Андрогенез in vitro земляники (Fragaria ananassa Duch. )

Протасова Е.С.

кандидат сельскохозяйственных наук Мичуринский государственный аграрный университет,

г. Мичуринск, Россия

АНДРОГЕНЕЗ IN VITRO ЗЕМЛЯНИКИ

Аннотация: Изучались особенности каллусогенеза и регенерации растений при культивировании in vitro пыльников земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.). Определены благоприятные условия культивирования, найдены оптимальные сочетания фитогормонов в питательных средах, обеспечивающие высокий процент выхода каллусов, а также получение регенерантов.

Ключевые слова: земляника, морфогенез, сорта, андрогенез, каллусные ткани.

Protasova E.S.

Candidate of Agricultural Sciences Michurinsk State Agrarian University Michurinsk, Russia

IN WITRO ANDROGENESIS OF STRAWBERRY

Abstract: Callusogenesis and plant regeneration characteristics were studied in the course of in vitro cultivation of anthers in Fragaria ananassa Duch. Favourable conditions for cultivation were determined optimal correlation of phytohormoned in nutrient media were discovered, these provide high yield of calluses and the obtaining of regenerants as well.

Key words: strawberry, morphogenesis, cultivars, androgenesis, callus

tissue.

Неоценимую помощь в создании нового для селекции исходного материала могут оказать биотехнологические методы, к которым относится культивирование in vitro пыльников (метод «андрогенеза»). Он является эффективным и достаточно быстрым способом получения гаплоидных и

гомозиготных растений и линий, что дает возможность сократить срок создания сорта [1, с. 993].

Метод андрогенеза in vitro разработан для получения гаплоидных, в основном однолетних и двулетних растений [4, с. 10]. Однако для земляники этот метод не имеет широкого практического применения, в связи с тем, что технологии массового получения гаплоидных и гомозиготных растений на его основе не разработаны. Для некоторых сортов были определены условия получения с различной частотой, хотя не всегда высокой, каллусов и растений-регенерантов [2, с. 330]. Китайские исследователи среди каллусов, полученных из пыльников земляники, выделили наиболее ценный -эмбриогенный тип, в которых на определенных средах получены эмбриоиды [5, с.59]. Но разработанные на этих сортах условия получения гаплоидов, зачастую являются не эффективными для других сортов, поэтому требуются исследования в данном направлении.

Целью работы было изучение индукции процессов андрогенеза in vitro у ценных генотипов земляники для создания нового исходного материала на основе гаплоидии.

Материалом для эксперимента явились пыльники Fragaria ananassa Duch. сортов Фестивальная ромашка, Кама, Десертная, Львовская ранняя, Золушка, Редгонтлит, Фейерверк, Урожайная ЦГЛ, Привлекательная. При культивировании пыльников этих растений применялась методика, разработанная во ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина [3, с. 15]. Для культивирования пыльников земляники были использованы разные варианты питательных сред: № 1. БАП- 2 мг/л, НУК -0,5мг/л; №2. БАП-2,0 мг/л, 2,4-Д -1,0 мг/л; № 3. кинетин - 2,0 мг л, НУК - 0,5 мг/л; №4. кинетин-2,0 мг/л, 2,4-Д - 1,0 мг/л; №5. НУК-0,5 мг/л, зеатин-2,0 мг/л; №6. 2,4-Д-1,0 мг/л, зеатин -2,0 мг/л; №7. БАП -1 мг/л, ИУК-2 мг/л; №8. БАП-1 мг/л, 2,4-Д - 2 мг/л.

Исследования показали, что развитие пыльников всех изученных сортов земляники идет по пути образования каллусов. Наибольшей частотой каллусогенеза отмечена у сорта Золушка (34,6,%), а также сорта Урожайная

ЦГЛ (33,5%), Фейерверк (26,8%), Привлекательная (24,4%). Промежуточное значение по активности этого процесса заняли сорта Фестивальная ромашка (13,8%), Десертная (9,1%) и Кама (7,8%). Самым низким процент каллусообразования был у сортов земляники Львовская ранняя и Редгонтлит (2,6% и 2,1% соответственно).

Реакция пыльников изученных сортов на состав питательных сред была неоднозначной. У сортов Урожайная ЦГЛ и Фейерверк наиболее эффективной по выходу каллусов (50% и выше) была среда №5, несколько ниже этот показатель был на среде №3. Для сорта Привлекательная лучшими были среды №3 и №1. У сорта Золушка высокий процент образования каллусов отмечался на средах №2 и №3 (60,0 и 63,5% соответственно). У Фестивальной ромашки лучшей средой оказалась №1 (45,2%), а у сортов Кама и Десертная - №6 (23,3 и 18,5% соответственно). Для сорта Львовская ранняя каллусы получены только на среде №2. Сорт Редгонтлит показал низкую каллусогенную активность на испытанных средах. Выделена среда (№2), на которой с разной активностью, но у всех испытанных генотипов земляники образовывались каллусы. Наиболее продуктивной она оказалась для сортов Львовская ранняя, Золушка, Фейерверк. В этом усматривается то, что в реакции пыльников на состав культуральной среды имеет место влияние генотипа.

Проведённый морфологический анализ полученных каллусов, позволил выделить две их группы: первая - это плотные, молочного цвета, с опушением, которые преобладали практически у всех сортов. Вторая группа - рыхлые, коричневого цвета каллусы, которые не зеленели на свету. Эти каллусы тоже могут образовывать морфогенные структуры, но меньше, чем каллусы первого типа. Было установлено, что у сортов Золушка, Львовская ранняя, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Привлекательная и Десертная преобладали каллусы первого типа, которые зеленели на свету. У сортов Редгонтлит, Фестивальная ромашка и Кама преобладали плотные, но темно-

окрашенные каллусы. Небольшое количество рыхлых каллусов выделено у сортов Десертная, Фестивальная ромашка, Золушка, Привлекательная.

Андрогенные каллусы, изученных растений характеризовались генетической гетерогенностью. Выделены гаплоидные, диплоидные, полиплоидные, анеуплоидные каллусные клетки. Изменение числа хромосом может возникать в результате эндомитоза, эндоредупликации или слияния микроспориальных клеток, а также полиплоидного действия гормонов (ауксинов и цитокининов) питательных сред. Было выявлено, что содержание в каллусах гаплоидных клеток, и клеток других уровней плоидности неодинаково у разных генотипов и колебаться: гаплоидных от 19 до 60%, полиплоидных от 4 до 21%, диплоидных от 7 до 62%.

Индукция процессов регенерации является ответственным этапом в осуществлении андрогенеза in vitro. В результате исследований установлено, что у сорта Фейерверк были получены регенеранты с частотой 12,7% от числа образовавшихся каллусов на среде, содержащей БАП - 2,0 мг/л + НУК - 0,5 мг/л. У сорта Урожайная ЦГЛ на среде №1 (БАП - 2,0 мг/л + НУК - 0,5 мг/л) и №5 (зеатин 2,0 мг/л + НУК - 0,5 мг/л) отмечены регенеранты, с частотой 7,2 и 6,7% соответственно. У сорта Золушка образование корней с частотой 21,3% и индукция побегов (44,7%), отмечалось во втором пассаже на среде - БАП - 2,0 мг/л и ИУК - 1,0 мг/л.

Размножение регенерантов успешно проходило на питательной среде МС с добавлением 1,0 мг/л и 2,0 мг/л БАП + 1,0 мг/л ИУК, а укоренялись в присутствии 1,0 - 2,0 мг/л ИМК.

Таким образом, установлено, что для сотов Урожайная ЦГЛ, Десертная, Кама, Редгонтлит лучше использовать в питательных средах зеатин. А для сортов Привлекательная, Золушка, Фейерверк, хорошие результаты получены в среде БАП и кинетина. Для сортов Львовская ранняя и Фестивальная ромашка наиболее благоприятное было присутствие БАП.

Список литературы

1. Батыгина, Т.Б Андрогенез in vitro у злаков: анализ с эмбриологических позиций [Текст] / Т.Б. Батыгина, Н.И. Круглова, В.Ю. Горбунова / Цитология.1994. Т.36. № 9. - 996 с.

2. Высоцкий, В.А. Регенерация растений земляники нейтральнодневных и ремонтантных сортов в культуре листовых дисков и пыльников [Текст] / В.А. Высоцкий, Л.В. Алексеенко //Плодоводство и ягодоводство: Сб. научных работ./ М., 2005. T.XII . - 336 с.

3. Жуков, О.С. Методические рекомендации по получению растений - регенерантов плодовых пород в культуре пыльников [Текст] / О.С. Жуков, О.Я. Олейникова, Н.И. Савельев // Мичуринск: изд. ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина,1994. - 36 с.

4. Муравлев, А.А. Культура пыльников в селекции ярового рапса: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Саратов, 2007. - 24 с.

5. Li Wei - dong. Hebei nongye daxue xuebao / Li Wei - dong, Ge Hui - bo, Zhou Chun - jiang, Zhang Jie. // J. Agr. Univ. Hebei. 2004. T. 27. №2. - P. 63.