Товарів: 0
На суму: 0 грн
УДК 634.85:581.143.6
ІННОВАЦІЙНІ НАПРЯМИ РОЗВИТКУ БІОТЕХНОЛОГІЇ В ВИНОГРАДНИЦТВІ
Н.П. Дорошенка
Державна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут виноградарства і виноробства
їх. Я.І. Потапенко, Новочеркаськ, Росія, E-mail: rusvine@ rusvine ru
Наведено результати проведених у біотехнологічній лабораторії досліджень щодо вдосконалення процесу селекції безнасінних сортів, оздоровлення та просторового мікророзмноження, розроблено методи та технології виробництва безвірусного садивного матеріалу винограду.
Зараз біотехнологія успішно вирішує такі життєво важливі проблеми, як забезпечення продуктами харчування, створення ефективних ліків, отримання палива на основі відновлюваної сировини, підтримання екологічної рівноваги, збереження біологічних ресурсів Землі. Світ переживає глобальний біотехнологічний бум. На жаль, зараз частка Російської Федерації в світовому обсязі біотехнологічної продукції не перевищує 0,2 відсотка, тоді як частка США становить 42 відсотки, Європейського Союзу - 22 відсотки, Китаю - 10 відсотків, Індії - 2 відсотки. Біотехнологія як цілісна галузь може стати основою для успішної реалізації пріоритетних національних проектів. Розвиток сільського господарства в сучасних умовах немислимий без агробіотехнології. Це має пряме відношення до виноградарства.
Значний прогрес у селекції винограду та у виробництві садивного матеріалу визначаються методами культивування органів, тканин і клітин in vitro. В даний час в лабораторії біотехнології ВНІІВіВ ім. Я.І. Потапенка, продовжуються дослідження з удосконалення методики селекції безнасінних сортів винограду з використанням обох безнасінних батьків [1, 2].
Досліджено механізми комплексного та моновпливу метеорологічних факторів на життєздатність чоловічого гаметофіту безнасінних і насіннєвих сортів винограду різного видового походження та виявлено, що в певні періоди формування пилку безнасінні сорти виявилися менш стійкими до погодних умов порівняно з насіннєвими. Це зумовлює необхідність підвищення життєздатності пилку безнасінних сортів у роки з несприятливими метеорологічними умовами під час формування чоловічих гамет. Встановлено, що підвищити ефективність селекційного процесу на безнасіннєвість сприяють такі технологічні прийоми, як проведення зелених робіт, використання речовин хімічного регулювання, своєчасний збір пилку, оптимальні умови його зберігання, виявлення найбільш перспективних сортів-запилювачів [3].
Для забезпечення розвитку виноградарства і виноробства в Російській Федерації особливу увагу необхідно приділяти якісним характеристикам садивного матеріалу і фітосанітарного контролю, сертифікації маточників підщеп і прищеп. Необхідно розробити високоефективні технології виробництва садивного матеріалу винограду стандартних, перспективних і нових високоцінних і дефіцитних сортів вищих категорій якості.
Метою нашої роботи є вирішення цих проблем на основі запропонованих методів і біотехнологій, об’єднаних в систему виробництва сертифікованого садивного матеріалу, проведених в лабораторних умовах і на імунних пісках Нижньо-Кундрюченського відділення дослідного поля ВНІІВіВ ім. Я.І. Потапенко.
Розроблено спосіб оздоровлення рослин з використанням культури апікальних меристем з відносним розміром експланта 0,1-0,2 мм, схему регенерації рослин з експлантів такого розміру та
умови для оптимізації їх розвитку на кожному етапі вирощування, забезпечення задовільного відновлення рослин. Для підвищення низької регенераційної здатності таких експлантів розроблено оригінальну технологію мікроклонального розмноження, захищену 10 патентами. Він складається з таких послідовних етапів: виділення експлантів (центральних бруньок бруньок) і отримання асептичної культури in vitro, виділення апікальної меристеми, індукція утворення адвентивного пагона, укорінення пагонів, отримання пробіркових рослин, висаджування рослин-регенерантів у ґрунтовий субстрат.
З метою оптимізації процесу загоєння рослин уточнено вміст цитокініну 6-BAP на вхідній стадії та розроблено метод підвищення регенераційної здатності меристем шляхом впливу на них електромагнітного опромінення низької інтенсивності (мікрохвильові промені) у поєднанні з вузькосмуговим лазером [4, 5].
Оптимізації клонального мікророзмноження на стадії мікрочержень пробіркових рослин також сприяє використання мікрохвильових променів [6], рослинної добавки з дрібно подрібнених кісточок винограду [7] та внесення в живильне середовище 6-БАП [8].
Для комплексного оздоровлення рослин від вірусів і мікоплазм розроблено метод водолікування зрілих мікрочерешок з подальшим культивуванням верхівкових меристем. Уточнено режими обробки ряду сортів винограду. Оптимальними режимами, що забезпечують високу репаративну та продуктивну регенерацію, є обробка водою 45°С протягом 45 хвилин, 55°С з експозицією 30 хвилин. Приживлюваність меристем та їх регенеративні здібності покращуються за рахунок їх одужання від грибкових збудників та вірусів, що підтверджується ПЛР-аналізом та тестуванням на індикаторному сорті Rupestris du Jlo [9].
З метою активізації захисних реакцій на вірусні збудники та розробки додаткового методу оздоровлення рослин винограду від вірусів досліджено універсальний регулятор росту Емістим. Виявлено позитивний вплив Емістиму на підвищення приживлюваності меристем на етапі входу та регенераційної здатності на етапі самого мікророзмноження, стимуляцію росту рослин на етапі мікрорізання, підвищення адаптивної здатності рослин при перенесенні в нестерильні умови. У результаті проведених досліджень встановлено оптимальні концентрації препарату Емістим у складі поживних середовищ залежно від сортових особливостей. [10, 11].
Проведено дослідження з удосконалення існуючих і розробки нових методів світлової біотехнології. Враховуючи сортову специфіку, при культивуванні рослин in vitro можна використовувати освітлення з інтенсивністю 1600-3200, на етапі адаптації та вирощування рослин - 900-1700 лк. Застосування регулятора росту емістим у концентраціях 10"12 і 10"'°% при інтенсивності потоку випромінювання 2200-2400 лк сприяє підвищенню імунітету та активізації ростових процесів. Було запропоновано замінити традиційний довгоденний фотоперіод у 16 годин більш коротким у 14 годин [12].
Удосконалено методику дослідження трав’янистих індикаторів на наявність вірусів, що переносяться соком. Встановлено можливість його використання для визначення вірусної інфекції як у рослин з явними ознаками вірусних захворювань, так і у візуально здорових рослин, а також на початкових етапах одужання рослин винограду. Для ідентифікації всього комплексу вірусних хвороб розроблено метод мікроінокуляції з використанням індикаторних сортів [13].
Адаптацію рослин до нестерильних умов проводили на різних субстратах, у тому числі виноградних вичавках, піску, ґрунті, глауконіті з додаванням регуляторів росту для кращої приживлюваності: ІУК, лігногумату, Емістиму, що дозволило отримати врожайність рослин у різних варіантах близько 95-100 % [14, 15].
На основі проведених досліджень були розроблені наступні технології:
1. Технологія оздоровлення та дослідження рослин при виробництві безвірусного садивного матеріалу винограду. Технологія спрямована на отримання посадкового матеріалу (Virus free), здорового, вільного від усіх відомих вірусів і вірусоподібних захворювань. Цим розроблена технологія відрізняється від існуючої, яка забезпечує категорію Virus tested — перевірено на віруси, вільні лише від особливо небезпечних вірусів.
В результаті впровадження технології отримано передбазовий посадковий матеріал, з якого закладено базовий маточник у Нижньо-Кундрюченському відділенні дослідного поля на площі 3 га. Розпочато перехід виноградарства на сертифіковану основу. Використання вдосконаленого, високоякісного садивного матеріалу забезпечує підвищення експлуатаційної стійкості та продуктивності насаджень винограду.
2. Удосконалена технологія отримання безвірусного садивного матеріалу винограду з використанням світлової біотехнології.
Розроблено оптимізацію умов культивування ізольованих тканин винограду in vitro за допомогою інтенсивності освітлення, зміни тривалості фотоперіоду, якості опромінення, у тому числі в поєднанні з регулятором росту рослин Емістим, що забезпечує підвищення якості та врожайності мериклонів та зниження їх вартості.
Література
За матеріалами Міжнародної науково-практичної конференції «Науково-прикладні аспекти розвитку виноградарства і виноробства на сучасному етапі» - Новочеркаськ, ВНИИВиВ ім. Я.І. Потапенко, 2009
