Помощь студентам в учебе
Влияние регуляторов роста на размножение ремонтантной ежевики in vitro (Брянский Государственный Университет)
|
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Клональное микроразмножение ремонтантной ежевики 8
1.2 Влияние регуляторов роста растений на растения ежевики в культуре in vitro 12
1.3 Влияние кремния и его соединений на растения 16
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.1 Объект исследования 22
2.2 Приготовление питательных сред для культивирования ремонтантной ежевики in vitro 25
2.3 Методика культивирования ежевики в культуре in vitro 27
2.4. Характеристика аморфного кремнезема «Ковелос» 30
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
3.1 Влияние 6-БАП на морфометрические показатели ремонтантной ежевики в культуре in vitro 31
3.2. Влияние зеатина на морфометрические показатели ремонтантой ежевики в культуре in vitro 37
3.3. Влияние аморфного диоксида кремния на морфометрические показатели ремонтантной ежевики в культуре in vitro 43
4. Адаптация ремонтантной ежевики к нестерильным условиям 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 51
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Клональное микроразмножение ремонтантной ежевики 8
1.2 Влияние регуляторов роста растений на растения ежевики в культуре in vitro 12
1.3 Влияние кремния и его соединений на растения 16
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.1 Объект исследования 22
2.2 Приготовление питательных сред для культивирования ремонтантной ежевики in vitro 25
2.3 Методика культивирования ежевики в культуре in vitro 27
2.4. Характеристика аморфного кремнезема «Ковелос» 30
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
3.1 Влияние 6-БАП на морфометрические показатели ремонтантной ежевики в культуре in vitro 31
3.2. Влияние зеатина на морфометрические показатели ремонтантой ежевики в культуре in vitro 37
3.3. Влияние аморфного диоксида кремния на морфометрические показатели ремонтантной ежевики в культуре in vitro 43
4. Адаптация ремонтантной ежевики к нестерильным условиям 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 51
Подрод Ежевика Eubatus, входящий в род Rubus L., является одним из самых полиморфных и многочисленных по видовому составу в пределах рода и включает более 200 видов в мировой флоре (Подорожный, 2016). Успешно ведется и селекция этого растения в США. Современный мировой ассортимент этой культуры насчитывает около 400 сортов, в активном использовании в разных странах находятся примерно 100 из них, в том числе, на территории России – 40 сортов (Грюнер, 2018).
Ремонтантные формы ежевики – уникальные ягодные растения, способные в отличие от обычных растений ежевики плодоносить на однолетних побегах и давать два урожая за сезон: в середине июня и в начале осени. Лучшие из современных сортов ремонтантного типа обладают высокой урожайностью, крупноплодностью, экологической адаптивностью, пригодны к низкозатратным технологиям возделывания (Высоцкий, 1992).
Адаптивный потенциал ежевики довольно высок, так как практически повсеместно дикорастущие формы данной культуры распространены по территории нашей страны. Ежевика отличается активной способностью к вегетативному размножению, высокой и стабильной урожайностью, высокой экологической пластичностью.
Многие ремонтантные формы ежевики обладают низким потенциалом вегетативного размножения по сравнению с летними сортами, что затрудняет их размножение и использование в селекционном процессе. Перспективным способом размножения ремонтантной ежевики, а также наиболее эффективным методом массового клонирования растений является культивирование их in vitro. Клональное микроразмножение позволяет получить большое количество мериклонов в относительно короткие сроки и на небольшом участке. Эта технология разработана и успешно применяется для получения свободного от патогенов посадочного материала ежевики (Сковородников, 2012).
Нормальный рост и развитие растений в культуре тканей регулируют вещества, образуемые самим растением – эндогенные фитогормоны. При культивировании растений in vitro в состав питательной среды включают компоненты, благотворно влияющие на состояние растений-регенерантов, их коэффициент размножения, интенсивность роста, укореняемость и другие параметры. Синтетические регуляторы роста проявляют свое действие посредством изменения эндогенного уровня природных гормонов, позволяя таким образом модифицировать рост и развитие в желаемом направлении (Высоцкий, 1992).
В процессе клонального микроразмножения при укоренении ягодных культур рода Rubus чаще всего используют концентрации ауксинов в пределах 0,1 – 1,0 мг/л. При меньших концентрациях отмечается низкий процент укоренения, более высокие концентрации способствуют сильному каллусообразованию в зоне ризогенеза (Нам, 1998). ИМК в концентрации 0,5 мг/л используется при укоренении ежевики и малины черной (Упадышев, 1991).
При культивировании ежевики in vitro используются цитокинины, среди которых аденин, кинетин, 6-бензиламинопурин (6-БАП), зеатин и др. Они применяются в концентрациях от 1 до 10 мг/л и индуцируют процесс деления клеток, образования боковых побегов, подавляя при этом развитие корней (Сковородников, 2015).
К числу компонентов, обладающих ростостимулирующим эффектом в культуре in vitro, относят аморфный диоксид кремния. Его использование при клональном микроразмножении растений ещё недостаточно изучено, но уже имеются сведения о том, что диоксид кремния вовлечён в процесс снижения уровня стресса у растений, а также повышает адаптивный потенциал организма (Datnoff, 2001). Установлено, что соединения кремния нужны растениям для формирования и поддержания иммунитета, что обусловлено потребностью растений в кремнии на генетическом уровне (Takahashi, 1991).
Очевидно несоответствие между значимостью кремния для растений и объемом имеющихся о его роли знаний. Многие теоретические и практические вопросы, касающиеся полифункциональной роли кремния в растениях и почвах, остаются малоизученными (Матыченков, 2008). Актуальность представляет изучение влияния соединений кремния на растения ремонтантной ежевики и других культурных и декоративных растений, культивируемых in vitro.
Цель данной работы – оптимизировать условия клонального микроразмножения ремонтантной ежевики с использованием питательных сред, содержащих аморфный диоксид кремния и синтетические регуляторы роста растений.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние аморфного диоксида кремния на морфометрические показатели и коэффициент размножения растений-регенерантов ремонтантной ежевики в культуре in vitro.
2. Изучить влияние 6-БАП и зеатина на размножение растений-регенерантов ремонтантной ежевики в культуре in vitro.
Объект исследования: растения-регенеранты ежевики ремонтантной, размножаемые микроклонально, сорта Прайм Арк Фридом, Рубен.
Предмет исследования: влияние 6-БАП, зеатина и аморфного диоксида кремния на морфометрические показатели, коэффициент размножения и укореняемость растений-регенерантов ежевики ремонтантной в культуре in vitro.
Научная новизна исследования заключается в изучении количества аморфного диоксида кремния, обладающего стимулирующим влиянием на рост растений-регенерантов ежевики ремонтантной в культуре in vitro.
Практическая значимость. Разработанная методика использования аморфного диоксида кремния для размножения ежевики ремонтантной в культуре in vitro может применяться для создания протоколов клонального микроразмножения других сельскохозяйственных культур. Результаты исследования будут использованы для создания технологии применения аморфного диоксида кремния в качестве регулятора роста растений.
Ремонтантные формы ежевики – уникальные ягодные растения, способные в отличие от обычных растений ежевики плодоносить на однолетних побегах и давать два урожая за сезон: в середине июня и в начале осени. Лучшие из современных сортов ремонтантного типа обладают высокой урожайностью, крупноплодностью, экологической адаптивностью, пригодны к низкозатратным технологиям возделывания (Высоцкий, 1992).
Адаптивный потенциал ежевики довольно высок, так как практически повсеместно дикорастущие формы данной культуры распространены по территории нашей страны. Ежевика отличается активной способностью к вегетативному размножению, высокой и стабильной урожайностью, высокой экологической пластичностью.
Многие ремонтантные формы ежевики обладают низким потенциалом вегетативного размножения по сравнению с летними сортами, что затрудняет их размножение и использование в селекционном процессе. Перспективным способом размножения ремонтантной ежевики, а также наиболее эффективным методом массового клонирования растений является культивирование их in vitro. Клональное микроразмножение позволяет получить большое количество мериклонов в относительно короткие сроки и на небольшом участке. Эта технология разработана и успешно применяется для получения свободного от патогенов посадочного материала ежевики (Сковородников, 2012).
Нормальный рост и развитие растений в культуре тканей регулируют вещества, образуемые самим растением – эндогенные фитогормоны. При культивировании растений in vitro в состав питательной среды включают компоненты, благотворно влияющие на состояние растений-регенерантов, их коэффициент размножения, интенсивность роста, укореняемость и другие параметры. Синтетические регуляторы роста проявляют свое действие посредством изменения эндогенного уровня природных гормонов, позволяя таким образом модифицировать рост и развитие в желаемом направлении (Высоцкий, 1992).
В процессе клонального микроразмножения при укоренении ягодных культур рода Rubus чаще всего используют концентрации ауксинов в пределах 0,1 – 1,0 мг/л. При меньших концентрациях отмечается низкий процент укоренения, более высокие концентрации способствуют сильному каллусообразованию в зоне ризогенеза (Нам, 1998). ИМК в концентрации 0,5 мг/л используется при укоренении ежевики и малины черной (Упадышев, 1991).
При культивировании ежевики in vitro используются цитокинины, среди которых аденин, кинетин, 6-бензиламинопурин (6-БАП), зеатин и др. Они применяются в концентрациях от 1 до 10 мг/л и индуцируют процесс деления клеток, образования боковых побегов, подавляя при этом развитие корней (Сковородников, 2015).
К числу компонентов, обладающих ростостимулирующим эффектом в культуре in vitro, относят аморфный диоксид кремния. Его использование при клональном микроразмножении растений ещё недостаточно изучено, но уже имеются сведения о том, что диоксид кремния вовлечён в процесс снижения уровня стресса у растений, а также повышает адаптивный потенциал организма (Datnoff, 2001). Установлено, что соединения кремния нужны растениям для формирования и поддержания иммунитета, что обусловлено потребностью растений в кремнии на генетическом уровне (Takahashi, 1991).
Очевидно несоответствие между значимостью кремния для растений и объемом имеющихся о его роли знаний. Многие теоретические и практические вопросы, касающиеся полифункциональной роли кремния в растениях и почвах, остаются малоизученными (Матыченков, 2008). Актуальность представляет изучение влияния соединений кремния на растения ремонтантной ежевики и других культурных и декоративных растений, культивируемых in vitro.
Цель данной работы – оптимизировать условия клонального микроразмножения ремонтантной ежевики с использованием питательных сред, содержащих аморфный диоксид кремния и синтетические регуляторы роста растений.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние аморфного диоксида кремния на морфометрические показатели и коэффициент размножения растений-регенерантов ремонтантной ежевики в культуре in vitro.
2. Изучить влияние 6-БАП и зеатина на размножение растений-регенерантов ремонтантной ежевики в культуре in vitro.
Объект исследования: растения-регенеранты ежевики ремонтантной, размножаемые микроклонально, сорта Прайм Арк Фридом, Рубен.
Предмет исследования: влияние 6-БАП, зеатина и аморфного диоксида кремния на морфометрические показатели, коэффициент размножения и укореняемость растений-регенерантов ежевики ремонтантной в культуре in vitro.
Научная новизна исследования заключается в изучении количества аморфного диоксида кремния, обладающего стимулирующим влиянием на рост растений-регенерантов ежевики ремонтантной в культуре in vitro.
Практическая значимость. Разработанная методика использования аморфного диоксида кремния для размножения ежевики ремонтантной в культуре in vitro может применяться для создания протоколов клонального микроразмножения других сельскохозяйственных культур. Результаты исследования будут использованы для создания технологии применения аморфного диоксида кремния в качестве регулятора роста растений.
В процессе исследования изучено влияние регулятора роста цитокининовой природы 6-БАП на культивирование мериклонов ремонтантной ежевики in vitro, выявлены оптимальные количества 6-БАП для размножения ежевики сорта Прайм Арк Фридом – 3 мг/л 6-БАП и сорта Рубен – 1,5 мг/л 6-БАП. Также для стимуляции мультипликации и корнеобразования у ежевики эффективным являлось применение зеатина в концентрации 0,5 мг/л. Выявлено, что при использовании безгормональных сред для культивирования ежевики у микрорастений происходило интенсивное образование корней.
Для ускорения процессов роста ремонтантной ежевики сорта Рубен в культуре in vitro эффективным являлось использование 25–100 мг/л аморфного диоксида кремния в питательной среде MS.
Результаты исследования могут быть использованы для создания технологии применения аморфного диоксида кремния в качестве регулятора роста растений.
Для ускорения процессов роста ремонтантной ежевики сорта Рубен в культуре in vitro эффективным являлось использование 25–100 мг/л аморфного диоксида кремния в питательной среде MS.
Результаты исследования могут быть использованы для создания технологии применения аморфного диоксида кремния в качестве регулятора роста растений.