Укоренение в культуре in vitro и адаптация клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) к нестерильным условиям

к нестерильным условиям / С.С. Макаров, С.А. Родин, И.Б. Кузнецова, Г.Ю. Макеева, В.А. Макеев. – DOI 10.24419/LHI.2304-3083.2020.4.11. – Текст: электронный // Лесохозяйственная информация : электронный сетевой журнал. – 2020. – № 4. – С. 105–114. URL:

В настоящее время все большим спросом у потребителей пользуются свежие, замороженные и переработанные лесные ягоды. Их используют в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности, народной медицине. Одной из наиболее ценных лесных ягодных культур является клюква болотная ( Oxycoccus palustris Pers.) [1].

Ареал клюквы болотной – циркумарктоборе-альный, произрастает она преимущественно на сфагновых болотах. Ягода является облигатным микотрофом с эндотрофной микоризой. Эндо-микоризация способствует более интенсивному использованию труднорастворимых соединений органического происхождения, которые плохо усваиваются растением-хозяином [2]. Этот вечнозелёный стелющийся кустарничек в природных условиях размножается плетями – гибкими нитевидными побегами длиной до 30 см, которые укореняются, но сохраняют связь с материнским растением. Такой способ вегетативного размножения позволяет клюкве занимать большие площади.

В плодах клюквы содержатся сахара (глюкоза и фруктоза, значительно меньше сахарозы), органические кислоты (лимонная, бензойная, хинная, хлорогеновая, яблочная, олеаноловая, щавелевая, янтарная и др.), пектиновые вещества и витамины. Из группы полисахаридов наибольшее практическое значение имеют содержащиеся в ягодах клюквы в большом количестве пектины. Плоды клюквы богаты витамином C, также содержат витамины B1, B2, B5, B6, PP, K1 (филлохинон). В состав плодов входят бетаин и биофлавоноиды – антоцианы, лейкоантоци-аны, катехины, флавонолы и фенолокислоты, а также макро- и микроэлементы – значительное количество калия, меньше фосфора и кальция. В ягодах клюквы много железа, также есть марганец, молибден, медь, йод, магний, барий, бор, кобальт, никель, олово, свинец, серебро, титан, хром, цинк, алюминий и др. [3, 4].

Плоды клюквы обладают профилактическими и лечебными свойствами, широко используются и в сыром, и в переработанном виде. Они поддерживают работу сердца, повышают эластичность стенок сосудов и уровень гемоглобина. Благодаря наличию бензойной кислоты ягоды могут храниться без консервантов, обладают бактерицидным действием, поэтому полезны при различных инфекционных заболеваниях, повышают иммунитет. Катехины и витамин C блокируют свободные радикалы, разрушающие клетки и ускоряющие старение. Пектины и пищевые волокна способствуют поддержанию полезной микрофлоры кишечника [3].

В связи с повышением спроса на сортовой посадочный материал клюквы актуальна разработка и оптимизация методов получения высококачественного посадочного материала для закладки промышленных плантаций. Одним из наиболее эффективных способов является клональное микроразмножение растений.

Объекты и методика исследований

Исследования проводили в Лаборатории клонального микроразмножения растений на базе филиала ВНИИЛМ «Центрально-европейская лесная опытная станция» в 2019–2020 гг. по общепринятым методикам [5], адаптированным к местным условиям произрастания [6, 7]. Цель исследований – изучение процесса корнеобра-зования клюквы болотной в условиях in vitro и адаптации к нестерильным условиям in vivo . В качестве объектов исследования использовали ранее размноженные в культуре in vitro растения клюквы болотной Дар Костромы (рис. 1) и гибрид 1-15-635 (рис. 2).

Сорт Дар Костромы отобран среди сеянцев свободного опыления, имеет средний срок созревания (конец 3-й декады августа). Вегетативно-подвижный кустарничек шпалерного типа. Стебли толстые красно-коричневые и коричневые. Листья крупные широколанцетные, зеленой окраски. Генеративные побеги со средней длиной около 75 мм растут под углом около 50° к горизонтали.

Ягоды крупные (12,5–16,5 мм), плоскоокруглой формы, с ребристой поверхностью и глубокой выемкой у плодоножки, темно-красные и вишневые, кислые, сочные. Мякоть зрелых ягод плотная, перезрелых – водянистая. Средняя масса одной ягоды – 1,5 г, максимальная масса – 4,98 г. Урожайность высокая – 1,6–1,9 кг/м2, максимальная – 4,1 кг/м2. Сохраняемость ягод удовлетворительная. Плоды содержат: сахара (6,6%), кислоты (2,7%), витамин C (27,0 мг/100 г). Достоинствами сорта являются высокая урожайность и крупноплодность. К недостаткам относятся формирование большей части урожая внутри заросли и неоднородность ягод [8].

Гибрид 1-15-635 – форма, отобранная из гибридной семьи $15Vx^Virussaare [9]. Материнская форма 15V отобрана из естественной популяции (клюквенное болото Южной Карелии) сотрудниками Института биологии Карельского научного центра [4, 10]. Отцовский высокоурожайный сорт Virussaare создан в Эстонии [11]. Ягоды округлые, темно-красные. Средняя масса одной ягоды – 1,8 г, максимальная масса достигает 3,3 г. Средняя урожайность с участка сортоизучения – 1,5–2,0 кг/м².

Размноженные в культуре in vitro растения клюквы болотной сорта Дар Костромы и гибрида 1-15-635 укореняли в 1-месячном возрасте. При укоренении in vitro в состав питательной среды WPM 1/4 вносили ауксин ИМК в концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л и препарат Экогель в концентрации 0,5 мг/л и исследовали их влияние на количество и длину побегов растений клюквы. Повторность опыта – 10-кратная, в каждой – по 30 растений. Осуществляли двухфакторный анализ: фактор А – концентрация ИМК, фактор В – наличие препарата Экогель.

На этапе адаптации к почвенным условиям использовали 3 вида субстрата. Определяли приживаемость и среднюю длину побегов в зависимости от состава субстрата. После этого растения в 2-месячном возрасте высаживали в верховой торф на опытном участке станционара «Солонка» (Костромская обл.), где тоже определяли их приживаемость и биометрические показатели. Различие между вариантами устанавливали по наименьшей существенной разнице (НСР) для 5%-го уровня значимости. Статистическую обработку

Рис. 1. Ягоды клюквы болотной сорта Дар Костромы

Рис. 2. Ягоды клюквы болотной гибридной формы 1-15-635

данных проводили при помощи программного пакета Microsoft Office 2016.

Результаты и обсуждение

В результате исследований выявлено, что при укоренении растений клюквы болотной in vitro (рис. 3) с повышением в питательной среде концентрации ауксина ИМК от 0,5 до 1,0 мг/л и добавлением в нее препарата Экогель в концентрации 0,5 мг/л количество корней клюквы болотной увеличивалось: у сорта Дар Костромы – от 3,3 до 3,9 шт., а у гибрида 1-15-635 – от 2,5 до

Рис. 3. Этап укоренения растений клюквы болотной in vitro

2,8 шт. В вариантах без препарата Экогель при повышении концентрации ауксина увеличение количества корней (от 1,8 до 2,0 шт.) наблюдалось лишь у гибрида 1-15-635 (табл. 1).

Средняя длина корней клюквы болотной с повышением концентрации ауксина ИМК и добавлением в питательную среду препарата Экогель у сорта Дар Костромы увеличивалась от 1,5 до 2,0 см, у гибрида 1-15-635 – от 1,3 до 1,5 см, в то время как без препарата Экогель уменьшалась с 1,0 до 0,9 см и с 1,1 до 0,8 см соответственно. Добавление в питательную среду препарата Экогель в концентрации 0,5 мг/л способствовало увеличению средней длины корней клюквы до 2 раз (табл. 2).

С повышением концентрации ИМК и добавлением в питательную среду препарата Экогель в концентрации 0,5 мг/л суммарная длина корней клюквы болотной у сорта Дар Костромы увеличивалась с 5,1 до 6,0 см, у гибридной формы 1-15635 – с 4,1 до 4,4 см, а без препарата уменьшалась с 2,6 до 2,5 см и с 3,1 до 2,5 см соответственно

Таблица 1. Количество корней клюквы болотной на 1 растение в зависимости от концентрации ауксина ИМК и добавления препарата Экогель

Сорт	Концентрация ИМК, мг/л	Количество корней
		с добавлением Экогель 0,5 мг/л	без препарата Экогель
Дар Костромы	0,5	3,3	1,6
	1,0	3,9	1,5
Гибрид 1-15-635	0,5	2,5	1,8
	1,0	2,8	2,0

НCР05 фактор А = 0,85, фактор В = 0,69, общ. = 1,20

Таблица 2. Средняя длина корней клюквы болотной в зависимости от концентрации ауксина ИМК и добавления препарата Экогель

Сорт	Концентрация ИМК, мг/л	Средняя длина корней, см
		с добавлением Экогель 0,5 мг/л	без препарата Экогель
Дар Костромы	0,5	1,5	1,0
	1,0	2,0	0,9
Гибрид 1-15-635	0,5	1,3	1,1
	1,0	1,5	0,8

НCР05 фактор А = 0,43, фактор В = 0,35, общ. = 0,61

Таблица 3. Суммарная длина корней клюквы болотной в зависимости от концентрации ауксина ИМК и добавления препарата Экогель

Сорт	Концентрация ИМК, мг/л	Суммарная длина корней, см
		с добавлением Экогель 0,5 мг/л	без препарата Экогель
Дар Костромы	0,5	5,1	2,6
	1,0	6,0	2,5
Гибрид 1-15-635	0,5	4,1	3,1
	1,0	4,4	2,5

НCР05 фактор А =1,31, фактор В =1,07, общ. = 1,85

Таблица 4. Приживаемость и средняя длина побегов адаптируемых растений клюквы болотной в зависимости от сорта и состава субстрата

Состав субстрата	Приживаемость, %		Средняя длина побегов, см
	Сорт Дар Костромы	Гибрид 1-15-635	Сорт Дар Костромы	Гибрид 1-15-635
Торф верховой	99,7	99,4	3,5	2,9
Торф + песок 1:1	65,5	70,2	2,9	2,5
Кокосовый субстрат	31,8	32,3	2,3	1,9

Таблица 5. Приживаемость и биометрические показатели адаптированных растений клюквы болотной в условиях открытого грунта

Сорт	Приживаемость, %	Средняя длина, см	Количество листьев, шт.
Дар Костромы	100	13,5	7,8
Гибрид 1-15-635	100	14,1	7,5

(табл. 3). При добавлении в питательную среду 0,5 мг/л препарата Экогель суммарная длина корней клюквы болотной в среднем составляла 4,9 см, а без него – лишь 2,7 см.

Приживаемость адаптируемых растений клюквы болотной зависела от состава субстрата (рис. 4). Наибольшая приживаемость наблюдалась на субстрате из верхового торфа (99,4–99,7 %), наименьшая – на кокосовом субстрате (31,8–32,3 %) (табл. 4). Значительных различий в приживаемости между сортом Дар Костромы и гибридной формой 1-15-635 не выявлено.

Средняя длина адаптированных растений оказалась максимальной на субстрате из верхового торфа, на других субстратах меньше: у сорта Дар Костромы – 2,3–2,9 см, у гибрида – 1,9–2,5 см.

Рис. 4. Адаптируемые к почвенным условиям растения клюквы болотной гибрида 1-15-635

После пересадки в открытый грунт приживаемость адаптированных растений клюквы болотной составила 100%. Существенных различий между сортом Дар Костромы и гибридом по средней длине побегов растений и количеству листьев не отмечено (табл. 5).

Таким образом, в результате исследований сделаны следующие выводы:

1. Наличие в питательной среде препарата Экогель в концентрации 0,5 мг/л способствовало увеличению количества и длины корней у растений клюквы болотной, размноженных in vitro .

• 2.    С повышением в питательной среде концентрации ауксина ИМК от 0,5 до 1,0 мг/л и добавлением препарата Экогель в концентрации 0,5 мг/л количество и длина корней у растений клюквы болотной возрастали, а без препарата – снижались.

• 3.    Приживаемость адаптируемых in vivo растений клюквы болотной была наибольшей при использовании субстрата из верхового торфа. В условиях открытого грунта (верховой торф) приживаемость адаптированных растений составила 100%.