Влияние регулятора роста растений Мивал-Агро в составе питательной среды на ускоренное развитие картофеля в культуре in vitro

Оригинальная статья / Original article

О сновополагающим условием развития картофелеводства в России является получение высококачественного семенного материала преимущественно отечественной селекции. Использование альтернативных методов интенсификации производства, включая внесение удобрений, применение средств защиты растений и современной техники, не обеспечивает ожидаемой эффективности, если используется некачественный семенной фонд [1,2].

Поэтому основной задачей оригинального семеноводства картофеля является производство и быстрое размножение исходного материала высокого качества в объемах, необходимых для ведения элитного семеноводства [3,4].

Значительно ускорить процесс производства элиты и повысить ее качество [5,6] возможно благодаря использованию современных методов биотехнологии, в частности, метода клонального микроразмножения [7,8].

Основными показателями эффективности метода клональ- ного микроразмножения являются процессы ризогенеза и мор-фогенеза[9,10]. Число сформированных корней влияет на способность растений приживаться в открытом грунте [11]. А чем выше выход междоузлий, тем больше микрорастений будет получено при черенковании в процессе ускоренного размножения [12,13].

В настоящее время одним из ключевых факторов, способствующих повышению эффективности клонального микроразмножения, является использование регуляторов роста, позволяющих контролировать морфогенетические процессы в культуре in vitro [14,15].

Фитогормоны из группы ауксинов и их синтетические аналоги влияют на растяжение, деление и дифференциацию клеток [16]. Выраженное стимулирующее действие ауксины оказывают на процесс корнеобразования. При этом избыточная концентрация ауксинов ингибирует развитие корней и побегов [17,18].

Мивал-агро – это кемнийорганический регулятор роста растений, в состав которого входят два биологически активных соединения: 1-хлормтилсилатран (мивал) и триэтаноламмо-ниевая соль ортокрезоксиуксусной кислоты (крезацин). Некоторые авторы сравнивают проявление активности входящего в состав препарата крезацина с действием ауксинов и гиббереллинов [19].

В данном исследовании в искусственную питательную среду для выращивания на ней безвирусных растений картофеля в условиях in vitro добавляли Мивал-Агро в различных концентрациях, и определяли наиболее оптимальную дозировку с целью активизации развития корневой системы и увеличения коэффициента размножения.

Цель исследования: изучить влияние различных концентраций регулятора роста растений Мивал-Агро на рост и развитие оздоровленных растений картофеля в культуре in vitro .

Задачи исследования:

• 1.    Выявить оптимальную концентрацию регулятора роста растений Мивал-Агро в питательной среде для клонального микроразмножения с целью увеличения объемов производства картофеля в культуре in vitro .

• 2.    Изучить влияние Мивал-Агро на процессы ризоге-неза микрорастений картофеля в условиях in vitro .

Объекты и методы исследования

Лабораторные исследования были проведены в 20192021 годах на базе ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА в лабо- ратории микроклонального размножения по «Методическим рекомендациям по оздоровлению и ускоренному размножению семенного картофеля» (1985).

Объектом исследований служили отечественные среднеспелые сорта картофеля Гусар, Аврора, Манифест, Сиреневый туман и Реал. Для ускорения роста растений-регенерантов и увеличения коэффициента размножения в качестве одного из компонентов стандартной питательной среды Мурасиге-Скуга использовали регулятор роста растений Мивал-Агро в следующих концентрациях: 2,5 мл/л, 5,0 мл/л и 7,5 мл/л. Опыты были проведены в трехкратной повторности, в каждом варианте опыта изучалось по 60 пробирочных растений. Полученные в ходе эксперимента данные, обрабатывались дисперсионным методом согласно методике [20].

Этиолированные ростки получали с пророщенных в темноте клубней картофеля, затем проводили их стерилизацию и диагностику на наличие вирусов. Выделение апикальных меристем и их перенос в пробирки с питательной средой проводили в условиях стерильного ламинар-бокса.

Регенерированные из меристемной ткани микрорастения черенковали и высаживали в пробирки с питательной средой на глубину междоузлия. В исследованиях использовали питательную среду Мурасиге-Скуга (MS).

Учет биометрических данных: измерение высоты растений и длины корней, подсчет числа междоузлий и количества корней проводили на 7,14 и 21 сутки после посадки микрорастений. Для определения зараженности вирусами применяли метод ИХА и ИФА [21,22]. Для этого использовали верхнюю часть микрорастений.

Результаты и их обсуждение

Результаты исследований влияния Мивал-Агро на процесс ризогенеза растений картофеля в условиях in vitro приведены в таблице 1. Согласно полученным данным у сорта Аврора на 7, 14 и 21 дни культивирования положительное влияние на число и длину корней оказала питательная среда MS + Мивал-Агро 5,0 мл (MS + МА 5,0). На 21-й день число корней равнялось 6-11 шт. и превышало стандарт на 29%, а длина корней составила 58-75 мм, что больше стандартного значения на 57%.

У сорта Гусар максимальные значения количества и длины корней были получены также в варианте MS + МА 5,0. На 21-й день число корней составило 7-13 шт., что на 67% больше стандарта. Длина корней равнялась 84-109 мм и превысила стандартное значение на 58%.

Наибольшее число и длина корней у сорта Сиреневый туман были получены на 7, 14 и 21 дни пассажа на питательной среде MS + МА 5,0. На 21 день культивирования у данного сорта сформировалось 6-12 шт. корней, больше стандарта на 55,3%. Длина корней превысила контроль на 53%.

По числу и длине корней максимальная прибавка относительно контроля была отмечена у сорта Реал также на питательной среде MS + МА 5,0. На 21-й день культивирования число корней равнялось 7-14 шт., что на 82% больше стандарта. Длина корней составила 91-106 см и превысила контроль на 61%.

У сорта Манифест положительное действие на процесс ризогенеза оказала питательная среда MS + МА 5,0. Число корней на 21-й день равнялось 8-12 шт., а длина корней составила 74-89 мм.

Таким образом, по всем изучаемым сортам картофеля, на 7, 14 и 21 день пассажа положительное влияние на про-

Таблица 1. Динамика развития корневой системы микрорастений картофеля под действием различных концентраций регулятора роста растений Мивал-Агро Table 1. Dynamics of potato microplants root system development under the influence of various concentrations of plant growth regulator Mival-Agro

Сорт	Среда	Число корней, шт.			Длина корней, мм			± St на 21-е сутки
		7-е сутки	14-е сутки	21-е сутки	7-е сутки	14-е сутки	21-е сутки	Число корней , %	Длина корней, %
	MS	1-2	2-5	4-8	9-18	17-32	29-54	-	-
Аврора	MS + МА 2,5	1-2	2-6	5-9	18-28	20-48	33-61	+ 13	+ 10
	MS + МА 5,0	1-3	3-7	6-11	29-40	39-52	58-75	+ 29	+57
	MS + МА 7,5	1-2	2-6	3-8	10-14	17-23	21-30	- 5	- 42
	MS	1-2	2-5	3-9	20-29	25-40	50-75	-	-
Гусар	MS + МА 2,5	2-3	5-8	4-10	33-42	44-61	63-87	+24	+ 22
	MS + МА 5,0	3-4	8-11	7-13	45-54	67-82	84-109	+67	+ 58
	MS + МА 7,5	1-2	2-3	3-8	12-24	15-30	20-45	- 8	- 52
	MS	1-2	2-4	4-7	18-25	32-40	57-68	-	-
	MS + МА 2,5	1-3	4-7	6-10	27-35	49-57	67-76	+ 45	+ 26
Сиреневый туман	MS + МА 5,0	2-4	4-8	6-12	39-47	70-82	80-95	+ 55	+ 53
	MS + МА 7,5	1-3	2-4	4-7	18-23	26-34	33-37	+ 2	- 43
	MS	1-2	2-3	2-6	22-27	29-37	53-64	-	-
Реал	MS + МА 2,5	2-3	5-7	5-9	34-43	50-58	73-82	+ 38	+ 32
	MS + МА 5,0	3-4	6-9	7-14	57-65	77-87	91-106	+ 82	+ 60
	MS + МА 7,5	1-2	2-4	4-6	16-21	23-30	31-35	- 2	- 47
	MS	1-2	2-3	4-6	19-24	27-34	47-58	-	-
Манифест	MS + МА 2,5	2-4	4-7	7-9	24-33	38-46	58-67	+ 40	+ 30
	MS + МА 5,0	2-5	4-7	8-12	38-46	58-68	74-89	+ 67	+ 62
	MS + МА 7,5	1-2	2-3	4-7	17-22	23-3	30-34	+ 2	- 36
НСР 05 для сорта			1,6			12,1
НСР 05 для среды			1,4			10,8

Применение Мивал-Агро в концентрации 2,5 мл/л оказало положительное влияние на ризогенез микрорастений всех изучаемых сортов, но в меньшей степени, чем в концентрации 5 мл/л. На 21-е сутки у сорта Аврора в варианте MS + МА 2,5 сформировалось 5-9 шт., корней, что больше стандарта на 13 %, при этом длина корней составляла 33-61 мм и превысила стандарт на 10%. У сортов Гусар, Сиреневый туман, Реал и Манифест превышение стандарта по числу корней составило 24%, 45%, 38% и 40% соответственно. Длина корней у перечисленных сортов превысила стандартные показатели на 21-35%.

цесс корнеобразования оказала питательная среда MS + Мивал-Агро 5,0 мл/л. На контроле на 21-й день культивирования у всех изучаемых сортов сформировалось в среднем 3-9 шт. корней, а в варианте с применением 5,0 мл/л Мивал-Агро – 6-14 шт. По длине отклонение от стандарта составляло +57…+63%.

Наибольшая концентрация препарата Мивал-Агро (7,5 мл/л) в составе питательной среды отрицательно повлияла на ризогенез микрорастений по всем изучаемым сортам, что говорит о том, что избыточная концентрация ауксинов подавляет развитие корней. При культивировании микрорастений на питательной среде MS + МА 7,5 количество кор- ней соответствовало стандарту, а длина корней была ниже контроля на 42% (сорт Аврора), 52% (сорт Гусар), 43 % (сорт Сиреневый туман), 47% (Реал), 35% (сорт Манифест).

С целью определения влияния на ризогенез растений картофеля в культуре in vitro состава питательной среды, содержащей регулятор роста растений Мивал-Агро использовали метод планирования экспериментов второго порядка.

За факторы воздействия принимали: x – состав питательной среды, y – число дней культивирования. В качестве критерия оптимизации процесса ризогенеза выбирали Q -число корней, шт.

Математический анализ экспериментальных данных поз-

Таблица 2. Уравнения регрессии зависимости числа корней микрорастений картофеля от концентрации регулятора роста растений Мивал-Агро в составе питательной среды и дней пассажа Table 2. Regression equations of the potato microplants roots number dependence on the concentration of the plant growth regulator Mival-Agro in the nutrient medium and the days of cultivation

Сорт                                             Вид уравнения

Аврора                                                           Q = -4776,5455+92,149*х+0,821*у-0,4444*х*х-0,0069*х*у+0,01*у*у

Гусар                                                         Q = -16458,2421+317,9902*х+0,075*у-1,5358*х*х-0,003*х*у-4,2517Е-5*у*у

Манифест                                                     Q = -15095,5122+291,7844*х-0,5951*у-1,4097*х*х+0,007*х*у+0,0073*у*у

Реал                                                          Q = -17087,4709+330,1059*х+0,2168*у-1,5942*х*х-0,0016*х*у-0,0002*у*у

Сиреневый туман                                             Q = -13181,9379+254,7402*х-0,1892*у-1,2306*х*х+0,0041*х*у+0,0045*у*у

Рис. 1. Зависимость числа корней сорта Гусар от концентрации регулятора роста Мивал-Агро и дней культивирования. Fig. 1. The dependence of Gusar variety roots number on the concentration of the growth regulator Mival-Agro and the days of cultivation

Рис. 2. Зависимость длины корней микрорастений картофеля сорта Манифест от концентрации препарата Мивал-Агро и продолжительности культивирования in vitro Fig. 2. The dependence of the Manifest potato microplants root length on the concentration of the growth regulator Mival-Agro and the days of cultivation.

Таблица 3. Уравнения регрессии зависимости длины корней микрорастений картофеля от концентрации регулятора роста растений Мивал-Агро в составе питательной среды и дней пассажа Table 3. Regression equations of the potato microplants roots length dependence on the concentration of the plant growth regulator Mival-Agro in the nutrient medium and the days of cultivation

Сорт                                             Вид уравнения

Аврора                                                       L = -1,8248Е5+2687,3457*х+45,5579*у-15,4269*х*х-0,4238*х*у+0,0059*у*у

Гусар                                                         L = -1,8199Е5+3513,6804*х+51,4997*у-16,9561*х*х-0,4866*х*у+0,0495*у*у

Манифест                                                     L = -1,3244Е5+2556,6189*х+34,5971*у-12,335*х*х-0,3174*х*у+0,0142*у*у

Реал                                                          L = -1,8885Е5+3645,4487*х+55,6606*у-17,5878*х*х-0,5256*х*у+0,0417*у*у

Сиреневый туман                                            L = -1,4355Е5+2270,672*х+46,5539*у-13,3662*х*х-0,4275*х*у+0,0026*у*у волил получить основные уравнения регрессии для оценки зависимости числа корней Q у исследуемых сортов картофеля от состава питательной среды, которые представлены в табл. 2.

Анализ математических уравнений показал, что количество корней зависит от состава питательной среды и от длительности культивирования.

На рисунке 1 изображена поверхность отклика для образовавшихся корней у картофеля сорта Манифест. Исследование этой зависимости позволило установить, что число корней увеличивается по мере продления срока in vitro культивирования. Чем дольше длится процесс, тем интенсивнее развивается корневая система. Кроме того, концентрация препарата Мивал-Агро также достоверно влияет на ризогенез микрорастений.

Число корней у сорта Гусар возрастает с увеличением продолжительности культивирования растений картофеля in vitro и зависит от состава питательной среды. Мивал-Агро в концентрации 5 мл/л оказывает достоверное влияние число корней у всех изучаемых сортов картофеля. Наибольшее число корней сформировалось на 21-й день культивирования на питательной среде MS + МА 5,0. С увеличением концентрации регулятора роста в составе питательной среды число корней снижается и до значений существенно ниже стандартных.

Для оценки влияния состава питательной среды с содержанием регулятора роста растений Мивал-Агро на длину корней растений картофеля использовали метод планирования экспериментов второго порядка. За факторы воздей- ствия принимали: x – состав питательной среды, y – время выращивания. В качестве критерия оптимизации процесса ризогенеза выбирали L - длину корней, см.

Полученные уравнения свидетельствуют, что длина корней L находится в прямой зависимости от продолжительности культивирования и концентрации препарата Мивал-Агро.

Поверхность отклика на рисунке 2 отображает прямую зависимость длины корней от количества дней культивирования in vitro . Концентрация препарата Мивал-Агро также оказывает достоверное влияние на ризогенез микрорастений. У сорта Манифест наибольшая длина корней сформировалась к 21-му дню пассажа в варианте MS + МА 5 мл и составила 81,8 мм, что превышает контроль на 31,4 мм.

Заключение

Развитая корневая система имеет ключевое значение для успешной адаптации и последующего роста пробирочных растений в условиях in vivo . Согласно результатам исследования, оптимальная концентрация Мивал-Агро в питательной среде для развития корневой системы микрорастений составляет 5 мл/л. На 21-й день культивирования изучаемые сорта картофеля сформировали 8,1-10,5 шт. корней (в стандартном варианте 5,5-7,3 шт.). Длина корневой системы составляла 70,1-98,7 мм, что превышает стандарт на 25,5-36,7 мм.

Концентрация препарата Мивал-Агро 7,5 мл/л подавляла развитие корневой системы у всех исследуемых сортов картофеля.

• • References (in Russ.)

• 5.    Lebedeva N.V. Accelerated reproduction of early potato varieties in vitro and its use in seed production in the North-West of the Russian Federation: 06.01.05 – Breeding and seed production of agricultural plants. Velikiye Luki, 2015. 188 p. (In Russ.)

• 6.    Khodaeva V.P., Kulikova V.I. Productivity of the original seed material depending on the methods of propagation of healthy potatoes. Achievements of science and technology of the agroindustrial complex. 2009;(9):18-19. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/megjrl

  • 8.    Myakisheva E.P., Tavartkiladze O.K., Durnikin D.A. New features of the process of clonal micropropagation of potato varieties of Western Siberia. Biological bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol state pedagogical university. 2016;(1):375-389. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/wjavij

  • 9.    Fedorova L.N., Fedorova Yu.N. Optimal nutrient medium for potato micro-propagation. Fedorova Potato and vegetables. 2009;(5):30. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/lluxoz

  • 12.    Zamalieva F.F. Potato seed production on a health-improving basis. Plant protection and quarantine. 2007;(2):18-20. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/hylvct

  • 13.    Lukina F.A., Platonova A.Z. Study of the influence of various methods of cuttings on the growth and development of potato plants, depending on varietal characteristics. International Agricultural Journal. 2019;2(368):65-68. (In Russ.)

• 18.    Timofeeva O.A., Nevmerzhitskaya Yu.Yu. Clonal micropropagation of plants: an educational and methodical manual. Kazan: Kazan University, 2012. 56 p. (In Russ.)

• 19.    Voronkov M.G., Baryshok V.P. Silatrans in medicine and agriculture. Novosibirsk: Publishing House of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 2005. 257 p. ISBN 5-7692-0728-0. (In Russ.)

• 20.    Dospekhov B.A. Methodology of field experience: (with the basics of statistical processing of research results). 6th ed., ster., reprinted from the 5th ed., 1985. Moscow: Alliance, 2011. 351 p. ISBN 978-5-903034-96-3. (In Russ.)

• 21.    Instructions for the use of an enzyme immunoassay for the detection of potato viruses. Korenevo. 2016. 8 p. (In Russ.)

• 22.    Simakov E.A. Methodological recommendations on the technology of potato variety improvement. M., 2008. 30 p. (In Russ.)

Об авторах:

микроклонального размножения растений,

SPIN-код: 8953-4856

Margarita I. Zaytseva – Postgraduate Student of Chemistry,

Yulia N. Fedorova – Dr. Sci. (Agriculture),

Professor, Rector, SPIN-code: 6467-3149

Larisa N. Fedorova – Cand. Sci. (Agriculture),

Senior Researcher, Laboratory of microclonal plant propagation,

SPIN-code: 8953-4856

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №5 2025

[ 144 ]

Vegetable crops of Russia №5 2025 ISSN 2072-9146 (Print)