Влияние регуляторов роста на укоренение клюквы болотной (Vaccinium oxycoccos L.)

Введение. Клюква болотная ( Vaccinium oxycoccos L.) – вечнозеленый, большей частью стелющийся кустарничек, с тонкими стеблями до 75 см длиной и мелкими кожистыми продолговато-яйцевидными листьями. Растение произрастает на сфагновых болотах верхового и переходного типов, заболоченных сосновых и смешанных лесах почти по всей России, часто образуя обширные заросли [1, 2]. С учетом растущего потребительского спроса на экологически безопасную ягодную продукцию дикоросов [3, 4], но при этом низкой и непостоянной урожайности в природных условиях, трудностей сбора урожая, его транспортировки и переработки [5–7], актуальным и перспективным является более широкое внедрение данного вида в промышленное культивирование с использованием существующих сортов [8–10].

По вопросам регенерации культурных растений, особенно по размножению черенками, в настоящее время накоплен огромный фактичес- кий материал и разработаны некоторые вопросы теоретической предпосылки. Особенно интенсивно эти вопросы разрабатываются в последние двадцать лет в связи с установлением стимулирующего действия новейших инновационных регуляторов роста и развития растений. В последние годы на отечественном и зарубежном рынке появляются новые препараты, стимуляторы корнеобразования, которые находят широкое применение в практике вегетативного размножения многих сельскохозяйственных культур. Необходимо при этом подчеркнуть, что регенерация, в том числе и корнеобразова-ние, зависит от многих внутренних и внешних факторов. Новые органы у растений формируются в результате сложной цепи взаимоотношений пластических веществ и фитогормонов (ауксинов, гиббереллинов, цитокининов). Возможность стимулировать корнеобразование экзогенными ростовыми веществами свидетельствует о том, что большую роль в этом процессе играют такие внутренние факторы, как эндогенные ауксины. Последние служат регуляторами при взаимодействии с ингибиторами роста. Экспериментально установлено, что стимуляторы роста, такие как в-индолилуксусная кислота (ИУК), в-индолилмасляная кислота (ИМК), а-нафтилуксусная кислота (НУК) и другие, увеличивают процент укоренения и ускоряют процесс корнеобразования у черенков многих средне- и трудноукореняемых видов культурных растений. У черенков легкоукореняемых культур часто корни формируются в одно время у контрольных (без обработки стимуляторами) и обработанных стимулятором, только у последних образуется более мощная адвентивная корневая система, благодаря чему растения в дальнейшем лучше приживаются при высадке на постоянное место, а также быстрее растут [11– 13]. Поэтому сегодня первоочередной задачей аграрной науки должен стать поиск наиболее эффективных стимуляторов роста растений применительно к конкретным видам, с обязательным учетом географического региона их выращивания.

Органогенез культурных растений, в том числе образование корней и побегов, - процессы сложные и зависят от многих внешних и внутренних факторов. Образование органов растений является многоэтапным, связано как с общим, так и с метаболизмом фитогормонов и ингибиторов роста. Хотя проблема органообразования, в особенности ризогенеза, активно разрабатывается, но далеко еще не ясны причины и пути возникновения или торможения образования новых органов растений. О возможности в известной степени целенаправленно управлять органогенезом культурных растений с помощью различных регуляторов роста имеется обширная литература. Следует при этом особо отметить, что стимуляторы роста являются ведущим, но не единственным фактором для усиления корнеобразования. Стимулирующее действие этих препаратов на процесс ризогене-за и геммагенеза проявляется только лишь в сочетании с благоприятными условиями внешней среды и физиологической готовности тканей черенка к регенерации [12, 14].

Экзогенные стимуляторы роста, вводимые в растения, осуществляют свое влияние в полном взаимодействии с эндогенными фитогормонами и ингибиторами роста. Некоторые авторы отмечают прямую связь между содержанием аукси- нов или известным соотношением ауксинов и ингибиторов и способностью к корнеобразова-нию. В частности указывается, что у легкоуко-реняемых видов растений большей частью содержится много ауксинов и мало ингибиторов, а у трудноукореняемых, наоборот, мало ауксинов, или кофакторов укоренения, и значительные количества ингибиторов [15]. Поэтому, несомненно, у разных видов культурных растений содержатся в различных соотношениях вещества, стимулирующие и/или ингибирующие процесс корнеобразования.

Одним из важнейших компонентов регуляторной системы растений являются ауксины. Имеющиеся в настоящее время научные сведения четко указывают на то, что ведущая роль в регуляции ризогенеза принадлежит именно этим соединениям. С появлением новых методов выделения и разделения, в особенности хроматографии, некоторым исследователям удается выделить особые эндогенные комплексы, которые в сочетании с ауксином стимулируют ризогенез растений. Процесс ризогенеза всегда сопровождается исчезновением или разрушением ауксинов. Активность ингибиторов большей частью также меняется в процессе корнеобразования, но четкая закономерность, как с ауксинами, наблюдается не всегда. Повышенная активность природных ауксинов в период формирования корневых зачатков сопровождается уменьшением тормозящего действия ингибиторов, активность последних возрастает после укоренения растений. Сопоставление активности ризогенеза частей растений с содержанием ауксинов и ингибиторов позволяет сделать вывод, что в-индолилуксусная кислота может обладать первичным действием в регуляции корнеобразования. Однако установлены редкие случаи, когда содержание некоторых ингибиторов в тканях растений не меняется на протяжении всего периода укоренения [16-18].

Рядом научных исследований было установлено, что наряду с ауксинами в регулировании ризогенеза и образования побегов клюквы болотной принимают участие и другие фитогормоны, такие как гиббереллины, цитокинины и также эндогенные ингибиторы роста. Группа фитогормонов при соответствующих условиях и концентрациях индуцирует и усиливает рост, тогда как природные ингибиторы оказывают временное тормозящее действие на ростовые процессы клюквы болотной и большей частью выступают антагонистами в отношении фитогормонов [19]. Фитогормоны цитокининовой группы занимают промежуточное положение в своем действии на протекание процесса ризогенеза. В основном они выступают как синергисты β-индолилуксусной и α-нафтилуксусной кислот. Гиббереллины, которые являются типичными стимуляторами роста побегов, в противоположность другим фитогормонам ингибируют ризогенез у вегетативно размножаемых сортов растений [20].

Следует отметить, что в индукции корнеоб-разования у клюквы болотной принимают участие не одни ауксины, а ауксины в комплексе с кофакторами и ингибиторами [21]. Экзогенные регуляторы роста, применяемые при вегетативном размножении растений, черенковании культурных растений, осуществляют свое влияние в полном взаимодействии с эндогенными регуляторами роста. Таким образом, для успешного процесса корнеобразования растений необходимо не одно специфическое вещество, а взаимодействие ряда физиологических веществ в определенных соотношениях. О физиологических изменениях, в особенности о превращениях пластических веществ, происходящих в черенках в процессе эндогенного корнеобразования и при воздействии стимуляторами роста, имеется значительное число исследований и установлены некоторые закономерности [22]. Следует, однако, подчеркнуть, что изолированные органы или части растения, в том числе черенок, на пути превращения в самостоятельный организм претерпевают большие структурные и метаболические изменения. В процессе укоренения у растений повышается интенсивность дыхания и фотосинтеза, активность гидролитических и окислительных ферментов, активизируется общий обмен веществ. При этом применяемые стимуляторы роста (ИУК, ИМК и др.) усиливают эти физиологические процессы. Клетки и ткани растений, обработанные стимуляторами роста, становятся центрами притяжения воды и пластических веществ, благодаря чему в них интенсивнее идет процесс образования адвентивных корней. При образовании корней на стеблевых черенках растений происходит ресинтез белков и органических фосфорных соединений, уменьшается содержание углеводов, азотистых веществ, наблюдается гидролиз крахмала, отток сахаров и других веществ к месту регенерации. В процессе заложения адвентивных корней усиливаются также окислительно-восстанови- тельные процессы. ИУК и ИМК и другие ауксины способствуют усилению активности этих процессов и более интенсивному использованию пластических веществ, идущих на процесс кор-необразования. Необходимо при этом особо подчеркнуть, что стимуляторы роста способствуют усилению передвижения пластических веществ и повышают их концентрацию в местах корнеобразования.

Активация и изменение метаболизма в укореняющихся черенках вызывают соответствующие структурные изменения. Процессы регенерации и образования новых клеток и тканей у черенков усиливаются под воздействием стимуляторов роста [23]. Применение регуляторов роста при вегетативном размножении является неотъемлемой частью элементов интенсификации производства саженцев клюквы болотной. Размножение этой культуры может быть осуществлено легче, быстрее, более экономично вегетативным методом, нежели семенным. Наиболее простым и дешевым способом является черенкование одревесневшими черенками, именно этот способ самый распространенный при культивировании клюквы болотной. Как показывают опыты, одревесневшие черенки представителей семейства Вересковые ( Ericaceae ) хорошо укореняются, однако успех укоренения во многом зависит от применяемых стимуляторов роста растений и внешних условий укоренения [24]. Поэтому проведение исследований по изучению влияния стимуляторов роста на укоренение стеблевых черенков клюквы болотной в условиях интродукции в Московской области является актуальным.

Цель исследований – изучение влияния обработки стимуляторами роста на укореняемость одревесневших черенков клюквы болотной при выращивании в условиях г. Москвы.

Объекты и методы. Экспериментальная работа по изучению влияния стимуляторов роста на укоренение черенков клюквы болотной была проведена в 2023–2024 гг. в условиях УНПЦ садоводства и овощеводства им. В.И. Эдельштейна на базе Российского государственного аграрного университета – МСХА им. К.А. Тимирязева (г. Москва). Объектами изучения послужили сорта клюквы болотной российской селекции (Дар Костромы, Фомич), рекомендованные для выращивания в средней полосе России.

Дар Костромы – сорт, полученный путем отбора среди сеянцев от свободного опыления из природных популяций клюквы болотной в Рязанской области (авторы – В.А. Макеев, Г.Ю. Макеева, А.Ф. Черкасов). Сорт среднераннего срока созревания (конец 3-й декады августа). Ягоды очень крупные (12,5 × 16,5 мм), округлосплюснутой формы, темно-красные, кислые, сочные. Средняя масса 100 ягод – 152 г, максимальная масса 1 ягоды – 4,98 г. Средняя урожайность – 1,6 кг/м2, максимальная – 4,1 кг/м2.

Фомич – сорт, полученный на основе гибридной формы, отобранной из природных популяций данного вида в Костромской области (авторы – В.А. Макеев, Г.Ю. Макеева, С.С. Макаров). Урожайность очень высокая – 3,8 кг/м², ягоды крупные (массой до 3,09–3,26 г), округлые, кислые, темно-красные, сочные. Средняя масса одного плода – 1,8 г, максимальная – 3,3 г.

В августе 2023 г. были проведены работы по отбору маточных 3–4-летних растений клюквы болотной сортов Дар Костромы и Фомич из био-ресурсной коллекции ягодных растений на территории в УНПЦ садоводства и овощеводства имени В.И. Эдельштейна. Отбор растений проводился с учетом следующих характеристик: мощность развития маточных растений, побегообразовательная способность, длина годового прироста побегов, отсутствие повреждения вредителями и болезнями. Возраст маточных растений для заготовки побегов был выбран не случайно: стеблевые черенки, взятые с молодых растений, укореняются гораздо лучше, чем взятые от старых маточников. Одревесневшие побеги клюквы болотной заготавливали в начале 3-й декады апреля 2024 г. с отобранных ранее здоровых маточных растений. Выбранный период заготовки черенков клюквы болотной был обусловлен тем, что в побегах растений обнаруживается мало эндогенных ауксинов, и они становятся наиболее восприимчивыми к воздействию синтетических экзогенных гормонов. Процессы заготовки черенков, обработку растворами стимуляторами роста, посадку черенков на укоренение проводили по общепринятым методикам черенкования садовых культур [25]. Для черенкования нарезали приросты маточных растений прошлого года, которые являются лучшими для вечнозеленых растений. Листья на черенках оставляли целыми. После заготовки побеги помещали в холодильную камеру с постоянно поддерживаемой температурой 4 °C. Нарезку побегов на черенки длиной 15 см проводили 3 мая 2024 г., после чего их обрабатывали регуляторами роста. В работе был использован традиционный и широко применяемый метод намачивания в растворе стимуляторов роста, при котором базальные части черенков намачиваются в водном растворе стимулятора роста в течение 24 часов перед тем, как высадить их в среду для укоренения. При замачивании черенков растений строго соблюдалась полярность, которая также обеспечивает успех укоренения. Во время намачивания черенков растений поддерживалась температура 20 °C, которая была необходима для индукции дедифференциации клеток раневых меристем в месте среза стебля черенка. Высокая температура на этапе предпосадочной подготовки черенков создает, таким образом, благоприятные условия для дальнейшего каллусообразования растений. Целью обработки базальной части черенков растений послужила регуляция гормональных изменений в растении при воздействии ауксиноподобных регуляторов роста для увеличения качества и количества новообразованных корней. Схема опыта предусматривала применение четырех вариантов стимуляторов корне-образования (в 3-кратной повторности) для каждого сорта клюквы болотной: препарат «Корне-вин», СП (в виде порошка); гетероауксин – 200 мг/л); индолилмасляная кислота (ИМК) – 100 мг/л; янтарная кислота – 250 мг/л. Препарат «Корневин» применяли путем опудривания увлажненного базального среза черенков (10 мг/черенок). Контролем в опыте послужили черенки растений клюквы болотной без применения стимуляторов роста. Число растений по каждому варианту опыта – 35 шт. Посадку обработанных черенков клюквы болотной проводили на глубину 5 см по схеме 10 × 10 см в специально подготовленные стандартные пластиковые ящики, которые далее размещались в открытом грунте питомника. В первый месяц после посадки (начало укоренения растений) ящики с черенками укрывали нетканым укрывным материалом. Субстратом для укоренения растений послужила смесь из кислого верхового торфа (рНKCl – 3,8–4,0). В ящиках постоянно поддерживали влажность субстрата для укоренения. Показатель укореняемости черенков сортов клюквы болотной проводился по внешним морфологическим признакам (образование адвентивных корней, пробуждение и прорастание боковых почек черенка, наличие очагов образования некротических тканей, загнивания, высыхания черенков и др.). Обработку биометрических данных проводили общепринятыми математико-статистическими методами (методом вариационной статистики) [26].

Результаты и их обсуждение. Период укоренения черенков сортов клюквы болотной в опыте составлял в среднем 28 дней. Сорта клюквы болотной обладали в опыте неодинаковой способностью к укоренению одревесневшими черенками. Укореняемость черенков клюквы болотной сорта Фомич во всех вариантах опыта превышала по данному показателю сорт Дар Костромы. Вариант опыта контроль (без применения стимуляторов роста) показал наихудшие результаты по укоренению изученных сортов клюквы болотной (Дар Костромы – 62,0 %, Фомич – 65,5 %) (табл. 1).

Таблица 1

Укореняемость черенков клюквы Vaccinium oxycoccos сортов российской селекции в зависимости от применения стимуляторов роста, %

Rootability of cranberry cuttings of Vaccinium oxycoccos varieties of Russian breeding, depending on the use of growth stimulants, %

Вариант опыта	Дар Костромы		Фомич
	Укореняемость	Коэффициент вариации (Cv)	Укореняемость	Коэффициент вариации (Cv)
Контроль	62,0±14,5	16,2	65,5±15,3	15,5
Гетероауксин (200 мг/л)	82,0±8,2	9,7	85,5±6,4	8,5
ИМК (100 мг/л)	78,5±5,9	6,0	82,5±4,8	5,0
Янтарная кислота (250 мг/л)	90,0±7,7	8,5	93,0±8,0	9,2
Корневин, СП (10 мг/черенок)	96,0±4,0	5,5	98,5±2,0	3,5

Сорта клюквы болотной весьма отзывчивы на обработку регуляторами роста. В варианте с применением стимулятора корнеобразования «Корневин» у всех изученных сортов клюквы болотной отмечался наибольший процент укореняемости черенков, который достигал в среднем у сорта Дар Костромы – 96,0 %, у сорта Фомич – 98,5 %. Достаточно хороший эффект по укоренению черенков (у сорта Дар Костромы – 90,0 %, у сорта Фомич – 93,0 %) в опыте также отмечался в варианте с применением янтарной кислоты (250 мг/л). Следует отметить, что выход укорененных черенков сортов клюквы болотной Дар Костромы и Фомич в варианте с применением эталонного стимулятора корнеоб-разования ИМК (100 мг/л) значительно уступал другим вариантам опыта с применением регуляторов роста (сорт Дар Костромы – 78,5 %, сорт Фомич – 82,5 %). Действие препарата кор-необразования гетероауксина (200 мг/ л) на уко-реняемость изученных сортов клюквы болотной показал средние результаты (сорт Дар Костромы – 82,0 %, сорт Фомич – 85,5 %).

Во второй декаде сентября во всех вариантах опыта у черенков сортов клюквы болотной было отмечено мощное развитие адвентивной мочковатой корневой системы. Наибольшая ризогенная зона наблюдалась у саженцев в ва- рианте опыта с препаратом «Корневин» (у сорта Дар Костромы – 120,7 см, у сорта Фомич – 125,5 см) (табл. 2).

Весьма положительный эффект по развитию корневой системы растений был отмечен в варианте опыта с применением янтарной кислоты (250 мг/ л) (ризогенная зона: сорт Дар Костромы – 114,0 см, сорт Фомич – 117,4 см). Вариант опыта контроль (без применения стимуляторов роста) показал наихудшие результаты по развитию корневой системы изученных сортов клюквы болотной (ризогенная зона: сорт Дар Костромы – 90,3 см, сорт Фомич – 112,8 см). Применение стимулятора роста ИМК (100 мг/л) показало средние результаты по ризогенезу растений (ризогенная зона: сорт Дар Костромы – 110,2 см, сорт Фомич – 96,5 см). Ризогенная зона саженцев сортов клюквы болотной в контроле (без применения стимуляторов роста) варьировалась в широких пределах и характеризовалась средним коэффициентом вариации. Необходимо подчеркнуть, что в контрольном варианте у всех растений изученных сортов клюквы болотной наблюдалась разная степень сформированности корневой системы, что впоследствии может существенно затруднить стандартизацию посадочного материала этих растений. В опыте с применением «Корне- вина» наблюдался самый низкий коэффициент хорошо развитой, мощной адвентивной корне-вариации, что свидетельствовало о выходе са- вой системой (рис.).

женцев сортов клюквы болотной с одинаково

Таблица 2

Влияния регуляторов роста на мощность развития адвентивной корневой системы Vaccinium oxycoccos сортов российской селекции

Effects of growth regulators on the development capacity of the adventitious root system of Vaccinium oxycoccos varieties of Russian breeding

Вариант опыта	Дар Костромы		Фомич
	Ризогенная зона (суммарная длина корней), см	Коэффициент вариации (Cv, %)	Ризогенная зона (суммарная длина корней), см	Коэффициент вариации (Cv, %)
Контроль	90,3±21,5	18,4	96,5±20,0	16,5
Гетероауксин (200 мг/л)	102,0±14,7	10,0	105,0±14,5	9,7
ИМК (100 мг/л)	110,2±12,5	9,7	112,8±11,2	8,9
Янтарная кислота (250 мг/л)	114,0±11,7	9,5	117,4±10,3	9,2
Корневин, СП (10 мг/черенок)	120,7±10,3	8,4	125,5±9,5	7,5

Растения клюквы Vaccinium oxycoccos сортов российской селекции, укорененные с применением препарата «Корневин» УНПЦ садоводства и овощеводства имени В.И. Эдельштейна, сентябрь 2024 г.

Cranberry plants of Vaccinium oxycoccos varieties of Russian breeding, rooted using the drug "Kornevin" by the V.I. Edelstein National Research Center for Horticulture and Vegetable Growing, September 2024

Заключение. Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что в условиях г. Москвы одревесневшие черенки клюквы болотной, взятые от приростов побегов материнских растений прошлого года, отличались в опыте высокой укореняемостью (96,0–98,5 %) на субстрате из кислого верхового торфа, и к концу вегетационного периода из них формировались растения с хорошо развитой корневой системой (ризогенная зона – 120,7–125,5 см). Обработка черенков сортов клюквы регуляторами роста положительно сказывалась на их приживаемости в питомнике. При этом наибольшую эффективность по укоренению и дальнейшему развитию адвентивной корневой системы сортов клюквы болотной Дар Костромы и Фомич показал препарат «Корневин», при использовании которого укореняемость растений увеличилась почти в 1,5 раза по сравнению с контролем. С учетом биоэкологических особенностей клюквы болотной, темпов роста и развития растений, используя различные стимуляторы корнеобразования в соответствующих концентрациях, в опыте удалось получить высокие показатели укоренения одревесневших стеблевых черенков изученных сортов растений. Ис- пользование стимулятора роста «Корневин», СП (10 мг/черенок) является перспективным при размножении одревесневшими черенками российских сортов клюквы болотной Дар Костромы и Фомич в агроклиматических условиях Московской области. Дальнейшая работа по изучению вегетативного размножения клюквы болотной будет направлена на разработку комплексных научно-обоснованных агротехнических приемов культивирования клювы болотной в почвенноклиматических условиях Подмосковья.