Влияние различных способов применения SKQ1 на семенную продуктивность картофеля в процессе репродуцирования клубневых потомств оздоровленных микрорастений

DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10813 УДК 635.21:581.16

Влияние различных способов применения БК01 на семенную продуктивность картофеля в процессе репродуцирования клубневых потомств оздоровленных микрорастений

П. А. ГАЛУШКА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (pavel_galushka@mail.ru) Д. В. КРАВЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник А. И. УСКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства им. А. Г. Лорха, ул. Лорха, 23, пос. Красково, Люберецкий р-н, Московская обл., 140051, Российская Федерация

Представлены результаты исследования применения регулятора роста SkQ1 на картофеле. Опыты проводили в 2015-2018 гг. В лабораторных условиях на питательной среде Мурасиге-Скуга без гормонов и с добавлением SkQ1 в концентрации 25 нМ получены микрорастения сортов Тирас и Рамос, которые далее были высажены на изолированный участок, а затем репродуцировали в полевых условиях. Полевые опыты выполнены на экспериментальной базе Коренёво в Люберецком районе Московской области. Почва связнопесчаная по гранулометрическому составу характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рНКС1 - 4,7; содержание гумуса - 2,1 %; P2O5 - 41,1; К2О - 7,1 мг/100 г. Во всех вариантах применения SkQ 1 в полевых условиях отмечены достоверные прибавки урожая. Наиболее эффективным в опыте оказался вариант наложения действия и последействия SkQ1 (опрыскивание по ве-гетирующим растениям): прибавка урожая в 2017 г. на сортах Тирас и Рамос составила 28 % и 47 % соответственно, количество клубней семенной фракции сорта Рамос возросло, по отношению к контролю, в 1,5 раза, в 2018 г. прибавки урожая составили соответственно 17 % и 43 %, а увеличение количества клубней фракции 30...60 мм - 1,2... 1,4 раза в зависимости от сорта. При размножении оздоровленных микрорастений картофеля использование регулятора роста SkQ1, стимулирующего процессы морфогенеза в культуре in vitro, позволило при дальнейшем репродуцировании клубневых потомств повысить их продуктивность, как следствие влияния последействия регулятора роста и обработок вегетирующих растений.

Ключевые слова: картофель, микрорастения in vitro, морфогенез, SkQ1, клубневые потомства, продуктивность.

Для цитирования: Галушка. П. А., Кравченко Д. В., Усков А. И. Влияние различных способов применения SKQ1 на семенную продуктивность картофеля в процессе репродуцирования клубневых потомств оздоровленных микрорастений // Земледелие. 2018. № 8. С. 45-47. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10813.

Регуляторы роста представлены широким спектром природных и синтетических веществ [1], направленно воздействующих на процессы, протекающие в растениях. Это позволяет использовать их в биотехнологиях in vitro [2]. Важный этап семеноводства картофеля - выращивание мини-клубней из мериклонов, оздоровленных в культуре in vitro [3]. Культивирование растений проводится в основном на искусственных питательных средах с минеральной основой Мурасиге-Скуга и различными вариантами использования углеводов и гормональных веществ. Микроклональное размножение растений in vitro сортов картофеля Любава, Невский, Тулеевский, Удалец, Кузне-чанка и Накра наиболее эффективно на питательных средах ВНИИКХ, КемНИ-ИСХ и КемНИИСХ-2 [4]. Перспективно применение регуляторов роста растений, способных сглаживать стрессовые явления, возникающие при пересадке микрорастений в новые условия, и по-

ложительно влияющих на урожайность и выход мини-клубней [5].

Регуляторы роста оказывают активное воздействие на развитие растений, формирование их органов и качественных признаков [6]. Для предпосадочной обработки клубней картофеля применяют препараты Альбит, Артафит, Зеромикс, Мивал-Агро, Прорастин, Циркон, Экогель, Экстра-сол и Эпин-Экстра [7]. Регуляторы роста активно используют на различных фонах минеральных удобрений [8].

Синтезированные в НИИФХБ им. А. Н. Белозерского (МГУ) препараты Бк01 представляют собой соединения катионов трифенилдецилфосфония и аналогов пластохинона хлоропластов [9]. При использовании в наноконцентрациях они принимают участие в регуляции баланса активных форм кислорода, играющих важную роль в процессах внутриклеточного обмена веществ [10]. Наиболее распространенный способ применения регуляторов роста - опрыскивание растений в период вегетации [11].

В опытах К.Л. Засориной и И.Я. Пигорева, опрыскивание растений в фазе «бутонизация - начало цветения» способствовало более интенсивному росту урожайных, товарных и технологических свойств картофеля, чем замачивание посадочных клубней, независимо от группы спелости [12].

Проведенные в 2009 г исследования показали, что обработка растений в фазе «бутонизация - начало цветения» препаратом Бк01 в концентрации 25 нМ обеспечивала увеличение площади листьев на 53,8...56,3 %, формирование прибавок урожая сорта Жуковский ранний до 8,1 т/га, или 28,0 %, сорта Крепыш - 4,1 т/га (12,7 %) [13].

Анализ литературныхданных и результатов собственных исследований свидетельствует об актуальности изучения эффективности применения препарата Бк01 на различных этапах оригинального семеноводства картофеля.

Цель исследования - выявить перспективность использования регулятора роста нового поколения Бк01 в

1. Схемы опытов 2015-2018 г.г.

Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3

Микрорастения Миниклубни Клубневое по- Клубневое Клубневое

2015 г. 2015 г. томство потомство потомство

2016 г. 2017 г. 2018 г

Среда МС - БезSkQ1 - БезБк01 - Без Бк01 - Без Бк01 -

контроль контроль контроль контроль контроль

Бк01

обработка обработка

растений растений

Среда МС + Последейст- Последейст- Последейст- Последействие

SkQ1 вие SkQ1 вие Бк01 вие Бк01 Бк01

Последейст- Последействие

вие Бк01 + Бк01 +

Бк01

обработка обработка

растений растений

СО (D 3 ь

(D

д

(D Ь 5

(D

00 2

О ^

Вариант Высота микрорастений, мм Количество листочков,шт. Продуктивность в открытом грунте г/куст Количество клубней шт./куст

15 дней 30 дней 15 дней | 30 дней

Тирас

Среда МС-контроль 15 44 3,5 7,6 204,6 8,2

МС+Бк01 (25 нМ) 23 55 5,2 8,1 228,4 11,5

НСР05 0,7 1,5 1,5 1,1 18,9 1,0

Рамос

Среда МС-контроль 32 61 6,7 8,7 234,0 8,0

МС+Бк01 (25 нМ) 41 74 6,9 9,1 239,0 10,0

НСР05 0,3 0,6 0,5 0,7 26,0 0,9

оригинальном семеноводстве картофеля при репродуцировании клубневых потомств.

Для достижения поставленной цели в 2015-2018 гг была проведена серия опытов (табл. 1).

В опыте 1 с повторностью 100 микрочеренков на вариант препарат Бк01 добавляли в питательную среду Мурасиге-Скуга (МС) после ав-токлавирования. Микрорастения культивировали в условиях 16-часового фотопериода при температуре 22 °С и освещенности 3,5...4,0 тыс. люкс. Через 30 суток их извлекали из пробирок. Перед высадкой на изолированную площадку открытого грунта микрорастения подращивали в теплице в течение 10 дней на торфо-перегнойном субстрате. Микрорастения высаживали во второй декаде июня по схеме 60 х 15 см. Площадь делянки составляла 3,6 м2. Повторность четырехкратная, по 25 растений на делянке.

Опыты 2 и 3 закладывали на экспериментальной базе Коренёво ФГБНУ ВНИИКХ с использованием клубневого потомства микрорастений, выращенных на разных средах (с использованием Бк01 и без). Кроме того, в опыте 3 на этот фактор были наложены варианты с обработкой вегетирующих растений растворами Бк01 в концентрации 25 нМ. Посадку проводили в первой декаде мая. Повторность опыта четырёхкратная по 25 клубней на делянке. Площадь учётной делянки 7,5 м2. Ботву удаляли в третьей декаде августа, уборку проводили вручную в первой декаде сентября. В фазе «бутонизация - на-

чало цветения» определяли высоту растений, количество стеблей в кусте. Урожай учитывали в соответствии с «Методикой исследований по культуре картофеля» (1967 г.) [14]. Структуру урожая определяли по ГОСТ Р 53136-2008.

В опыте 1 в 2015 г во время культивирования микрорастений сортов Тирас и Рамос отмечена их положительная реакция на присутствие препарата Бк01 в питательной среде (табл. 2). Уже через 15 суток отмечено заметное превышение высоты микрорастений в варианте с Бк01, по отношению к контролю, в 1,5 раза (на 8 мм) на сорте Тирас и в 1,2 раза (на 9 мм) на сорте Рамос. Количество сформированных листьев у микрорастений сорта Тирас в варианте с БкО 1 превышало контроль на 1,7 шт

Биометрическая оценка растений картофеля в условиях открытого грунта, показала их большую высоту в опытном варианте. В основном различия между вариантами были отмечены на раннеспелом сорте Тирас. Их высота при использовании Бк01 составила 270 мм, что было на 23 % больше, чем в контроле. Различий по высоте растений сорта Рамос не выявлено.

Прибавка урожая миниклубней на сорте Тирас в опытном варианте составила 24 г/куст, или 11,6 %, общее количество клубней увеличивалось на 3,3 шт./куст, по отношению к контролю. Основное количество клубней составила стандартная фракция 9...45 мм. На сорте Рамос прибавка в опытном варианте не превышала 5 г/куст, или 2 % к контролю. В структуре урожая миниклубней, представленных фрак-

цией 9...45 мм, различия между вариантами были несущественными.

Фенологические наблюдения в опыте 2 (2016 г.) показали, что фаза начала всходов в опытном варианте у сорта Тирас наступала на 2 дня раньше контроля, у сорта Рамос - на 4 дня. Начало бутонизации в контрольном варианте, проходило более интенсивно, по сравнению с опытным, особенно на сорте Рамос, у растений которого в контроле наблюдали почти в два раза больше бутонов (40 %), чем в опытном варианте (20 %). По началу цветения существенных различий между вариантами не отмечено. На сорте Тирас в контрольном варианте число кустов с цветами было на 4 % меньше, чем в опытном (20 %).

На посадках клубневого потомства первого года высота растений сорта Тирас в опытном варианте составила 510 мм, что было больше, чем в контроле, на 50 мм, или на 13 %, сорта Рамос - на 110 мм, или на 18 %. По количеству стеблей за два года исследований существенных различий между вариантами не наблюдали. Прибавка урожая клубневого потомства первого года микрорастений сорта Тирас в опытном варианте составляла 3,3 т/га, сорта Рамос - 2 т/га, или соответственно 15 % и 8 %, по отношению к контролю. Анализ структуры урожая показал, что в условиях 2016 г клубни круп ной фракци и (>60 м м) отсутствовали у сортов. В опытном варианте (последействие Бк01) на сорте Рамос количество клубней семенной фракции 30...60 мм увеличилось в 1,5 раза (3,5 шт./куст), по отношению к

3. Урожайность и структура второго клубневого потомства микрорастений

Вариант Масса клубней, Прибавка урожая Количество клубней, шт./куст

г/куст 2017 г. 2018 г.

2017 г 2018 г. т/га % т/га % < 30 мм 30...60 мм всего

2017 г. 2018 г. 2017 г. 2018 г. 2017 г. | 2018 г.

Тирас

Без Бк01 (контроль) 24,9 21,9 - - - - 2 1,1 9,8 8,8 11,8 9,9

Обработка растений Бк01 24,6 23,7 -0,3 1,2 1,2 5,5 2 1,2 10,7 9,5 12,7 10,7

Последействие Бк01 32,6 24,6 7,7 31 2,7 12,3 2,3 2,1 9,6 9,7 11,9 11,8

Последействие Бк01 +

обработка растений Бк01 31,9 28,3 7,0 28 3,7 16,8 2,6 2,3 10,4 10,2 13,0 12,5

НСР095 2,8 2,5 - - - - - - - - 0,9 0,8

Рамос

Без Бк01 (контроль) 20,9 18,9 - - - 3,8 1,4 8,0 9,0 11,8 10,4

Обработка растений Бк01 23,7 22,2 2,8 13 3,3 17,4 2,4 1,8 8,6 11,8 11,0 13,6

Последействие Бк01 22,5 20,2 1,6 7,6 1,3 6,8 3 1,6 9,4 10,8 12,4 12,4

Последействие Бк01 +

обработка растений Бк01 30,8 27,2 9,9 47 8,3 43 1,5 2 12,0 13,0 13,5 15

НСР095 2,3 2,6 - - - - - - - - 0,9 1,1

контролю. На сорте Тирас превышение было незначительным.

Биометрическая оценка посадок клубневого потомства второго года, проведённая в фазе «бутонизация -начало цветения», показала интенсивный рост и развитие кустов растений картофеля как в варианте с последействием Бк01, так и при наложении на него обработки растений Бк01. Высота растений сорта Тирас в варианте последействия Бк01 и наложения обработки растений Бк01 составила 590 мм, что было больше, чем в контроле, на 70 мм. В варианте последействия Бк01 количество стеблей увеличилось в 1,3 раза, по отношению к контролю, что привело к росту урожайности на 7,7 т^Та, или 31 % (табл. 3). В варианте последействия Бк01 и наложения обработки растений Бк01 прибавка урожая составила 7 т^а, или 28 % к контролю. В структуре урожая различий между опытными вариантами и контролем относительно клубней семенной фракции (30...60 мм) не выявлено.

Высота растений сорта Рамос в опытных вариантах с обработкой растений Бк01 и с последействием Бк01 составила 490 мм, что было больше, чем в контроле, на 60 мм, или 13 %, количество стеблей увеличилось почти в 1,4 раза, прибавка урожая составила соответственно 2,8 т/ га и 1,6 т/га, или 13 % и 7,6 % к контролю. В варианте последействия Бк01 и наложения обработки растений Бк01 высота растений составила 470 мм, что на 40 мм больше, чем в контроле, прибавка урожая составила 9,9 т/га, или 47 %, количество клубней фракции 30... 60 мм возросло в 1,5 раза к контролю, и в 1,2...1,4 раза, по отношению к другим вариантам,доля фракции клубней < 30 мм была в 2,5 раза меньше, чем в контроле.

В условиях 2018 г. отмечено снижение продуктивности клубневого потомства второго года при повторной закладке опыта. Но увеличение прибавки урожая в опытных вариантах к контролю сохранялось. Наибольшая прибавка отмечена в варианте последействия Бк01 и наложения обработки растений Бк01: на сорте Тирас - 3,7 т/га, или 16,8 %, на сорте Рамос - 8,3 т/га, или 43 %, по отношению к контролю. В вариантах с обработкой растений картофеля Бк01 прибавка составила соответственно 1,2 т/га, или 5,5 % и 3,3 т/га, или 17,4 %. Последействие Бк01 обеспечило прибавки урожая, по отношению к контролю на уровне 2,7 т/га, или 12,3 % и 1,3 т/га, или 6,8 %. Наибольшее количество клубней фракции 30...60 мм отмечено в варианте последействия Бк01 и наложения обработки растений Бк01 - на сорте Тирас больше, чем в контроле, в 1,2 раза, на сорте Рамос - в 1,4 раза.

Таким образом, применение регулятора роста SkQ 1 в оригинальном семеноводстве картофеля на этапе размножения оздоровленных микрорастений и при репродуцировании клубневых потомств в полевых питомниках, способствовало увеличению их продуктивности. Последействие SkQ 1 в сочетании с опрыскиванием растений обеспечивало увеличение урожайности клубней сорта Тирас на 28 %, сорта Рамос - на 47 % при повышении выхода семенной фракции, в сравнении с контролем, в 1,5 раза.

Литература

1. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений / Г. С. Муромцев, Д. И. Чкаников, О. Н. Кулаева и др. Л.: Агро-промиздат, 1987, 384 с.

2. Шевелуха B.C. Рост растений и его регуляция в онтогенезе. М.: Колос, 1992. 599 с.

3. Терентьева Е. В., Ткаченко О. В. Получение мини-клубней картофеля в летних каркасных теплицах в условиях Нижнего Поволжья // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 5. С. 55-58.

4. Ходаева В. П., Куликова В. И. Размножение сортов картофеля в культуре in vitro на различных питательных средах // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. № 10. С.66-68.

5. Черемисин А. И., Якимова И. А. Применение регуляторов роста при выращивании оздоровленных пробирочных растений // Актуальные проблемы современной индустрии производства картофеля. Чебоксары: КУП ЧР «Агро-Инновации», 2010. С. 103-104

6. Купалов C. А. Регуляторы роста и семенная продуктивность // Картофель и овощи. 1993. № 2. С. 38.

7. Эффективность предпосадочной обработки клубней регуляторами роста в семеноводстве картофеля / А. В. Николаев, Г. Е. Черемин, И. Г. Любимская и др. // До -стижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. № 12. С. 40-42.

8. Бутусов А. В., Адоньев С. О. Регуляторы роста на картофеле // Картофель и овощи. 2015. № 5. С. 29-30.

9. Скулачев В. П. Старение как атавистическая программа, которую можно попытаться отменить // Вестник РАН. 2005. Т. №9. С. 831-843.

10. Скулачев В. П. Энергетика биологических мембран. М.: Наука, 1989. 564 с.

11. Порсев И. Н. Влияние регуляторов роста на формирование надземных и подземных органов растений картофеля // Агро XXI. 2006. № 1. С. 42-43.

12. Засорина Э. В., Пигорев И. Я. Регуляторы роста на картофеле в Центральном Черноземье // Аграрная наука. 2005. № 7. С. 20-22.

13. Галушка П. А., Усков А. И., Кравченко Д. В. Продуктивность и качество оригинального семенного материала картофеля в зависимости от схемы получения исходных растений // Картофелеводство: Сборник научных трудов. Материалы координационного совещания и научно-практической конференции, посвящённой 120-летию со дня рождения А. Г. Лорха / РАСХН, ВНИИКХ; под ред. Е.А. Симакова. М., 2009. С. 253-256.

14. Методика исследований по культуре картофеля / под ред. Н.С. Бацанова. М.: НИИКХ, 1967. 262 с.

Influence of Different Ways of Using SkQ1 on Seed Productivity of Potato in Reproduction of Tuber Generation of Improved Microplants

P. A. Galushka, D. V. Kravchenko, A. I. Uskov

A. G. Lorch All-Russian Research Institute of Potato Farming, ul. Lorkha, 23, pos. Kraskovo, Lyuberetskii r-n, Moskovskaya obl., 140051 Russian Federation

Abstract. The paper presents the results of the use of SkQ1 growth regulator for potato. The experiments were carried out in 2015-2018. Under laboratory conditions on Murashige-Skoog nutrient media without hormones and with the addition of SkQ 1 in the concentration of 25 nM, microplants of varieties Tiras and Ramos were obtained, and then they were planted on an isolated site. The tuber material of these varieties was used to produce tuber generation of microplants under field conditions. Field experiments were carried out at the experimental station Korenevo, All-Russian Research Institute of Potato Farming, Lyubertsy district, Moscow region. The soil was characterized by the following agrochemical parameters: рН( KCl) was 4.7; humus content was 2.1%; P2O5 content was 41.1 mg/100 g; K2O content was 7.1 mg/100 g. In all variants of the SkQ1 application under field conditions, a significant yield increase was obtained. The variant of a combination of effect and aftereffect of SkQ1 was the most effective (spraying of vegetating plants): the increase in the yield of Tiras and Ramos varieties was 28% and 47%, respectively, in 2017. In Ramos variety, the number of tubers of the seed fraction increased 1. 5 times compared with the control. In 2018, the yield increase for Tiras and Ramos varieties was 17% and43%, respectively. The numberoftubers with a size of30-60mm increased 1.2-1.4 times, depending on the variety. In the propagation of improved potato microplants, the use of SkQ1 growth regulator, which stimulates morphogenesis processes in vitro, enabled to increase the productivity of the tuber generation in the further propagation, due to the influence of the aftereffect of the growth regulator and treatments of the vegetating potato plants.

Keywords: potato; in vitro microplants; morphogenesis; SkQ1; tuber generation; productivity.

Author Details: P. A. Galushka, Cand. Sc (Agr.), senior research fellow, (pavel_ga- 3 lushka@mail.ru); D. V. Kravchenko, Cand. Sc  (Agr.), senior research fellow; A. I. Uskov. D. | Sc. (Agr.), head of division. e

For citation: Galushka P. A., Kravchenko ^ D. V., Uskov A. I. Influence of Different Ways | of Using SkQ1 on Seed Productivity of Potato o in Reproduction of Tuber Generation of Improved Microplants. Zemledelie. 2018. No. 8. w Pp. 45-47 (in Russ.). DOI: 10.24411/0044- 2 3913-2018-10813. 1

8