Получение и сравнительная оценка регенерантных линий огурца

Культура огурца имеет важное экономическое значение, поэ- тому ей отводятся значительные пло- щади как в открытом, так и в защищенном грунте. Повышение рентабельности производства невозможно без внедрения современных высокотехнологических сортов. Конкуренция за посевные площади с коммерческими гибридами иностранных фирм, характеризующимися прекрасным внешним видом плодов и комплексной устойчивостью, ужесточает требования к селекции. Помимо высокой урожайности, устойчивости к стрессовым условиям выращивания и заболеваниям, большое внимание уделяется качеству зеленца (Shetty,

Wehner, 2000; Прутенская, 2003; Шамшина, 2003).

В настоящее время при выведении новых сортов сельскохозяйственных культур применяют методы биотехнологии, в основе которых лежит культивирование изолированных органов и тканей растений на искусственных питательных средах с последующей регенерацией растений (Сидоров, 1990; Соболева, 2000). Основными задачами биотехнологии в области агрономии являются те же, что и при традиционной селекции растений – получение новых вариантов растений с повышенной устойчивостью и урожайностью и введение в них различных полезных признаков (Тарасенков, 2006).

Для селекции особый интерес представляет регенерация растений из недифференцированной каллус-ной ткани, в результате чего образуются растения-регенеранты, так называемые сомаклональные варианты, которые отличаются от исходных растений. Получение сомаклональных вариантов методом каллусной культуры in vitro и в дальнейшем их применение как исходного материала в гетерозисной селекции огурца, дает возможность за короткий срок получить новые линии, отвечающие требованиям рынка.

Целью нашей работы было изучение исходного материала (реге-нерантных линий) огурца, полученного методом каллусной культуры in

^kk' к

BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPS vitro, для дальнейшего использования их в гетерозисной селекции.

Материалы и методы

Исследования проводили в лаборатории биотехнологии растений и в опытных теплицах Научного центра овоще-бахчевых и технических культур МСХ РА согласно тематическому плану научно-исследовательских работ. В качестве модельных растений использовали местный сорт Назрван-55 (контроль-1) и зарубежный гибрид F1 Кукино (контроль-2).

Опыты в условиях in vitro. Для получения регенерирующей каллус-ной культуры использовали различные типы эксплантов: сегменты гипокотиля, эпикотиля, семядолей и настоящих листьев. Ткани культивировали при температуре 22…26°С в темноте, затем в камере искусственного климата при освещлнности 5-8 тыс. люкс и продолжительностью светового периода 16 часов. Повторность опытов была трехкратной, в каждой по 6 колб с культурами.

Для регенерации каллусной ткани и микроразмножения регенерантов нами были использованы питательные среды, основой которых служила среда Мурасиге и Скуга (МС) (Murashige, Skoog, 1962). В зависимости от этапа культивирования среды были дополнены фитогормонами: БАП (6-бензиламинопурин), НУК (α-нафтилуксусная кислота), ИУК (индо-лил-3-уксусная кислота). В опытах проводили подсчет суммарного числа побегов от каждого типа экспланта.

Образовавшиеся растения-регенеранты (R0) были размножены микрочеренкованием. Двухнедельные побеги стерильно разделяли на черенки (часть стебля с пазушной почкой) и проводили укоренение. Повторные операции по черенкованию проводили через 2 недели, из одного растения получали от 5 до 9 микрочеренков. Хорошо укоренившиеся в течение 910 суток растения переносили в грунт и выращивали в условиях теплицы.

Потомство выращивали и анализировали в условиях теплиц.

Опыты в условиях защищённого грунта. Опыты проводили в соответствии с Методическими рекомендациями и указаниями по селекции и семеноводству огурца (1999). Отбор и оценку сомаклональных вариантов осуществляли по ряду качественных и количественных признаков в потомстве R0-R1 в течение 2013-2014 годов. Проявление партенокарпии определяли в фазе технической зрелости зеленца подсчетом завязавшихся плодов и опавших завязей на 20 нижних узлах каждого растения. Величину партено- карпии определяли в процентном отношении по формуле Роговой Н.Т. (1976), за основу которой была взята формула О.М.В.De Ponti (Майка, 2006; Масловская, 2006). Определяли биохимический состав плодов: сухое вещество – рефрактометром, сахара – по Бертрану, витамин С – по Мурри (Петербургский, 1954). Математическую обработку данных урожая проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

Растения-регенеранты вместе с контрольными растениями выращивали в период зимне-весенней вегетации. Опыты были заложены в 4-х повторностях, величина учётной делянки 9 м2, площадь питания растений – 0,4 м2 (70+70x50 см). Были проведены все необходимые агромероприятия по уходу за растениями. Из изученных 35 сомаклональных линий было выделено 6 вариантов с селекционно значимыми признаками.

Результаты и их обсуждениеIn vitro исследования. Опыты показали, что регенерационная активность каллусной культуры зависел типа культивируемых эксплан

сортовых особенностей и гормонального состава питательной среды. Сравнительно наибольшим морфогенетическим потенциалом обладали экспланты гипокотиля, на средaх МС с добавлением БАП+НУК (3,0+1,5 мг/л) и БАП+ИУК(3,0+0,5 мг/л). При этом число побегов на эксплант у Назрван-55 и Кукино составило 3,1-3,3 и 2,93,0 шт. соответственно.

Полученные регенеранты с целью размножения черенковали и помещали на питательную среду для укоренения. Опыты показали, что добавление в питательную среду гормональных соединений приводило к деформации и потере растений. Успешное укоренение черенков проходило на безгор-мональной питательной среде МС, содержащей набор солей в половинной концентрации. При этом процент укоренившихся побегов у сорта Назрван-55 составил 72,2%, а у Кукино F1 – 87,2%.

Оценка регенерантных линий в защищенном грунте. Дальнейшие исследования регенерантных линий проводили в условиях защищенного грунта. По хозяйственно ценным признакам особый интерес представляли 6 перспективных линий: четыре по сорту Назрван-55 – NZV-R1, NZV-R5, NZV-R6, NZV-R45 и два по Кукино F 1 – K-R2, K-R4. В таблицах 1-3 приведены результаты исследований (средние

1. Биоморфологическая характеристика плодов регенерантных линий огурца

	Процент пар-тенокарпи-		Плод зеленца
ВЦ	Генотип	ческих плодов	Форма, поверхность, цвет	Средняя длина, см	Средняя ширина, см	Средняя масса, г
	Назрван-55 (контроль-1)	25,7	Цилиндрический, гладкий, светло-зеллный, с длинными светлыми полосами	16,8	4,0	210,5
	NZV-R1	26,2	Цилиндрический, гладкий, светло-зеллный, с длинными светлыми полосами	17,7	4,5	215,2
	NZV-R5	65,2	Удлиненно-цилиндрический, гладкий, зеллный, со светлыми полосами средней длины	17,6	3,8	185,7
	NZV-R6	50,1	Удлиненно-цилиндрический, гладкий, зеллный, со светлыми полосами средней длины	18,8	4,0	177,1
	NZV-R45	26,8	Цилиндрический, гладкий, светло-зеллный с длинными светлыми полосами	14,5	5,0	201,0
	Кукино F1 (контроль-2)	60,4	Цилиндрический, гладкий, темно-зеллный	16,5	4,0	132,3
	K-R2	65,3	Цилиндрический, гладкий, зеллный.	17,5	4,5	175,0
	K-R4	71,1	Цилиндрический, гладкий, темно-зеллный.	17,1	4,3	144,2
данные, полученные в течение двух    По показателю партенокарпии ными генотипами. Выделились самоопыляющихся поколений R0-R1). регенерантные линии отличались линии NZV-R5, NZV-R6, у которых

Зеленцы регенерантных линий NZV-R1, NZV-R45 по форме и цвету не отличались от исходного генотипа – созревание плодов наступало на 4-6 суток раньше.

Растения регенерантных линий как от исходных генотипов, так и друг от друга. Следует отметить линии NZV-R5, NZV-R6 и K-R2, K-R4

контроля-1: цилиндрические, длинноплодные, гладкие, светло-зеллные, с длинными светлыми полосами, что отвечает предпочтениям армянского потребителя. Средняя масса плода при этом составила 215,2 и 201,0 г соответственно, при контроле-1 – 210,5 г. Зеленцы NZV-R5, NZV-R6 длинноплодные, темнее по сравнению с исходным генотипом (контроль-1), массой 185,7 и 177,1 г. Плоды новых генотипов K-R2 и K-R4 были крупнее контрольного варианта-2, масса которых составила 175,0 и 144,2 г (табл.1).

у которых этот показатель составил 65,2, 50,1 и 65,3, 71,1% соответственно. По данным других исследователей высокая степень партенокарпии тесно связана с длинноплод-ностью и отсутсвием бугорков (Пыженков, 1994; Майка, 2003). Подобная корреляционная связь наблюдается и в наших исследованиях (табл. 1).

Продолжительность прохождения отдельных фенологических фаз регенерантных линий изменилась не значительно по сравнению с исход- отличались по продуктивности от исходных генотипов. Наиболее урожайными оказались: NZV-R5 (23,9 кг/м2), NZV-R6 (24,8 кг/м2), у которых прибавка к контролю-1 составила 3,1 и 6,9% соответственно; K-R2 (21,5 кг/м2), K-R4 (23,5 кг/м2) – прибавка к контролю-2 – 9,7 и 19,9% соответственно (табл. 2).

Результаты биохимического анализа плодов показали, что NZV-R5, NZV-R6 и K-R4 линии от исходных генотипов отличались повышенным содержанием сухого вещества

2. Продолжительность фенофаз и продуктивность регенерантных линий огурца

Генотип	Посев – массовые всходы, сутки	Массовые всходы – массовое цветение женских цветков, сутки	Массовые всходы – I-ый сбор, сутки	Период поступления урожая (от I-ого до последнего сбора), сутки	Урожайность*,**, кг/м2
Назрван-55 (контроль-1)	8	35	55	86	23,2
NZV-R1	8	35	55	88	16,1
NZV-R5	7	33	51	90	23,9
NZV-R6	7	31	49	92	24,8
NZV-R45	7	36	55	86	19,5
* НСР 05 = 0,27 кг/м2, S х=0,42%
Кукино F 1	6	31	51	105	19,6
K-R2	6	31	51	105	21,5
K-R4	6	31	50	106	23,5
** НСР05 = 0,31 кг/м2, S х=0,46%

BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPS

3.Биохимический анализ плодов изучаемых генотипов

Генотип	Сухое вещество, %	Сахара, %	Витамин С, мг/%
Назрван-55 (контроль-1)	4,27	0,56	3,23
NZV-R1	4,25	0,55	3,21
NZV-R5	4,28	0,75	3,33
NZV-R6	4,30	0,87	3,39
NZV-R45	4,26	0,56	3,22
Кукино F 1 (контроль-2)	3,40	1,40	3,32
K-R2	3,70	1,36	3,22
K-R4	3,61	1,52	3,56
НСР05	0,04	0,04	0,05

(3,61-4,30%), сахаров (0,87-1,52%) и аскорбиновой кислоты (3,33-3,56 мг/%). Регенерантая линия K-R2 уступала контролю-2 по содержанию сахаров и аскорбиновой кислоты, и наоборот превышала по сухому веществу на 0,3%. Качественные показатели плодов NZV-R1 и NZV-R45 почти не отличались от исходного генотипа (табл. 3).

Выводы

Применение методов биотехнологии, в частности каллусной культуры, позволило за короткий срок получить сомаклональные варианты огурца, из которых было отобрано 6 перспективных регенерантных линий: по сорту Назрван-55 – NZV-R1, NZV-R5, NZV-R6, NZV-R45 и гибриду Кукино F1 – K-R2, K-R4. Линии от исходных генотипов отличались раннеспелостью, процентом партенокарпии, массой и качеством плодов, урожайностью.

Новые генотипы можно использо- вать в качестве исходного материала в гетерозисной селекции огурца, а также для улучшения донорных сортов.

DEVELOPMENT

AND COMPARATIVE

ASSESSMENT

OF REGENERATED LINES

OF CUCUMBER

Vardanyan I.V., Tadevosyan L.M., Meloyan V.A., Arutyunyan Z.E.

MA RA Scientific Centre of Vegetable Melon and Industrial Crops

0808, com. Darakert, Ararat Marz, Republic of Armenia

E-mail: ,