Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
та, вследствие чего происходит потеря большого количества воды. Во-вторых, у некоторых растений в условиях in vitro не происходит образования корневых волосков, что привадит, в свою очередь, к нарушению поглощения воды и минеральных солей из почвы. Поэтому целесообразно на третьем или четвертом этапах клонального микроразмножения применять искусственную микоризацию растений (для микотрофных), учитывая их положительную роль в снабжении растений минеральными и органическими питательными веществами, водой, биологически активными веществами, а также в защите растений от патогенов. Существует два способа заражения растений микоризообразующими грибами: 1) in vitro (в стерильных условиях), 2) in vivo (в естественных условиях). Первый способ более благоприятен, так как в этом случае исключается возможность загрязнений почвы другими микроорганизмами. Кроме того, в условиях in vitro есть возможность контролировать условия культивирования (свет, температура, влажность) и подбирать субстрат (pH, аэрация), обеспечивающий нормальное формирование микоризы. Растения, размноженные in vitro, развиваются значительно лучше, если их корневая система находилась в контакте с микоризообразующими грибами. В этом случае улучшалось снабжение их азотом, увеличивалась в 1,5—2 раза приживаемость растений при их пересадке в почву, а также повышался прирост надземной биомассы. Такие работы были проведены с березой, эвкалиптом, каштаном, сосной, лохом и разными клонами ольхи.
Индийскими учеными предложен простой метод предотвращения быстрого обезвоживания листьев растений, выращенных in vitro, во время их пересадки в полевые условия. Метод заключается в том, что листья в течение всего акклиматизационного периода следует опрыскивать 50%-ным водным раствором глицерина или смесью парафина, или жира в диэтиловом эфире (1:1). Применение этого метода помогает избежать длинных и затруднительных процессов закаливания пробирочных растений и обеспечивает 100%-ную их приживаемость.
В Институте физиологии растений им. К-А- Тимирязева РАН разработан упрощенный способ адаптации пробирочных растений винограда. Он состоит в том, что адаптацию растения безболезненно проходят в пробирках — для этого достаточно снять пробки с тех пробирок, в которых растения достигают пробки. В таком состоянии растения оставляют на 1,5—2 недели. К концу этого периода верхушка растения и два развитых листочка появляются над пробиркой и такое растение готово к пересадке в почву. Растения пересаживают в стерильный почвен-
ный субстрат вместе с агаром для предотвращения механических повреждений корневой системы. Побег заглубляют в почвенный субстрат так, чтобы над поверхностью оставался стебель с одним-двумя развитыми листочками, не более. Применение этого способа для адаптации растений винограда к почвенным условиям позволяет упростить и удешевить технику акклиматизации растений. Это достигается вследствие того, что в этом случае туманообразующая установка не используется (А.Б. Бургутин, 1988).
Оптимизация условий клонального микроразмножения растений. Важнейшее условие успешного культивирования изолированных клеток и тканей — сбалансированность питательных сред по минеральным солям, углеводам, фитогормонам и т.д. При введении в культуру нового вида растений исследователи нередко испытывают большое число сред. Этот процесс длителен и часто не приносит должного результата. Для определения оптимального состава питательной среды применяют методы математического планирования эксперимента, позволяющие быстро при небольшом объеме экспериментов определить условия культивирования, обеспечивающие высокую скорость размножения, изучить зависимость микроразмножения от совокупности факторов, действующих на процесс, а также установить наличие и оценить эффективность межфакторных взаимодействий. В зависимости от поставленной цели эксперименты проводят по полному или дробному плану первого или второго порядка.
Успех оптимизации зависит от того, насколько правильно выбран критерий оптимизации. На первом этапе микроразмножения критерием может служить количественная оценка любой морфогенетической реакции экспланта, ведущей в дальнейшем к формированию целого растительного организма. Например, высота побега, число дифференцирующихся стеблевых апексов, побегов, эмбриоидов. На втором этапе учитываются общее число развившихся побегов, эмбриоидов, которое должно отражать эффективность размножения. Критерием оптимизации третьего этапа может служить процент укорененных растений, длина корневой системы, число корней на один микропобег. При этом также необходимо учитывать высоту и общее состояние растения и приживаемость его при пересадке в почву.
Математическое планирование необходимо начинать с выбора факторов, действующих на изучаемый процесс (X,, Х2, Х4, ... и т. д.), их предельных значений (верхний и нижний уровни) и схемы эксперимента (матрицы). После чего проводят отбор эксплантов, используемых в эксперименте. При этом необходи-
мо учитывать неоднородность исходного растительного материала и гетерогенность культивируемых тканей. Поэтому растительный материал необходимо равномерно распределять между разными вариантами эксперимента. Оптимальные условия культивирования должны обеспечить удовлетворительный рост всех эксплантов.
