Влияние регуляторов роста на органогенез растений при клональном микроразмножении княженики арктической (Rubus arcticus L.)

С реди дикорастущих ягодных растений княженика арктическая издавна пользуется особым вниманием. Это объясняется ее прекрасным вкусом и ароматом. Среди экспортируемых дикорастущих ягод (по данным Федеральной таможенной службы России) деликатесные ягоды княженики являются самыми дорогостоящими [1].

Рис. 1. Цветение княженики арктической

Рис. 2. Плодоношение княженики арктической

Княженика арктическая ( Rubus arcticus L.) – она же арктическая малина, поляника, мамура, хохляница – произрастает по заболоченным лесным опушкам, на сыроватых просеках, вырубках, гарях, пойменных лугах, в осоково-сфагновых лесах, на болотах по кочкам, в лесотундровых редколесьях и в тундре. Это многолетний низкорослый кустарник семейства розоцветных ( Rosaceae Luss.) высотой 20–30 см с ползучими корневищами. Цветки у княженики ярко-малиновые или бледно-розовые, обоеполые (рис. 1).

Княженика цветет в первой половине лета, опыляется насекомыми. Для завязывания плодов необходимо перекрестное опыление цветков пыльцой других сортов. Из-за этого в естественных условиях произрастания княженики, несмотря на ее обильное цветение, плоды не формируются.

Плод княженики – сборная костянка со средней массой 1–2 г. Ягоды малиново-красноватые с сильным приятным ароматом, созревают в конце июля и августе (рис. 2). В них содержатся сахара, лимонная, яблочная и другие кислоты, дубильные и красящие вещества, эфирные масла, придающие вкус ананаса, витамин C (200–300 мг). Особенно богата княженика эллагитанином, который препятствует росту вредных кишечных бактерий. На рост полезных бактерий эллагита-нин влияния не оказывает. Листья княженики обладают биоактивными свойствами [2].

Плоды княженики используются в пищу как в свежем виде, так и в виде варенья, джема, из них готовят морс, компоты, наливки и ликеры. Плоды княженики замораживают, сушат и заваривают в чай. В Финляндии ягоды княженики идут на производство самых дорогих ликеров [3].

В народной медицине настой плодов используют как противоцинготное, жаропонижающее средство, а также при почечнокаменной болезни, подагре, гастритах, колитах, анемии, острых респираторных заболеваниях, бронхиальной астме; наружно – при гингивитах и стоматитах. Свежие листья прикладывают к ранам в качестве ранозаживляющего средства. Настойку листьев применяют при ревматизме. Растения княженики декоративны, красиво цветут и плодоносят, используются в интерьерах садов [4].

На Костромской (ныне – Центрально-европейской) лесной опытной станции ВНИИЛМ культивированием княженики начали заниматься с 2005 г. В Костромской обл. проведено испытание гибридных сортов княженики – Astra, Beata, Anna и Sofia [5]. В связи с необходимостью получения большого количества сортового посадочного материала, исследования по ускоренному размножению княженики арктической методом клонирования in vitro весьма актуальны. Для управления процессом регенерации важно изучить росторегулирующие вещества.

Наши исследования проводились в 2016–2017 гг. в лаборатории биотехнологии Костромской государственной сельскохозяйственной академии и Центрально-европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ. Изучалось влияние цитокинина 6-БАП и эпина на органогенез княженики арктической на этапе «собственно микроразмножение» (рис. 3). Для этого использовали модифицированную питательную среду Мурасиге-Скуга (0,5 состава), цитокинин 6-БАП в концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л (фактор А) и адаптоген эпин в концентрации 0,1 мг/л (фактор В).

Нами выявлено существенное влияние добавления в питательную среду Мурасиге-Скуга (МS) как цитокинина 6-БАП, так и адаптогена эпин. Число микропобегов на одно пробирочное растение княженики на безгормональной среде (контроль) составило в среднем 1,2 шт., а добавление в питательную среду цитокинина 6-БАП в концентрациях 0,5 мг/л и 1,0 мг/л способствовало значительному увеличению числа микропобегов – до 2,9 шт. и 5,0 шт. соответственно.

Рис. 3. Растения-регенеранты княженики на этапе «собственно микроразмножение»

В результате внесения в питательную среду эпина в концентрации 0,1 мг/л значительно увеличилось число побегов – в среднем 3,2 шт. По взаимодействию факторов наибольшее количество побегов наблюдалось в варианте с цитокинином 6-БАП в концентрации 1,0 мг/л и эпином в концентрации 0,1 мг/л – 5,2 шт. (табл. 1).

Кроме того, наличие в питательной среде цитокинина 6-БАП оказало большое влияние на среднюю длину побегов. Так, на питательной среде без цитокинина 6-БАП длина побегов в среднем достигала 2,4 см, а при внесении 6-БАП в концентрациях 0,5 мг/л и 1,0 мг/л она уменьшалась в среднем до 2,0 и 0,6 см соответственно.

Таблица 1. Число побегов на одно растение княженики (2016 г.) в зависимости от концентрации 6-БАП и добавления эпина, шт.

Вариант опыта	Без эпина	Эпин 0,1 мг/л	Среднее
МS (контроль)	1,1	1,3	1,2
Внесение 6-БАП в концентрации, мг/л: 0,5	2,7	3,1	2,9
1,0	4,8	5,2	5,0
Среднее	2,9	3,2	-

Примечание. Наименьшая существенная разность на 5 %-м уровне значимости (НСР₀₅) для фактора А (концентрация цитокинина 6-БАП ) = 0,13, для фактора В (концентрация адаптогена эпина) = 0,22, общая = 0,25

При добавлении эпина средняя длина побегов составляла 1,8 см, что значительно больше, чем в вариантах без эпина (1,5 см) (табл. 2).

Суммарная длина побегов была наибольшей в вариантах с 6-БАП 0,5 мг/л и достигала в среднем 6,0 см, в то время как в контроле она составила в среднем 2,7 см, а при 1,0 мг/л – 3,0 см (табл. 3). Различия статистически значимы.

Добавление эпина способствовало существенному увеличению суммарной длины побегов, которая составила в среднем 4,7 см, а без эпина – лишь 3,0 см.

Анализируя взаимодействие факторов, следует выделить вариант с концентрацией 6-БАП

0,5 мг/л с добавлением эпина, в котором суммарная длина микропобегов была максимальна – 7,8 см.

Таким образом, добавление в питательную среду цитокинина 6-БАП в концентрации от 0,5 до 1,0 мг/л, благодаря нивелированию апикального доминирования, способствовало увеличению числа побегов. Наличие в питательной среде эпина оказывало благоприятное воздействие на состояние растений-регенерантов in vitro . Наибольшие показатели роста растений-регенерантов отмечены при содержании в питательной среде цитокинина 0,5 мг/л и эпина 0,1 мг/л.

Таблица 2. Средняя длина побегов княженики (2016 г.) в зависимости от концентрации 6-БАП и добавления эпина, см

Вариант опыта	Без эпина	Эпин 0,1 мг/л	Среднее
МS (контроль)	2,4	2,3	2,4
Внесение 6-БАП в концентрации, мг/л: 0,5	1,5	2,5	2,0
1,0	0,5	0,7	0,6
Среднее	1,5	1,8	-

Примечание. Наименьшая существенная разность на 5 %-м уровне значимости (НСР₀₅) для фактора А (концентрация цитокинина 6-БАП ) = 0,05, для фактора В (концентрация адаптогена эпина) = 0,08, общая = 0,10.

Таблица 3. Суммарная длина побегов княженики (2016 г.) в зависимости от концентрации 6-БАП и добавления эпина, см

Вариант опыта	Без эпина	Эпин 0,1 мг/л	Среднее
МS (контроль)	2,6	2,7	2,7
Внесение 6-БАП в концентрации, мг/л: 0,5	4,1	7,8	6,0
1,0	2,4	3,6	3,0
Среднее	3,0	4,7	-

Примечание. Наименьшая существенная разность на 5 %-м уровне значимости (НСР₀₅) для фактора А (концентрация цитокинина 6-БАП ) = 0,19, для фактора В (концентрация адаптогена эпина) = 0,33, общая = 0,38.