Влияние света разного спектрального диапазона на морфогенез ежевики и малины in vitro

Для ссылок:

Гудь, Л. А. Влияние света разного спектрального диапазона на морфогенез ежевики и малины in vitro [Электронный ресурс] / Л. А. Гудь, Е. А. Калашникова, И. Г. Тараканов // Лесохоз. информ. : электрон. сетевой журн. – 2019. – № 2. – С. 97–102. URL:

З а последние десятилетия возрос интерес исследователей и садоводов-любителей к ягодным культурам, в частности малине и ежевике. Это обусловлено появлением на рынке их новых сортов, обладающих высокой урожайностью и хорошими вкусовыми качествами ягод. Кроме того, новые сорта отличаются устойчивостью к болезням.

Основной способ размножения ягодных культур – вегетативный, в частности, отводками, корневыми отпрысками, черенками, а также делением куста [1]. Однако перечисленные способы вегетативного размножения для ежевики и малины не всегда результативны в силу низкой эффективности размножения. Решить данную проблему можно с использованием биотехнологического метода – клонального микроразмножения, позволяющего получать в течение года десятки тысяч здоровых растений от одного экспланта [2, 3]. Работы в этом направлении с успехом ведутся во многих лабораториях мира, в том числе и России [1]. Однако приведенные в литературных источниках регламенты размножения данных культур на всех этапах не в полной мере реализуют их морфогенетический потенциал in vitro .

Из литературных данных известно, что регулировать процесс морфогенеза возможно за счет изменения спектрального состава света. Показано, что спектральный состав по-разному влияет на рост и побегообразование растений. Например, фиолетовые и синие лучи ускоряют процесс фотосинтеза, что приводит к быстрому образованию более крупных растений [4], а различное соотношение лучей красного и синего света, например, 40% красного и 60% синего света, оказывает влияние на морфогенетические процессы, происходящие в растении. Область спектрального диапазона красного света довольно широка, и разные участки, например, дальний красный (730 нм) или красный (660 нм) отвечают за регуляцию различных физиологических процессов. Это, в свою очередь, не может не сказаться на продуктивности растений в целом [5]. В то же время добавление зеленого спектра (ЗС) к любым используемым облучателям приводит к повышению эффективности их воздействия на морфофизиологические процессы исследуемых объектов [6, 7]. В связи с тем что на ягодных культурах такого рода исследования ранее не проводили, работы в этом направлении представляют интерес, а полученные результаты имеют и практическое, и теоретическое значение.

Цель работы – изучить влияние света разного спектрального диапазона на морфогенез ежевики и малины in vitro .

Объект исследования – микропобеги малины (сорт Оранжевое чудо) и ежевики (сорт Black satin), ранее полученные в условиях in vitro . Для размножения использовали питательную среду Мурасига и Скуга [8], содержащую БАП в концентрации 0,5 мг/л и Эпин в концентрации 1 мг/л.

Изучение влияния света разного спектрального диапазона на рост и развитие микропобегов малины и ежевики проводили на кафедре генетики, биотехнологии, селекции и семеноводства, а также в лаборатории искусственного климата РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева. Для этого растения in vitro помещали под светодиодные (СД) лампы разного спектрального состава:

• 1)    СД-красный (длина волны = 660 нм);

• 2)    СД-синий (длина волны = 444 нм);

• 3)    натриевая лампа высокого давления (НЛВД) (длина волны = 602 нм);

• 4)    СД-белый (длина волны = 653 нм);

• 5)    СД-ЧЛБ (чип белый с люминофором, chip-on-boat) (длина волны = 623 нм);

• 6)    СД-зелёный (длина волны = 515 нм).

Контрольные растения выращивали в световой комнате с освещением белыми люминесцентными лампами (марка «OSRAM AG», производство – Германия). Растения подвергали постоянному освещению во всех вариантах в течение трёх пассажей. Высоту растений и коэффициент размножения определяли после каждого пассажа. Обработка экспериментальных данных выполнена на основе методов математической статистики. Исследования проводили в 10-кратной биологической и 2-кратной аналитической повторностях.

В результате исследований установлено, что изучаемые условия освещения оказывают разное воздействие на рост и развитие микропобегов малины и ежевики in vitro , а также на коэффициент их размножения. Причем для изучаемых видов растений установлены свои оптимальные режимы выращивания. Основные результаты исследований влияния спектрального состава света на высоту микропобегов и коэффициент размножения малины и ежевики приведены на рис. 1–4.

На основании проведенных исследований нами установлены некоторые закономерности и особенности ответной реакции микропобегов малины и ежевики на источник и спектр освещения. Показано, что от пассажа к пассажу наблюдается как увеличение роста микропобегов, так и коэффициента размножения. Однако следует отметить, что исследуемые спектры света оказывают неодинаковое действие на изучаемые морфогенетические процессы. Установлено, что культивирование микропобегов малины в условиях всех исследуемых спектров света приводит к уменьшению коэффициента размножения, но при этом формируются более высокие растения, чем в контрольном варианте. Исключение составляет применение светодиодных ламп красного спектра. В этих условиях наблюдается их ингибирующее воздействие на высоту побегов, в то время как при использовании светодиодных ламп синего (СД-С) спектра и чипа белого с люминофором (СД-ЧЛБ) учитываемый показатель достигает максимальных значений. Вероятно, это связано с усилением процесса фотосинтеза, что подтверждается формированием микропобегов с ярко выраженной зеленой окраской (рис. 5).

Что касается ежевики, то существенное влияние на рост микропобегов и коэффициент размножения оказали только условия освещения светодиодными лампами синего спектра и чип белый с люминофором (СД-ЧЛБ). В этих вариантах коэффициент размножения составил 5,3–5,8, в то время как в контрольном варианте учитываемый показатель не превышал 4,5. В остальных вариантах высота микропобегов и коэффициент

2,0

1,5

1,0

0,5

Illlhl

0,0

СД-К СД-С НЛВД СД-Б СД-ЧЛБ СД-З Контроль

Варианты

■ 1 пассаж ■ 2 пассаж ■ 3 пассаж

Рис. 1. Влияние спектрального состава света на высоту микропобегов малины

2,0

1,5

1,0

0,5

iiiihi

I

0,0

СД-К СД-С НЛВД СД-Б СД-ЧЛБ СД-З Контроль

Варианты

■ 1 пассаж ■ 2 пассаж ■ 3 пассаж

Рис. 2. Влияние спектрального состава света на высоту микропобегов ежевики

nhlh

СД-К СД-С НЛВД СД-Б СД-ЧЛБ СД-З Контроль

Варианты

1 пассаж

2 пассаж

3 пассаж

Рис. 3. Влияние спектрального состава света на коэффициент размножения малины размножения были ниже, чем в контроле, или на том же уровне. Однако следует отметить, что при

Высота побегов, см

Mil

СД-К СД-С НЛВД СД-Б СД-ЧЛБ СД-З Контроль

Варианты

1 пассаж

2 пассаж

3 пассаж

Рис. 4. Влияние спектрального состава света на коэффициент размножения ежевики

культивировании микропобегов ежевики в условиях СД-синий в течение трех пассажей наблюдали изменение окраски листовых пластинок. К концу наблюдаемого периода сформировались листья с красноватым оттенком (рис. 6), что свидетельствует о недостатке калия в питательной среде.

Таким образом, в результате проведенных исследований по изучению влияния света разного спектрального диапазона на морфофизиологические показатели микропобегов ежевики и малины, культивируемые in vitro , установлено,

А

Б

Рис. 5. Микропобеги малины: А – СД-зеленый, Б – НЛВД

Рис. 6. Микропобеги ежевики с красноватыми листьями (вариант СД-синий)

что изучаемые спектры по-разному оказывают влияние на морфогенетические процессы. Так, для увеличения роста микропобегов малины и ежевики in vitro целесообразно применять светодиодные лампы синего спектра (СД-С) и чип белый с люминофором (СД-ЧЛБ). Что касается повышения коэффициента размножения, то для ежевики наиболее благоприятные условия выращивании микрочеренков установлены при использовании СД-синий и СД-ЧЛБ, в то время как для малины ни один из исследуемых спектров света не оказал существенного влияния на коэффициент размножения.