close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

317

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
ГЛУШКОВА Татьяна Николаевна
ИЗУЧЕНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
РОСТА В КУЛЬТУРЕ ТКАНИ КАРТОФЕЛЯ
Специальность 03.00.23—биотехнология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва 2003
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа
выполнена
на
кафедре
се1ьскохозяйственной
биотехнологии Московской сечы-кохозяйственнои академии им К А
Тимирязева
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:
В.М. Ковалев
доктор биологических наук, профессор
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:
доктор биологических наук, старший научный сотрудник
А. В. Поляков
М.М. Янина
кандидат химических на\ к
ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:
Брянская государственная сельскохозяйственная академия
Защита диссертации состоится « 10 » июня 2003 г в 14 00
часов
на заседании диссертационного совета Д 220 043 10 при
Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева по
адресу
127550, г. Москва, И - 550, ут Тимирязевская, 49, отдел
зашиты диссертаций
С диссертацией м<~
•• '-"-ся в центральной научной
библиотеке МСХЛ
Автореферат ра с—'
~
"103 г
Ученый секре^
диссертацией! > v CL
кандидат биологических наук
/C*£~- /
—
Г
>И. Карлов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Картофель (Solanum tuberosum L.) является
одной из важнейших продовольственных, технических и кормовых культур.
По нему накоплен ценный теоретический материал и стала реальной
разработка
клеточных
технологий,
нужных
сельскохозяйственному
производству (Wang, Ни, 1982; Bajaj, Sopory, 1986; Есипова, 1987; МеликСаркисов, Фадеева, 1989). Биотехнология картофеля in vitro нашла широкое
применение в первичном семеноводстве данной культуры - в технологиях
оздоровления, микроклонального размножения, депонировании сортовых
коллекций in vitro, получении микроклубневого посадочного материала.
Одним из путей интенсификации технологий картофеля in vitro является поиск
новых эффективных регуляторов роста.
Методы культуры клеток и тканей способствуют ускоренному решению фундаментальных и прикладных проблем экспериментальной биологии
растений.
Картофель
является
удобным
объектом
для
биотехнологических исследований (Сидоров, 1990; Nerem, 1991; Potato, 1993),
в частности, для изучения новых, нетрадиционных в культуре тканей
регуляторов роста.
Изучение новых для культуры тканей регуляторов роста проводится с
целью поиска более дешевых и достаточно эффективных препаратов по
сравнению
с
используемыми
синтетическими
аналогами
природных
фитогормонов. Это позволит интенсифицировать и удешевить современные
технологии
первичного
семеноводства
— регенерацию,
оздоровление,
ускоренное размножение безвирусного посадочного материала картофеля, а
также селекционные и генно-инженерные работы.
ЦНБ МСХА
фонд, научной
J3^L
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цепи и задачи исследования
скриниш
регуляторов
роста,
Целью таннои работы явчяется
применяемых
в
различных
технологиях
растениеводства на предмет их возможной актинности н к> льтурс гишш
В соответствии с вышеиз оженным были постав 1ены стел\юшие
1
Провести
первичный
биосхриниш
нетрадиционных для к\ ivrvpbi тканей рег\ ляторов роста различного
типа
1еистчия
и
отобрать
несколько
рсг\ ляторон для дальнейшего
наибо iec
)ффектианых
ич изучения в ьл 1ьтуре ткани
карто<|)е 1я
2
Мочить действие отобраггных реггтяторов роста
на npuuecvbi прямого \ч>рфогенер5а и ка- j >coi ерез i ьартофс 'я ir vit'o
\ разных генотипоя картсфе 1Я
1
Hjv4»rrb "ействие рил 1чшрив росп на проц<.с«.ы
морфогенс ;а и ( ка. ТУСНОИ ткани разных i снотипов к фтофе w
4
Вьявить влияние р.гчяторов роста на
Ь
Из\ч|пь KHCTBie p~"~> ""яторов роста на
ктубнеобразоваиия in vitro v разных генотипов картофеля
Научная новизна. Впервые провеклт детальное изучение свойств
рег\ ляторов роста пито ефа, г\м^та ьатрия и к\тьт\ре тканей картофечя
p^j !ичных
генотиноа
[[оказана
испо тыования в KV |ьг\рс ткани
приншшиальная
возможность
их
Выявлена выиж^я морфогенетическая
активьость регу ятора pi>cTa I'.iro и,фа в процессах прямого мирфо1 слеза
^игтельного 1спониротния растении и ктубие1юразования in vitro а также
rvMara мафия в процессах микроклона, ыюго размноженич
1-чттетыюго
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
депонирования и клубнеобразования in vitro. Дана экономическая оценка
эффективности применения цитодефа в культуре ткани.
Практическая значимость. Результаты данной диссертационной
работы
могут
быть
использованы
семеноводства,
как
микроклубневого
посадочного
в
таких
микроклональное
материала,
технологиях
первичного
размножение,
длительное
получение
депонирование
сортовых коллекций in vitro, а также в селекционных и генно-инженерных
работах при получении растений-регенерантов с целью их интенсификации и
удешевления.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были
представлены на VI международной конференции «Регуляторы роста и
развития растений» (Москва, 2001), на Всероссийской научно-практической
конференции «Биотехнология - возрождению сельского хозяйства России в
XXI
веке»
(Санкт-Петербург,
2001),
на
заседаниях
кафедры
сельскохозяйственной биотехнологии.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано
5 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит
из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, из трех
глав
экспериментальной
части,
выводов,
заключения,
рекомендаций
производству и списка цитируемой литературы. Материал диссертации
изложен на 164 страницах машинописного текста, включая 44 таблицы и 8
рисунков. Список использованной литературы включает 233 наименования, из
которых 122 иностранных источника.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЪЕКТЫ II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объекта исследования использовали стерилылю куьт>ру
картофеля
3-х
(.ортов
Невский
Жмювскии
ранний
Удача,
любезно
переданные нам coipy шиком ВНИИКХ профессором Л М Хромовой Выоор
сортов опреде 1ялся их морфогеиетическим погенциаром в KV ibrypein vitro
Техника культивирования m vitro.
В
работе
придерживались
и: ьсиохозяйственнои
биотехнологии
принятых
МСХА
iа
методик
кафедре
стери шзшши
питательных сред инструмен гов и оборудования из-юженных в практикуме
«Лабораторно-иралсги ies-кие заняшя по селы.ко\о»яист131«.шой бишехно^огии >
(19%)
Первичным биоскрининг реп. иторов роста
кратной
повторное! и
'важды
при
ггом
на
ipono шли в 4-х
каждой
чашке
Петри
к\тьтивировали 20 ^^^,п^lнтoв (междо% }~чт стебля) в течение 1,5 месяцен
Изучали семь регу ыюртн роста цитодеф мива.", крезаиин ">пин цикоцс 1ь
пь-[
пмат натрия в кокаин рациях
она1изирови.1и
но
степени
U 1, 0 5
po]p<.crui.ia
и
1,0 мг/1
интенсивности
)кстанты
про letcoR
морфогхи^ла В контрольных napnairrox iit.noibJOHa-iH scuiHH ИУК I пкже их
сочетание
Прямой морфогенез
)м.п инты аырлшино.1и на питательной среде
Mvpacure Ск\га (V1L) Огобранньге по роультагам первичного биоскрининга
perv |яторы роста начали по o n e 1ьности в широком диапазоне конпешраций
и в сочетании с другими perv-ягорами роста Опыты проводили в 6-кратиои
повторное™ в течение 10 недель н^ каждой чашке Петри кмьгивировали го
15 жеплантов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Каллусогенез. Изучали действие отобранных регуляторов роста на
процессы каллусогенеза
из междоузлевых эксплантов стебля у разных
генотипов картофеля. В качестве контрольного варианта использовалась среда,
содержащая 2,0 мг/л 2,4-Д и 3,0 мг/л кинетина.
Морфогенез
из
каллусной
ткани.
Каллус
получали
из
междоузлевых эксплантов на стандартной среде для каллусогенеза (2,0 мг/л
2,4-Д и 3,0 мг/л кинетина). Изучали регуляторы роста в отдельности и в
сочетании с другими регуляторами роста на наличие морфогенетической
активности. Экспланты оценивали по интенсивности процессов морфогенеза.
Клубнеобразование in vitro. Микрочеренки высаживали в пробирки
по 5 штук в каждой, в 8-кратной повторности. Растения культивировали в
темноте в течение 2-х месяцев и оценивали по следующим показателям: общая
масса
клубней
в варианте,
масса
клубней
по фракциям, динамика
клубнеобразования, положение клубней на растении и т. д.
Микроклональное размножение пробирочных растений картофеля
изучали на среде МС с добавлением регуляторов роста в концентрациях 0,001
- 100,0 мг/л. Опыт проводили в 8-кратной повторности по 4 микрочеренка в
пробирке в течение 1,5 месяцев. Растения анализировали по биометрическим
показателям.
Длительное
депонирование
растений
картофеля
in
vitro.
Микрочеренки стерильных растений картофеля высаживали в пробирки по 5
штук (повторность - 8-кратная) и культивировали в течение 4 месяцев. В
качестве контроля была взята среда, содержащая 4 % маннита. Цитодеф
изучали в концентрации 3,0 мг/л для сорта Невский и 1,0 мг/л для сортов
Жуковский ранний и Удача. Гумат натрия изучали в одной концентрации 50,0 мг/л.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изолирование
жсплаитов.
Дчя
изо шрования
этстиггов
междоузгай и микрочеренков брали одномесячные растения, отрезали но 2
верхних и нижних чежтоупия
морфогенеза
из
оставшейся
В жспериментзх по изучению прямого
части
растения
отрезали
междоу 1 шя
на
р^ссточнии 2-3 мм от узта, размером око ю 1 ем Микрочеренки отрезали
оставляя над почкой 1 -2 мм стеб ТЯ И ниже почки
5-7 MV
Культивирование картофетя пронолили в световой комнате при
температуре
воиуха
2^+1
С, относите )ьнои в мжности
nouvxa
70%
освещении бетыми тюминесценгнычи юмпами (интенсивность освещения 3000 IK) При размножении картофечя применяли кр\посуточное
освещение
регенерации - 16 чновое Кл>би(.образование n vitro гроволили при п о т о м
saTCMi ьнии paciuiHH
Характеристика регуляторов роста
/.
ГУ MAT НАТРИЯ
Гумат натрия
натриевая соль г^миновых кис or кспор\ю поучают
жегракцие.! из 6vpbi\ u окисленных каменных \ п е и реже из торфа- Г\маг
натрия - рс \ 1ят< р роста оо HCS-THMV шрмошио l r n a
vpoAatiHocTb
структурой
адаптогенность
rvMUTOi
кРствич IMBMIHOCI
качество протекции В связи с непостоянной
viccneav^vtbin
прош'ализирован на сочерлание (
нами
препарат
гчмата
натрия
бы i
и
N Н (газоанализатор KarloFrbo Х 11 "7) Ц
изученном oopi3iic f\viara натрия содержалось О 72 "а азотч. 3ft I "« \r icpo u и
2 98 °о чолоро sa. с^ра ОТСУ тство lAia, содержание кисторода расечкгь в<*ли го
разности чю COCTORH ю о0 2 "о "Зольность составлчта 11 I °о На пшграмме
атомных отношений но В и Кревс ICHV изучаемый нами образец rvyuia иагрия
VO*HO
отнести h гр\гпс чистых препаратов
канцерогенен н^ \ivrarcien
Препарат не ючеичен
не
Остаточные кота (ества пмзгон в растениях не
обнар\ /К,1ваюг так к^к они быстро вюночаюгея в процесс мембо •изма
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КРЕЗЛЦИН - экологически безопасный биостимулятор,
2.
применяемый в сельском хозяйстве
на томатах, картофеле, зерновых
культурах и винограде. Действующее вещество - триэтаноламиновая соль окрезоуксусной кислоты. Крезацин повышает сопротивляемость организма к
неблагоприятным
условиям
существования,
вызванным
различными
стрессовыми условиями, стимулируя (или нормализуя) жизненные процессы,
ускоряет рост, развитие и сроки созревания плодов, увеличивает урожайность,
повышает устойчивость растений к болезням и заморозкам, стимулирует
укоренение рассады, улучшает качество продукции. Крезацин совершенно
безвреден для людей и животных.
3.
МИВАЛ - оригинальный кремнийорганический биостимулятор,
не имеющий зарубежных аналогов. Действующее
вещество-1-хлорметил-
силатран. Мивал увеличивает всхожесть и энергию прорастания семян,
улучшает
формирование
корневой
системы,
повышает
урожайность,
устойчивость растений к стрессам, грибковым и бактериальным болезням;
стимулирует образование полноценной завязи, сокращает сроки созревания на
5 - 1 5 дней. Препарат снижает содержание нитратов, радионуклидов и солей
тяжелых металлов, повышает качество сельхозпродукции и се лежкость при
хранении. Мивал нетоксичен, не обладает мутагенным, канцерогенным,
тератогенным, аллергенным действием, экологически безвреден.
4. ТИДИАЗУРОН (ДРОПП) - производное дифенилмочевины Nфенил-Ы'-(1,2,3-тиадиазолил-5)-мочсвина, используется в качестве дефолианта
на хлопчатнике. Обладает рострегулирующей и гербицидной активностью,
проявляет высокую активность в низких концентрациях. Химический аналог
тидиазурона - цитодеф.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
S.
ЦИКОЦЕЛЬ - синтетический ретардант
Используется как
антигибберепин дчя укорачивания междоузлий растений Стебти становятся
более .жесткими листья приобретают темно - зеленую окраск\ Способствует
повышению устойчивости растений к засухе ХОЛОДУ и загрязнению воздуха
6
ЦИТОДЕФ - мягко леиствуюшии дефолиант, применяемый на
мопчагнияе, ечнданнмй в ИХРВ АН РУз совместно с ВНИИХСЗР
Действующее вещество i репарзта циогодеф - N-фенит-М -(\,2 4-гритзол-4 ил)
мочевина, которая образует стабильную натриевую coib ЛД^, -12 i кг д w
бе ibix мышеи и крыс Не об од-ег куму ягивным, кожно резорбтивным и
мутагенным пеи».гвием
Химическим аналогом китолефа являетсч другой
дефолиант ч млчлиию - lpoim (гидиазурон у- М-фенит N (-1,2 З-гиадиозо i5 ип) мочевина
Г. 3jlb-t - новый регу [ятор роста рас-снии обшестиму тирушшего
типа депствия Действчкщ^е вещество ирегарата - арахидоновая кис юга,
по >чаемдя HI морских Btiiopocicn
"3"ь 1 v iv i.naer вехчле^ть семян
уве щчивает шершш прорастания и CIITV роста, повышает чсгойчивос1ь
рлегении к неб иктрпашым воздействиям пагоды угнетению гербицидами и
биопогическому повреждению
Dib-I чало опасен Д1я четавека (IV класс
опасности) не опасен тля рыб полезных насекомых и пчел не накапливается
в почве, не (^-трязняет гр\ нтовые и поверхностные воды
S.
ЭПИН
-
тибрассииолид
обладает
выраженными
антистрессовыми и алаптогелными свойствами Ускоряет грорастание сьмян
повышает \етоичивоеть к Зо-моро5ка.м засухе и болезням Онин \RC ичичасг
урожайность пониыаетеч
очкосп протекции I ри хр-шепии Ныволлтсога
тяжелых метх! шп радконч к--иды гербициды снижает со„ерх>анис нитратов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Препарат
не опасен
для пчел.
Экологически
безвреден.
Российско-
белорусский вариант эпибрассинолида является более активной и дешевой
формой, чем японские и американские аналоги.
Статистическая
вычисления
обработка
доверительных
результатов
интервалов
на 5
%
проводилась
уровне
корреляционного и дисперсионного анализов. В таблицах
путем
значимости,
приводится
значение наименьшей существенной разности НСР 05 , соотношение критериев
Фишера, фактического - F$ и теоретического на 5 % уровне значимости - FOs
Звездочками «**» и «*» обозначаются существенность различий между
обозначенным вариантом и контролем на 1 % и 5 % уровнях значимости
соответственно.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
D результате первичного биоскрининга семи регуляторов роста
(цитодеф, мивал, крезацин, гумат натрия, эль-1, эпин, цикоцель) были
отобраны два наиболее перспективных препарата цитодеф и гумат натрия с
целью их дальнейшего изучения.
исключением
контрольного
Все изучаемые регуляторы роста, за
варианта
с
зеатином,
показали
низкую
морфогенетическую активность - интенсивность стеблевого морфогенеза не
превышала 5-10 %, ризогенеза — 5 -30 %. В то же время, регуляторы роста
цитодеф и гумат натрия в наибольшей степени вызывали разрастание тканей
экспланта.
1.
Изучение влияния регуляторов роста на процессы морфогенеза
ЦИТОДЕФ
Цитодеф показал высокую рострегулирующую и морфогенетическую
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
активность у изученных генотипов картофеля
компонента
в
среду
тля
регенерации
Добавтение ауксинового
значите 1ыю
стимулировало
чорфогенетические процессы Результаты свидете ШСТВУЮТ О ТОМ ЧТО ЦИТО ;сф
интенсифицирует процесс л разогенеза у всех генотипов (рис I) уцучшая
развитие растений-регенерантов
'Эти данные сопас}клся с резУтьтатачи
чкепериментов ipvrux авторов (Хромова 1984, Рассадина Хромова, Юрьева,
Рис 1
Вчияиие разпичных цитокининпв ни HH~CHVHBHC <.гь процессе
морф1)генеи> .< ршЬегскии j юатин Ь нитолеф
1990)
coi utrni
!едтине,
не
которым
сиосооны
tv 1Ыивиропании
примерно
разниться
|ог>баю
Из
в
50 "о а'И-хсов формирующихся на
проростки
образовавшихся
и
при
ильнсишем
растении per енераитов
го ювииа пе укореняется 1 *лич образом несмо|рл на эффеетивность к ITHIIJ,
как
индумора
стеб свого
морфогенеза.
что
признается
MHOI ими
нсслеловатетями, данный рег^тятс^р роста име^гг ряд недостатков когорые
снижают скорость го гучепич ко шчество и качество растений-ptrenepuiiTOn
Бы и изучена динамика сТ«лИепого морфогенеза на сегментах стебчя
у
трех
генотипов
процессы стеблевого
Невский
{рис
морфогенез
2)
картофепя з 1ечение 10 недепь Влияние питочефа на
морфогенеза оказхюсь сортоснеиифично
питодеф
значите гьно
интенсифицировал
В то АС врсмл, па других генотипэх
активность иитодефа огс\ 1сгвтва. а
10
У сорта
стебпевой
морфогенетн"еьк «я
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• Зеатин -1,0 мг/л
ИУК - 0,5 мг/л
• Цитодеф -1,0
мг/л ИУК-0,5
мг/л
2
4
6
в
10
Время культивирования
эксплантов, недели
Рис. 2.
Эффективность цитодефа и зеатина в регуляции стеблевого
морфогенеза у сорта Невский
При культивировании сегментов стеблей картофеля сорта Невский
(табл.1) в течение 4 - 5
недель во всех изученных вариантах (кроме
последнего) наблюдалось формирование адвентивных почек, часть которых
Таблица 1
Влияние различных вариантов питательных сред на динамику
морфогенеза стеблевых эксплантов картофеля сорта Невский'
Концентрация
регуляторов
роста, мг/л
Контроль:
Зеатин —1,0
ИУК- 0,5
Интенсивность стеблевого морфогенеза, %
2 недели
4 недели
6 недель
8 недель
10 недель
0,0
25,0
29,0
33,0/68,0»
38,0/68,0*
Цитодеф-0,01
0,0
13,0
25,0
25,0
26,0
ИУК-0,005
Цитодеф-0,1
0,0
17,0
28,0
30,0
30,0
ИУК-0,05 .
Цитодеф- 1,0
27,0
43,0
43,0
3,5
48,0
ИУК-0,5
Цитодеф - 1,5
0,0
10,0
14,0
23,0
26,0
ИУК- 0,5
Цитодеф-2,0
4,0
8,0
10,0
12,0
20,0
ИУК - 0,5
Цитодеф - 1,0
0,0
0,0
0,0
3,0
8,0
Крезация - 0,5
Примечание: * - 68 % - общее число эксплантов, заложивших
адвентивные почки.
Трогалась в рост и образовывала побеги. Были отмечены принципиальные
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
различия в характере морфогенеза экстантов на средах с зсэтином и
илтодефом Цитодеф обычно инлуиировал заложение 1—3 адвентивных почек
на "летайте Как правите в^-с почки прорастали и формировали аово 1ьно
мощные побеги ДЛИНОЙ 4-6 см, \жс iivciounie корни Характер чорфо! еш/м
на зеатине кардинально опичался от вышеописанного
варианте на морфогенетически активных
В контро |ьном
экелтантах формировался целый
конгломерат почек (5 - 12 шт ) Однако дальнейшее
их развитие бы то
!амед1ено и 1ишь в 48 - 56 ° о сл\чаев сформировавшиеся
почки
в
рост
при
бочее
трогались
п щ ь ' ь н о ч KV тьтивировании в 1ечение Х-10 reicib В
контрольном варианте таьим образом
наблюдался значите чьньл! разрыв
ме*ду обшлм чипом »ксн ингов )аложивших с^лвентивные почки (6Ь°о - см
примечание пб"ицы 1) и чи.. ом ж^пгантов на кпшрых развивались тчч-ш
(^3
ЗХ °о) Причем ( бразовлвшиеся побе.и имс и стабо paiatrrun mc(>eib
высотой 1-2 см и ризогенез имс i место всего аишь \ 15 °о жслтактов
В го же время дитолеф не и!п\цировал морфогенешческие процессы
ни у одного из [еиотипов картофе 1я in ьал1\>.но>! ткани
связано
с дифферо н'альнон
akruBHO^ibo
генов
BOJMO^HO >IO
н ка-i \>.нои гкани
Исс 1сшвания показа/ч! т г о питоче}) не оо-одает выртж^нноИ каллчеогенноя
способностью
При
индукции
стеб езою
v^opфoгeнe'^a
на
сС1*мслтах
мелдоупий наблюдалось образов<дше неболыього ко-ичества ^aл~vcнoи
•ч^ани <инако в тгом качестве цитсасф ^начитечьно \CT\I xi 2 4-Д
Химическиу! ангошм
цитодефа яв!чется тидиазурон
дропп
Пронс-енные "жеперименть! показали что гидиазурон проявляет активность в
Со ice низких
конпентрацичх (rao 12) что сопас^егся с исследованиями
ipvi их авторов (Баск IKOB И др
1981)
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Iабтица 2
Влияние различных цитокинннов на процессы морфогенеза в культуре
тканей междо\злевых зксплантов картофеля различных генотипов
Вариант, концентрация
реп- тчторов роста, мг 1
Интенсивность стеб!евого морфогенеза, а/о
Ж\ ковисии
ранний
Невский
У мча
1еатин0 01 мг/i
ПО
50
00
Зеатин КО мг/i
180
25 0
12,0
leat ии 0 01 мг ^
ИУК 0 005 мг/т
31 0
100
5,0
Зеатин 1 0 MI ' i
ИУК 0 5 м п
37,0
20 0
0 0
ЦитодефОО! мг т
00
00
00
Цитолеф 1 0 мг 1
so
3,0
0,0
Ни О1^ф 0 01 MI/ i
ИУк 0 005 MI .
22,0
00
00
Пито сф 1 0 мг'т
ИУК 0 5 мг'т
46 0
00
00
Тидиазурои 0 U 1мг ^
16 7
67
00
TmiiajvpoH J 0 мг I
00
1)0
оо
'2 0
00
00
63
00
00
Гидиал\>рон 0 OIMI/I
ИУК (1 ОО'! мг 1
liunajvpon 1 0 чг "
HV К 0 5 мг',1
веса (вагина
219 цитодефа - 225 и nunaavpoiw -
220 п о ч т очинаковы IUHTOMV \О--Я В Taoiitue 2 и vkajaHU концентрации в
мг 1 тиразумевается равенство их чочярных концентраций (1 мг'т зеатина и
тилиопрона - ()4Sx]0 5 М цитодефа - 0,44x10 s VI)
что валит при
фopмv ярочке выводов
Характер
i.itG-'LBoro
морфогенеза
на
nunajvpoHe
аналогичен
и,иывию гиполефа Практически Bi-t. сформировавшиеся адвентивные почки
разбивались в сичьные nooci и f Ут шчия состоя ш в том что на nianajvpoHe
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наблюдалось образование меньшего количества морфогенетически активных
эксплантов по сравнению с цитодефом, сопутствующий регенерации ризогенез
также протекал с меньшей интенсивностью.
Следует
отметить
высокую
степень
сортоспецифичности,
наблюдаемой нами в ходе данного эксперимента. Цитодеф и тидиазурон были
эффективны в основном на сорте Невский, тогда как зеатин - сразу на двух
сортах Невский и Жуковский ранний. На сорте Удача все три регулятора роста
оказались малоэффективны.
ГУМАТ НАТРИЯ
Исследования показали, что гумат натрия не обладает свойством
индуцировать морфогенетические процессы ни у одного из изученных
генотипов
картофеля.
Разрастание
междоузлевых
эксплантов
стебля,
наблюдаемое у сорта Невский и Жуковский ранний под действием гумата
натрия, было отмечено нами только в осенний период, а в весенне-летний
отсутствовало. Было изучено действие гумата натрия на процессы регенерации
из
каллусной
ткани.
В
данном
эксперименте
препарат
не
проявил
морфогенной активности. Интенсивность процесса стеблевого морфогенеза
была очень низкой, не более 5 %.
Исследования показали отсутствие у гумата натрия каллусогенной
активности.
Отсутствие
морфогенетической
объясняется
тем, что данный препарат
свойствами,
а является
регулятором
активности,
не обладает
возможно,
цитокининовыми
роста общсстимулирующего
типа
действия. Однако при культивировании сегментов междоузлий стебля и
каллусной ткани этот тип регуляции не проявляется.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.
Изучение
влияния
регуляторов
роста
на
процессы
микроктонального размножения
ЦИТОДЕФ
Це 1Ыо
микрокгенального
размножения
явтяется
но 1ученис
максимального кспичсства растений с хорошо развитой корневой системой В
табшцеЗ
представлены
данные
по в шянию ц и т т е ф а на вегетативный
рост растении картофс !я к> тьтивирусмых в течение 1 месяца
Таблица 3
Влияние цитолефа на биометрические показатели
при чикроклоначьном размножении картофеая
Длина, е ч
Вариант
концентр л и я
щггод^фа, мг'т
ЖУКОВСКИЙ
Невский
Удача
ранний
стебель
корень
стебеаь
корень
стебать
корень
Контроль 0 000
Ь 13
2 23
6Ss3
2,74
5 05
2 42
0 001
7 4Ь
2 64
6 23
2 34
4 28
2 19
0,01
S35*
1 65
6 75
2П
3,78
2,51
0 10
5 50
2 20
S,73
1 90
3 94
1,00
1 (Я)
7,15
2 07
5 60
1.S5
3 63
1 90
3 00
4 88*
1,65
6 69
1,87
7,50*
3 14
5 00
4^6*
0,25**
5,19
0 96*
5,38
2,21
10 0
4 13*
0 98*
5 25
0 68**
5,17
1,71
15 0
} 4"***
0 67*
4 37*
0 42**
4 48
1,94
20 0
* 56**
0 23**
3,78*
0,42**
3.92
30 0
Я 14**
0 14**
1,43**
0,25**
2.35**
1,02*
50 0
2 09**
0 06**
1,11**
0 12**
US**
0 53*"
100 0
1,45**
001м
0 69**
0 03**
0 68**
0,09**
НСР,<
2,71
I 67
1,20
1,47
1,23
t 0S
Приме laiine ' - нгпичия от Koirrpi г-я существенны na s о\ровне значимости
** отллчия от контро 1я существенны на 1 "о уровне )н:ачимости
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Добавление
цитокининов
в
культуральную
среду
для
микроразмножения обычно приводит к снятию апикального доминирования,
пробуждению пазушных почек и некоторому ингибированию ризогенеза. У
всех трех генотипов картофеля
прослеживалась тенденция подавления
высокими концентрациями цитодефа осевого роста как стебля, так и корневой
системы до почти полного ее отсутствия. Корреляционный анализ показал
наличие значимой зависимости между концентрацией цитодефа и длиной
стебля у сортов Невский (коэффициент корреляции г = - 0,77), Жуковский
ранний (г = - 0,87), Удача (г = - 0,77). По показателю длины корня
коэффициент корреляции
у сорта
Невский составил г = - 0,67, у сорта
Жуковский ранний г = - 0,71, у сорта Удача г = - 0,86. Следует отметить, что
минимальные концентрации, ингибирующис рост стебля и корней в длину,
неодинаковы. Анализ влияния цитодефа на микроклональное размножение
показал возможность использования данного цитокининового регулятора
роста на стадии подавления ризогенеза с целью разделения этапов собственно
микроразмножения и укоренения. Такой подход не ускоряет размножение, но
улучшает качество микрорастений in vitro, что является необходимым
условием при создании и хранении коллекций сортов и генотипов картофеля
in vitro, при адаптации растений к нестерильным условиям среды.
ГУМАТ НАТРИЯ
Добавление гумата натрия в питательную среде стимулировало рост
стебля в длину, причем не за счет вытягивания побегов, а за счет образования
новых, дополнительных междоузлий. У всех трех сортов наблюдалось
некоторое
увеличение
длины
стебля
по
сравнению
с
контролем
в
концентрациях 0,1 - 5,0 мг/л, однако статистически достоверные различия
показаны только у сорта Удача. Возможно, такая сортоспецифичность связана
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
i, тем
сто сорт У т ч а из изучаемых нами гиготипоп наиболее трудно
шидается размножению Морфогенетическии потенциал сорта Удача уст\пает
сортам Невский и ЖУКОВСКИЙ рянний С leaver отметить что гумат натрия в
низких концентрациях практически не втияч на рост корня и тишь высокие
концентрации данного pcrv74T0pa в среле (20 м ы и боке) начинали
тостоверно тормозить рост корней в л и н \ .
3.
Влияние
регуляторов
роста
длительное
депонирование микрорастений картофеляш vitro.
В TJO «ице 4 представ пены резутьтаты жеперимента по литетыгому
депонированию растении картофе 1я in vilro
Iаблица4
Высота побегов картофеля in vitro при использовании
цитодефа, манннтола и гумлта натрия, см
KOMHI неш среш
Концентрация
мг/т
Невский
./KVKOBCKHH
ранний
Удача
Котрочь
00
10 17
S42
7.92
MdHHUT
4000
3 89**
4 08**
5 43*
Пито хеф
^0 0
50 0
30
10
4000
*0 0
4000
^0
10
4000
50 0
2 36**
5 27**
1 67**
Г VMJT нагрия
5 75*
2 5^**
Я 14**
7U
4 75*
2 65**
Ч S2**
3 68**
4 13**
4 47**
4.96*
4.13**
2 32
2.45
2.Г
Цитопеф
Muii пит
Ibnoied»
Млнит
Цитодсф
Маннит
1 vuaT натрия
НСР ,
f>S8«
2 78**
3 25**
Примечание * опичия от кинтрп \я (.мнественнына 5 "о уровне значимости
** от*1и шч L г контро гя (Лшествешгы нд 1 ° ^ уровне значимости
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Длительное депонирование растений в культуре in vitro позволяет
избежать
довольно
больших
затрат
на
ежемесячные
пассирования
растительного материала, а также устранить возможное повторное заражение,
поскольку
снижается
число
субкультивирований.
В
эксперименте
по
длительному депонированию растений картофеля in vitro для цитодефа
использовали
минимальные
концентрации,
подавляющие
ризогенез.
Исследования показали, что в качестве замены, хотя и не так сильно
подавляющей развитие побега, можно использовать регуляторы роста гумат
натрия (50,0 мг/л) и цитодеф (1,0 - 3,0; 50,0 мг/л). Однако использование
цитодефа и гумата натрия в концентрации 50,0 мг/л имеет некоторые
недостатки, связанные с ингибированием развития корневой системы. Это
нежелательно, так как растения должны быть жизнеспособными после
пересадки
на
среду
для
возобновления
роста.
В
связи
с
этим
предпочтительнее использовать регуляторы роста, замедляющие рост побега,
но не подавляющие развитие корневой системы. Такими концентрациями для
сорта Невский и Удача являются 1,0 -3,0 мг/л цитодефа.
4.
Влияние
регуляторов
роста
на
процессы
клубнеобразования картофеля in vitro.
Эксперименты с гуматом натрия и цитодефом проводили в разное
время года, в связи с чем наблюдались значительные отличия в контрольных
вариантах по сортам. Исследования
показали,
что
у всех трех сортов
наиболее эффективными концентрациями цитодефа являлись 5,0-10,0 мг/л.
Они превышали по количеству клубней вариант с кинетююм или находились
на уровне контроля. В действии гумата натрия на клубнеобразование
прослеживалась сортоспецифичность. У сортов Жуковский ранний и Удача
контроль 1 (с кинетином), как правило, превосходил другие варианты.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5
Влияние регуляторов роста на клубнеобразованиеш vitro
картофеля разных генотипов
Ко шчество к 1убнеи в пробирке гат
Tv мат натрия
Цитодеф
рег\ тторов
Жуковский
Концентрация
"Я
•& -3
>>
5 00
3,38
2 00
238
6,00
5 50
Контроль 2
Сел ормональная
4 37*
?,13*
3 38*
2,50
3,00*
3 00**
0 001
2SS**
2 25*
1 38
3 SS*
1 50**
2 50**
0 01
S75*
2 25*
3 63*
3 25
1*25**
2 25**
0 10
5 60*
2 13*
2,88
3 63
1,50**
2,00**
10
3 8S**
1,75*
2,75
3,13
1,00**
2 00**
U)
'75**
2^8*
3,75*
3 13
1,38**
2 38**
50
5,63*
4,ЗЬ*
3,38*
3.3S
1,S8**
3,13**
10 0
S6**
3,63
3 50*
^50
2,75**
3,75**
20 0
4"S
2 50
4 38**
3 00
2,50**
4,50
2 50**
2 00**
2,13**
1 bS"
Konrpoib 1
киистин - 0 5
m
j
<;оо
4 75
2 75
2,13
'.7S
100(1
*50*«
2,3&*
1,88
2,7S
о:9
НСР <
0 92
1,29
1 42
2,17
Примечание * оттииич от контрота 1 существенны наs ' . уровне значимости
** oi ш 1ич от Kowipo 1я 1 ^шественны нп I "о vpoene "inaJuwocTTi
Удача
5=
ранний
s
х±
роста, MI т
1,И
У сорта Невский ">(|)фекгивность глмата натрия (табт 5) находи мсь на
тройне обоих KoirrpoibHbix варианюв или превышала к о н т р т ь ! (0,001 мг/ i)
Сравнение «рфекгнвности цитодефа и тидиазурона показало что у вс^х грех
сортов тидиазурон шил пировал высок\ю интенсивность кл\бнеобразования в
концентрациях (1001
0 1 чг i В то ж*, время, v сорта ЖУКОВСКИЙ ршний
оказался 1ффсктивен гакж», в концентрациях 10
19
5 0 мг i a v
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сорта Невский данный регулятор проявил активность в наибольшем диапазоне
концентраций: 0,001 - 5,0 мг/л. Возможно, такая сортоспецифичность связана
с высокой чувствительностью сорта Невский к внешним воздействиям и
пластичностью. Была изучена структура урожая клубней по фракциям, а также
динамика клубнеобразования в течение 8 недель. Исследования показали, что
цитодеф в концентрациях 0,01, 1,0 и 5,0 мг/л подавлял образование крупных
микроклубней, и только концентрация 5,0 мг/л повышала массу клубней
средней фракции, как и в контрольном варианте на безгормональной среде.
Наилучший вариант по количеству сформированных микроклубней, не
уступающий варианту с кинетином, - 5,0 мг/л.
У сорта Удача наблюдалось образование микроклубней мелкой и
средней фракций, крупная фракция отсутствовала. Варианты с цитодефом, не
уступающие или превосходящие действие кинетика — 1,0-20,0 мг/л, наилучшие
варианты - 10,0 и 20,0 мг/л. Цитодеф в концентрациях 0,1 - 100,0 мг/л
значительно повышал массу клубней средней фракции.
Из всех трех сортов гумат натрия оказался наиболее эффективен на
сорте Невском. По количеству клубней средней и крупной фракций варианты
с гуматом натрия в концентрации 0,001 - 0,1 мг/л превосходили контроль 1 (с
кинетином). Вариант 6 (гумат натрия -
1,0 мг/л) по интенсивности
клубнеобразования находился на уровне контрольных вариантов, тогда как по
массе клубней значительно их превосходил. У сорта Жуковский ранний
максимальное количество клубней средней и крупной фракций наблюдалось в
контроле 1 (кинетин - 0,5 мг/л). Все остальные варианты значительно
уступали по этому показателю. В то же время в контрольных вариантах
формировалось наибольшее количество мелких клубней. Это, скорее всего,
связано с тем, что инициация клубнеобразования имела место на протяжении
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
всего срока культивирования растений У сорта Удача крупная фракция также
О1су~ствовала, как и в экспериментах с цшодефом Наиболее интенсивное
к 1\бнеобразование бы ю ^фиксировано в
натрия
1лматом
20 0 Mt'i
вариантах
с
кииетином
и
И хотя кинетин индуцировал бо гьшее общее
количество кл>бнея го (.равнению е rv матом натрия в ттих же вариантах
наблюдалось
одинаковое
кочичество
кчубней
ере шей
фракции
Испо 1ьзование в промышпенньх техно тогиях микрокл\бней меткой фракции
!агр\ таено что позволяет использовать ботее дешевыи iy мат натрия в
концентрации 20 0 м( т в качестве альтернативши о кинет»»™ perv гятора роста
с цетью поучения микромубнеи
ВЫВОДЫ
1
fTpiiBcavH первичный биоскриникг нетрадиционных дпя
тканей к<.ртофе1я pei"> ипх>ров роста (эпин
миваг
цикоиеть
пь-1,
нитодеф гумат натрия) и отобраны два перспективных
препарата цитодеф и г\чат натрия
2
Показана высокая эффективность регутятора роста цитодеф
(I 0 MI ' i) в сочетании с HVK (0 5 мг')) в процессах прямого морфогенеза у
карюфе 1я еорта Невский
3
Ингибируюшее действие цитодефа ( 1 0 - 3 0 мг/1 и выше) и
г\мата натрия (20 0 - 50 0 мг i) па рост етеота растений картофеля позволяет
их nenoibioBarb тля i lincj-biioru депонирования картофепя m vitro
4
Hciioii^iOBdHne цитодефа в концентрации 0 01 и 20 0 мг'т у
сортов Невский и У w a ,
0 5 мг/т кинетина у сорта Жvhoвcкиl^ ранний
обеспечивает быстрое формирование микрокл\бнеи (2 Знедета)
5
Ошимси.ьная
концентрация
п
цитодефа
для
получения
максимх ьного количества кр\гных кт\бнеи состав 1яет 5 0 мг'л шгготсфа
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.
Для получения максимального урожая клубней в течение 2-х
месяцев целесообразно использовать цитодеф в концентрациях 5,0, 10,0 мг/л у
сортов Невский и Жуковский ранний, 20,0 мг/л у сорта Удача, и гумат натрия
в концентрации 0,001 - 0,1 мг/л у сорта Невский, 20,0 мг/л у сорта Удача.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Использование
значительно удешевить
качественного
нетрадиционных
технологии
микроклубневого
регуляторов
роста
позволяет
получения растений-регенерантов и
материала.
Применение
изученных
регуляторов роста дает несомненный экономический эффект. Использование
цитодефа позволяет сэкономить 6,70 $ на каждые 100 растений-регенерантов и
б, 18 $ на каждую 1000 микроклубней у сорта Невский.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1.
Использовать регулятор роста цитодеф в семеноводстве картофеля
сорта Невский с целью повышения выхода растений-регенерантов (цитодеф 1,0 мг/л, ИУК - 0,5 мг/л) и микроклубневого посадочного материала (5,0 - 10,0
мг/л).
2.
Использовать цитодеф (3,0 - 15,0 мг/л) и гумат натрия (30,0 - 50,0
мг/л) в качестве факторов, замедляющих рост растений при длительном
депонировании сортов Невский, Жуковский ранний и Удача in vitro.
ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ
1.
Глушкова Т.Н., Ковалев В.М. Влияние различных регуляторов роста
на регенерацию растений из стерильных эксплантов картофеля // С.-х.
биотехнология. Избранные работы. - Т.2. - 2001 - С. 191-199.
2.
Ковалев В.М., Глушкова Т.Н. Скрининг регуляторов роста с целью
применения их в биотехнологии в культуре ткани картофеля // Тез. докл. VI
международной конференции «Регуляторы роста и развития растений», Москва.-2001.-С. 165.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*
Плшкова I 11 Эффективные cniMv-иггоры морфогенеза в культуре
ткани картофеля / Tej докт VI международной конференции «Регу шторы
роста и развития р ютснии > -Москва
4
2001 - С 147
Г гушкова Т Н Ковалев В М Нетрадиционные perv 7яторы роста в
kvnbTvpc гканеи картофс |я ' Материалы Всероссийской научно-практической
конференции мочодых ученых < Биотехнология
возрождению сельского
чшяйства России в Ч\1 веке> Санкт-Петербург - 2001-С 38-40
*
Кояалев В М
морфогенеи
Г 1ушкова
Г Н, Калашникова I- А
Особенности
картофе 1я in vitro при испо lbjoeamra цитокининов // С \
биология -2LO2 - № 1 - С 88-90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1,4 усл. п. л.
Зак. 227
АНО «Издательство МСХА»
127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44
Тир. 100 экз.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
798 Кб
Теги
317
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа