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 | УДК: 634.71 | DOI: 10.36718/1819-4036-2023-10-138-144
Root formation of female plants of cloudberry (Rubus chamaemorus L.) in vitro
The paper presents the results of studies on clonal micropropagation of female plants of cloudberry (Rubus chamaemorus L.) at the stage of rooting microshoots in vitro. R. chamaemorus is an economically valuable forest berry plant in food and medicinal terms. Cloudberry cultivation in depleted peat deposits is promising. To obtain a large amount of planting material for plantation cultivation of forest berry plants, it is advisable to use the method of clonal micropropagation. It is necessary to improve the technology for growing R. chamaemorus in in vitro culture for forms of Northern Russian origin. The objects of study are plants of R. chamaemorus of the Arkhangelsk, Vologda, Karelian and Khanty-Mansiysk forms. At the stage of rooting of microshoots in vitro, the largest values of the number (3.7-6.0 pcs.) and total length (14.2-25.9 cm) of roots in female plants of R. chamaemorus were noted on the MS nutrient medium compared to options for diluting the mineral composition in 2 and 4 times. An increase in the concentration of IAA auxin in the nutrient medium from 0.5 to 1.0 mg/l contributed to a 1.4-1.8 times increase in the number of roots of female R. chamaemorus plants in culture in vitro, as well as an increase in the Karelian form (1. 3 times) and a decrease in the Arkhangelsk and Khanty-Mansi forms (1.2-1.4 times) in the total length of roots.
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.
