Влияние водных растворов биологически активных веществ на укоренение полуодревесневших черенков можжевельника скального скайрокет (Juniperus scopulorum skyrocket)

Одной из главных проблем питомниковод-ства является размножение сортовых хвойных культур. В настоящее время укоренение черенков – наиболее доступный метод получения посадочного материала большинства сортовых хвойных культур по сравнению с прививкой и микроклональным размножением, но его эффективность зависит от многих факторов, которые и являются предметом современных исследований.

Цель исследования – изучение укоренения полуодревесневших черенков востребованного в производстве сорта можжевельника скального Скайрокет ( Juniperus scopulorum Skyrocket), который на практике показывает нестабильную приживаемость [1–7]. Так, из всех изучаемых в питомнике Крымского селекционного центра «Гавриш» можжевельников укореняемость этого вида была наименьшей (34,8 %). Его корнеобра-зование стимулировали погружением базальной части черенков на 3 с в 50 %-й спиртовой раствор индолил-3-масляной кислоты (ИМК) в концентрации 1 г/л [1]. В то же время данный вид можжевельника показал 100 %-ю укореня-емость в опытах на базе Никитского ботанического сада, где основания черенков замачивали в течение 12 ч в водном растворе ИМК 50 мг/л [2]. Часть исследователей сообщают, что для получения стабильных результатов на трудно-укореняемых хвойных культурах целесообразно в дополнение к ИМК вводить в стимулирующий раствор глюкозу и аминокислоты. Например, при стимулировании корнеобразования пихты изящной раствором ИМК 50 мг/л + глюкоза 5 г/л + глицин 1,3 г/л корни образовались у 42,5 % черенков, в то время как в варианте только с ИМК 50 мг/л этот показатель составлял всего 25 % [3]. Помимо ИМК, при укоренении хвойных видов с целью получения стабильных результатов успешно использовали такие биологически активные препараты, как Циркон [4, 5] и Рибав-Экстра [6].

Необходимость подтверждения стимулирующего эффекта экзогенных биологически активных веществ актуальна, потому что большинство исследований проводили при различных исходных условиях без одновременного сравнения вариантов с препаратами и контрольного варианта без стимуляторов, который, по некоторым данным, тоже демонстрирует высокий процент укоренения [7].

Материалы и методика

Исследования осуществляли на базе производственного питомника декоративных растений «Вашутино» в отделении, расположенном в г. Зубцове Тверской обл. Укоренение черенков проводили с апреля по сентябрь 2021 г. в зимней теплице, внутри которой были оборудованы двускатные пленочные тоннели – «черенковницы». В нашем исследовании использовались полуодре-весневшие черенки можжевельника сорта Скай-рокет длиной 10–12 см. Растительный материал (боковые ветви длиной 15–20 см) заготавливали за 4 сут до высадки из средней части 5–6-летних маточных растений и хранили до нарезки в холодильнике при температуре 0…1 °С в полиэтиленовых пакетах. В день закладки опыта ветви нарезали на черенки – нижний срез черенка делали в зоне полуодревеснения (светло-коричневое окрашивание коры) с таким расчетом, чтобы до места с зеленым окрашиванием оставалось расстояние 3–4 см, верхушку по необходимости укорачивали до нужной высоты – 10–12 см (рис. 1). При высадке в субстрат для укоренения помещали основание полуодревесневшего черенка светло-коричневого цвета.

С целью стимулирования укоренения нами изучены следующие водные растворы регуляторов и физиологически активных веществ в разных концентрациях: Циркон 0,5 и 1,0 мл/л; Рибав-Экстра 0,1 и 0,3 мл/л; ИМК-К (калиевая соль индолил-3-масляной кислоты) 50 мг/л; ИМК-К 50 мг/л + глицин 1 г/л + глюкоза 5 г/л; ИМК-К 50 мг/л + α -НУК 50 мг/л + янтарная кислота 500 мг/л + глицин 3 г/л; Циркон 0,5 мл/л + Рибав-Экстра 0,1 мл/л; ИМК-К 50 мг/л + Рибав-Экстра 0,1 мл/л; ИМК-К 100 мг/л; Циркон

Рис. 1. Исходный черенок можжевельника Скайрокет

1 мл/л + Рибав-Экстра 0,3 мл/л; контроль – дистиллированная вода.

Полуодревесневшие черенки нижними концами длиной 3–4 см от основания помещали в растворы при температуре 12...15 °С на 20 ч. В растворах с содержанием калиевой соли индолил-3-масляной кислоты (ИМК-К)

Рис. 2. Размещение черенков в «черенковнице»

и α -нафтилуксусной кислоты ( α -НУК) навески данных веществ предварительно растворяли в небольшом (5 мл) количестве этилового спирта, а затем доводили раствор до нужного объема дистиллированной водой. Остальные вещества растворяли в дистиллированной воде. Для исследований было заготовлено 1 056 черенков, по 8 черенков в 11 повторностях в каждом варианте. Высадку черенков в кассеты (96 ячеек «ель глубокая», размер 40 x 60 см, глубина ячеек - 9 см, объем ячейки – 85 мл) осуществляли 16 апреля 2021 г. Черенки высаживали в торфяно-перлитовый (2:1) субстрат на глубину обработанной части (3–4 см). Повторности располагали в 11 кассетах рандомизированно. Кассеты были размещены блоком среди производственных кассет в «черен-ковнице» с установкой искусственного тумана низкого давления. «Черенковница» с переменной высотой 0,6–0,9 м и подогревом субстрата была укрыта полиэтиленовой пленкой и находилась в пленочной ангарной теплице, оборудованной системами воздушного отопления и испарительного охлаждения. Дополнительно в теплице под кровлей была натянута затеняющая сетка из белого спанбонда плотностью 60 г/ м² (рис. 2).

Средний режим включения туманообразующей установки в солнечные дни составлял 5 с в 30 мин, в пасмурные дни опрыскивание черенков проводили один раз в сутки. Результаты опыта обрабатывали методом дисперсионного анализа [8].

Результаты и обсуждение

Результаты исследований свидетельствуют о стимулирующем воздействии ИМК-К на процесс укоренения черенков (таблица, рис. 3) по сравнению с контролем.

При этом положительное влияние на уко-реняемость черенков препаратов Циркон и Ри-бав-Экстра и их смесей в исследуемых концентрациях не выявлено. Совместное применение препарата Рибав-Экстра 0,1 мл/л и ИМК-К 50 мг/л в варианте 9 (см. таблицу) показало лучшие результаты, однако дополнительная статистическая обработка вариантов опытов 5, 6, 9, 11

Доля укоренившихся полуодревесневших черенков можжевельника скального Скайрокет после замачивания оснований (3–4 см) в жидких регуляторах на 20 ч, 16 апреля 2021 г. (дата учета 18.09.2021 г.)

№ опыта	Вариант	Доля черенков с корнями, %	Разница с контролем, %
1	Циркон 0,5 мл/л	72,7	1,1
2	Циркон 1,0 мл/л	73,9	2,3
3	Рибав-Экстра 0,1 мл/л	67,0	-4,5
4	Рибав-Экстра 0,3 мл/л	73,9	2,3
5	ИМК-К (калиевая соль ИМК) 50 мг/л *	94,3	22,7
6	Состав 1 (ИМК-К 50 мг/л + глицин 1 г/л + глюкоза 5 г/л)	94,3	22,7
7	Состав 2 (ИМК-К 50 мг/л + α - НУК 50 мг/л + янтарная кислота 500 мг/л + глицин 3 г/л)	81,8	10,2
8	Циркон 0,5 мл/л + Рибав-Экстра 0,1 мл/л	83,0	11,4
9	ИМК-К 50 мг/л + Рибав-Экстра 0,1 мл/л	97,7	26,1
10	Контроль	71,6	0,0
11	ИМК-К 100 мг/л	92,0	20,5
1 12	Циркон 1,0 мл/л + Рибав-Экстра 0,3 мл/л	62,5	-9,1
		НСР0,5	14,75

* Желтым цветом выделены существенные варианты.

не установила существенного преимущества варианта 9. Таким образом, стимулирующее взаимодействие препарата Рибав-Экстра с ИМК-К на укоренение черенков не подтверждено, исследования необходимо продолжить после того, как будет установлена оптимальная концентрация ИМК-К.

В вариантах 5, 6, 9, 11 укореняемость была существенно выше, чем в контроле, – на 20,5– 26,1 %. В варианте 7 этот показатель снизился по отношению к лучшим вариантам с ИМК-К на 10,3–15,9 % – до 81,8 %. По нашему мнению, это произошло из-за превышения оптимального содержания стимуляторов ауксинового ряда в данном варианте, так как α-НУК является более физиологически активной, чем ИМК-К. Например, при укоренении побегов ясеня in vitro на питательных средах с содержанием ИУК 0,2 мг/л, ИМК 0,2 мг/л и α-НУК 0,2 мг/л степень укоренения побегов составляла 27,4 %, 40,5 % и 75,0 % соответственно. То есть при одинаковой концентрации степень укоренения на среде, содержащей α -НУК, была почти в 2 раза выше, чем на среде с ИМК. Однако при содержании α -НУК

Сгнившие черенки

Вариант

Черенки с

Черенки

с

каллусом корнями

Рис. 3. Доля укоренения и каллусообразования черенков можжевельника Скайрокет по вариантам, %. Высадка 16 апреля 2021 г. Дата учета 18 сентября 2021 г.

в концентрации 1 мг/л укореняемость побегов резко снижалась – до 21 % [9]. О фитотоксичности высоких концентраций α -НУК свидетельствует и ряд других исследований [10]. Таким образом, можно предположить, что в варианте 7 снижение

укореняемости можжевельника произошло в результате превышения в зоне корнеобразования количества гормонов ауксинового ряда. Если допустить, что гормональная активность α -НУК в 2 раза выше ИМК, то в эквиваленте ИМК данный раствор имел концентрацию 150 мг/л (50 мг/л ИМК-К+50 мг/л α -НУК = 150 мг/л ИМК); и этот уровень уже выше оптимального

Рис. 4. Черенки в контрольном варианте 10. Тип корнеобразования «классический» – корни образуются из основания черенка. На части неукорененных черенков виден каллус

Рис. 5. Корневая система черенков в варианте 7.

На крайних справа и слева черенках отчетливо видно «гнилое основание»

для укоренения полуодревесневших черенков данного сорта можжевельника.

Эти выводы подтверждаются анализом корневой системы черенков в разных вариантах опыта. В данной работе мы впервые вводим определение и исследуем такие показатели корневой системы, как «гнилое основание» и «зона корнеобразо-вания» черенка. Под зоной корнеобразования подразумевается часть основания черенка от самого нижнего до самого верхнего корня. «Гнилое основание» черенка – это неживая базальная часть укоренившегося черенка от основания до первого нижнего живого корня. Причиной наличия «гнилого основания» могут быть различные неблагоприятные факторы – инфекции, пере-увлажненность и высокая плотность субстрата, неблагоприятные температурные условия и др.

В эксперименте были созданы оптимальные условия для укоренения, повторности размещали рандомизированно, поэтому наличие в одних вариантах черенков с развитым каллусом в основании, в других – черенков с развитыми корнями в основании и в третьих – черенков, которые имели «гнилое основание», по нашему мнению, характеризует гормональный статус тканей основания черенка, а именно: избыток гормонов ауксинового ряда. Так, при базипетальном транспорте эндогенных ауксинов их максимальная концентрация находится в основании черенка. Экзогенные ауксины при замачивании оснований черенка равномерно распределяются в камбиальной зоне стволика. Таким образом, в основании черенка общая концентрация ауксинов наивысшая, а по мере удаления от основания вверх концентрация снижается. Если имеющаяся или созданная концентрация ауксинов в основании черенка минимальна для укоренения, то образование корней происходит по, как мы называем, «классическому типу» (рис. 4).

Если соответствующая концентрация оптимальна, то «гнилое основание» отсутствует, а расширяется зона корнеобразования. Когда концентрация ауксинов в основании превышает оптимальную и стремится к фитотоксичной, начинает образовываться «гнилое основание» (рис. 5).

В вариантах 7, 9, 11 по сравнению с контролем произошло увеличение количества корней первого порядка в 1,4, 1,5, 1,48 раза соответственно, что свидетельствует о хорошем качестве корневой системы (рис. 6). В вариантах 7 и 11 длина зоны корнеобразования в 5–7 раз превышала аналогичный показатель в контрольном варианте (рис. 7). Однако в этих же вариантах значительно проявилась и зона «гнилого основания». Так, в варианте 11 она составила 0,27 см, а в варианте 7 – 1,1 см (рис. 8). Можно предположить, что концентрация ауксинов в варианте 7 (150 мг/л в эквиваленте на ИМК) избыточна для стимулирования черенков, о чем свидетельствует не только значительная зона «гнилого основания», но и снижение степени укоренения на 15,9 % по сравнению с лучшим вариантом 9. Несмотря на это, в варианте 7 наблюдаются высокое значение среднего количества корней на один черенок (5,095 шт.) и самая длинная зона корнеобразования (0,69 см). Данные результаты не противоречат друг другу, так как в устойчивых к такой концентрации черенках основание сгнило из-за фитотоксичной суммарной дозы эндогенных и экзогенных ауксинов, а зона корне-образования сместилась вверх; и при отсутствии эндогенных ауксинов в более верхних частях стебля экзогенная обработка оказала стимулирующее влияние. Черенки, которые предположительно имели более высокий эндогенный ауксиновый статус, в результате своего физиологического состояния (возможно, более молодые, апикальные и пр.) в этом варианте погибли.

Рис. 6. Среднее количество корней на 1 черенок можжевельника Скайрокет, шт., по вариантам. 18 сентября 2021 г.

Рис. 7. Средняя длина зоны корнеобразования одного черенка можжевельника Скайрокет, см, по вариантам. 18 сентября 2021 г.

Рис. 8. Средняя длина «гнилого основания» на 1 черенок можжевельника Скайрокет, см, по вариантам. 18 сентября 2021 г.

В варианте 11, где концентрация ИМК-К составляла 100 мг/л, также наблюдается появление «гнилого основания», но оно значительно меньше, чем в варианте 7; длина зоны корнеобразо-вания вторая по величине, среднее количество корней – 5,45 шт., что является одним из лучших значений этого показателя (рис. 9).

Наличие зоны «гнилого основания» и одного из лучших значений по укореняемо-сти (92 %), по нашему мнению, свидетельствует о том, что концентрация ИМК-К в варианте 11 является эффективной, но физиологически высокой – на грани фитотоксичности. В других

Рис. 9. Укорененные черенки, вариант 11

Рис. 10. Укорененные черенки, вариант 9 (лучший)

Рис. 11. Укорененные черенки, вариант 6

лучших вариантах по показателю укореняемости (5, 6, 9) зона «гнилого основания» отсутствует, длина зоны корнеобразования варьирует в пределах 1–2 мм. В варианте 9 сформировавшаяся корневая система наиболее качественная за счет большего числа корней – в среднем 5,46 шт. на черенок (рис. 10).

Наличие в вариантах 5 и 6 небольшой доли черенков с каллусом свидетельствует о возможном недостатке для их укоренения гормонов ауксиновой природы (рис. 11).

Можно предположить, что обработка растворами с ИМК-К 50 мг/л не обеспечивает часть черенков достаточным уровнем ауксинов. Возможно, это является следствием разнокаче-ственности черенков. В остальных вариантах показатели корневой системы существенно не отличаются от контрольных.

Выводы

Таким образом, из исследованных регуляторов роста и физиологически активных веществ в разных концентрациях существенное положительное влияние на степень укоренения полуодревесневших черенков можжевельника скального Скайрокет оказали растворы с ИМК-К.

Препараты Рибав-Экстра и Циркон в исследованных концентрациях не влияли на степень укоренения.

При концентрации ИМК-К в растворе 100 мг/л начинаются явления фитотоксичности для исследуемой культуры.

При концентрации ИМК-К в растворе 50 мг/л части черенков не хватает гормонов ауксиновой природы для формирования корневой системы.

Наиболее эффективая концентрация ИМК-К в растворе стимулятора для полуодревесневших черенков можжевельника скального Скайрокет варьирует в пределах 50–100 мг/л.

Необходимо продолжить изучение использования ИМК-К и препарата Рибав для стимулирования укоренения хвойных культур.