Помощь студентам в учебе
КЛОНАЛЬНОЕ МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ СОРТОВ ARONIA ИЗ КОЛЛЕКЦИИ БОТАНИЧЕСКОГО САДА НИУ «БЕЛГУ» В УСЛОВИЯХ IN VITRO
|
Введение 3
Глава 1. Обзор литературы по теме исследования 5
1.1. Основные подходы, разработанные для клонального микроразмножения растений 5
1.2. Механизмы действия фитогормонов 16
1.3. Описание рода Aronia L 21
Глава 2. Материал и методы исследования 29
2.1. Объекты исследований 29
2.1.2. Определение сортов аронии, наиболее богатых ценными элементами 36
2.2. Методика проведения исследования 40
2.3. Учет результатов 43
Глава 3. Полученные результаты и их обсуждение 44
3.1. Определение содержания антоцианов в сортах рода Aronia L. из коллекции ботанического сада НИУ «БелГУ» 44
3.2. Этап введения сортов рода Aronia L. в культуру in vitro 48
3.3. Влияние концентации цитокинина на эффективность размножения и рост
микропобегов сортов аронии 51
3.4. Влияние типа и концентрации ауксина на эффективность ризогенеза сортов аронии 55
3.5. Перевод растений в нестерильные условия культивирования 59
Выводы 63
Список использованных источников 64
Глава 1. Обзор литературы по теме исследования 5
1.1. Основные подходы, разработанные для клонального микроразмножения растений 5
1.2. Механизмы действия фитогормонов 16
1.3. Описание рода Aronia L 21
Глава 2. Материал и методы исследования 29
2.1. Объекты исследований 29
2.1.2. Определение сортов аронии, наиболее богатых ценными элементами 36
2.2. Методика проведения исследования 40
2.3. Учет результатов 43
Глава 3. Полученные результаты и их обсуждение 44
3.1. Определение содержания антоцианов в сортах рода Aronia L. из коллекции ботанического сада НИУ «БелГУ» 44
3.2. Этап введения сортов рода Aronia L. в культуру in vitro 48
3.3. Влияние концентации цитокинина на эффективность размножения и рост
микропобегов сортов аронии 51
3.4. Влияние типа и концентрации ауксина на эффективность ризогенеза сортов аронии 55
3.5. Перевод растений в нестерильные условия культивирования 59
Выводы 63
Список использованных источников 64
Неблагоприятное воздействие экологических и антропогенных факторов на окружающую среду, а также низкая гарантия успешного воспроизводства видов и сортов растений традиционными методами обуславливает необходимость в создании технологии клонального микроразмножения растений в условиях in vitro для поддержания биоразнообразия, сохранения редких и исчезающих видов растений, производства пищевой биомассы и лекарств [Андреев, 2003; Белокурова и др., 2005].
Растения имеют ведущее значение в современной биосфере. Характер фитоценозов определяет облик ландшафтов. В то же время на территории Российской Федерации объемы производства посадочного материала растений ценных современных сортов недостаточны, а имеющийся материал дорогостоящий [Блюднева и др., 2016]. В связи с этим разработка современной технологии увеличения объёмов производства, равно как, и оздоровления и удешевления посадочного материала весьма актуальны.
Арония (Aronia L.) является редкой, нетрадиционной садовой культурой. Растения этого рода имеют большую ценность для Белгородской области, так как в их плодах содержится большое количество биологически активных веществ. Они являются источником мультивитаминов, способны укрепить иммунитет, нормализовать работу щитовидной железы, защитить организм от лучевого поражения. Кроме того, эти сорта имеют высокую декоративную ценность в течение всего вегетативного периода. Семена растений аронии не отличаются хорошей всхожестью. Поэтому для их размножения чаще всего используются черенки [Исаченко, 2002]. Разработка способов клонального микроразмножения аронии in vitro дает возможность проводить работы в течение всего года и сократить площади, необходимые для выращивания посадочного материала.
В настоящее время не существует полноценной технологии клонального микроразмножения изучаемых сортов из рода Aronia.
Целью выпускной квалификационной работы является оптимизация методов клонального микроразмножения сортов рода Aronia из коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ».
Задачи исследования:
1. Изучить содержание антоцианов в ягодах различных сортов рода Aronia L.;
2. Получить стерильные культуры исследуемых сортов аронии в условиях in vitro;
3. Определить концентрацию цитокинина при клональном микроразмножении сортов аронии;
4. Определить тип и наиболее эффективные концентрации ауксина для оптимизации процесса ризогенеза ароний;
5. Провести оценку выживаемости растений, полученных при использовании разработанных сред и режимов культивирования, в процессе их адаптации к нестерильным условиям.
Объектом исследования являлись различные виды и сорта рода Aronia из коллекции ботанического сада НИУ «БелГУ»:
1) Арония Мичурина, A. mitschurini «Amit»;
2) Арония сливолистная, A. prunifolia «Nero»;
3) Арония сливолистная, A. prunifolia «Viking»;
4) Арония черноплодная, A. melanocarpa «Hugin»;
5) Арония древовидная, A. arbutifolia «Brilliant».
В данной работе использовался анализ и обобщение специальной литературы, а также был поставлен ряд экспериментов для решения задач исследования.
Научная новизна исследования заключается в проведении первого полного исследования клонального микроразмножения in vitro сортов аронии из коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ» с их последующей адаптацией к нестерильным условиям.
Основными методами исследования были методы, разработанные для клонального микроразмножения растений на разных стадиях их воспроизводства и адаптации [Тимофеева, Невмержицкая, 2012]. При анализе содержания антоцианов использовались разработанные методики определения количественного содержания антоцианов в растительном сырье [Giusti, Wrolstad, 2001]. Данные обрабатывались статистически. Для их обработки использовались статистическая программа Excel 2010.
Практическая значимость: средняя стоимость одного саженца аронии в настоящее время составляет 200 рублей, тогда как себестоимость растений, полученного методом клонального микроразмножения составляет 20 рублей.
Магистерская диссертация изложена на 70 страницах. Она состоит из оглавления, введения, трех основных разделов, выводов. Список использованных источников насчитывает 64 наименований. В работе используются 10 таблиц и 26 рисунков.
Растения имеют ведущее значение в современной биосфере. Характер фитоценозов определяет облик ландшафтов. В то же время на территории Российской Федерации объемы производства посадочного материала растений ценных современных сортов недостаточны, а имеющийся материал дорогостоящий [Блюднева и др., 2016]. В связи с этим разработка современной технологии увеличения объёмов производства, равно как, и оздоровления и удешевления посадочного материала весьма актуальны.
Арония (Aronia L.) является редкой, нетрадиционной садовой культурой. Растения этого рода имеют большую ценность для Белгородской области, так как в их плодах содержится большое количество биологически активных веществ. Они являются источником мультивитаминов, способны укрепить иммунитет, нормализовать работу щитовидной железы, защитить организм от лучевого поражения. Кроме того, эти сорта имеют высокую декоративную ценность в течение всего вегетативного периода. Семена растений аронии не отличаются хорошей всхожестью. Поэтому для их размножения чаще всего используются черенки [Исаченко, 2002]. Разработка способов клонального микроразмножения аронии in vitro дает возможность проводить работы в течение всего года и сократить площади, необходимые для выращивания посадочного материала.
В настоящее время не существует полноценной технологии клонального микроразмножения изучаемых сортов из рода Aronia.
Целью выпускной квалификационной работы является оптимизация методов клонального микроразмножения сортов рода Aronia из коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ».
Задачи исследования:
1. Изучить содержание антоцианов в ягодах различных сортов рода Aronia L.;
2. Получить стерильные культуры исследуемых сортов аронии в условиях in vitro;
3. Определить концентрацию цитокинина при клональном микроразмножении сортов аронии;
4. Определить тип и наиболее эффективные концентрации ауксина для оптимизации процесса ризогенеза ароний;
5. Провести оценку выживаемости растений, полученных при использовании разработанных сред и режимов культивирования, в процессе их адаптации к нестерильным условиям.
Объектом исследования являлись различные виды и сорта рода Aronia из коллекции ботанического сада НИУ «БелГУ»:
1) Арония Мичурина, A. mitschurini «Amit»;
2) Арония сливолистная, A. prunifolia «Nero»;
3) Арония сливолистная, A. prunifolia «Viking»;
4) Арония черноплодная, A. melanocarpa «Hugin»;
5) Арония древовидная, A. arbutifolia «Brilliant».
В данной работе использовался анализ и обобщение специальной литературы, а также был поставлен ряд экспериментов для решения задач исследования.
Научная новизна исследования заключается в проведении первого полного исследования клонального микроразмножения in vitro сортов аронии из коллекции Ботанического сада НИУ «БелГУ» с их последующей адаптацией к нестерильным условиям.
Основными методами исследования были методы, разработанные для клонального микроразмножения растений на разных стадиях их воспроизводства и адаптации [Тимофеева, Невмержицкая, 2012]. При анализе содержания антоцианов использовались разработанные методики определения количественного содержания антоцианов в растительном сырье [Giusti, Wrolstad, 2001]. Данные обрабатывались статистически. Для их обработки использовались статистическая программа Excel 2010.
Практическая значимость: средняя стоимость одного саженца аронии в настоящее время составляет 200 рублей, тогда как себестоимость растений, полученного методом клонального микроразмножения составляет 20 рублей.
Магистерская диссертация изложена на 70 страницах. Она состоит из оглавления, введения, трех основных разделов, выводов. Список использованных источников насчитывает 64 наименований. В работе используются 10 таблиц и 26 рисунков.
1. В результате исследования были выявлены сорта аронии наиболее богатые антоцианами, которые могут быть успешно размножены биотехнологическими методами. К ним относятся арония черноплодная «Hugin» - 2, 07 г/100г и арония древовидная «Brilliant» - 1,42 г/100г, в них содержание антоцианов больше, чем в остальных сортах почти в два и в три раза соответственно.
2. Стерилизация сортов аронии на стадии введения в культуру in vitro, проведенная с помощью бытового стерилизатора «Белизна», позволяет добиться достаточно высокой жизнеспособности эксплантов, которая составила 55-92%. Наибольшее число вновь образовавшихся побегов выявлено у аронии сливолистной «Viking» - 5,08±2,57 шт. при средней длине побега 0,86±0,55 см.;
3. Для размножения эксплантов всех изученных сортов аронии рекомендована среда Мурасиге и Скуга с разным содержанием цитокинина 6-БАП: для сортов «Brilliant», «Nero» и «Viking» - 1,5 мг/л; сорта «Amit» - 1 мг/л; «Hugin» - 0,5 мг/л для максимального побегообразования или 1,5 мг/л - для максимального вытягивания эксплантов.
4. Установлено, что для оптимизации процесса ризогенеза разных сортов ароний необходимо использовать различные типы и концентрации ауксинов: для сорта «Nero» - ИУК 0,5 мг/л; «Brilliant» и «Viking» - ИМК 0,5 мг/л или ИУК 0,5 мг/л; «Hugin» - ИМК 1 мг/л или ИУК 1 мг/л; «Amit» - ИМК 0,5 мг/л или 1 мг/л.
5. Адаптация растений сортов аронии, полученных при использовании разработанных сред и режимов культивирования характеризуется высокой степенью выживаемости (97-99%)к нестерильным условиям, что делает их перспективными объектами для массового тиражирования методом клонального микроразмножения.
2. Стерилизация сортов аронии на стадии введения в культуру in vitro, проведенная с помощью бытового стерилизатора «Белизна», позволяет добиться достаточно высокой жизнеспособности эксплантов, которая составила 55-92%. Наибольшее число вновь образовавшихся побегов выявлено у аронии сливолистной «Viking» - 5,08±2,57 шт. при средней длине побега 0,86±0,55 см.;
3. Для размножения эксплантов всех изученных сортов аронии рекомендована среда Мурасиге и Скуга с разным содержанием цитокинина 6-БАП: для сортов «Brilliant», «Nero» и «Viking» - 1,5 мг/л; сорта «Amit» - 1 мг/л; «Hugin» - 0,5 мг/л для максимального побегообразования или 1,5 мг/л - для максимального вытягивания эксплантов.
4. Установлено, что для оптимизации процесса ризогенеза разных сортов ароний необходимо использовать различные типы и концентрации ауксинов: для сорта «Nero» - ИУК 0,5 мг/л; «Brilliant» и «Viking» - ИМК 0,5 мг/л или ИУК 0,5 мг/л; «Hugin» - ИМК 1 мг/л или ИУК 1 мг/л; «Amit» - ИМК 0,5 мг/л или 1 мг/л.
5. Адаптация растений сортов аронии, полученных при использовании разработанных сред и режимов культивирования характеризуется высокой степенью выживаемости (97-99%)к нестерильным условиям, что делает их перспективными объектами для массового тиражирования методом клонального микроразмножения.