Создание новых сортов лесных ягодных растений и перспективы их интенсивного размножения (in vitro)

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 // Лесохоз. информ. : электрон. сетевой журн. – 2019. – № 3. – С. 180–189. URL:

В последние годы в России возрос интерес к созданию посадок лесных ягодных растений на нелесных землях (в том числе на осушенных и выработанных торфяниках). Успешно выращивать ягодные растения в промышленных масштабах невозможно без сортового посадочного материала. В настоящее время созданы российские сорта и отобраны гибридные формы лесных ягодных растений, перспективные для выращивания в подзоне южной тайги и зоне хвойно-широколиственных лесов европейской части Российской Федерации.

Урожай дикорастущих ягодников сильно варьирует по годам, а в отдельные годы может практически отсутствовать. Поэтому производство, базирующееся на заготовке и переработке дикорастущих ягод, не может быть стабильно рентабельным. Как показывает мировой опыт, наиболее эффективным является промышленное выращивание лесных ягодных растений (клюквы, голубики, брусники и др.) на специализированных плантациях.

На Центрально-европейской лесной опытной станции эксперименты по выращиванию клюквы болотной ( Oxycoccus palustris Pers.) и клюквы крупноплодной ( Oxycoccus macrocarpus (Ait.) Pers.) (североамериканский вид) на выработанных торфяниках проводятся с середины 1970-х гг., а брусники обыкновенной ( Vaccinium vitis idaea L.) и голубики топяной ( Vaccinium uliginosum L.) – с середины 1980-х гг. [1].

Для выращивания лесных ягодных растений (клюквы, брусники, голубики и др.) на специализированных плантациях необходимо иметь селекционный посадочный материал.

С этой целью к началу 1990-х гг. сотрудниками станции проанализированы многочисленные сведения о внутривидовом полиморфизме клюквы болотной, брусники обыкновенной и голубики топяной, созданы коллекции этих ценных видов ягодных растений. К середине 1990-х гг. коллекция клюквы болотной насчитывала около 160 хозяйственно-ценных форм, брусники обыкновенной – 40 и голубики топяной – 30. Коллекции клюквы болотной, брусники обыкновенной и голубики топяной были представлены формами разного эколого-географического происхождения (отобраны в разных регионах России, а также в Белоруссии, Украине, Литве, Латвии, Эстонии) [2].

Кроме того, специалистами станции изучено 26 североамериканских сортов клюквы крупноплодной, 25 сортов голубики высокорослой (V. corymbosum) (североамериканской и европейской селекции), 10 зарубежных сортов брусники, 7 – княженики арктической и 5 – морошки приземистой [3–7].

Итогом многолетней работы по отбору хозяйственно-ценных форм клюквы болотной и брусники в естественных популяциях, их интродукции и комплексному исследованию на участках первичного сортоизучения стало создание в 1995 и 1998 гг. первых в России 7 сортов клюквы болотной (Сазоновская, Алая заповедная, Хота-вецкая, Северянка, Краса Севера, Соминская, Дар Костромы) и 3 сортов брусники (Костромичка, Костромская розовая и Рубин). В 2008 г. на 7 сортов клюквы болотной и 2 сорта брусники были получены патенты.

На опытных делянках средний урожай сортов клюквы болотной достигает 0,9–1,9 кг/м2 (средняя масса ягод крупноплодных сортов – 1,5–1,7 г), а сортов брусники – 0,8–1,5 кг/м2. Созданные сорта клюквы болотной и брусники характеризуются разными сроками созревания, что обеспечивает более длительный период получения свежих ягод. Сорта различаются морфологическими признаками вегетативных органов, формой, размерами и окраской ягод, содержанием в ягодах биологически активных веществ и рядом других свойств и признаков [8, 9].

Для создания новых сортов с середины 1990-х гг. на станции проводилась работа по внутривидовой гибридизации клюквы болотной и брусники, отбор и изучение перспективных гибридных форм. Сорта клюквы болотной и брусники, а также некоторые хозяйственно-ценные формы этих видов были использованы в многочисленных комбинациях скрещивания. В результате скрещивания получены сотни гибридных сеянцев. На селекционных участках, кроме

Рис. 1. Плодоношение клюквы болотной формы 15-635

гибридных семей, были представлены семьи от самоопыления и свободного опыления сортов и форм. Из селекционного фонда отобраны наиболее перспективные формы, отличающиеся высокой продуктивностью, крупноплодностью, хорошим качеством ягод и другими ценными признаками и свойствами.

Урожай некоторых отобранных в гибридных семьях форм клюквы болотной на селекционных участках, а также при выращивании их на выработанном торфянике достигал 2 кг/м2 (рис. 1). У наиболее крупноплодных форм средняя масса ягоды составляла 1,8–1,9 г при максимальной массе 3,60–4,26 г.

Рис. 2. Плодоношение клюквы крупноплодной формы 23-3

Кроме того, получены гибридные формы клюквы крупноплодной с ранними для данного вида сроками созревания ягод, высокоурожайные (на селекционном участке – более 3 кг/м2) и крупноплодные (средняя масса ягоды – до 1,76 г, максимальная – 3,32 г) (рис. 2).

Гибридные формы брусники также характеризуются высокой урожайностью, крупноплод-ностью и высокорослостью. Высота их кустов варьирует от 18 до 30 см. Отобранные формы характеризуются крупными (средняя масса ягоды – 0,39–0,45 г) и очень крупными (0,55–0,81 г) ягодами (рис. 3).

Рис. 3. Плодоношение брусники формы Эз-1

С конца XX – в начале XXI вв. на станции начали проводить эксперименты с новыми видами ягодных растений, перспективными для выращивания на выработанных торфяниках – голубикой узколистной ( Vacciniuman gustifolium Ait.) (североамериканский вид) и княженикой арктической ( Rubus arcticus L.), а с 2008 г. – морошкой приземистой ( Rubus chamaemorus L.).

Исследования голубики узколистной начали проводить с испытания растений, выращенных из семян от канадских сортов и форм. На сегодняшний день отобрано большое количество форм голубики узколистной и гибридов голубики узколистной с голубикой щитковой, характеризующихся сравнительно высокой зимостойкостью, хорошей и высокой урожайностью [10]. У некоторых отобранных форм средняя масса ягод варьирует от 1,0 до 1,8 г, а урожай ягод достигает 4,0 кг с куста (рис. 4).

Гибридные сорта княженики арктической, созданные в Швеции и Финляндии, хорошо проявили себя при выращивании в Костромской обл. В настоящее время в посадках княженики, созданных посевом семян от свободного опыления интродуцированных сортов, проведен отбор форм для селекционной работы.

Специалистами станции изучено 5 сортов морошки приземистой, созданных в Норвегии и Финляндии.

С использованием российских сортов и гибридных форм лесных ягодных растений за- ложены промышленные плантации и маточные участки в Костромской, Архангельской, Кировской, Ярославской областях и Ханты-Мансийском автономном округе.

Для создания посадок на больших площадях в оптимальные сроки необходимо подобрать и разработать наиболее экономичные и эффективные способы получения качественного оздоровленного посадочного материала, сохраняющего сортовые свойства используемых видов ягодных растений.

С 2010 г. в лаборатории клонального микроразмножения растений на базе Центрально-европейской лесной опытной станции проводятся исследования, направленные на разработку и усовершенствование технологии клонального микроразмножения лесных ягодных культур. Этот метод вегетативного размножения является актуальным направлением исследований. В данное направление работ входит изучение оптимального состава питательной среды и влияния регуляторов роста на этапах «собственно микроразмножение» и «укоренение in vitro », определение наиболее эффективных стерилизаторов, а также подборка субстрата на этапе адаптации к нестерильным условиям. Разрабатываются методики и регламенты по клональному микроразмножению хозяйственно-ценных форм и сортов.

Так, на Центрально-европейской лесной опытной станции изучалось влияние цитокинина 6-БАП и эпина на органогенез княженики арктической ( Rubus arcticus L.) на этапе «собственно микроразмножение». Установлено, что при

Рис. 4. Плодоношение высокоурожайной формы голубики узколистной использовании фитогормонов цитокининовой группы коэффициент размножения княженики арктической равен 4. Добавление в питательную среду цитокинина 6-БАП в концентрации от 0,5 до 1,0 мг/л способствовало увеличению количества побегов и уменьшению их средней длины за счет нивелирования апикального доминирования. Суммарная длина побегов была наибольшей при концентрации цитокинина 6-БАП 0,5 мг/л. Выявлено положительное влияние добавки эпина в концентрации 0,1 мг/л на состояние растений-регенерантов in vitro, при этом растения имели более крупные листья и большую длину побегов (рис. 5) [11, 12].

При введении в культуру in vitro клюквы болотной и клюквы крупноплодной исследовали следующие стерилизующие агенты: сулему, гипохлорид натрия, перекись водорода, хлор, диа-цид, экостерилизатор (бесхлорный) (рис. 6). Наилучшими стерилизующими агентами оказались экостерилизатор в экспозиции 7 мин и сулема в экспозиции 5 мин. Приживаемость эксплантов в данных вариантах составила соответственно 85 и 80%. Коэффициент размножения клюквы равен 4. При адаптации растений-регенерантов к нестерильным условиям ex vitro наблюдается высокая приживаемость – 80–100% [13].

Наибольшим стерилизующим эффектом при введении в культуру голубики полувысо-кой обладали 5%-й раствор экостерилизатора

(бесхлорного) в разведении 1:1 и хлорная известь в разведении 1:2 при экспозициях 15 и 20 мин, а также 0,1%-й раствор сулемы при экспозиции 15 мин. В этих вариантах жизнеспособность эксплантов составляла 75–95%.

Выявлено, что при культивировании растений in vitro голубики полувысокой сортов Норт кантри и Норт блю их биометрические показатели на питательной среде WPM 1/4 с добавлением цитокинина 6-БАП 1,0 мг/л были более высокими по сравнению с культивированием на питательной среде WPM 1/2 с добавлением 6-БАП в такой же концентрации, а суммарная длина побегов на среде WPM 1/4 значительно больше, чем на WPM и WPM 1/2 (рис. 7) [14, 15]. При повышении концентрации в питательной среде цитокинина 6-БАП от 1,0 до 2,0 мг/л количество побегов у растений-регенерантов немного увеличилось, но значительно уменьшилась их средняя и суммарная длина.

В последние годы появился большой интерес к жимолости съедобной ( Lonicera edulis ).

И. В. Мичурин испытывал жимолость съедобную в европейской части России, в 1909 г. рекомендовал ее для введения в культуру и призывал к широкому использованию в селекции с целью создания ценных сортов [16]. Популярность жимолости обусловлена сверхранним сроком созревания ягод, которые в Центральном федеральном округе готовы к употреблению уже в середине июня.

На основании наших исследований установлено, что растения жимолости съедобной, размноженные в условиях in vitro , на протяжении трех лет характеризовались большей продуктивностью по сравнению с растениями, полученными из зеленых и одревесневших черенков. Наиболее эффективными стерилизаторами при введении эксплантов в культуру оказались экостерилизатор в разведении 1:1 (экспозиция 15 мин) и 0,1%-й раствор сулемы (экспозиция 5 мин). Коэффициент размножения жимолости равен 4. Наличие в питательной среде иммуноцитофита в концентрации 0,5 мг/л не оказывало существенного влияния на

Рис. 5. Княженика арктическая в культуре in vitro

Рис. 6. Клюква болотная в культуре in vitro

Рис. 7. Голубика топяная в культуре in vitro

Рис. 8. Жимолость съедобная в культуре in vitro

суммарную длину побегов жимолости (рис. 8), а при добавлении цитодефа 0,5 мг/л она значительно снижалась [17, 18].

Таким образом, на Центрально-европейской лесной опытной станции проводится большая работа в области создания новых сортов лесных ягодных растений с хозяйственно-ценными признаками:

создается банк ценных форм, сортов и гибридов клюквы болотной, клюквы крупноплодной, брусники, голубики топяной, голубики узколистной, княженики арктической, морошки приземистой, жимолости съедобной;

разработаны рекомендации по оптимизации клонирования лесных ягодных растений;

созданы все предпосылки для развития промышленного плантационного выращивания лесных ягодных растений с использованием современных способов размножения, что очень актуально и экономически востребовано.