ВЛИЯНИЕ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ПРЕПАРАТА НА МОРФОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ IN VITRO
ВЛИЯНИЕ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ПРЕПАРАТА НА МОРФОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ IN VITRO
Аннотация
В лабораторном опыте изучено влияние кремнийсодержащего препарата Мивал-агро на морфолого-физиологические показатели растений раннего сорта Винета в условиях in vitro. В опыте установлено увеличение исследуемых морфологических параметров, таких как высота растений (на 18,5%), количество междоузлий (на 15,6%), длина корней (на 45,7%) и площадь листьев (на 52,9%), по сравнению с контролем. Выявлено также, что содержание хлорофилла а было выше, чем в контрольном варианте на 31,4%. Однако содержание хлорофилла b увеличилось незначительно, по сравнению с контролем (на 2,9%). Содержание каротиноидов в листьях опытного варианта оказалось меньше, чем в контроле (на 17,4%). Таким образом, добавление кремнийсодержащего препарата Мивал-агро в дозе 0,5 мг/л в питательную среду Мурасиге-Скуга в условиях in vitro обеспечивает получение качественного посадочного материала и увеличивает коэффициент размножения в культуре in vitro, что особенно актуально и перспективно на данный момент времени.
1. Введение
Одной из главных задач размножения микрорастений картофеля в условиях in vitro является получение максимального количества эксплантов для дальнейшего размножения культуры. Существенное влияние на органогенез оздоровленного материала картофеля оказывает состав питательной среды , , . В данном случае, условия in vitro представляют собой адекватную биологическую модель для изучения влияния регуляторов роста с точки зрения морфологических и физиологических параметров растения, что в дальнейшем отражается на урожае и его качестве в закрытом или открытом грунте.
Регуляторы роста – это вещества, как правило, органического происхождения, которые в низких концентрациях способны регулировать морфолого-физиологические параметры. Данные изменения в дальнейшем способны стимулировать выработку у растений собственного иммунитета, который проявляется в индукции устойчивости к различным неблагоприятным факторам.
К регуляторам роста относится кремнийсодержащий препарат Мивал-агро, действующим веществом которого является кремний – органическое соединение, состоящее из двух компонентов – силатранов и фитогормона из группы ауксинов. Механизм действия препарата Мивал-агро состоит в том, что Мивал (аналог гетероауксина) индуцирует ростовые процессы в клетках и тканях растений, а силатраны регулируют процессы обмена веществ и нормализуют внутриклеточный транспорт питательных элементов. Данный механизм, по мнению некоторых исследователей , обеспечивает получение качественного посадочного материала и увеличивает коэффициент размножения в культуре in vitro, что особенно актуально и перспективно на данный момент времени. Исходя из данного положения, цель исследования состоит в изучении влияния Мивал-агро на морфолого-физиологические показатели растений картофеля в условиях in vitro. Для выполнения цели необходимо решить следующие задачи:
1) изучить влияние Мивал-агро на биометрические показатели меристемных растений in vitro;
2) изучить влияние Мивал-агро на фотосинтетические показатели меристемных растений in vitro.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проводились в лаборатории биотехнологии предприятия «Элитхоз» в Нижегородской области и лаборатории физиологии растений и сельского хозяйства кафедры БХЭиМО НГПУ им. К. Минина в 2022 г.
В лабораторном опыте использовали оздоровленный меристемный материал картофеля сорта Винета, ранней группы спелости, немецкой селекции (Europlant Pflanzenzucht GmbH).
Схема опыта включала следующие варианты: 1 (контроль) – стандартная питательная среда Мурасиге и Скуга (Murashige, Skoog, 1962) (МС); 2 – МС + Мивал-агро (0,05 мг/л).
Морфо-биометрические параметры (высоту растений, число междоузлий) определяли на 7, 14 и 21 день, длину корней на 21 день культивирования микрорастений . Площадь листовой поверхности определяли на 21 день культивирования математическим методом . Фотосинтетические пигменты из листьев меристемных растений картофеля определяли на 21 день культивирования , .
Оптическую плотность фотосинтетических пигментов определяли на спектрофотометре ПЭ-5400В. Фотосинтетические пигменты определяли в 70% этиловом спирте с длинами волн для хлорофилла а – 665 нм, для хлорофилла b – 649 нм, для каротиноидов – 441,5 нм в 10-кратной повторности.
Концентрации хлорофиллов в вытяжке рассчитывали по формуле Вернона, каротиноидов по формуле Веттштейна , . Количественное содержание (мг/л) рассчитывали по формуле: А = V*C/1000*P, где C – концентрация пигментов, мг/л; V – объем вытяжки, мл; Р – навеска материала, г.
Полученные результаты обрабатывались статистически с использованием компьютерных программ Microsoft Excel .
3. Основные результаты и обсуждение
В данном исследовании препарат Мивал-агро в концентрации 0,05 мг/л способствовал увеличению биометрических показателей меристемных растений сорта Винета (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние препарата Мивал-агро на биометрические показатели растений сорта Винета в условиях in vitro 2022 г.
Вариант | Высота растений, мм | Количество междоузлий, шт | Длина корней, мм | Листовая площадь, см2 | ||||
7 день | 14 день | 21 день | 7 день | 14 день | 21 день | |||
Контроль (МС) | 23,6 | 44,4 | 64,3 | 2,6 | 4,03 | 6,4 | 20,1 | 2,19 |
МС+Мивал-агро (о,о5 мг/л) | 23,8 | 47,1 | 76,2 | 2,7 | 5,53 | 7,4 | 29,3 | 3,35 |
НСР0,5 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,3 |
Наблюдения за процессом морфогенеза показали, что при добавлении препарата Мивал-агро в питательную среду способствовало увеличению высоты растений по дням фиксирования незначительно, в пределах ошибки опыта, в сравнении с контрольным вариантом. Только к 21 дню культивирования расхождение по высоте между контрольным вариантом и опытным достоверно увеличилось на 18,5%.
Наибольшее число междоузлий сформировали растения на 21 день развития. Достоверная прибавка от применения препарата составила 15,6%. В этом случае важно отметить, что в процессе пассирования растений желательно получить большее количество эксплантов с более длинными междоузлиями для дальнейшего размножения. В опыте экспланты имели одинаковый размер междоузлий.
Препарат Мивал-агро оказал значительное влияние на ассимиляционную поверхность листьев картофеля in vitro. Данный биометрический показатель является очень важным, так как отдельные сегменты растений при последующем черенковании, не имея сформированных корней, фотосинтезируют за счет имеющегося листового аппарата , . Поэтому растения с большей листовой поверхностью быстрее адаптируются к новым условиям. После образования корней экспланты начинают получать дополнительное питание, в виде углерода из сахарозы. Наибольшая поверхность листьев отмечена на среде с Мивал-агро, ее площадь увеличилась на 52,9%, по сравнению с контрольным вариантом.
В ходе эксперимента отмечено, что микрочеренки, имеющие большую листовую поверхность формируют более длинные корни, что способствует образованию более развитой корневой системы. Наибольшая длина корней отмечена в опытном варианте. Превышение составило 45,7%, в сравнении с контролем. По мнению некоторых авторов , , развитая корневая система играет значительную роль в процессе адаптации меристемных растений при высадке в закрытый грунт, поэтому можно рекомендовать добавление в питательную среду кремнийсодержащего препарата Мива-агро в дозе 0,05 мг/л на последнем этапе черенкования.
Одним из значимых физиологических параметров является, содержание пигментов в листьях микрорастений.
Результаты по оценке содержания пигментов из листьев растений картофеля в условиях in vitro, представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Влияние препарата Мивал-агро на фотосинтетические пигменты растений сорта Винета в условиях in vitrо
Известно , что состав пигментного комплекса отражает способность растений картофеля к фотосинтезу. Однако, в условиях in vitro, особенно в первый период после черенкования растения получают питательные вещества, чаще всего, из питательной среды, так как для них характерен гетеротрофный тип питания. Следовательно, использование регуляторов роста в питательной среде вызывает изменения в пигментном составе, которые приводят к корректировке фотосинтеза. Есть мнение , что значительное содержание хлорофилла а и отношение а/b свидетельствует о высоком фотосинтетическом потенциале картофеля, который отражается соотношением 2:1 или 3:1.
В опыте на контрольном варианте отмечена диспропорция в соотношении хлорофилла а к хлорофиллу b (< 2), а в опытном варианте это соотношение больше 2.
Таким образом, более высокое содержание хлорофиллов обеспечивает высокую пластичность растений и более активный рост на питательной среде и, следовательно, больший коэффициент размножения.
4. Заключение
Применение кремнийорганического препарата Мивал-агро вызывает увеличение морфолого-биометрических параметров, таких как высота растений (на 18,5%), количество междоузлий (на 15,6%), длина корней (на 45,7%) и площадь листьев (на 52,9%), по сравнению с контролем.
Установлено, что содержание хлорофилла а было выше, чем в контрольном варианте на 31,4%. Однако, содержание хлорофилла b увеличилось незначительно, по сравнению с контролем (на 2,9%), но выявленные отличия были несущественными. Содержание каротиноидов в листьях опытного варианта оказалось меньше, чем в контроле (на 17,4%).
Таким образом, добавление кремнийсодержащего препарата Мивал-агро в дозе 0,5 мг/л в питательную среду Мурасиге-Скуга в условиях in vitro обеспечивает получение качественного посадочного материала и увеличивает коэффициент размножения в культуре in vitro, что особенно актуально и перспективно на данный момент времени.