Товарів: 0
На суму: 0 грн
УДК 634.71:581.143.6:573.6
ВИКОРИСТАННЯ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ АДАПТИВНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ПРЕДСТАВНИКІВ РОДУ RUBUS
Солових Н.В., В.М. Тюленєва
Всеросійський науково-дослідний інститут генетики і селекції плодових рослин ім. І.В. Мічуріна, Мічурінськ
У процесі тканинної селекції ожини та малино-ожинових гібридів на стійкість до засолення відібрано каллуси, які зберігають здатність рости на середовищах, що містять 0,6 % натрію хлориду. Рослини-регенеранти отримували з каллюсів. Встановлено, що у стійких до засолення рослин-регенерантів інтенсивність перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) у листках за стресових впливів різної природи зростає значно менше, ніж у листках контрольних рослин. Таким чином, у процесі селекції тканин отримано генотипи з підвищеною неспецифічною толерантністю до дестабілізуючих впливів.
Інтенсивний розвиток сільськогосподарського виробництва призвів до створення і широкого впровадження високопродуктивних сортів, при вирощуванні яких необхідні численні і часто дорогі агротехнічні заходи, в тому числі обробки пестицидами. Водночас медичні вимоги до якості сільськогосподарської продукції вимагають значного скорочення використання пестицидів, а бажано, повного їх виключення з технологічного процесу. Для цього потрібні сорти, стійкі до різних хвороб і шкідників. Крім того, для забезпечення сталого плодоношення ягідних культур у різних зонах за нестійких погодних умов і постійного погіршення екологічної обстановки внаслідок збільшення техногенного забруднення необхідні сорти з високим потенціалом адаптації до комплексу несприятливих умов середовища.
Особливо важливо виведення таких сортів для представників роду Rubus.
У Росії ожина, на відміну від червоної малини, не набула достатнього поширення, тоді як в Європі та Північній Америці під її насадженнями зайняті великі площі. Слід зазначити, що ожина має добрі смакові якості, придатна для переробки, а комплекс вітамінів і фізіологічно активних речовин, що міститься в ній, робить її незамінною лікарською сировиною. Крім того, потенційна врожайність ожини значно перевищує врожайність червоної малини [1]. Особливий інтерес для садівництва представляють малиново-ожинові гібриди, які поєднують в собі корисні властивості батьківських форм.
Поширення ожини і малино-ожинових гібридів, переважно в аматорському садівництві, і майже повна відсутність промислових насаджень цих культур зумовлено поганою зимостійкістю більшості сортів, їх високою вимогливістю до вологи та високою сприйнятливістю до хвороб і шкідників.
Тому для цих культур особливо гостро стоїть проблема отримання високоадаптивних сортів.
Застосування біотехнологічних підходів, зокрема методів селекції клітин і тканин, дозволяє значно прискорити і здешевити відбір перспективних генотипів шляхом скринінгу великої кількості клітин у невеликому об’ємі та суворо контрольованих умовах.
У ВНИИГиСПР ім. І.В. Мічуріна ведуться роботи по тканинній селекції ожини сорту Блек сатин, у-мутант-75 ожини блакитної, отриманої О.С. Жукова в результаті хронічного опромінення в гамма-полі МО ВІР, малино-ожинових гібридів Логанберрі та Бойзенберрі на стійкість до засолення.
Метод заснований на відборі в селективних умовах калюсів, які виявляють стійкість до відповідного дестабілізуючого фактора, з наступним відтворенням з них рослин.
Як селективний агент використовували хлорид натрію. Оптимальна концентрація NaCl для селекції була підібрана дослідним шляхом і становила 0,6 %.
Шляхом почергового культивування на селективному та контрольному (без NaCl) середовищах вдалося відібрати калюси перерахованих вище форм роду Rubus, які зберігають здатність до проліферації в селективних умовах.
Проте стійкість клітин і тканин до різноманітних стресових факторів, на що спрямована селекція in vitro, не завжди відповідає стійкості інтактної рослини, оскільки може бути лише частиною механізму стійкості. Тому необхідним етапом відбору тканин є перевірка рослин-регенерантів на стійкість до відповідних стресових факторів.
Незважаючи на те, що морфогенетичний потенціал ожини та малино-ожинових гібридів є відносно високим [2], індукція адвентивного морфогенезу з каллюсів, які зазнали тривалого культивування in vitro, пов’язана зі значними труднощами.
Було розроблено методи індукції морфогенезу та отримано додаткові пагони з каллюсів, які культивувалися in vitro в селективних умовах протягом 11 місяців на ожині Black setin, y-мутант-75 та гібриді Boysenberry.
Оптимальними для регенерації були агаризовані середовища з мінеральним складом, але вітамінами MS [3] і QL [4] за MS, що містили 30 г/л сахарози або глюкози. Заміна хлориду кальцію на нітрат у середовищі МС позитивно впливає на морфогенез. Співвідношення речовин цитокінінової природи та ауксинів 4:1 дозволяє досягти відтворюваних позитивних результатів у сфері індукції морфогенезу.
6-бензиламінопурин (6-БАП) у концентрації 2-4 мг/л може успішно використовуватися як субстанція з цитокініновою активністю. Використання кінстину дає менший відсоток регенерантів. Заміна 6-БАП на тіадіазурон (ТДЗ) у концентрації 2 мг/л дозволяє суттєво (40-72%) збільшити урожай придаткових пагонів ожини; застосування зеатину (1-3 мг/л) замість 6-БАП призводить до збільшення кількості придаткових пагонів у гібрида Бойзенберрі на 28,0-37,3%.
Як ауксини доцільно використовувати бета-індоліл-бета-масляну кислоту (ІМК) і 3-індолілоцтову кислоту (ІУК) у концентраціях 0,2-0,5 мг/л. Застосування 2,4-дихлорфеноксиоцтової (2,4-Д) та α-нафтилоцтової (НАК) кислот при спробі індукувати морфогенез ожини та малино-ожинових гібридів не дає позитивного ефекту.
Підвищити частоту адвентивного морфогенезу можна шляхом додавання до регенераційних середовищ антиоксидантів: аскорбінової кислоти в концентрації 750 мкМ або відновленого глутатіону в концентрації 100 мкМ.
Отримані придаткові пагони укорінювали in vitro в присутності 0,5-1,0 мг/л ІМК, адаптували до прижиттєвих умов у плівковій теплиці з повітряно-краплинним зрошенням і висаджували у відкритий ґрунт.
Серед рослин-регенерантів виділено 7 форм ожини Блек сетин, 5 форм у-мутант-75 та 3 форми гібриду Бойзенберрі, які мають підвищену стійкість до засолення. Отримані генотипи вивчають на стійкість до посухи, яка тісно корелює із засоленням.
Встановлено значно вищу радіорезистентність калюсів γ-мутант-75, відібраних на стійкість до засолення.
Так, обробка у-випромінюванням (Co60) в дозі 50 Гр знизила відсоток контрольних каллюсів, які зберегли здатність до проліферації, з 46,33 до 11,67, а відсоток калюсів, відібраних на стійкість до засолення, які зберегли здатність до росту, з 51,33 до 24,00.
Радіорезистентність рослин in vitro оцінювали за коефіцієнтами розмноження на середовищі MS у присутності 1 мг/л 6-БАП після обробки γ-випромінюванням (1,0; 5,0; 10,0 Гр). Рослини, отримані із солестійких каллюсів, виявилися значно більш радіостійкими.
Механізм дії різноманітних стресорів на рослини детально не з’ясований. Але загальним є пошкодження біологічних мембран внаслідок перекисного окислення ліпідів (ПОЛ), яке розвивається під впливом активних форм кисню. У літературі широко представлені дані про розвиток окисного стресу під впливом іонізуючої радіації, засолення та підкислення ґрунту, екстремальних температур, ураження низкою фітопатогенів. Таким чином, стійкість рослин значною мірою визначається активністю ферментного комплексу антиоксидантної системи [5].
Для оцінки надійності антиоксидантної системи контрольних рослин та відібраних на засолення стійкість γ-мутант-75 досліджували інтенсивність перекисного окиснення ліпідів у листках у контрольних умовах та за стресу. Оцінку проводили за накопиченням у листках продукту окиснення – малонового діальдегіду (МДА), визначеного кольоровою реакцією з тіобарбітуровою кислотою [6].
Рослини, отримані шляхом тканинної селекції на солестійкість, обробляли γ-випромінюванням (5 Гр), яке викликає у рослин утворення активних форм кисню та окислювальний стрес, після чого визначали вміст МДА.
Встановлено, що в листках рослин-регенерантів y-mutang-75, отриманих із засолення стійких каллюсів, концентрація МДА зростає від 1,75 ± 0,32 до 2,42 ± 0,15, а в листках контрольних рослин — від 1,88 ± 0,13 до 3,10 ± 0,45 мкМ/г свіжої маси.
Це свідчить про підвищення загального рівня неспецифічної толерантності у генотипів, виділених шляхом тканинної селекції.
У роботах по селекції тканин, проведених у ВНИИГиСПР, не вдалося отримати форми з максимальною питомою стійкістю до різних стресових факторів. Але підбір генотипів з підвищеною надійністю антиоксидантної системи дає змогу відібрати рослини з високою толерантністю до комплексу несприятливих умов середовища і тим самим підвищити стійкість садівництва.
Література
