Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Обработку результатов многофакторных экспериментов проводят статистически и для получения уравнений регрессии рассчитывают следующие показатели: 1) коэффициент регрессии свободного члена; 2) коэффициенты регрессии изучаемых факторов; 3) коэффициенты регрессии межфакторных взаимодействий; 4) построчные дисперсии; 5) значение критерия Кох-рена; 6) адекватность результатов. Подробное и обстоятельное изложение принципов постановки, проведения и обработки результатов многофакторных экспериментов можно найти в руководстве по математическому планированию, изложенному в книге П.Н. Максимова «Многофакторный эксперимент в биологии».
Так, например, при оптимизации начальных условий культивирования гипокотилей шести генотипов томатов был поставлен опыт первого порядка по матрице полного факторного эксперимента 24//16, где 2 — число уровней, на которых испытывались факторы; 4 — число изучаемых в эксперименте факторов (X, — инозит, Х2 — сахароза, Xi— зеатин, Х4—ИУК); 16 — число опытов по схеме эксперимента.
В результате статистической обработки были получены следующие уравнения регрессии:
К, = 3,756 + 1,619Х2—0,419Х,Х2—0,244Х2ХМХ4 (по размеру каллуса);
К2 = 2,438 + 0,738Х2—0,662Х3—0,438Х4 + 0,433Х2Х< +
4- 0,462Х,Х2Х;1 + 0,437Х,Х4 + 0,537Х,Х2Х4—0,312Х,Х2Х,Х4 (по числу почек на один каллус).
Из уравнений видно, что все факторы, за исключением X,, оказывают прямое положительное или отрицательное действие на изучаемые процессы. Так, значение фактора Х2 в обоих уравнениях свидетельствуют о том, что добавление его в питательную среду стимулирует рост каллуса и образование адвентивных почек, а уменьшение концентрации зеатина и ИУК (Х^ и Х4, соответственно) увеличивает выход адвентивных почек с одного каллуса. Таким образом, за один эксперимент были определены факторы, влияющие на образование каллуса и адвентивных почек, и определен оптимальный состав питательной
среды для начального этапа клонального микроразмножения томатов через первичный каллус.
В последние годы многофакторные эксперименты начали широко использоваться для оптимизации условий культивирования каллусных тканей сахарной свеклы, бобов, раувольфии, женьшеня; процессов клонального микроразмножения гербе-ры, фрезии, каперсов, полыни лимонной, сосны обыкновенной и некоторых других растений. Методы математического планирования являются эффективным и экономически выгодным способом оптимизации культивирования растительных тканей in vitro и микроразмножения растений.
Влияние генетических, физиологических, гормональных и физических факторов на микроразмножение растений. При разработке методов клонального микроразмножения растений необходимо учитывать влияние генетических, физиологических, гормональных и физических факторов. Это связано с тем, что разработанная методика для определенного клона одного вида не всегда может быть применена для размножения других представителей этого вида и тем более растений другого вида. На микроразмножение влияют генотип, возраст исходного растения, сезонность изоляции, а также размер первичного экспланта. Из гормональных — соотношение цитокининов и ауксинов, состав питательной среды по минеральным веществам, витаминам, сахарозы, а из физических факторов влияние оказывают консистенция среды (жидкая или агаризованная), ее кислотность, условия освещения, а также температурный режим и относительная влажность воздуха.
Генетические и физиологические факторы. Из всех факторов, определяющих успех клонального микроразмножения, наибольшее значение имеет генотип исходного растения. Экспериментально доказано, что двудольные травянистые растения обладают большими морфогенетическими потенциями, т. е. имеют более выраженную способность к индукции заложения адвентивных почек, росту побегов, укоренению и, в конечном итоге, получению более высокого коэффициента размножения, чем ткани и органы однодольных травянистых и, тем более, древесных растений. На примере сахарной свеклы было показано, что наибольшее количество регенерантов получено от тетраплоидных форм, меньше всего от диплоидных, а триплоидные гибриды занимают промежуточное положение.
Существенное влияние на реализацию морфогенетического потенциала в процессе микроразмножения оказывают сортовая и родовая специфика исходного экспланта. Заметно, что виды растений, хорошо размножающихся вегетативно, обычно прояв-
ляют высокую регенерационную способность в культуре in vitro. Среди видов, обладающих значительным морфогенетическим потенциалом, представители семейств Solanaceae, Umbelliferae, Cruciferae, Compositae; трудно регенерируют растения из семейства Gramineae. Генотип материнского растения значительно влияет на ход клонального микроразмножения. В пределах вида некоторые генотипы размножаются легче, чем Другие.
Для растений хмеля было показано, что изолированные апексы различных сортов по-разному реагируют на присутствие в питательной среде регуляторов роста: для сорта Смолистый оптимальной была концентрация БАП 1 мг/л, для сорта Истринский-15 — 0,5—1,5 мг/л БАП и 0,05 мг/л ИУК Апексы сорта Смолистый не реагировали на добавление в питательную среду ИУК и 2,4-Д, а у сорта Истринский-15 увеличивался рост побегов на среде с 0,05 мг/л ИУК и 0,05 мг/л 2,4-Д. Для изолированных апексов крыжовника также были отмечены сортовые различия в морфогенетических реакциях на условия культивирования. Так, апексы, культивируемые на питательной среде, содержащей минеральные соли по Т. Мурасига и Ф Скуга, БАП 0,5 мг/л сорта Финик пролиферировали каллус, из которого затем формировались побеги, а апексы сортов Русский, Колобок, Розовый обладали способностью к прямой регенерации побегов.
