Совершенствование элементов технологии микроклонального размножения картофеля для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Калининградский НИИ сельского хозяйства РАСХН

Калининградский филиал ФГБУ «Россельхозцентр»

Совершенствование элементов технологии микроклонального размножения картофеля для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия

УДК 635.21:631

Краснопёров А.Г., Соколова М.В.

Аннотация

Элементы технологии микроклонального размножения картофеля, усовершенствованные для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия, заключаются в следующем. Меристемные растения картофеля культивировали in vitro в течение 3-х недель при температуре 20-23 °C днем и 16-18 °C ночью путем микрочеренкования на питательную среду, содержащую макро- и микроэлементы по прописи Мурасиге-Скуга, 30 г/л сахарозы, 5 мл/л Fe-хелата, 3 мг/л глицерина, 1 мг/л ИУК, 7 г/л агар-агара, витамины по Уайту. В питательную среду дополнительно добавляли 0,5-1,0 мг/л коричной кислоты. Меристемные растения, имеющие 6-8 листьев, перед высадкой в грунт подвергали ежесуточному воздействию низкой температуры +4…+5 °C в течение 2-х часов продолжительностью 6-7 дней. Холодоустойчивость клеток листа оценивали по температуре (ЛТ₅₀), вызывающей гибель 50% палисадных клеток листовых высечек после их 5-минутного промораживания в термоэлектрическом термостате при последовательном изменении температур с шагом 0,4°С. Обработанные низкими температурами пробирочные растения высаживали в естественный грунт, зараженный картофельной цистообразующей нематодой с дозой заражения 10 цист на одно растение. Каждый вариант опыта проводили в четырех повторностях. Контролем являлись меристемные пробирочные растения, выращенные по традиционной технологии и высаженные в незараженный и зараженный грунт (доза заражения 10 цист на одно растение).

Усовершенствование технологии позволяет получить меристемные растения с повышенной приживаемостью и жизнеспособностью, высокими морфометрическими показателями, а также устойчивостью к действию низких температур и к заражению паразитической картофельной нематодой, обеспечивающие получение высокопродуктивных растений картофеля, что имеет решающее значение для оригинального семеноводства картофеля в условиях польдерного земледелия Калининградской области.

Ключевые слова: микроклональное размножение, оздоровленные пробирочные растения картофеля, холодоустойчивость клеток, нематодоустойчивость, усовершенствованная технология

В последние годы остро стоит проблема качества семенного картофеля из-за сильного распространения различных форм вирусных болезней, бактериозов и других патогенов. Как правило, отсутствует чистый от вирусов исходный материал.

Северо-Западный регион и Калининградскую область принято рассматривать как наиболее благоприятные для выращивания качественного семенного картофеля благодаря близко расположенной прибрежной территории Балтийского моря. Обычно прохладные климатические условия в летний период и относительно низкий фон насекомых-переносчиков инфекции позволяет свести к минимуму распространение вирусов. Наша зона может в перспективе стать основным поставщиком материала картофеля для регионов России. Так, в 2016 году было вывезено 3,8 тыс. тонн, в 2017 году вывезено 2,94 тыс. тонн, что составляет порядка 50% от потребности Калининградской области в семенном материале картофеля. Несмотря на то, что несортовых семян картофеля в области высевается на сегодняшний день довольно большое количество, наблюдается положительная динамика: 49,1% от общего количества в 2016 году по сравнению с 2012 годом - 60,8%. По некондиционным семенам картофеля наблюдается примерно та же положительная динамика, что и по несортовым: 49% от общего количества в 2016 году против 66% в 2012 году.

Возрождению системы оригинального семеноводства картофеля в Калининградской области также будет способствовать введенное в работу в 2017 году филиалом ФГБУ «Россельхозцентр» по Калининградской области комплексное оборудование для диагностики заболеваний растений картофеля методом ПЦР (полимеразная цепная реакция). Метод ПЦР позволяет выявлять единичные копии геномов патогенов, обнаруживая их даже тогда, когда другими методами: иммунологическими, бактеорологическими, микроскопическими, - это сделать невозможно.

Самое уязвимое место в технологии микроклонального размножения сортов картофеля является перевод микрорастений из стерильных условий культивирования в нестерильные условия защищенного грунта. К факторам, влияющим на жизнеспособность микрорастений в период адаптации, относятся: тип субстрата, влажность воздуха и почвы, инфекционная нагрузка, дисбаланс между листовым аппаратом и корневой системой. Именно на этом этапе теряется огромное количество уже размноженного материала.

Цель - совершенствование элементов технологии микроклонального размножения сортов картофеля для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия, направленной на приживаемость растений и урожайность миниклубней картофеля.

Традиционная технология микроклонального размножения картофеля включает в себя следующие ключевые элементы: культивирование оздоровленных растений картофеля in vitro путем черенкования на питательную среду, содержащую макро- и микроэлементы по прописи Мурасиге-Скуга, сахарозу, Fe-хелат, глицерин, ИУК, агар-агар, витамины по Уайту. Усовершенствованная технология микроклонального размножения сортов картофеля для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия дополнительно включает в состав питательной среды 0,5-1,0 мг/л коричной кислоты. Это позволяет повысить жизнеспособность и ускорить рост микрорастений картофеля, увеличить коэффициент размножения микрорастений и числа микроклубней in vitro, а также улучшить приживаемость пробирочных растений при пересадке в грунт.

Кратковременное воздействие низкой температуры +4…+5 °C на меристемные растения перед высадкой в грунт по предлагаемому способу обеспечивает повышение жизнеспособности пробирочных растений, о чем свидетельствуют:

- повышение приживаемости растений до 100%;

- повышение холодоустойчивости клеток листовой ткани растений картофеля на 53% по сравнению с традиционной технологией;

- повышение устойчивости к заражению облигатным паразитом картофеля - картофельной цистообразующей нематодой на 51% по сравнению с традиционной технологией [1, 2].

Материал и методы исследований. Исследования на повторяемость результатов, изложенных авторами патента и методов микроклонального размножения картофеля [3-5], проводились в течение 3-х лет (2014-2016 гг.) в лаборатории картофелеводства ФГБНУ «Калининградский НИИСХ» на меристемных растениях восприимчивого к картофельной цистообразующей нематоде Globodera rostochiensis Woll. картофеля сорта Сиреневый туман.

Элементы технологии, усовершенствованные для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия, заключаются в следующем. Меристемные растения картофеля культивировали in vitro в течение 3-х недель при температуре 20-23 °C днем и 16-18 °C ночью путем микрочеренкования на питательную среду, содержащую макро- и микроэлементы по прописи Мурасиге-Скуга, 30 г/л сахарозы, 5 мл/л Fe-хелата, 3 мг/л глицерина, 1 мг/л ИУК, 7 г/л агар-агара, витамины по Уайту. В питательную среду дополнительно добавляли 0,5-1,0 мг/л коричной кислоты. Меристемные растения, имеющие 6-8 листьев, перед высадкой в грунт 6-7 дней подвергали ежесуточному воздействию низкой температуры +4…+5 °C в течение 2-х часов. Холодоустойчивость клеток листа оценивали по температуре (ЛТ₅₀), вызывающей гибель 50% палисадных клеток листовых высечек после их 5-минутного промораживания в термоэлектрическом термостате при последовательном изменении температур с шагом 0,4 °С [6].

Обработанные низкими температурами пробирочные растения высаживали в естественный грунт, зараженный картофельной цистообразующей нематодой с дозой заражения 10 цист на одно растение. Каждый вариант опыта проводили в четырех повторностях. Контролем являлись меристемные пробирочные растения, выращенные по традиционной технологии и высаженные в незараженный и зараженный грунт (доза заражения 10 цист на одно растение).

Обсуждение результатов. Морфометрические показатели пробирочных растений определяли перед высадкой в грунт и в процессе вегетации в фазу бутонизации - начала цветения картофеля. Статистически обработанные данные представлены в таблице 1. Установлено, что в усовершенствованной технологии высота растений и количество междоузлий у растений перед высадкой в грунт увеличились в 1,5 и 1,4 раза, соответственно, а в фазу бутонизации высота растений и площадь листьев увеличились в 2,3 и 2,8 раза, соответственно. Приживаемость растений-регенерантов составила 100% (табл. 1).

В таблице 2 представлены среднестатистические данные по холодоустойчивости клеток листовой ткани растений картофеля в фазу бутонизации и уровню заражения растений картофельной цистообразующей нематодой в конце вегетации.

Таблица 1. Морфометрические показатели и приживаемость пробирочных растений

Таблица 2. Устойчивость клеток листовой ткани растений картофеля к холоду и уровню заражения цистообразующей нематодой

Из таблицы 2 следует, что усовершенствованные элементы технологии позволяют повысить холодостойкость растений картофеля на 53% и снизить уровень их заражения нематодой на 51% по сравнению с прототипом, что способствует формированию повышенной жизнеспособности и продуктивности растений картофеля.

В конце вегетации определяли урожайность картофеля, выращенного на незараженном и зараженном картофельной цистообразующей нематодой грунте (табл. 3).

Из таблицы 3 следует, что усовершенствованная технология микроклонального размножения картофеля позволяет повысить по сравнению с прототипом средний вес клубня на 27% на незараженном грунте и на 44% на грунте, зараженном нематодой, и урожайность картофеля на 23 и 77 %, соответственно.

Таблица 3. Урожайность картофеля в условия зараженного и незараженного грунта

В качестве доказательства, что усовершенствованные элементы технологии (режимы обработки меристемных растений картофеля) являются наилучшими для достижения заявленного технического результата, в таблицах 1-3 приведены варианты опытов (2 и 5) с запредельными значениями режимов обработки.

Установлено, что приживаемость растений картофеля в большинстве случаев зависела от вида посадочного материала и сроков посадки. Для пробирочных растений данный показатель составил в среднем 67%, приживаемость рассады - 75% (табл. 4).

Таблица 4. Приживаемость пробирочных и укорененных растений в зависимости от сроков и густоты посадки, % (в среднем за 2014-2016 гг.)

Из таблицы 4 видно, что более высокие показатели приживаемости рассады картофеля достигаются путем прохождения периода адаптации, способствующего подготовке слабых пробирочных растений к внешним условиям среды, а также посадкой растений в ранние сроки.

Самую высокую приживаемость, независимо от вида посадочного материала и густоты посадки растений, показал первый срок посадки: 80%, что выше последующих сроков на 17 и 10 %, соответственно. Отмечено 90% выживших укорененных растений при посадке в этот срок в сочетании с густотой 71,5 и 95,6 тыс. шт./га. семенной картофель урожайность

Выводы

Таким образом, усовершенствованная технология обеспечивает получение высокопродуктивных меристемных растений картофеля с повышенной приживаемостью и жизнеспособностью, высокими морфометрическими показателями, а также устойчивостью к действию низких температур и к заражению паразитической картофельной нематодой. При посадке укорененных микрорастений картофеля у них появляется дополнительная возможность к адаптации к условиям нестерильной внешней среды. Окрепшая рассада более пластично реагирует на высадку в открытый грунт и лучше переносит стрессовые ситуации. Использование адаптированных растений в сочетании с более ранними сроками высадки и загущением до 144,1 тыс. шт./га позволяет при экономии площади получить наибольший выход качественного семенного материала, что имеет решающее значение для оригинального семеноводства картофеля в условиях польдерного земледелия Калининградской области.

Список использованных источников

1. Лаврова В.В., Сысоева М.И., Шерудило Е.Г., Топчиева Л.В., Матвеева Е.М. Экспрессия гена ci7 в листьях картофеля при действии кратковременных ежесуточных снижений температуры // Труды КарНЦ РАН. Серия Экспериментальная биология. - 2011, №3. - С. 73-77.

2. Лебедева Н.В. Ускоренное размножение ранних сортов картофеля в условиях in vitro и его использование в семеноводстве Северо-Запада РФ // Дисс. на соиск. степ. канд. с.-х. наук. - Великие Луки. - 2015. - 181 с.

3. Сысоева М.И., Лаврова В.В., Матвеева Е.М., Шерудило Е.Г., Топчиева Л.В. Кросс-адаптация растений картофеля к действию низких температур и заражению картофельной цистообразующей нематодой // Физиология растений. - 2011, т.58, №6. - С. 853-858.

4. Матвеева Е.М., Сысоева М.И., Шерудило Е.Г., Котова З.П., Лаврова В.В. Способ микроклонального размножения картофеля. Патент № 2487532 , опубликовано 20.07.2013, Бюл. № 20.

5. Современные технологии производства оздоровленных мини-клубней картофеля: Пособие для специалистов по семеноводству картофеля / ФГБНУ ВНИИКХ. Б.В. Анисимов, Е.А. Симаков, С.М. Юрлова, Е.В. Овэс, А.В. Митюшкин, А.А. Журавлев, О.С. Хутинаев, Е.Г. Блинков, В.С. Чугунов, О.Н. Шатилова. - Чебоксары: КУП ЧР «Агро-Инновации». - 2015. - 23 с.

6. Дроздов С.Н., Будыкина Н.П., Курец В.К., Балагурова Н.И. Определение устойчивости растений к заморозкам // Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. - Л.: Колос.

Цитирование: Краснопёров А.Г., Соколова М.В. Совершенствование элементов технологии микроклонального размножения картофеля для оригинального семеноводства в условиях польдерного земледелия // АгроЭкоИнфо. - 2017, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st_403.doc.

Размещено на Allbest.ru