ОРГАНОГЕНЕЗ ГОЛУБИКИ ПОЛУВЫСОКОЙ ПРИ КЛОНАЛЬНОМ МИКРОРАЗМНОЖЕНИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ОСВЕЩЕНИЯ

Научная статья

УДК 634.73

doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-76-79

Органогенез голубики полувысокой при клональном микроразмножении в зависимости от условий освещения

Сергей Сергеевич Макаров1, Ирина Борисовна Кузнецова2, Владимир Викторович Суров3

1 Центрально-Европейская лесная опытная станция ВНИИЛМ

2 Костромская государственная сельскохозяйственная академия

3 Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Аннотация. В статье приведены результаты изучения влияния освещения различного спектрального диапазона на рост и развитие растений голубики полувысокой сорта Northblue и перспективной гибридной формы 23-1-11 при клональном микроразмножении. Растения-регенеранты голубики полувысокой культивировались на питательной среде WPM с использованием цитокинина 2ip и ауксина ИУК и освещались люминесцентными лампами белого цвета, светодиодными лампами белого спектра и с комбинацией белого, красного и синего спектров. На этапе «собственно микроразмножение» наибольшее количество микропобегов (13,1 шт.) голубики с наибольшей суммарной длиной (98,7 см) формировалось при освещении растений-регенерантов люминесцентными лампами. На этапе «укоренение in vitro» корнеобразование растений голубики полувысокой было в 7 раз более интенсивным при освещении надземной части растений светодиодными лампами с комбинацией белого, красного и синего спектров (количество корней - 9,9 шт., суммарная длина - 114,8 см), чем в вариантах освещения люминесцентными лампами и светодиодными лампами белого спектра. Существенных различий по количеству и длине микропобегов и корней голубики полувысокой в зависимости от сорта при клональном микроразмножении не отмечено.

Ключевые слова: голубика полувысокая, in vitro, клональное микроразмножение, свет, светодиодные лампы.

Для цитирования: Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Суров В.В. Органогенез голубики полувысокой при клональном микроразмножении в зависимости от условий освещения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 4 (90). С. 76 -79. doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-76-79.

Original article

Organogenesis of half-highbush blueberry during clonal micropropagation depending on lighting conditions

Sergey S. Makarov1, Irina B. Kuznetsova2, Vladimir V. Surov3

1 Central European Forest Experiment Station

2 Kostroma State Agricultural Academy

3 Vologda State Dairy Academy named after N.V. Vereshchagin

Abstract. The article presents the results of studies on the effect of illumination of different spectral ranges on the growth and development of half-highbush blueberry plants of Northblue cultivar and the promising hybrid form 23-1-11 during clonal micropropagation. Half-highbush blueberry regenerated plants are cultivated on a WPM nutrient medium using cytokinin 2ip and auxin IAA and illuminated with white fluorescent lamps, white LED lamps and LED lamps with a combination of white, red and blue spectra. The largest number of microshoots (13.1 pcs.) of blueberry with the greatest total length (98.7 cm) is formed when the regenerated plants are illuminated with fluorescent lamps at the stage "proper micropropagation". The root formation of halfhighbush blueberry plants is 7 times more intense when the ground part of the plants is illuminated with LED lamps with a combination of white, red and blue spectra (number of roots - 9.9 pcs., total length - 114.8 cm) than in fluorescent and white LED lighting options at the stage of "rooting in vitro". No significant differences in the number and length of microshoots and roots of half-highbush blueberry, depending on the cultivar are observed during clonal micropropagation.

Keywords: half-highbush blueberry, in vitro, clonal micropropagation, light, LED lamps.

For citation: Makarov S.S., Kuznetsova I.B., Surov V.V. Organogenesis of half-highbush blueberry during clonal micropropagation depending on lighting conditions. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 90(4): 76 - 79. (In Russ.). doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-76-79.

В последнее время как среди крупных сельскохозяйственных предприятий, так и среди исследователей, а также садоводов-любителей большим спросом пользуется сортовой посадочный материал голубики полувысокой, которая получена при гибридизации видов Vaccinium corymbosum L. х V. angustifolium Ait. Это малотребовательное к теплообеспеченности вегетационного периода и достаточно морозостойкое

растение кустарничкового типа, обычно высотой до 0,7 м, плоды которого имеют высокую пищевую и лекарственную ценность [1 - 3].

Размножение голубики полувысокой в условиях культуры осуществляют в основном вегетативными способами, однако для удовлетворения потребности в посадочном материале, в том числе для создания плантаций лесных ягодных растений, целесообразно использование

метода клонального микроразмножения. Данный метод позволяет в течение всего года получать большое количество оздоровленного посадочного материала в кратчайшие сроки [4, 5]. Работы по выращиванию голубики полувысокой перспективных сортов и форм в культуре in vitro, в том числе с применением современных регуляторов роста, ведутся на базе Центрально-Европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ с 2017 г.

Свет является важнейшим условием для жизни растений, даёт энергию для процесса фотосинтеза, а кроме того, выполняет информационную и биосинтетическую функции. Фотосинтез растений происходит под воздействием фотосинтетически активной радиации (ФАР). При выборе источников освещения для растений в настоящее время исследователи всё чаще предпочитают белые светодиоды (СД), излучение которых содержит компоненты всех основных полос в диапазоне ФАР. Кроме того, спектральный состав, а также разные участки спектрального диапазона оказывают разное влияние на физиологические процессы в растениях [6 - 8].

Материал и методы. Исследования, посвя-щённые изучению влияния условий освещения при клональном микроразмножении голубики полувысокой на биометрические показатели растений, проводились в 2018 - 2020 гг. в лаборатории клонального микроразмножения на базе Центрально-Европейской лесной опытной станции ВНИИЛМ по общепринятым методикам [5]. Растения культивировали на питательной среде WPM, в которую на этапе «собственно микроразмножение» добавляли цитокинин 2ip, а на этапе «укоренение» - ауксин ИУК. Клонируемые растения помещали между пассажами в инкубационное помещение, где их освещали светодиодными (СД) лампами разного спектрального состава:

1) СД-Б - белого спектра (длина волны -653 нм); 2) СД-Б+К+С - комбинация белого (длина волны - 653 нм), красного (длина волны - 670 нм) и синего (длина волны - 455 нм) спектров. В качестве контрольного варианта использовали белые люминесцентные лампы. Фотопериод - 16/8 часов. Растения подвергали постоянному освещению во всех вариантах в течение 3 пассажей. Учитывали количество, среднюю и суммарную длины микропобегов и корней в расчёте на одно растение. Опыты проводили в 10-кратной биологической и 2-кратной аналитической повторностях. Статистическую обработку данных проводили при помощи программного обеспечения Microsoft Office 2016 и AGROS v. 2.11.

Результаты исследования. В результате проведённых экспериментов установлено, что условия освещения оказывали существенное влияние на органогенез голубики полувысокой при клональном микроразмножении. Освещение люминесцентными лампами способствовало формированию большего количества микропобегов голубики полувысокой на этапе «собственно микроразмножение», чем при освещении лампами СД-Б и СД-Б+К+С. Количество микропобегов составляло в среднем 13,1; 9,9 и 8,1 шт. соответственно (табл. 1). Различия по количеству микропобегов в зависимости от сорта были незначительны.

Средняя длина микропобегов голубики полувысокой в контроле при освещении люминесцентными лампами составляла 7,6 см, что незначительно больше, чем при использовании ламп СД-Б (6,1 см), и значительно больше, чем при СД-Б+К+С (4,9 см). У голубики полувысокой сорта Northblue и гибрида 23-1-11 средняя длина микропобегов практически не различалась и составляла 6,1 - 6,3 см (табл. 2).

1. Количество микропобегов голубики полувысокой в зависимости от сорта и условий освещения, шт.

Сорт Освещение Среднее

контроль СД-Б СД-Б+К+С

Northblue 12,3 9,5 7,9 9,9

Гибридная форма 23-1-11 13,9 10,2 8,3 10,8

Среднее 13,1 9,9 8,1 -

НСР05 фактор А = 1,11; фактор В =1,05; общ. = 2,08

2. Средняя длина микропобегов голубики полувысокой в зависимости от сорта и условий освещения, см

Сорт Освещение Среднее

контроль СД-Б СД-Б+К+С

Northblue 7,8 5,9 5,1 6,3

Гибридная форма 23-1-11 7,3 6,3 4,6 6,1

Среднее 7,6 6,1 4,9 -

НСР05 фактор А = 1,13; фактор В =1,01; общ. = 2,04

Примечание: НСР05 - наименьшая существенная разница на 5%-ном уровне значимости.

При освещении люминесцентными лампами суммарная длина микропобегов голубики полувысокой достигала в среднем 98,7 см, что существенно больше, чем при освещении СД-Б (60,3 см) и СД-Б+К+С (39,3 см). У сорта голубики полувысокой Northblue суммарная длина микропобегов была немного больше, чем у гибрида 23-1-11, и составляла 68,1 и 64,1 см соответственно (табл. 3).

На этапе укоренения in vitro при клональном микроразмножении голубики полувысокой формировалось наибольшее количество корней при освещении надземной части лампами СД-Б+К+С (в среднем 9,9 шт.). При освещении лампами СД-Б данный показатель составлял 3,6 шт., а в контрольном варианте - 2,2 шт. (табл. 4). Количество корней у сорта голубики полувысокой Northblue и гибрида 23-1-11 мало различалось и составляло в среднем 5,1 - 5,3 шт.

Средняя длина корней голубики полувысокой была наибольшей при освещении надземной части лампами СД-Б+К+С (в среднем 11,7 см), тогда как в других вариантах она оказалась значительно меньше: при использовании ламп СД-Б она составляла 4,6 см, люминесцентных ламп - 3,6 см (табл. 5). Существенных различий по средней длине корней в зависимости от сорта не выявлено.

Наибольшая суммарная длина корней также была отмечена при освещении надземной части лампами СД-Б+К+С - в среднем 114,8 см, что в 7 раз больше, чем при освещении СД-Б, и в 14,9 раза больше, чем в контроле. Значительных различий по сортам не выявлено (табл. 6).

Выводы

1. На этапе «собственно микроразмножение» при клонировании голубики полувысокой максимальное количество микропобегов наибольшей длины формировалось при освещении растений-регенерантов люминесцентными лампами.

3. Суммарная длина микропобегов голубики полувысокой в зависимости от сорта и условий освещения, см

Сорт Освещение Среднее

контроль СД-Б СД-Б+К+С

Northblue 95,9 56,0 40,4 64,1

Гибридная форма 23-1-11 101,5 64,5 38,2 68,1

Среднее 98,7 60,3 39,3 -

НСР05 фактор А = 3,86; фактор В = 4,11; общ. = 6,10

4. Количество корней голубики полувысокой в зависимости от сорта и условий освещения надземной части, шт.

Сорт Освещение Среднее

контроль СД-Б СД-Б+К+С

Northblue 2,1 3,4 9,7 5,1

Гибридная форма 23-1-11 2,2 3,7 10,0 5,3

Среднее 2,2 3,6 9,9 -

НСР05 фактор А = 1,20; фактор В = 1,03; общ. = 2,02

5. Средняя длина корней голубики полувысокой в зависимости от сорта и условий освещения надземной части, см

Сорт Освещение Среднее

контроль СД-Б СД-Б+К+С

Northblue 3,8 4,8 11,9 6,8

Гибридная форма 23-1-11 3,3 4,4 11,4 6,4

Среднее 3,6 4,6 11,7 -

НСР05 фактор А = 1,16; фактор В = 1,05; общ. = 2,10

6. Суммарная длина корней голубики полувысокой в зависимости от сорта и условий освещения надземной части, см

Сорт Освещение Среднее

контроль СД-Б СД-Б+К+С

Northblue 8,1 16,3 115,5 46,6

Гибридная форма 23-1-11 7,3 16,4 114,1 45,9

Среднее 7,7 16,4 114,8 -

НСР05 фактор А = 3,85; фактор В = 4,10; общ. = 3,91

2. На этапе укоренения in vitro ризогенез клонируемых растений голубики полувысокой проходил интенсивнее при освещении надземной части растений светодиодными лампами с комбинацией белого, красного и синего спектров, чем люминесцентными лампами и светодиодными лампами белого спектра.

3. Существенных различий по количеству и длине микропобегов и корней голубики полувысокой в зависимости от сорта в процессе клонального микроразмножения не выявлено.

Литература

1. Starast M., Karp K., Paal T. The Effect of Using Different Mulches and Growth Substrates on Half-highbush Blueberry (Vaccinium corymbosum x V. angustifolium) Cultivars "Northblue" and "Northcountry" // Acta Horticul-turae. Proc. of the 7th Int. Symp. Chile, 2000; P. 281 -286.

2. Vander Kloet S.P. The Taxonomy of Vaccinium Section Rigiolepis (Vaccinieae, Ericaceae) // Blumea. 2005; 50: 477 -497.

3. Макеев В.А., Макеева Г.Ю., Мозулева С.А. Опыт интродукции голубики узколистной и ее гибридов в Костромской области // Студенты и молодые учёные КГТУ - производству: матер. 57-й межвуз. науч.-технич. конф. Кострома, 2005. С. 96 - 97.

4. Сельскохозяйственная биотехнология: учеб. /

B.С. Шевелуха и др. М.: Высшая школа, 2008. 416 с.

5. Калашникова Е.А. Клеточная инженерия растений: учеб. пособие. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2012. 318 с.

6. Емелин А.А., Прикупец Л.Б., Тараканов И.Г. Спектральный аспект при использовании облучателей со светодиодами для выращивания салатных растений в условиях светокультуры // Светотехника. 2015. № 4.

C. 47 - 52.

7. Тараканов И.Г, Яковлева О.С. Влияние качества света на физиологические особенности и продукционный процесс базилика эвгенольного (Ocimum gratissimum L.) // Естественные науки. 2012. № 3. С. 95 - 97.

8. Cope K., Bugbee B. Spectral Effects of Three Types of White Lightemitting Diodes on Plant Growth and Development: Absolute Versus Relative Amounts of Blue Light // Hortscience. 2013; 48 (4): 504 - 509.

Сергей Сергеевич Макаров, кандидат сельскохозяйственных наук. Филиал ФБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства» «Центрально-Европейская лесная опытная станция». Россия, 156013, г. Кострома, пр-т Мира, 134, makarov_serg44@mail.ru

Ирина Борисовна Кузнецова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент. ФГБОУ ВО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия». Россия, 156530, Костромская область, Костромской р-н, п. Караваево, Караваевская с/а, Учебный городок, 34, sonneraiser@yandex.ru

Владимир Викторович Суров, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент. ФГБОУ ВО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина». Россия, 160555, Вологодская область, г. Вологда, с. Молочное, ул. Шмидта, 2, wladimirsurow@rambler.ru

Sergey S. Makarov, Candidate of Agriculture. Central European Forest Experiment Station -Branch of All-Russian Research Institute of Silviculture and Mechanization of Forestry. 134, Mira Ave., Kostroma, 156013, Russia, makarov_ serg44@mail.ru

Irina B. Kuznetsova, Candidate of Agriculture, Associate Professor. Kostroma State Agricultural Academy. 34, Uchebniy Gorodok St., Karavaevskaya s/a, Karavaevo village, Kostroma district, Kostroma region, 156530, Russia, sonneraiser@yandex.ru

Vladimir V. Surov, Candidate of Agriculture, Associate Professor. Vologda State Dairy Academy named after N.V. Vereshchagin. 2, Schmidt St., Molochnoe village, Vologda, Vologda region, 160555, Russia, wladimirsurow@rambler.ru

-♦-

Научная статья

УДК 582.572.225:581.4

doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-79-83

Биологические особенности Allium ascalonicum L. в Южно-Уральском ботаническом саду-институте*

Ленвера Ахнафовна Тухватуллина

Южно-Уральский ботанический сад-институт Уфимского федерального исследовательского центра

РАН

Аннотация. В статье приведены результаты изучения двух разных образцов лука шалота (Allium ascalonicum) : фенологии, морфометрии, репродуктивности, особенностей размножения и агротехники. В природной флоре вид встречается на территории Восточной Европы. Зацветает во второй половине июня. Фаза цветения образцов по годам составляет в среднем 16 - 19 дней, длительность цветения соцветия - 6 - 8 дней. Семена созревают во 2-й половине июля. От отрастания до созревания семян у сыктывкарского образца проходит 101 - 112 дней, у карагандинского - 94 - 105 дней. По длительности вегетации и состоянию листовой поверхности A. ascalonicum - длительно вегетирующее растение с коротким летним

* Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие природных систем и биологические ресурсы России», а также в рамках государственного задания ЮУБСИ УФИЦ РАН по теме № АААА-А18-118011990151-7.