Клональне мікророзмноження винограду in vitro

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (2 Голоса)

 Клональне мікророзмноження винограду in vitro

Вступ.

Програма розвитку виноградарсько-виноробного комплексу України передбачає реконструкцію існуючих і закладку нових виноградників садивним матеріалом клонового походження, високої якості та чистоти. Але сьогодні спостерігається дефіцит вітчизняного матеріалу, особливо категорії вихідний та базовий. Для прискореного його розмноження доцільно застосовувати біотехнологічні методи, зокрема методи культури тканин і органів in vitro [1]. Вони дозволяють повніше реалізовувати потенціал рослинного організму до розмноження, зберігати та відтворювати рослини бажаних генотипів, одержувати велику кількість однорідного садивного матеріалу та скорочувати терміни розмноження нових сортів і клонів, порівняно з традиційними методами, в 4-5 разів [2,3].

В основі методу культури тканин і органів in vitro лежить індукція органогенезу з ініціальної бруньки на штучних поживних середовищах в умовах культуральних приміщень [4,5]. Тому, склад та якість поживних середовищ є ключовим моментом успішного введення ініціальних експлантів у культуру, їх приживлювання, проліферації пазушних бруньок та ризогенезу [5]. Найчастіше для культури винограду in vitro використовують поживне середовище Мурасіге і Скуга (МС) та різні модифікації (додавання різних наборів вітамінів, амінокислот, регуляторів росту та ін.) на його основі [6,7,8]. На сьогоднішній день існують різні думки щодо кількості та співвідношення фітогормонів, які вводять до поживного середовища з метою прискорення процесів проліферації, ризогенезу та подальшого розвитку рослин. Але, на жаль, у науковців немає єдиної думки щодо оптимального поживного середовища для культивування винограду і принцип підбору є домінуючим. З огляду на це Метою нашої роботи було вивчення впливу біологічно активного препарату Гумат калію Екоорганіка у складі поживного середовища МС на розвиток вегетативної маси і кореневої системи мікроклонів винограду.

Методика досліджень

Дослідження проводили у відділі розсадництва і розмноження винограду ННЦ «ІВіВ ім. В. Є. Таїрова» на підщепному сорті Добриня та столовому – Кардішах. Одновічкові чубуки цих сортів висаджували на середовище МС 2-го етапу клонального мікророзмноження з додаванням 0,2-0,3 мг/л ІОК та препарату гумат калію екоорганіка в концентрації: 2,0 мл/л середовища, 3,0 мл/л середовища та 3,5 мл/л середовища. Концентрації препарату були встановлені попередніми рекогносцирувальними дослідженнями та з урахуванням рекомендацій виробника. Контролем були рослини, які вирощували на звичайному середовищі МС + 0,2-0,3 мг/л ІОК. Культивування мікроклонів проводили у культуральному боксі при температурі повітря 25-27оС, вологості 60-70%, перший тиждень при освітленні 800-1000 люкс, у подальшому інтенсивність освітлення збільшували до 2000-5000 люкс. Тривалість фотоперіоду складала 16 годин. На 30 день від початку культивування визначали (%) приживлюваність одновічкових чубуків, кількість експлантів, у яких спостерігали проліферацію пазушної бруньки та кількість експлантів, які мали добре розвинені корені. Через 45 діб культивування мікроклонів визначали агробіологічні (вимірювали висоту рослин, лічили кількість листків, міжвузлів і коренів) та фізіологічні (вміст пігментів, загальної та легкозатримуваної води у тканинах листків [9], індукцію флуоресценції хлорофілу) показники їх розвитку. Індукцію флуоресценції хлорофілу листків вимірювали за допомогою портативного хронофлуорометру «Флоратест».

Результати дослідження. В результаті проведення обліків приживлюваності, проліферації та ризогенезу одновічкових чубуків на поживні середовища з гуматом калію та контрольне виявилося, що найвищі показники по приживлюваності були на поживному середовищі з додаванням гумату калію у концентрації 3,5 мл/л для сорту Добриня та 2,0, 3,0; 3,5 мл/л для сорту Кардішах (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив гумату калію на показники приживлюваності, проліферації та ризогенезу мікроклонів винограду (через 30 діб культивування) (%)

Варіант досліду

Приживлюва-ність одновіч-кових чубуків

Проліферація пазушної бруньки

Ризогенез

Добриня

Контроль (МС)

85,0

62,0

70,0

Гумат калію 2,0 мл/л

85,0

64,5

75,0

Гумат калію 3,0 мл/л

85,0

65,0

75,6

Гумат калію 3,5 мл/л

87,0

69,3

75,0

Кардішах

Контроль (МС)

83,3

66,6

67,0

Гумат калію 2,0 мл/л

90,0

68,5

74,0

Гумат калію 3,0 мл/л

90,5

68,6

70,0

Гумат калію 3,5 мл/л

90,0

70,6

70,0

У сорту Добриня за вище вказаної концентрації цей показник був більшим за контрольний на 2,0%, у сорту Кардішах відповідно на 7,0%. Кількість дослідних експлантів, у яких спостерігали проліферацію пазушних бруньок та наявність добре розвинених коренів перевищувала контрольну у сорту Добриня на 2,5-7,0% (проліферація) і 5,0-5,6% (ризогенез) та у сорту Кардішах відповідно на 2,0-4,0% (проліферація) і 3,0-7,0% (ризогенез).

В подальших наших дослідженнях виявилось, що в тканинах листків мікроклонів обох досліджуваних сортів, які культивували на поживних середовищах з гуматом калію посилювався перебіг основних фізіологічних процесів, збільшувалися агробіологічні показники розвитку вегетативної маси та кореневої системи. Так, у листках мікроклонів дослідних варіантів сорту Добриня, порівняно з контролем, збільшувалась кількість пігментів: вміст хлорофілу “а” перевищував контроль на 2,1 – 25,3 %, хлорофілу “b” на 6,6 –

7,2 %, каротиноїдів – на 16,3 – 30,1 %. Подібну закономірність було відмічено і у сорту Кардішах (Рис. 1).

 Добриня Кардішах

Рис. 1 Вплив гумату калію на синтез пігментів у тканинах листків мікроклонів винограду

Відповідно, сума хлорофілів у листках мікроклонів сорту Добриня була більшою за контрольну на 0,208 мг/г вологої маси у варіанті з додаванням до поживного середовища МС гумату калію в концентрації 2 мл/л, на 0,463 мг/г вологої маси у варіанті з концентрацією гумату калію 3,5 мл/л. У сорту Кардішах цей показник збільшувався відносно контролю відповідно на 0,494 - 0,514 мг/г вологої маси.

Додавання до поживного середовища МС біологічно активного препарату гумат калію позитивно впливало і на обводнення тканин листків мікроклонів та їх водозатримуючу здатність. Більше води було в листках рослин тих варіантів, у яких до поживного середовища додавали 3,5 мл/л гумату калію (89,5% загальної води було у підщепи Добриня при 87,5% у контролі та 89,4 % - у Кардішаху при 88,5% у контролі). При додаванні до поживного середовища гумату калію у кількості 2,0 та 3,0 мл/л вміст загальної води перевищував контрольний на 2,0-3,0% (середнє по обох сортах). У порівняні з контролем у тканинах листків мікроклонів дослідних варіантів було відмічено і більшу кількість легкозатримуваної води. Так наприклад, у листках мікроклонів підщепи Добриня, які культивували на середовищі з додаванням гумату калію у кількості 3,0 та 3,5 мл/л цей показник був на рівні 57,4 – 58,7%, у контролі – 52,0%. Це свідчить, про те, що у тканинах рослин дослідних варіантів активніше відбувалися процеси анаболізму та катаболізму. Завдяки саме цій фракції води до тканин та клітин надходять поживні речовини, а із них виводяться кінцеві продукти розпаду. Як результат мікроклони, які культивували на поживних середовищах з додаванням біологічно активного препарату відрізнялися від контрольних кращими агробіологічними показниками розвитку вегетативної маси та кореневої системи (Рис. 2).

Гумат калію 3,5 мл/л Контроль

Рис. 2 Вплив гумату калію на ріст та розвиток мікроклонів сорту Добриня

Через 45 діб від початку культивування були проведені обліки росту та розвитку мікроклонів у дослідних та контрольних варіантах (табл. 2). Результати досліджень показали, що висота рослин, які культивували з додаванням гумату калію переважала контрольну на 2,9 см у сорту Добриня та на 2,4 см у сорту Кардішах. Крім цього мікроклони у дослідних варіантах мали більшу кількість листків: у підщепи Добриня їх було від 6,4 до 8,9 шт. при 6,0 у контролі, у мікроклонів сорту Кардішах відповідно від 8,6 до 10,9 шт., при 8,5 шт. у контролі.

Таблиця 2

Вплив гумату калію на агробіологічні показники розвитку мікроклонів винограду

Варіант досліду

Висота рослин,

См

Кіль-кість листків, шт.

Кіль-

Кість вузлів,

Шт.

Кіль-

Кість коренів,

шт.

Довжи-

На коре-

Ня, см.

Маса коренів однієї рослини, г

 

Добриня

 

Контроль

6,0

5,4

6,7

3,2

8,6

0,10

 

Гумат калію 2,0 мл/л

6,4

5,1

6,1

3,4

14,8

0,16

 

Гумат калію 3,0 мл/л

7,5

7,7

6,7

3,7

16,5

0,23

 

Гумат калію 3,5 мл/л

8,9

9,0

9,2

4,4

18,3

0,25

 

Кардішах

 

Контроль

8,5

6,6

6,3

1,6

8,4

0,10

Гумат калію 2,0 мл/л

8,6

6,6

6,6

2,0

8,5

0,13

Гумат калію 3,0 мл/л

9,5

8,0

7,0

2,6

8,8

0,15

Гумат калію 3,5 мл/л

10,9

8,8

8,6

3,0

9,1

0,18

Додавання до поживного субстрату гумату калію у різних концентраціях сприяло і кращому розвитку кореневої системи. Так, у дослідних рослин підщепи Добриня кількість коренів збільшувалась порівняно із контролем на 6,2 – 37,5%, їх довжина на 112,7%, маса майже у 2,5 рази. У сорту Кардішах ці показники збільшувались відповідно на 25,0 – 75,0%, 4,8 – 8,3 % та 30,0 – 80,0 %.

Поєднання більшої кількості листків та загальної висоти рослин збільшувало загальну облиств’яність та фотосинтетичний потенціал мікроклонів у цілому. Про це свідчить і показник індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ) листків мікроклонів дослідних та контрольних варіантів (Рис. 3). Дані рис. 3 свідчать про те, що амплітуда кривої ІФХ у контрольному варіанті найбільша і її максимум знаходився на рівні 1,175 – 1,172 відн. од.; у варіанті де до поживного середовища додавали гумат калію у кількості 3,5 мл/л крива ІФХ знаходився на найнижчому рівні з максимумом 1,0223 – 1,0222 відн. од.. Таке явище є свідченням того, що у контрольних рослин більша частина поглиненої світлової енергії висвічувалась у вигляді флуоресценції, фіксація вуглекислоти та синтез органічних речовин починались набагато пізніше і як результат інтенсивність фотосинтезу знижувалась.

Рис. 3 Вплив гумату калію на показник індукції флуоресценції хлорофілу листків мікроклонів винограду підщепи Добриня

Дані по ІФХ листків повністю узгоджуються із вище наведеним вмістом пігментів у листках дослідних та контрольних варіантів.

Висновки.

1.  Додавання біологічно активного препарату гумат калію екоорганіка, як складової частини агаризованого поживного середовища, сприяло кращій приживлюваності, проліферації та ризогенезу одновічкових чубуків.

2.  У мікроклонів винограду, які культивували на модифікованому МС посилювався перебіг основних фізіологічних процесів, що проявлялося у синтезі більшої кількості листкових пігментів, вмісті загальної та легкозатримуваної води, знижені ІФХ листків.

3.  Рослини, які культивували на поживних середовищах, що містили 3,0 – 3,5 мл гумату калію на 1 л поживного середовища мали більш розвинену вегетативну масу (збільшувалась висота рослин, кількість листків та міжвузлів) та кореневу систему (рослини мали більшу кількість коренів, і характеризувалися більшою їх масою та довжиною).

4.  Подальші дослідження, які пов’язані із удосконаленням поживного середовища для розмноження винограду in vitro необхідно проводити у напрямку розширення концентрацій препарату гумат калію екоорганіка та вивчення дії інших препаратів на основі гумінових кислот.

Список використаної літератури

1.  Радионовская С. М. Индуцирование процессов морфогенеза экзогенными фитогормонами при микроклональном размножении винограда. Виноградарство./ С. М Радионовская. // Сб. научн. трудов ИВиВ «Магарач». – Ялта, 1998. – Т.1. – С. 45-48.

2.  Бутенко Р. Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений / Р. Г Бутенко. – М.: Наука, 1964. -272 с.

3.  Быстрое клональное микроразмножение виноградного растения / Сельскохозяйственная биология. – 1983. - № 7. – С. 48-50.

4.  Вашикидзе Л. К. Опыты по подбору оптимальной среды культуры тканей винограда / Л. К. Вашикидзе // Научно-технический прогресс в виноградарстве и виноделии: тезисы докл. – Кишинев, 1980. – ч. 1. – С. 24-27.

5.  Катаева Н. В. Клональное микроразмножение / Н. В. Катаева, Р. Г. Бутенко. – М.: Наука, 1983. - 96 с.

6.  Голодрыга П. Я. Методические рекомендации по клональному микроразмножению винограда / П. Я. Голодрыга, В. А. Зленко, Л. А. Чекмарев. – Ялта: ВНИИВ, 1986. – 56 с.

7.  Murashige T. Plant propagation through tissue cultures / T. Murashige // Annu. Rev. Plant Physiol. – 1974. – Vol. 25. – P. 135-166.

8.  Карагезов Т. Г. Генотипические особенности морфогенеза винограда при микроклональном размножении в условиях in vitro / Т. Г. Карагезов, И. М. Махмудова, Н. Н. Луканина // Известия Академии наук Азербайджанской ССР (Серия биологические науки). – 1988. - № 5. –С. 14-19.

9.  Практикум по физиологии растений // Под ред. Н. Н. Третьякова. - Москва: Колос, 1982. - 271 с.

CLONAL MICROPROPAGATION OF GRAPES IN VITRO CONDITIONS

Data on scientific investigations for application biologically active preparation potassium gumat for multiplication of grapes are cited. Preparation was entered into a nutrient medium Murashige and Skoog for propagation of grapes in vitro conditions

Зеленянська Н. М. – кандидат с.-г. наук, зав. відділом розсадництва та розмноження винограду (Національний науковий центр «Інститут виноградарства і виноробства ім. В. Є. Таїрова» (ННЦ «ІВіВ ім. В. Є. Таїрова»)).

Ковбасюк О. І. – аспірант (Національний науковий центр «Інститут виноградарства і виноробства ім. В. Є. Таїрова» (ННЦ «ІВіВ ім. В. Є. Таїрова»)).


Клональне мікророзмноження винограду in vitro - 5.0 out of 5 based on 2 votes