Статья: Биотехнология оздоровления и сохранения аборигенных донских сортов винограда

У растений сорта Варюшкин через 20 дней культивирования отмечено увеличение длины корней и ризогенной зоны при всех концентрациях, увеличение облиственности, числа корней и ризогенной зоны при концентрациях 10-7, 10-9%, а также улучшение приживаемости по сравнению с контролем при концентрации 10-9% через 54 дня культивирования.

Полученные результаты показывают, что применение препарата Мелафен в качестве регулятора роста способствует улучшению морфогенеза растений в культуре in vitro и повышению эффективности клонального микроразмножения винограда за счет улучшения скорости роста на первом и втором этапах культивирования и качественных характеристик растений.

Одним из наиболее узких этапов биотехнологии, как правило, называют адаптацию к нестерильным условиям. Это связано с тем, что механизмы регуляции водного обмена у пробирочных растений не приспособлены к жизни в окружающей среде. У выращиваемых in vitro растений устьица теряют свою способность закрываться, вследствие участия цитокининов и ауксинов в регуляции движения устьиц. Кроме этого, отсутствует либо слабо развит верхний эпикутикулярный слой эпидермиса, защищающий растения от потерь влаги (S. Koshuchovaetal., 1989). При этом повышения приживаемости и улучшение темпов роста на этапе адаптации к нестерильным условиям можно добиться, только увязывая их с сортовой спецификой адаптируемых растений. Так, например, различные сорта, по нашим наблюдениям, по-разному реагируют на темпы снижения влажности воздуха, уровень освещенности, состав субстрата. Соблюдение минимальных требований сорта при адаптации к нестерильным условиям весьма способствует высокой приживаемости и нормальному развитию растений post vitro в дальнейшем.

Целью исследования на этом этапе являлось выявление особенности адаптации к нестерильным условиям аборигенных донских сортов винограда, повышение их приживаемости и улучшение развития при переводе в нестерильные условия. Наблюдения за адаптацией к нестерильным условиям различных сортов винограда проводили в полупроизводственных условиях лаборатории биотехнологии ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко в течение 10 лет.

Приживаемость во время адаптации к нестерильным условиям аборигенных донских сортов была вполне удовлетворительной и составляла в среднем 86 % (рис.).

Рисунок - Приживаемость аборигенных донских сортов во время адаптации к нестерильным условиям post vitro, 2009-2017 гг.

Некоторые сорта значительно отличались друг от друга по уровню адаптивности к нестерильным условиям. Наилучшую приживаемость отмечали у сортов Косоротовский, Кукановский и Цимлянский черный, а наименьшую: Сибирьковый и Цимлянский белый. При этом их адаптивность, как показали наши предыдущие исследования, заметно повышалась при применении во время высадки иммуностимулирующих препаратов - лигногумата калийного, ризосферных микроорганизмов, а также при подборе наиболее подходящего субстрата.

Развитие аборигенных сортов на этапе адаптации в целом проходило удовлетворительно, но имелись отличия между различными сортами по темпам роста. Наиболее быстро развивались растения сортов: Сибирьковый, Косоротовский и Цимлянский белый, а медленнее: Пухляковский, Варюшкин, и Красностоп золотовский. Наибольшее число листьев было у сортов: Косоротовский, Сыпун черный, Сибирьковый и Цимлянский белый, а наименьшее у сортов: Кукановский, Варюшкин, Пухляковский и Крестовский.

Биологическое тестирование на травянистых индикаторах оказало отсутствие хронических заболеваний. Растения сортов Кабашный, Красностоп золотовский, Крестовский, Кумшацкий белый, Сибирьковый, Сыпун черный. Цимлянский белый, Цимлянский черный и два его клона: 1-3-13-2-3 и 1-1-61-10-3 после адаптации к нестерильным условиям были высажены, в виде вегетирующих саженцев с закрытой корневой системой, на базисном маточнике.

Приживаемость растений донских аборигенных сортов в условиях 2010 года на базисном маточнике составила 70-80 %, у некоторых сортов она была заметно выше: Сыпун черный - 96,4 %, Крестовский - 98,6 % (таблица 8).

Таблица 8 - Особенности развития маточных растений на базисном маточнике в течение первого года, 2010 г.

Как видно из представленных данных (табл. 9) развитие растений сорта Цимлянский черный на 4-й, -5-й и 6 годы в условиях песчаных почв происходит с хорошим приростом и вызреванием побегов.

Таблица 9 - Развитие растений сорта Цимлянский черный в условиях базисного маточника, 2009-2011 гг.

Параллельно все введенные в культуру и высаженные на маточнике сорта мы сохраняем в лабораторной коллекции in vitro, разрабатываем способы "минимализации" роста растений с тем, чтобы сократить число пересадок. При этом весьма важный вопрос сохранения, оздоровления и размножения ценных аборигенных донских сортов винограда при помощи методов биотехнологии не может быть решен полностью без учета генетической стабильности при культивировании in vitrо (табл. 10).

Таблица 10 - Сравнение растений винограда после многолетнего культивирования in vitro с инициальными растениями по ДНК профилям

Как показали наши совместные исследования с сотрудниками лаборатории селекции, сортоизучения и сохранения генофонда винограда СКЗНИИСиВ [24, 25], у аборигенных донских сортов винограда in vitro не происходит изменений на генетическом уровне, даже через 8 лет культивирования.

Это подтверждает надежность применяемой в лаборатории технологии размножения и оздоровления in vitro. Созданная технологическая линия обеспечивает процесс регенерации растений "от меристемы к базисному маточнику", оздоровление, размножение и сохранение аборигенных донских сортов винограда.

Литература

1. Алиев А.М., Кравченко Л.В., Наумова Л.Г. Происхождение донских сортов винограда [Текст] / А.М. Алиев, Л.В. Кравченко, Л.Г. Наумова // Виноделие и виноградарство. - 2005. - № 3. - С. 27-29.

2. Наумова Л.Г., Алиев А.М. Донские аборигенные сорта винограда [Текст] // Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса: сб. науч. ст. ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко Россельхозакадемии. - Новочеркасск: Изд-во ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2008. - С. 19-23.

3. Трошин Л.П. Аборигенные перспективные сорта винограда // Научный журнал КубГАУ, №56(02), 2010.

4. Morel G., Martin C., Guirisan de Dahlaias atteints d,une mala a virus,//Acad.Sci.-1952.-235/21.

5. Galsy (Rose) Culture in vitro des apex -de Vitis rupestris.C.R/ Acad.Sc. Paris, Serle D. 1972. 274.- PP. 210-213.

6. Митрофанова О.В., Митрофанова И.В., Лесникова Н.П. Седошенко, Иванова Н.Н. Применение биотехнологических методов в оздоровлении растений и размножении безвирусного посадочного материала перспективных цветочно-декоративных культур // ISSN 0201-7997. Сборник научных трудов ГНБС, 2014. Том 138. - 5-57.

7. Уайт Ф.Р. Культура растительных тканей - М.: Иностранная литература, 1949. - 160 с.

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

9. Голодрига П.Я. Методические рекомендации по клональному микроразмножению винограда. - Ялта: ВНИИВиПП "Магарач", 1986. - 56 с.

10. Дорошенко Н.П. Клональное микроразмножение и оздоровление посадочного материала винограда для создания из него сортовых маточников интенсивного типа (рекомендации) / Министерство сельского хозяйства и продовольствия РСФСР. - Москва, 1992.

11. Hayat, Q. Effect of exogenons salicylic acid under changing environment. A review/Q. Hayat, S. Hayat, M. Irfan, A. Ahmad / Environ.Exp.Bot. - 2010. - 68. - P.14-25.

12. Loake, G. Salicylic acid in plant defence - the players and protagonists/G. Loake, M. Grant / Curr.Opin.Plant.Biol. - 2007. - 10. - P. 466 - 472

13. Красавина М.С., Малышенко И., Ралдигина Г.Н., Бурмистрова Н.А., Носов А.В. Может ли салициловая кислота влиять на межклеточный транспорт вируса табачной мозаики через изменение проводимости плазмодесм // Физиология растений. - 2002, том 49, № 1. - С. 71 - 77.

14. Хемотерапия вирусов плодовых и ягодных культур // М.Т. Упадышев, Ю.Н. Приходько, А.Д. Петрова. Л.В. Цубера, Н.Н. Мельникова, О.Ю. Суркова - Москва, 2009. - 71 с.

15. Дорошенко Н.П. Применение салициловой кислоты на этапе ввода в культуру invitro подвойных сортов винограда // Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса: Материалы межд. науч.-практ. конф. 13-14 августа 2008 г. - Новочеркасск, 2008. - С.162-167.

16. Данилова С.А., Долгих Ю.И. Стимуляция регенерации растений в культуре тканей кукурузы под действием антибиотика цефотаксима // Физиология растений. - 2004.- Т.51, - №4. - С.621-623.

17. Пономаренко С.П., Гашников З.Г. Определение типа физиологической активности эмистима с использованием специфических биотестов // Аграрная Россия. - 1999. - №1(2). - С. 15-16.

18. Насырова Г.Ф., Беляева Н.В., Пономаренко С.П. Влияние эмистима на функционирование протонной помпы корневой системы кукурузы. / Елементи регуляций в рослинництв. - Киев, 1998. - С. 41-46.

19. Рожнова Н.А., Геращенков Г.А., Янина М.М., Гилязетдинов Ш.Я. Эмистим индуктор устойчивости к вирусным болезням пасленовых. // Аграрная Россия. - 1999. - .№1(2). - С.9-13.

20. Фаттахов С.Г., Резник В.С., Коновалов А.И. Мелафен - перспективный регулятор роста растений для сельского хозяйства и биотехнологии // Материалы Всероссийского семинара-совещания "Состояние исследований и перспективы применения регулятора роста нового поколении Мелафен в сельском хозяйстве и биотехнологии". - Казань, 2006. - С.3-12.

21. Козлова Р.Ю., Винтер В.Г. Мелафен как регулятор синтеза фармацевтически ценных алкалоидов при биотехнологических способах их получения // Материалы Всероссийского семинара-совещания "Состояние исследований и перспективы применения регулятора роста нового поколении Мелафен в сельском хозяйстве и биотехнологии". - Казань, 2006. - С. 102-114.

22. Загоскина Н.В .Алявина А.К., Гладышко Т.О. Возможность использования мелафена при культивировании клеток растений в условиях invitro // Материалы Всероссийского семинара - совещания "Состояние исследований и перспективы применения регулятора роста нового поколении Мелафен в сельском хозяйстве и биотехнологии". - Казань, 2006. - С.114.-120.

23. Савина Т.А., Цыбулько Н.С. Применение мелафена для увеличения продуктивности клеточных культур invitro // Материалы Всероссийского семинара - совещания "Состояние исследований и перспективы применения регулятора роста нового поколении Мелафен в сельском хозяйстве и биотехнологии". - Казань, 2006. - С. 138 - 143.