Введение в культуру in vitro хосты (Hosta) для декоративного озеленения садов и парков

В связи с активным использованием в современном цветоводстве декоративнолиственных растений большое значение приобретают технологии массового производства оздоровленного высокостандартного посадочного материала. Одним из быстрых способов вегетативного размножения является микроклональное размножение. Кроме того, растения хосты, полученные в культуре in vitro, обладают комплексом признаков, из-за которых их использование более предпочтительно, чем размноженных традиционными способами.

Культивирование клеток является неотъемлемой частью технологии культивирования тканей и тканевой инженерии, поскольку именно оно определяет основы выращивания клеток и поддержания их в жизнеспособном состоянии ex vivo [ 3 ] .

Пионером клонального микроразмножения считается французский ученый Жан Морель, который в 50-х годах двадцатого века получил первые растения - регенеранты орхидей. В то время техника культивирования апикальных меристем in vitro уже была хорошо разработана. Как правило, исследователи в качестве первичного экспланта использовали верхушечные меристемы травянистых растений: гвоздики, хризантемы, подсолнечника, гороха, кукурузы и др. В нашей стране работы по клональному микроразмножению были начаты в 30-х годах в лаборатории культуры тканей и морфогенеза. Под руководством Р.Г. Бутенко были изучены условия микроразмножения картофеля, сахарной свеклы, гвоздики, герберы и др. растений, предложены промышленные технологии [2, 3].

Культуры клеток растений традиционно выращиваются либо в виде суспензии в жидкой питательной среде, либо в виде каллусной культуры на твердой питательной основе. Культивирование недифференцированных клеток и каллуса требует соблюдения определенного баланса гормонов роста растений – ауксинов и цитокининов [ 7 ] .

Культивируемые клетки высших растений могут рассматриваться как типичные микрообъекты, достаточно простые в культуре, что позволяет применять к ним не только аппаратуру и технологию, но и логику экспериментов, принятых в микробиологии. Вместе с тем, культивируемые клетки способны перейти к программе развития, при которой из культивируемой соматической клетки возникает целое растение, способное к росту и размножению [5]. В основе метода микроклонального размножения лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность, т.е. под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растению. Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения:

– получение генетически однородного материала;

– освобождение растений от вирусов, грибковых и бактериальных инфекций;

– высокий коэффициент размножения (105-107 ед. - для травянистых, цветочных растений, 104-105 ед. - для кустарниковых, древесных);

– сокращение продолжительности селекционного процесса;

– ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;

– возможность проведения работ в течение всего года и экономия площадей, необходимых для выращивания маточников [ 1, 3 ] .

Процесс клонального микроразмножения можно разделить на несколько этапов:

• 1.    Выбор растения-донора, изолирование и стерилизация экспланта, создание условий для его роста на питательной среде;

• 2.    Собственно размножение путем: а) размножения через каллусную или суспензионную культуру; б) индукции образования адвентивных почек тканями листа, стебля, чешуйками и донцем луковиц, корневищем, зачатками соцветий - без образования ими каллусной ткани; в) стимуляции развития всех пазушных почек экспланта в результате подавления апикального доминирования как химическим путем, так и при микрочеренковании побегов;

• 3.    Укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям;

• 4.    Выращивание извлеченных из культуральных сосудов растений в

условиях теплицы в почве. Подготовка к реализации или высадке в поле [ 4, 5 ] .

Одной из культур, которые пользуются спросом в декоративном садоводстве, является хоста – «королева» теневого сада. Хоста ( Hosta Tratt.), или Функия – род многолетних травянистых растений семейства Спаржевые ( Asparagaceae Juss.). Названа в честь австрийского врача и ботаника Н. Хоста. Широко применяется в декоративном садоводстве при создании клумб, рабаток, бордюров. Голубизна отчетливо заметна весной - в начале лета, к концу лета постепенно исчезает. Образует крупный куст высотой до 60-70 см, диаметром 70-80 см. Цветки светлолиловые. Цветет в июле в течение 10-14 дней [ 8 ] .

Основная часть реализуемого посадочного материала в России импортируется из Голландии. Вопросами размножения представителей рода хоста в культуре in vitro занимались О.И. Молканова, О.А. Чурикова [ 6 ] .

В условиях интродукции, особенно в климатических условиях Республики Марий Эл, размножение хосты традиционными способами часто затруднено в связи с нестабильным плодоношением растений и медленным ростом семенного и вегетативного потомства. Поэтому появилась необходимость в поиске ускоренного метода ее размножения.

Цель работы заключалась в разработке научно обоснованной технологии микроклонального размножения хосты, обеспечивающей получение качественного посадочного материала в короткие сроки и в определении условий адаптации растений хосты, полученных в культуре in vitro, к нестерильным условиям.

Для введения в культуру с маточных растений были взяты «пяточки» со спящими почками и части корневищ. Материал промыли в проточной воде от частичек почвы, затем обработали дезинфицирующим раствором средства на магнитной мешалке для удаления внешней инфекции с растительных эксплантов. Далее провели промывку черенков проточной водой. Стерилизацию эксплантов произвели «Лизоформином 3000». Затем части растения промывали 3 раза в бидистиллированной воде. Следующий этап – пассаж эксплантов на питательную безгормональную среду MS, в состав которой входили макро- и микросоли, витамины и хелат железа. Уже после 3 недель культивирования наблюдали образование каллуса и протокормов. Все прижившиеся экспланты пересаживали на новую питательную среду MS с добавлением 1мг/л 6-БАП для получения новых микропобегов (Рис. 1).

Рис. 1. Культивирование микропобегов хосты

Для образования корней в питательную среду добавляли ауксины в концентрации 1 мг/л. Когда у микроклона образовывались корни, его извлекали из сосудов для микроразмножения и сажали в горшки, заполненные перегноем. Затем горшочки помещали в микротеплички, чтобы дать всходам возможность постепенно привыкнуть к естественным условиям. Как только они адаптировались (через 4-6 недель), растения содержали в лабораторных условиях. После полной адаптации растения пересаживали в открытый грунт. Выращенные растения характеризовались быстрыми темпами роста и обильным кущением. На второй год выращивания растения цвели и плодоносили.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что микроклональный способ вегетативного размножения хосты "Голубая мышь" зарекомендовал себя как высокоэффективный и экономически оправданный. В настоящее время он позволяет в Ботаническом саду-институте ПГТУ получать безвирусный материал в краткие сроки в большом количестве для реализации населению.