Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
631.53.01
58.084.1
The dynamics of microtuber formation in six zoned potato varieties was studied on various media. The main component of the media that influences microtuber formation is sucrose (80 g/l). The addition of phytohormones to the medium did not have a significant effect on microtuber formation, with the exception of the Red Scarlett variety.
microtubers, Solanum tuberosum, plant growth regulators, tuberization medium
Введение
Технология микроклубнеобразования (МКО) активно используется для поддержания оздоровленных от патогенов сортовых коллекций [1]. Однако, информация о содержании питательных сред для МКО в литературе сильно варьирует. Общим признается высокая доля содержания сахаров в питательной среде (до 8%). Влияние же гормонов на МКО является сортоспецифичным [2], вследствие чего наиболее эффективная концентрация их может варьировать от сорта к сорту [3]. Во многих исследованиях указывается на положительный эффект цитокининов в средах для МКО [4,5,6], несмотря на это есть исследования, указывающие на негативное влияние цитокининов (БАП) на МКО [7,8]. В некоторых случаях успешными оказываются и безгормональные среды [7].
Методы исследования
Объектом исследования служили микрорастения картофеля (Solanum tuberosum L.) сортов Ред Скарлетт, Метеор, Розара, Хозяюшка, Антонина и Чароит из рабочей коллекции оздоровленных растений in vitro лаборатории физиологии и биотехнологии Красноярского НИИСХ.
Микрорастения размножали клонированием in vitro на агаризованной среде Мурасиге и Скуга (MC) с добавлением 100 мг/л мезоинозита, 0,1 мг/л тиамина, 0,5 мг/л пиридоксина, 0,5 мг/л никотиновой кислоты и 3% сахарозы. Среды автоклавировали при 120оС 20 минут (Tuttnauer 5050EL, Бреда, Голландия). Растения черенковали на одноузловые сегменты (с одним листом) и переносили для клубнеобразования на питательные среды МС, различающиеся по содержанию сахарозы и регуляторов роста (табл. 1), по 15 штук на каждый вариант среды. Освещенность на этапе МКО составляла 3000 Лк, фотопериод – 16/8 часов, температура варьировала в интервале 22 – 26°С днем и 18 – 22°С ночью. Подсчёт МК проводили на 62 день.
Статистическую обработку данных проводили с использованием статистического пакета R 4.0.4 в среде разработки RStudio 1.4.1103 (2009-2021 RStudio, PBC).
Таблица 1 ‒ Состав сред для образования микроклубней картофеля в культуре in vitro
|
Среда культивирования |
Сахароза,% |
Кинетин, мг/л |
ИУК, мг/л |
Аденин, мг/л |
Аскорбиновая кислота, мг/л |
Источник |
|
Контроль |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
М0 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
[2] |
|
М1 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
[4] |
|
М2 |
8 |
2 |
1,5 |
1,5 |
3 |
[3] |
Результаты исследований. Согласно данным литературы, уровень сахарозы в 8% является наиболее оптимальным [8,9]. Мы также наблюдали индуцирующий эффект МКО у большинства сортов при высоком содержании сахарозы.
Таблица 2 ‒ Влияние сорта картофеля и состава сред на частоту формирования микроклубней in vitro (доля растений с МК, %)
|
Среда культивирования |
Сорт |
|||||
|
Ред Скарлетт |
Розара |
Антонина |
Хозяюшка |
Чароит |
Метеор |
|
|
Контроль |
0,00 Aa |
0,00 Aa |
0,00 Aa |
0,1 Aa |
0,1 Aa |
0,0 Aa |
|
М0 |
76,9 Abc |
46,7 Ab |
53,3 Ab |
53,3 Aa |
58,3 Ab |
46,7 Ab |
|
М1 |
57,2 Ac |
7,14Aab |
60,0 Ab |
40,0 Aa |
50,0 Ab |
21,4 Aab |
|
М2 |
1,00 Ab |
21,4Bab |
53,9 ABb |
46,7 Ba |
21,4 Bb |
28,6 Bab |
|
Примечание. Одинаковыми буквами отмечены значения достоверно не отличающиеся при p<0,05; прописные буквы – для фактора «сорт» при фиксированном значении фактора «среда»; строчные буквы – для фактора «среда» при фиксированном значении фактора «сорт». |
||||||
Добавление в среду кинетина не привело к увеличению частоты МКО в нашем эксперименте. Увеличение дозы кинетина до 2-х мг/л, а также добавление аденина (предшественника цитокининов) и индолилуксусной кислоты (ИУК) не привело к статистически значимому увеличению МКО в всех исследуемых сортов за исключением сорта Ред Скарлетт.
Выводы и предложения
В исследовании показано, что МКО у районированных сортов картофеля реагирует на содержание в среде сахарозы, однако реакция на регуляторы роста растений отсутствует. Оптимальная концентрация сахарозы составляет 80 г/л. Исключением являлся только сорт Ред Скарлетт.
1. Morais, T. P. Application of tissue culture techniques in potato / T. R. Morais, S. A. de Asmar, H. F. J. de Silva, J. M. Q. Luz, B. de Melo // Bioscience Journal. – 2018. – Vol. 34, № 4. – P. 952–969.
2. Salem, J. In vitro propagation, microtuberization, and molecular characterization of three potato cultivars / J. Salem, A. M. Hassanein // Biol. Plant. – 2017. – Vol. 61. – R. 427–437.
3. Artyuhova, S. I. Sposob mikroklonal'nogo razmnozheniya kartofelya in vitro sorta kartofelya Alena / S. I. Artyuhova, I. V. Kirgizova. – MPK A01N 4/00. FGBOU VPO «Omskiy gosudarstvennyy tehnicheskiy universitet» (RF). RU 2637361 C1; zayavl. 04.08.16. Opubl. 04.12.17. Byul. № 34.
4. Gizatullina, A. T. Osobennosti formirovanii mikroklubney kartofelya (Solanum tuberosum L.) sorta Nevskiy v asepticheskoy kul'ture in vitro / A. T. Gizatullina, Z. Stashevski, E. A. Gimaeva, G. F. Safiullina // Uchen. zap. Kazan. un-ta. Ser. Estestv. nauki. – 2019. – T. 161., kn. 3. – S. 375–384.
5. Aksenova, N. P. Interaction between day length and phytohormones in the control of potato tuberization in the in vitro culture / N. P. Aksenova, T. N. Konstantinova, V. N. Lozhnikova, S. A. Golyanovskaya, L. I. Sergeeva // Russian Journal of Plant Physiology. – 2009. – Vol. 56. – P. 454–461.
6. Coleman, W. K. Potato microtubers as research tools: A review / W. K. Coleman, D. J. Donnelly, S. E. Coleman // Am. J. Potato Res. – 2001. – Vol. 78. article number 47.
7. Naqvi, B. Evaluation of in vitro tuber induction ability of two potato genotypes / V. Naqvi, N. Abbas, N. Ali // Pak. J. Agric. Sci. – 2019. – Vol. 56. – P. 77–81.
8. Yagiz, A. K. Effects of Growth Regulators, Media and Explant Types on Microtuberization of Potato / A. K. Yagiz, S. Yavuz, S. Tarim, U. Demirel, M. E. Caliskan // Am. J. Potato Res. – 2020. Vol. 97. – P. 523–530.
9. Hossain, M. A. Standardization of sucrose and 6-benzylaminopurine for in vitro micro tuberization of potato / M. A. Hossain, M. A. Kawochar, A. Al-Mahmud, E. H. M. S. Rahaman, M. A. Hossain, K. M. Nasiruddin // American Journal of Agriculture and Forestry. – 2015. – Vol. 3. – P. 25–30.
