Влияние сроков введения на жизнеспособность первичных эксплантов и индукцию морфогенеза канны садовой ( Canna hybrida hort) в условиях in vitro

6. Сидоров В.А. Биотехнология растений. Клеточная селекция. - К.: Наук. думка. - 1990. - 280 с.

7. Оценка различных селективных схем для отбора на засухоустойчивость в культуре изолированных тканей пшеницы /Тучин С. В., Архипова Л. Н., Носова Н. Н., Сахаджи Т. Н. // Биологические основы селекции. - Саратов, 1991. - С. 41-48.

8. Dias M.C., Almeida R., Romano A. Rapid clonal multiplication of Lavandula viridis L'Her through in vitro axillary shoot proliferation // Plant Cell, Tissue and Organ Cult. - 2002. - V. 68, № 1. - P. 99-102.

9. In vitro selection for osmotic tolerance in alfalfa (Medicago sativa L.) / Dragiiska R., Djilianov D., Denchev P., Atanassov A. // Bulg. J. Plant Physiol. - 1996. - V. 22, N 3-4. -P. 30-39.

10. In vitro growth pattern of salt-stressed cells of lavandin / Sodi A.M., Serra G., Vitaglino C., Blando F. // Acta Horticulturae. - 1990. - N 280. - P. 459-462.

11. Tsuro M., Koda M., Inoue M. Comparative effect of different types of cytokinin for shoot formation and plant regeneration in leaf-derived callus of lavender (Lavandula vera DC) // Scientia Horticulturae. - 1999. - V. 81, N 3. - P. 331-336.

12. Development of NaCl-tolerant line in Chrysanthemum morifolium Ramat. through shoot organogenesis of selected callus line / Zahed Hossain, Abul Kalam Azad Mandal, Subodh Kumar Datta, Amal Krishna Biswas // J. of Biotechnology. - 2007. - V. 129, N 4. -P. 658-667.

Рекомендовано к печати д.б.н. Митрофановой И.В.

ВЛИЯНИЕ СРОКОВ ВВЕДЕНИЯ НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ПЕРВИЧНЫХ ЭКСПЛАНТОВ И ИНДУКЦИЮ МОРФОГЕНЕЗА КАННЫ САДОВОЙ (CANNA HYBRIDA HORT) В УСЛОВИЯХ IN VITRO

А.Ш. ТЕВФИК, И.В. МИТРОФАНОВА, доктор биологических наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр

Введение

При оформлении садов и парков большую роль играют растения, которые способны создавать крупные красочные массивы и имеющие продолжительное цветение. Одной из таких культур является канна садовая (Canna hybrida hort). Эта декоративная культура хорошо переносит пониженную влажность воздуха, в приморских районах - морские брызги [2, 7]. В настоящее время известно, что канна садовая сильно поражается вирусными болезнями [8]. Сорта канны садовой, используемые в декоративном садоводстве, получены в результате межвидовых и межсортовых скрещиваний, семенное потомство которых бывает гетерозиготным в первом поколении с расщеплением признаков в последующих [7].

Никитский ботанический сад - Национальный научный центр НААН Украины (НБС-ННЦ) является одним из ведущих учреждений, занимающихся интродукцией и селекцией канны садовой. Ценность генофонда Никитского ботанического сада определяется не только количеством образцов, полученных из-за рубежа, но и гибридным материалом, созданным сотрудниками [7]. Коллекция канны садовой в настоящее время представлена 6 природными видами, 26 сортами селекции НБС-ННЦ и 23 сортами зарубежной селекции.

Результаты исследований последних лет показали, что успешное размножение канны разных видов возможно с применением методов культуры органов и тканей, что

позволяет получать генетически однородный посадочный материал в большем количестве и в более сжатые сроки по сравнению с использованием традиционных методов размножения. Так, учеными зарубежных стран разрабатываются и усовершенствоваются биотехнологические способы размножения Canna indica L. и Canna*generalis [9, 1O, 13]. В настоящее время в НБС-ННЦ ведутся исследования по выявлению патогенной микрофлоры сортов канны садовой C. hybrida для оздоровления методами биотехнологии и размножению растений в условиях in vitro.

Целью нашей работы было получение асептической культуры первичных эксплантов и выявление морфогенетического потенциала органов и тканей ценных сортов канны садовой на начальных этапах их культивирования в условиях in vitro.

Объекты и методы исследования

Объектами настоящего исследования служили перспективные сорта канны садовой из коллекционных насаждений Никитского ботанического сада: 2 сорта селекции НБС-ННЦ (Дар Востока, Ливадия) и 2 сорта зарубежной селекции (Президент, Суевия).

Исследования проводили в лаборатории биохимии, биотехнологии и вирусологии растений НБС-ННЦ. В работе использовали методы культуры органов и тканей, общепринятые [1] и разработанные в отделе биотехнологии растений НБС-ННЦ [5, 6].

В качестве исходных эксплантов были взяты сегменты корневища канны садовой, отбор которых проводили с августа по ноябрь. Для введения в культуру in vitro были выделены вегетативные почки. Растительный материал стерилизовали в несколько этапов: промывали в мыльном растворе и ополаскивали проточной водопроводной водой. Затем экспланты помещали в лабораторные стаканы для последующей стерилизации. Ступенчатую стерилизацию эксплантов проводили в 3 этапа: обрабатывали раствором 70% этанола с экспозицией 1 мин., раствором 3%-ного гипохлорита натрия (Domestos, Венгрия) в течение 17 мин. и затем пятикратно промывали стерильной дистиллированной водой.

Экспланты, прошедшие стерилизацию, в асептических условиях вводили в пробирки на агаризованные питательные среды Murashige, Skoog (MS) [12] и Lloyd, McCown (WPM) [11], модифицированные для разных этапов морфогенеза. Затем пробирки с эксплантами помещали в культуральную комнату при температуре 24±1°С, с 16-часовым фотопериодом и интенсивностью освещения 2OOO-3OOO лк.

Обработку результатов экспериментов проводили при помощи методов статистического анализа [3].

Результаты и обсуждение

Как известно, среди факторов, оказывающих влияние на регенерацию микропобегов на начальном этапе культивирования, важную роль играет генотип и срок отбора растительного материала для введения в асептические условия культивирования [1, 4]. У жизнеспособных эксплантов на 25-е сут. культивирования наблюдали удлинение микропобегов (табл. 1) и появление листьев. Так, в ноябре у сорта канны садовой Ливадия отмечали образование 2 развернутых листьев и увеличение длины эксплантов на O,75 см. Однако, в более ранние сроки введения (сентябрь, октябрь) на 25-е сут. культивирования сформировался 1 развитый лист и в 3 раза снижалась интенсивность роста микропобегов. При этом, на 3O^ сут. культивирования края образовавшихся листьев начинали темнеть и деформироваться, что способствовало в дальнейшем отмиранию всего листа.

Экспланты сорта канны Президент развивались более активно в ноябре, а в остальные сроки введения (август-октябрь) наблюдали постепенное потемнение

тканей. Увеличение длины микропобега в этот период составило 0,93 см. У жизнеспособных эксплантов сорта канны Дар Востока на 25-е сут. культивирования в условиях in vitro удлинения микропобегов не происходило.

Таблица 1

Влияние сроков введения эксплантов канны садовой в условия in vitro на

удлинение микропобегов на 25 сут. культивирования

Сорт август сентябрь октябрь ноябрь

исходная длина, см увеличение длины, см * исходная длина, см увеличение длины, см исходная длина, см увеличение длины, см * исходная длина, см увеличение длины, см

Дар Востока 0,8-1,6 - 0,8-1,8 0 1,0-2,1 - 1,0-2,3 0

Ливадия — 0,25± 0,09 0,23± 0,06 0,75± 0,15

Президент 0 0 - 0,9± 0,14

Суевия 0,73± 0,17 0,45± 0,14 0,6± 0,24 1,15± 0,27

Применение: * - жизнеспособные микропобеги отсутствовали

У сорта канны Суевия при разных сроках введения в условия in vitro (август-ноябрь) на 25-е сут. культивирования разворачивалось 2-3 листа. При этом лучшее развитие микропобегов наблюдали в ноябре (1,15 см). Так, экспланты этого сорта начинали удлиняться на 10-е сутки культивирования, на 35 сут. - длина вегетативных почек увеличивалась на 3 см (рис. 1).

Рис. 1. Экспланты сорта Суевия: а - на 10-е сутки культивирования; б - на 35-е сутки культивирования

Как показали наши исследования, появление дополнительных побегов у отдельных эксплантов сорта Суевия (рис. 2 а) отмечено на 65-е сут. культивирования. Вместе с тем, спонтанное образование корней у некоторых микропобегов (рис. 2 б) наблюдали на 37-е сут. культивирования.

Рис. 2. Экспланты сорта Суевия: а - образование адвентивного побега; б - спонтанное образование корней

Микропобеги канны сорта Суевия, сохранившие жизнеспособность на 94-е сут. культивирования, формировали 1,25 адвентивных побегов на эксплант (табл. 2). Спустя 125 сут. количество образовавшихся дополнительных побегов на эксплант в культуре in vitro увеличилось до 1,6 шт.

Таблица 2

Изменение морфологических признаков эксплантов сорта _ Суевия при культивировании in vitro_

Срок Адвентивные побеги Спонтанные корни

культивирования среднее среднее

эксплантов количество средняя количество средняя

образовавшихся длина, см образовавшихся длина, см

на эксплант, шт. на эксплант, шт.

на 94-е сутки 1,25±0,28 1,1±0,22 1,1±0,31 1,17±0,17

на 125-е сутки 1,6±0,27 2,01±0,38 2,0±0,39 2,35±0,24

на 137-е сутки 1,6±0,27 3,08±0,6 2,8±0,65 3,3±0,36

на 145-е сутки 1,6±0,27 3,2±0,64 3,3±0,67 3,7±0,45

Вместе с тем при этих сроках культивирования размер адвентивных микропобегов достигал от 1,1 до 2,01 см. При последующем культивировании регенерантов канны их средняя длина на 145 сут. увеличилась до 3,2 см.

Наряду с этим средняя длина корней регенерантов на 94-е сут культивирования в асептических условиях составила 1,17 см. На 145 сутки культивирования в условиях in vitro их длина достигла 3,7 см.

Выводы

1. Получена асептическая культура первичных эксплантов четырех сортов канны садовой (Дар Востока, Ливадия, Суевия и Президент).

2. Определен оптимальный период введения в условия in vitro (ноябрь) трех сортов канны садовой (Ливадия, Суевия и Президент).

3. Установлено, что жизнеспособность и регенерационный потенциал микропобегов канны зависит от генотипа, периода введения эксплантов in vitro и условий их культивирования. Показано, что наиболее высоким морфогенетическим потенциалом обладал сорт канны Суевия.

Список литературы

1. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. - М.: Наука, 1964. - 272 с.

2. Дашкеев Е.А. Канны в Молдавии. - Кишинев: Штиинца, 1975. - 65 с.

3. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биол. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.

4. Митрофанова И. В. Микроклональное размножение субтропических и тропических плодовых культур (обзор литературы) // Тр. Никит. ботан. сада. - 1997. -Т. 119. - С. 63-95

5. Митрофанова И. В. Соматический эмбриогенез и органогенез как основа биотехнологии получения и сохранения многолетних садовых культур - К.: Аграрна наука, 2011. - 344 с.

6. Митрофанова О.В., Михайлов А.П., Чехов А.В. Биотехнологичес-кие аспекты освобождения от вирусов и клонального микроразмножения некоторых экономически важных многолетних культур // Тр. Никит. ботан. сада. - 1997. - Т. 119. - С. 5-12.

7. Феофилова Г.Ф. Ассортимент и технология выращивания перспективных сортов канны для южных районов страны // Сб. научн. тр. ГНБС. - Ялта, 1991. - Т.112. - С. 41-50.

8. Determination of viral infections in an ашШап collection of Canna indica / ВогтоШ-Регпапёе2 E.G., Maghuly F., Fellner A., Laimer M. // J. of Plant Diseases and Protection. - 2008. - № 115 (3). - Р. 102-103.

9. Kromer K. Biological activity of endogenous and influence of exogenous growth regulators on Canna indica regeneration in vitro // Acta Hort. - 1979. - № 91. - P. 295-300.

10. Kromer K., Kukulczanka K. In vitro cultures of meristem tips of Canna indica // Acta Hort. - 1985. - № 167. - P. 279-286.

11. Lloyd G., McCown B. Commercially-feasible micropropagation of mountain laurel, Kalmia latifolia, by use of shoot-tip culture // Proc. Int. Plant Prop. Soc. - 1980. - Vol. 30. - P. 420-427.

12. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. - 1962. - Vol. 15, № 3. - P. 473-497.

13. Research on shoot-tip culture of Canna^generalis / Wang D., Lei J., Wu Y., Lu H, Yu J. // Subtropical Plant Science. - 2008. - Vol. 1. - P. 9.

Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Митрофановой О.В.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. С ЧЕГО НАЧАТЬ?

У.И. КАНЦАЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр

В соответствии с ДСТУ 3575-97, патентные исследования - исследования технического уровня и тенденций развития объектов хозяйственной деятельности, их патентоспособности, патентной чистоты, конкурентной способности (эффективности использования по назначению) на основе патентной и другой информации [1].

Цели проведения патентных исследований

Патентные исследования проводятся на всех этапах жизненного цикла