INFLUENCE OF GROWTH REGULATORS ON MORPHOGENESIS OF GARDEN STRAWBERRY (FRAGARIA × ANANASSA DUCH.) PLANTS IN IN VITRO CULTURE
INFLUENCE OF GROWTH REGULATORS ON MORPHOGENESIS OF GARDEN STRAWBERRY (FRAGARIA × ANANASSA DUCH.) PLANTS IN IN VITRO CULTURE
Abstract
This publication presents data on the effect of growth regulators 6-BAP (6-benzylaminopurine) and IMC (indolyl-3- butyric acid) in different concentrations on the growth and development of strawberry explants of the garden variety Nashe Podmoskovye in in vitro culture. The studied growth regulators were added to Murashige and Skoog-based nutrient medium in order to accelerate the development of microplants and increase the reproduction rate. It was found that IA depending on the concentration (0.125-0.5 mg/L) increased plant height from 14.6 to 36.9%, respectively, application of 6-BAP at 1 mg/L to 13.1%. The number of shoots and multiplication ratio of the variants was 2.72-3.51, with maximum value at IA 0.25 mg/l (29% increase over control). A significant increase in the number of leaves was in the variants with IA 0.125 and 0.25 mg/l, corresponding to a gain of 21.9 and 28.7%, with the most vigorous biomass (greater than the control by 69.2%) when IMC 0.25 mg/l was used. In general, indolyl-3- butyric acid in the amount of 0.25 mg added per 1 litre of nutrient medium had the greatest stimulating effect on the growth and development of garden strawberry microplants and can be recommended for use at the stage of mass reproduction.
1. Введение
Производство ягодной продукции как в стране, так и в Сахалинской области ежегодно возрастает. Из всего широкого видового разнообразия наибольшую долю представляет земляника садовая (Fragaria × ananassa Duch.). Увеличение площадей под ягодники требует от сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяйств закупку посадочного материала или самостоятельное его выращивание. При этом из большого сортового разнообразия высокой популярностью пользуются сорта со слабой усообразовательной способностью , . Поэтому для их быстрого размножения применяют биотехнологический способ или микроклональное размножение в культуре in vitro, который широко себя зарекомендовал в зарубежных странах. Такой современный метод дает ряд преимуществ: быстрое получение однородного посадочного материала, исключение вирусных инфекций, экономическая выгода , , .
Многие исследования направлены на поиск новых и усовершенствование традиционных приемов размножения земляники садовой. Один из наиболее популярных – это применение регуляторов роста разной направленности действия , , . Так, например, на первых этапах размножения рекомендуют использовать регулятор роста ауксиновой природы индолил-3-масляную кислоту (или ИМК) в концентрации 1,0 мг/л, что позволяет увеличить ростовые процессы у растений. Также часто применяют цитокининовый фитогормон 6-БАП (6-бензиламинопурин), который эффективен для увеличения коэффициента размножения в дозах у разных исследователей от 0,5 до 1,5 мг/л в зависимости от сорта , , , . Учитывая, что одни и те же вещества в одинаковых концентрациях по-разному действуют на микрорастения у разных сортов, требуется определять оптимальную дозу для каждого сорта.
Цель работы – изучить влияние регуляторов роста растений на ускоренное размножение земляники садовой в культуре in vitro
2. Методы и принципы исследования
Опыт по определению действия регуляторов роста на морфогенез земляники содовой проведен в биотехнологической лаборатории СахНИИСХ – филиала ВИР за период 2023-2024 гг. В качестве объекта исследований служил сорт земляники садовой – Наше Подмосковье (включен в реестр селекционных достижений РФ в 2021 г; патентообладатели ФГБНУ ФНЦ Садоводства и ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»), среднераннего срока созревания. За основу был взят классический рецепт питательной среды Мурасиге-Скуга (сокр. – МС), в которой добавлялись регуляторы роста в следующих соотношениях:
1. Контроль (МС + 6-БАП 0,5 мг/л).
2. МС + 6-БАП 1 мг/л.
3. МС + ИМК 0,5 мг/л.
4. МС + ИМК 0,25 мг/л.
5. МС + ИМК 0,125 мг/л.
В последующем в стерильных условиях бокса в пробирку каждого варианта помещался эксплант земляники садовой. Расчеренкованные штативы помещались в фитотрон на 28 дней с условиями выращивания: температура +22-24 ̊С, влажность воздуха 60%, освещенность 3600 Лк, фотопериод 16 часов. Наблюдения состояли из измерений высоты растений, количества побегов и листьев. В конце эксперимента определяли общий вес микрорастений.
Статистическая обработка данных сделана с использованием пакета анализа в программе Microsoft Excel.
3. Основные результаты
Исследуемые препараты в разных концентрациях оказали существенное влияние на высоту микрорастений земляники садовой с первых дней роста (таблица 1).
На вторую неделю изучаемые регуляторы роста имели разнонаправленное действие. Высокая доза ИМК 0,5 мг/л немного замедляла рост растений на 3%. Понижения концентрации индолил-3-масляной кислоты до 0,25 мг/л оказало наибольшее стимулирующее влияние на увеличение высоты растений – на 17,8% от контроля. Через неделю во всех вариантах ИМК произошло улучшение показателей, с максимальной прибавкой на 30% в дозе 0,25 мг/л. К концу опыта установленная доза увеличивала высоту земляники садовой на 36,9%. При этом удвоение концентрации ИМК или ее двойное уменьшение были менее эффективны в 2,3 и 2,5 раза. Также 6-БАП в количестве 1 мг/л оказал благоприятное влияние на рост растений на каждую дату наблюдений в 13,1-13,8% от контроля.
Таблица 1 - Влияние регуляторов роста растений на высоту микрорастений земляники садовой в культуре in vitro
Вариант | 14 день | 21 день | 28 день | |||
см | ± к контролю, % | см | ± к контролю, % | см | ± к контролю, % | |
Контроль (6-БАП 0,5 мг/л) | 1,01 | - | 1,20 | - | 1,30 | - |
6-БАП 1 мг/л | 1,15 | 13,8 | 1,36 | 13,3 | 1,47 | 13,1 |
ИМК 0,5 мг/л | 0,98 | -3,0 | 1,19 | -0,8 | 1,51 | 16,2 |
ИМК 0,25 мг/л | 1,19 | 17,8 | 1,56 | 30,0 | 1,78 | 36,9 |
ИМК 0,125 мг/л | 1,05 | 4,0 | 1,30 | 8,6 | 1,49 | 14,6 |
НСР05 | 0,10 | - | 0,11 | - | 0,15 | - |
Количество образованных побегов имеет аналогичную тенденцию как в высоте микрорастений. Двойная концентрация 6-БАП с 21 дня существенно стимулировала регенерацию побегов с максимальным эффектом на 28 день наблюдений до 16,9% от контроля. Среди доз ИМК выделялась 0,25 мг/л, которая показала свою эффективность с первых дней опыта с максимальной прибавкой в 29% от контроля на 28 день (таблица 2).
Таблица 2 - Влияние регуляторов роста растений на количество побегов микрорастений земляники садовой в культуре in vitro
Вариант | 14 день | 21 день | 28 день | |||
шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | |
Контроль (6-БАП 0,5 мг/л) | 2,40 | - | 2,47 | - | 2,72 | - |
6-БАП 1 мг/л | 2,37 | -1,3 | 2,79 | 13,0 | 3,18 | 16,9 |
ИМК 0,5 мг/л | 2,02 | -15,8 | 2,20 | -10,9 | 2,73 | 0,4 |
ИМК 0,25 мг/л | 2,76 | 15,0 | 3,11 | 25,9 | 3,51 | 29,0 |
ИМК 0,125 мг/л | 2,44 | 1,7 | 2,82 | 14,2 | 3,16 | 16,2 |
НСР05 | 0,28 | - | 0,30 | - | 0,33 | - |
Регуляторы роста оказали влияние на листообразование. За первые 2 недели роста количество листьев на одно микрорастение в среднем составляло по вариантам от 4,64 до 6,16 шт. Во всех исследуемых дозах наблюдалось ингибирование показателя до 18,5%. Только ИМК (0,25 мг/л) имел положительную тенденцию к увеличению количества листьев – на 5,3% от контроля (таблица 3).
Таблица 3 - Влияние регуляторов роста растений на число листьев микрорастений земляники садовой в культуре in vitro
Вариант | 14 день | 21 день | 28 день | |||
шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | шт. | ± к кон-тролю, % | |
Контроль (6-БАП 0,5 мг/л) | 5,69 | - | 6,18 | - | 6,61 | - |
6-БАП 1 мг/л | 5,34 | -6,2 | 6,14 | -0,6 | 6,66 | 0,8 |
ИМК 0,5 мг/л | 4,64 | -18,5 | 5,48 | -11,3 | 6,75 | 2,1 |
ИМК 0,25 мг/л | 6,16 | 8,3 | 7,75 | 25,4 | 8,51 | 28,7 |
ИМК 0,125 мг/л | 5,62 | -1,2 | 7,00 | 13,3 | 8,06 | 21,9 |
НСР05 | 0,60 | - | 0,70 | - | 0,79 | - |
На 21 день произошло выделение вариантов ИМК в дозах 0,125 и 0,25 мг/л, под действием которых получено существенное увеличение числа листьев на 0,82 и 1,57 шт. В других исследуемых вариантах значения на уровне контроля как при 6-БАП (1 мг) или ниже – на 11,3% с ИМК (0,5 мг/л). На последний день наблюдений наиболее облиственными были те же варианты (ИМК 0,125 и 0,25 мг/л), при этом прибавка достигала своей максимальной цифры в 21,9 и 28,7%.
Более развитые растения земляники по основным биометрическим характеристикам не всегда имели большую биомассу (рисунок 1).
Рисунок 1 - Средний вес микрорастений земляники садовой в зависимости от применяемого регулятора роста
4. Обсуждение
Наибольшее значение при микроклональном размножении в период активного тиражирования исходного материала имеет коэффициент размножения, который пропорционален количеству образованных побегов. Значения колеблются в зависимости от сортовых особенностей и состава питательной среды и в среднем могут составлять от 1,6 до 7,5 ед. В целом земляника садовая сорта Наше Подмосковье имеет среднюю побегообразовательную способность в 2,7 ед. При этом повешенная доза 6-БАП увеличивает коэффициент до 3,2 ед. Модифицированная питательная среда с добавлением ИМК имеет коэффициент размножения от 2,7 до 3,5 ед., наибольшее количество заложенных почек побегов достигается с применением ИМК 0,25 мг/л.
На четвертую неделю на вариантах с ИМК наблюдались первые признаки ризогинеза, которые распределялись в зависимости от дозы с максимальным количеством корней и их длины в дозе 0,25 мг/л. Поэтому индолил-3-масляная кислота перспективна в дальнейших исследованиях в целях применения на этапе адаптации и укоренения растений в субстрат.
5. Заключение
В результате полученных данных исследуемые регуляторы роста (6-БАП и ИМК) в изучаемых концентрациях имели неоднозначное действие на биометрические показатели микрорастений земляники содовой в течение периода вегетации. Наибольшая отзывчивость на препараты достигается к 28 дню опыта. Стимуляторы роста положительно влияли на достоверное увеличение к контролю: высоты растений 14,6-36,9%, количества побегов 16,2-29,0%, числа листьев 21,9-28,7%.
Наиболее эффективный регулятор роста по всем исследуемым параметрам был ИМК 0,25 мг/л, что подтверждает и максимальный показатель биомассы микрорастения земляники садовой в 0,44 г. Поэтому для земляники садовой сорта Наше Подмосковье наиболее целесообразно применять ИМК в количестве 0,25 мг при добавлении на 1 л питательной среды на этапе массового размножения, что существенно увеличивает коэффициент размножения земляники садовой в 1,3 раза.