ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА МОРФОГЕНЕЗ РАСТЕНИЙ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ (FRAGARIA × ANANASSA DUCH.) В КУЛЬТУРЕ IN VITRO
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА МОРФОГЕНЕЗ РАСТЕНИЙ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ (FRAGARIA × ANANASSA DUCH.) В КУЛЬТУРЕ IN VITRO
Аннотация
В публикации приведены данные по влиянию регуляторов роста 6-БАП (6-бензиламинопурин) и ИМК (индолил-3-масляная кислота) в разных концентрациях на рост и развитие эксплантов земляники садовой сорта Наше Подмосковье в культуре in vitro. Изучаемые регуляторы роста добавлялись в питательную среду на основе Мурасиге-Скуга в целях ускорения развития микрорастений и увеличения коэффициента размножения. Установлено, что ИМК в зависимости от концентрации (0,125-0,5 мг/л) увеличивает высоту растений от 14,6 до 36,9%, соответственно, применение 6-БАП в количестве 1 мг/л до 13,1%. Количество побегов и коэффициент размножения по вариантам составлял 2,72-3,51 шт., с максимальным значением на ИМК 0,25 мг/л (прибавка к контролю 29%). Существенное увеличение числа листьев было в вариантах с ИМК 0,125 и 0,25 мг/л, что соответствует прибавке – на 21,9 и 28,7%, при этом наиболее мощная биомасса (больше контроля на 69,2%) была при использовании ИМК 0,25 мг/л. В целом индолил-3-масляная кислота в количестве 0,25 мг, добавленная на 1 л питательной среды, оказала наибольший стимулирующий эффект на рост и развитие микрорастений земляники садовой и может быть рекомендована к применению на этапе массового размножения.
1. Введение
Производство ягодной продукции как в стране, так и в Сахалинской области ежегодно возрастает. Из всего широкого видового разнообразия наибольшую долю представляет земляника садовая (Fragaria × ananassa Duch.). Увеличение площадей под ягодники требует от сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяйств закупку посадочного материала или самостоятельное его выращивание. При этом из большого сортового разнообразия высокой популярностью пользуются сорта со слабой усообразовательной способностью , . Поэтому для их быстрого размножения применяют биотехнологический способ или микроклональное размножение в культуре in vitro, который широко себя зарекомендовал в зарубежных странах. Такой современный метод дает ряд преимуществ: быстрое получение однородного посадочного материала, исключение вирусных инфекций, экономическая выгода , , .
Многие исследования направлены на поиск новых и усовершенствование традиционных приемов размножения земляники садовой. Один из наиболее популярных – это применение регуляторов роста разной направленности действия , , . Так, например, на первых этапах размножения рекомендуют использовать регулятор роста ауксиновой природы индолил-3-масляную кислоту (или ИМК) в концентрации 1,0 мг/л, что позволяет увеличить ростовые процессы у растений. Также часто применяют цитокининовый фитогормон 6-БАП (6-бензиламинопурин), который эффективен для увеличения коэффициента размножения в дозах у разных исследователей от 0,5 до 1,5 мг/л в зависимости от сорта , , , . Учитывая, что одни и те же вещества в одинаковых концентрациях по-разному действуют на микрорастения у разных сортов, требуется определять оптимальную дозу для каждого сорта.
Цель работы – изучить влияние регуляторов роста растений на ускоренное размножение земляники садовой в культуре in vitro
2. Методы и принципы исследования
Опыт по определению действия регуляторов роста на морфогенез земляники содовой проведен в биотехнологической лаборатории СахНИИСХ – филиала ВИР за период 2023-2024 гг. В качестве объекта исследований служил сорт земляники садовой – Наше Подмосковье (включен в реестр селекционных достижений РФ в 2021 г; патентообладатели ФГБНУ ФНЦ Садоводства и ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»), среднераннего срока созревания. За основу был взят классический рецепт питательной среды Мурасиге-Скуга (сокр. – МС), в которой добавлялись регуляторы роста в следующих соотношениях:
1. Контроль (МС + 6-БАП 0,5 мг/л).
2. МС + 6-БАП 1 мг/л.
3. МС + ИМК 0,5 мг/л.
4. МС + ИМК 0,25 мг/л.
5. МС + ИМК 0,125 мг/л.
В последующем в стерильных условиях бокса в пробирку каждого варианта помещался эксплант земляники садовой. Расчеренкованные штативы помещались в фитотрон на 28 дней с условиями выращивания: температура +22-24 ̊С, влажность воздуха 60%, освещенность 3600 Лк, фотопериод 16 часов. Наблюдения состояли из измерений высоты растений, количества побегов и листьев. В конце эксперимента определяли общий вес микрорастений.
Статистическая обработка данных сделана с использованием пакета анализа в программе Microsoft Excel.
3. Основные результаты
Исследуемые препараты в разных концентрациях оказали существенное влияние на высоту микрорастений земляники садовой с первых дней роста (таблица 1).
На вторую неделю изучаемые регуляторы роста имели разнонаправленное действие. Высокая доза ИМК 0,5 мг/л немного замедляла рост растений на 3%. Понижения концентрации индолил-3-масляной кислоты до 0,25 мг/л оказало наибольшее стимулирующее влияние на увеличение высоты растений – на 17,8% от контроля. Через неделю во всех вариантах ИМК произошло улучшение показателей, с максимальной прибавкой на 30% в дозе 0,25 мг/л. К концу опыта установленная доза увеличивала высоту земляники садовой на 36,9%. При этом удвоение концентрации ИМК или ее двойное уменьшение были менее эффективны в 2,3 и 2,5 раза. Также 6-БАП в количестве 1 мг/л оказал благоприятное влияние на рост растений на каждую дату наблюдений в 13,1-13,8% от контроля.
Таблица 1 - Влияние регуляторов роста растений на высоту микрорастений земляники садовой в культуре in vitro
Вариант | 14 день | 21 день | 28 день | |||
см | ± к контролю, % | см | ± к контролю, % | см | ± к контролю, % | |
Контроль (6-БАП 0,5 мг/л) | 1,01 | - | 1,20 | - | 1,30 | - |
6-БАП 1 мг/л | 1,15 | 13,8 | 1,36 | 13,3 | 1,47 | 13,1 |
ИМК 0,5 мг/л | 0,98 | -3,0 | 1,19 | -0,8 | 1,51 | 16,2 |
ИМК 0,25 мг/л | 1,19 | 17,8 | 1,56 | 30,0 | 1,78 | 36,9 |
ИМК 0,125 мг/л | 1,05 | 4,0 | 1,30 | 8,6 | 1,49 | 14,6 |
НСР05 | 0,10 | - | 0,11 | - | 0,15 | - |
Количество образованных побегов имеет аналогичную тенденцию как в высоте микрорастений. Двойная концентрация 6-БАП с 21 дня существенно стимулировала регенерацию побегов с максимальным эффектом на 28 день наблюдений до 16,9% от контроля. Среди доз ИМК выделялась 0,25 мг/л, которая показала свою эффективность с первых дней опыта с максимальной прибавкой в 29% от контроля на 28 день (таблица 2).
Таблица 2 - Влияние регуляторов роста растений на количество побегов микрорастений земляники садовой в культуре in vitro
Вариант | 14 день | 21 день | 28 день | |||
шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | |
Контроль (6-БАП 0,5 мг/л) | 2,40 | - | 2,47 | - | 2,72 | - |
6-БАП 1 мг/л | 2,37 | -1,3 | 2,79 | 13,0 | 3,18 | 16,9 |
ИМК 0,5 мг/л | 2,02 | -15,8 | 2,20 | -10,9 | 2,73 | 0,4 |
ИМК 0,25 мг/л | 2,76 | 15,0 | 3,11 | 25,9 | 3,51 | 29,0 |
ИМК 0,125 мг/л | 2,44 | 1,7 | 2,82 | 14,2 | 3,16 | 16,2 |
НСР05 | 0,28 | - | 0,30 | - | 0,33 | - |
Регуляторы роста оказали влияние на листообразование. За первые 2 недели роста количество листьев на одно микрорастение в среднем составляло по вариантам от 4,64 до 6,16 шт. Во всех исследуемых дозах наблюдалось ингибирование показателя до 18,5%. Только ИМК (0,25 мг/л) имел положительную тенденцию к увеличению количества листьев – на 5,3% от контроля (таблица 3).
Таблица 3 - Влияние регуляторов роста растений на число листьев микрорастений земляники садовой в культуре in vitro
Вариант | 14 день | 21 день | 28 день | |||
шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | |
Контроль (6-БАП 0,5 мг/л) | 5,69 | - | 6,18 | - | 6,61 | - |
6-БАП 1 мг/л | 5,34 | -6,2 | 6,14 | -0,6 | 6,66 | 0,8 |
ИМК 0,5 мг/л | 4,64 | -18,5 | 5,48 | -11,3 | 6,75 | 2,1 |
ИМК 0,25 мг/л | 6,16 | 8,3 | 7,75 | 25,4 | 8,51 | 28,7 |
ИМК 0,125 мг/л | 5,62 | -1,2 | 7,00 | 13,3 | 8,06 | 21,9 |
НСР05 | 0,60 | - | 0,70 | - | 0,79 | - |
На 21 день произошло выделение вариантов ИМК в дозах 0,125 и 0,25 мг/л, под действием которых получено существенное увеличение числа листьев на 0,82 и 1,57 шт. В других исследуемых вариантах значения на уровне контроля как при 6-БАП (1 мг) или ниже – на 11,3% с ИМК (0,5 мг/л). На последний день наблюдений наиболее облиственными были те же варианты (ИМК 0,125 и 0,25 мг/л), при этом прибавка достигала своей максимальной цифры в 21,9 и 28,7%.
Более развитые растения земляники по основным биометрическим характеристикам не всегда имели большую биомассу (рисунок 1).
Рисунок 1 - Средний вес микрорастений земляники садовой в зависимости от применяемого регулятора роста
4. Обсуждение
Наибольшее значение при микроклональном размножении в период активного тиражирования исходного материала имеет коэффициент размножения, который пропорционален количеству образованных побегов. Значения колеблются в зависимости от сортовых особенностей и состава питательной среды и в среднем могут составлять от 1,6 до 7,5 ед. В целом земляника садовая сорта Наше Подмосковье имеет среднюю побегообразовательную способность в 2,7 ед. При этом повешенная доза 6-БАП увеличивает коэффициент до 3,2 ед. Модифицированная питательная среда с добавлением ИМК имеет коэффициент размножения от 2,7 до 3,5 ед., наибольшее количество заложенных почек побегов достигается с применением ИМК 0,25 мг/л.
На четвертую неделю на вариантах с ИМК наблюдались первые признаки ризогинеза, которые распределялись в зависимости от дозы с максимальным количеством корней и их длины в дозе 0,25 мг/л. Поэтому индолил-3-масляная кислота перспективна в дальнейших исследованиях в целях применения на этапе адаптации и укоренения растений в субстрат.
5. Заключение
В результате полученных данных исследуемые регуляторы роста (6-БАП и ИМК) в изучаемых концентрациях имели неоднозначное действие на биометрические показатели микрорастений земляники содовой в течение периода вегетации. Наибольшая отзывчивость на препараты достигается к 28 дню опыта. Стимуляторы роста положительно влияли на достоверное увеличение к контролю: высоты растений 14,6-36,9%, количества побегов 16,2-29,0%, числа листьев 21,9-28,7%.
Наиболее эффективный регулятор роста по всем исследуемым параметрам был ИМК 0,25 мг/л, что подтверждает и максимальный показатель биомассы микрорастения земляники садовой в 0,44 г. Поэтому для земляники садовой сорта Наше Подмосковье наиболее целесообразно применять ИМК в количестве 0,25 мг при добавлении на 1 л питательной среды на этапе массового размножения, что существенно увеличивает коэффициент размножения земляники садовой в 1,3 раза.