемых форм R. chamaemorus в 1,4– 1,8 раза (табл. 2).
Таблица 2
Средняя длина корней женских растений R. chamaemorus в культуре in vitro в зависимости от состава питательной среды, см
|
Состав питательной среды |
Концентрация ИУК, мг/л |
Среднее |
|
|
0,5 |
1,0 |
||
|
Форма Карельская |
|||
|
МС |
5,2 |
3,6 |
4,4 |
|
МС 1/2 |
3,1 |
2,2 |
2,7 |
|
МС 1/4 |
1,8 |
1,5 |
1,7 |
|
Среднее |
3,4 |
2,4 |
- |
|
НСР 05 ф. А = 0,89, ф. Б = 0,81, общ. = 0,93 |
|||
|
Форма Архангельская |
|||
|
МС |
6,0 |
3,1 |
4,6 |
|
МС 1/2 |
3,5 |
2,0 |
2,8 |
|
МС 1/4 |
2,0 |
1,1 |
1,6 |
|
Среднее |
3,8 |
2,1 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,94, ф. Б =0,72 , общ. = 1,06 |
|||
|
Форма Вологодская |
|||
|
МС |
4,0 |
2,3 |
3,2 |
|
МС 1/2 |
2,5 |
2,1 |
2,3 |
|
МС 1/4 |
1,9 |
1,2 |
1,6 |
|
Среднее |
2,8 |
1,9 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,99, ф. Б = 0,73, общ. = 0,96 |
|||
|
Форма Ханты-Мансийская |
|||
|
МС |
5,8 |
3,2 |
4,5 |
|
МС 1/2 |
3,6 |
2,3 |
3,0 |
|
МС 1/4 |
2,4 |
1,6 |
2,0 |
|
Среднее |
3,9 |
2,4 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 0,86, ф. Б = 0,75, общ. = 0,98 |
|||
Суммарная длина корней женских растений R. chamaemorus в культуре in vitro при выращивании на питательной среде МС варьировала в среднем от 14,2 (у формы Вологодская) до
25,9 см (у формы Ханты-Мансийская). При этом в вариантах со средой с МС 1/2 данный показатель был меньше в 2,0–2,6 раза, с МС 1/4 – в 4,7–7,5 раза.
Таблица 3
|
Состав питательной среды |
Концентрация ИУК, мг/л |
Среднее |
|
|
0,5 |
1,0 |
||
|
Форма Карельская |
|||
|
МС |
18,7 |
21,6 |
20,2 |
|
МС 1/2 |
8,4 |
11,2 |
9,8 |
|
МС 1/4 |
2,9 |
4,8 |
3,9 |
|
Среднее |
10,0 |
12,5 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 1,46, ф. Б = 1,16, общ. =1,29 |
|||
|
Форма Архангельская |
|||
|
МС |
19,2 |
13,0 |
16,1 |
|
МС 1/2 |
8,3 |
6,0 |
7,2 |
|
МС 1/4 |
2,0 |
1,8 |
1,9 |
|
Среднее |
9,8 |
6,9 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 1,27 ф. Б = 1,10, общ. = 1,40 |
|||
|
Форма Вологодская |
|||
|
МС |
16,4 |
12,0 |
14,2 |
|
МС 1/2 |
5,5 |
8,4 |
7,0 |
|
МС 1/4 |
2,9 |
2,4 |
2,7 |
|
Среднее |
8,3 |
7,6 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 1,42, ф. Б = 1,15, общ. = 1,63 |
|||
|
Форма Ханты-Мансийская |
|||
|
МС |
30,7 |
21,1 |
25,9 |
|
МС 1/2 |
7,9 |
10,4 |
9,2 |
|
МС 1/4 |
6,0 |
5,0 |
5,5 |
|
Среднее |
14,9 |
12,2 |
– |
|
НСР 05 ф. А = 1,73, ф. Б = 1,54, общ. = 1,66 |
|||
Суммарная длина корней женских растений R. chamaemorus в культуре in vitro в зависимости от состава питательной среды, см
При повышении в питательной среде концентрации ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л суммарная длина корней R. chamaemorus в культуре in vitro у форм Архангельская и Ханты-Мансийская уменьшалась в среднем в 1,2– 1,4 раза, тогда как у формы Карельская она увеличивалась в 1,3 раза, а у формы Вологодская статистически значимых различий не было выявлено.
Заключение. Таким образом, при клональном микроразмножении женских растений R. chamaemorus форм севернороссийского происхождения на этапе укоренения in vitro число и длина корней на питательной среде МС с полным минеральным составом была больше, чем при разбавлении состава среды в 2 и 4 раза. При увеличении концентрации в питательной среде ауксина ИУК от 0,5 до 1,0 мг/л число корней растений R. chamaemorus увеличивалось, при этом суммарная длина корней у форм Ар- хангельская и Ханты-Мансийская уменьшалась, а у формы Карельская увеличивалась. Результаты исследований могут быть применены в дальнейшей работе по ускоренному получению посадочного материала морошки приземистой.
Список литературы Корнеобразование женских растений морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) in vitro
- Анненков Б.Н. Радиационные катастрофы: последствия и контрмеры в сельском хозяйстве. М.: Санэпидмедиа, 2008. 372 с.
- Переволоцкий А.Н., Переволоцкая Т.В. Оценка воздействия радиационных выбросов на биоту // Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90, № 6. С. 575-582.
- Радиационно-экологический мониторинг агроэкосистем в районе Белоярской АЭС / А.В. Панов [и др.] // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 3. С. 146-157.
- Deposition of 137Cs and precipitation distribution in Vojvodina, Northern Serbia after the Chernobyl accident / S.K. Kalkana [et al.] // Chemosphere 2021. Vol. 264, Part 2, February. 128471. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020. 128471.
- Атлас современной радиационной обстановки на территории Красноярского края / М-во экологии и рационального природопользования Красноярского края. Красноярск, 2019. 84 с.
- Сухоруков Ф.В. Закономерности распределения радионуклидов в долине реки Енисей. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 286 с.
- Сравнительная оценка содержания переходных металлов (Cu, Zn,Mn, Pb, Cd) и радиоцезия (137Cs) в щуке (Esox lucius) и налиме (Lota lota) р. Енисей / Т.А. Зотина [и др.] // Сибирский экологический журнал. 2022. Т. 29, № 1. С. 111-121. DOI: 10.15372/ SEJ20220110.
- Оценка дозы и экологического риска для объектов биоты в районе расположения
- Горно-химического комбината / А.А. Буря-кова [и др.] // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60, № 6. С 661-670. DOI: 10.31857/S0869803120060156.
- Ракитский В.Н., Бондарева Л.Г., Федорова Н.Е. Расчет дозы облучения для некоторых компонентов пищевой цепочки пресноводной экосистемы реки Енисей в период деятельности предприятия ядерно-топливного цикла - Горно-химического комбината, г. Красноярск // Радиационная гигиена. 2018. Т 11, № 3. С. 22-29. DOI: 10.21514/ 1998-426Х-2018-11 -3-22-29.
- МУ 13.5.13-00. Организация государственного радиоэкологического мониторинга агроэ-косистем в зоне воздействия радиационно-опасных объектов. М.: ВНИИСХРАЭ, 2000. 28 с.
- Федотова А.С. Миграционная способность техногенных радионуклидов в агробиоцено-зах лесостепной зоны Красноярского края: монография / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2017. 138 с.
- Танделов Ю.П. Черноземы Красноярского края и проблема известкования. Красноярск, 2005. 20 с.
- Кураченко Н.Л. Агрофизическое состояние почв Красноярской лесостепи: монография / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2013. 194 с.
- Матвеенко Т.И. Динамика накопления радионуклидов в почвенном покрове юга Хабаровского края // Научный журнал КубГАУ. 2006. Вып. № 21. С. 1-21. URL: http://ej. kubagro.ru.
- Допустимые значения радиационного загрязнения природной среды на территории Красноярского края: региональные нормативы качества окружающей среды, утверждены Постановлением Правительства Красноярского края № 670-п от 18.12.2012. Красноярск, 2013.
- Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия: утв. министром охраны окружающей среды и природных ресурсов 30.11.1992 / Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов. М., 1992. 58 с.
- Потребность в ферроцинсодержащих препаратах для производства молока и мяса, соответствующего санитарно-гигиеническим нормативам, в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС / О.С. Губарева [и др.] // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 4 (68). С. 46-51.
- Стародубов А.В. Особенности миграции техногенных радионуклидов в загрязненных ландшафтах Брянской области // Разведка и охрана недр. 2005. № 4. С. 73-75.
- Кочиш И.И. Особенности вертикального распределения радионуклидов в почвах луговых агроценозов Шатурского района Московской области // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2014. № 6. С. 36-40.
- Неганова, К.С. Особенности распределения радионуклидов в аллювиальных почвах Северного Кавказа // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. С. 131-135.
- Мирошников А.Ю. Радиальное и латеральное распределение цезия-137 в почвах фоновых ландшафтов степей юга Западной Сибири // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. С. 547-551.
- Лукин С.В. Результаты радиоэкологического мониторинга агроэкосистем Белгородской области // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. 2012. Т. 21, Вып. 21. С. 154-159.
