Библиографическое описание:

Балашова Г. С. Влияние температуры, фотопериода и концентрации микросолей в питательной среде на продуктивность картофеля в культуре in vitro // Молодой ученый. — 2015. — №14. — С. 675-678.

Приведены результаты исследований по изучению комплексного влияния температурного режима, фотопериода и концентрации натрия молибденовокислого в питательной среде на индукцию образования микроклубней картофеля в культуре in vitro.

Ключевые слова:питательная среда, температурный режим, фотопериод, микросоли, интенсивность клубнеобразования, микроклубни.

 

Постановка и состояние изученности проблемы. В связи с вегетативным размножением картофеля, на него влияют грунтовые, климатические, фитосанитарные факторы, которые могут негативно влиять на продуктивность семенных клубней. Особого вреда наносят картофелеводству вирусные, бактериальные и грибковые болезни [1]. Поражая растения, приводят к значительному недобору урожая, ухудшая его товарные качества [2, 3].

В Украине проведена значительная работа по снижению негативного воздействия этих заболеваний. Разработана и применяется система семеноводства на оздоровленной основе, одним из элементов которой является биотехнология [4–7]. Она основывается на использовании метода апикальной меристемы в сочетании с термотерапией для освобождения сортов картофеля от вирусной инфекции, накоплении исходного оздоровленного материала в объемах, необходимых для воспроизведения элиты. Так, на основе оздоровленного материала в Украине ежегодно производится более 70 % элиты картофеля от общего его количества [1, 8].

Первым этапом в получении семенных клубней высших категорий является создание исходного материала, оздоровленного в культуре меристем in vitro. Регенерированные из меристемы растения в значительной степени свободны от вирусной и другой инфекции. Этот семенной материал отмечается лучшим качеством, поскольку во время его продуцирования синтез вирусного белка в растениях происходит медленно, в результате замедляются темпы накопления вирусной инфекции [9–10].

Для повышения эффективности биотехнологического метода получения исходного материала используется комплекс приемов для ускорения процесса клубнеобразования в культуре меристем in vitro и улучшения качества микроклубней. Гормональная регуляция этого процесса в растениях связана с рядом факторов, в том числе с комплексным воздействием продолжительности фотопериода и температурного режима.

Для культивирования меристем, выращивания растений in vitro и микроклубней за основу используют питательную среду с минеральной основой Murashige, Skoog (М.-С.) или модифицированные среды Института картофелеводства и Института орошаемого земледелия НААН с высоким уровнем минерального питания [11–14]. Учитывая небольшие размеры листового аппарата растений in vitro, необходимо создать для них оптимальный уровень минерального питания с целью получения максимальной листовой поверхности и накопления урожая.

Задачи и методика исследований. Для определения наиболее оптимального температурного режима, фотопериода и состава микросолей в питательной среде при выращивании в культуре in vitro раннеспелого сорта картофеля Тирас в 2013–2014 гг. в условиях микроклональной лаборатории был проведен опыт в соответствии с общепринятыми методиками [13,15]. На изучение были поставлены следующие факторы: А — температурный режим (16–18 и 20–23 °С); В — фотопериод (10 и 16 часов); С — концентрация натрия молибденовокислого в питательной среде (0,25; 0,20 и 0,30 мг/л).

На 80-й день культивирования температура оказывала очень сильное влияние на индукцию клубнеобразования, коэффициент корреляции (r) составил -0,907 + 0,072. При температуре 16–18°С интенсивность клубнеобразования при содержании натрия молибденовокислого 0,30 мг/л составляет 105,5 %, что на 3,5 и 7,0 % больше, чем при 0,25 и 0,20 мг/л, соответственно. При более высокой температуре и концентрации натрия молибденовокислого 0,30 мг/л клубнеобразование составляет лишь 81,0 %, что на 3,0 и 17,0 % больше, чем при концентрациях 0,25 и 0,20 мг/л. Максимальная интенсивность клубнеобразования отмечена при температуре 16–18°С, фотопериоде 16 часов и концентрации натрия молибденовокислого 0,30 мг/л — 106 %.

На формирование массы среднего микроклубня, массы микроклубней на одно растение, выход микроклубней массой 300 мг и более и на интенсивность клубнеобразования влияли как отдельно исследуемые факторы, так и их взаимодействие. Индекс множественной корреляции (R) соответственно составил 0,929; 0,958; 0,810 и 0,970 (табл. 1). Так, при температуре 16–18 °С масса среднего микроклубня и масса микроклубней на одно растение были на 31,1 и 75,1 мг больше, чем при 20–23 °С, соответственно, и составляли 191,3 и 196,3 мг (r = -0,388 + 0,158; -0,670 + 0,127). Выход микроклубней массой 300 мг и более составил, соответственно, 11,1 и 8,5 %.

Таблица 1

Продуктивность растений картофеля сорта Тирас в культуре in vitro в зависимости от температуры, фотопериода и концентрации натрия молибденовокислого,2013–2014 гг.

Температура, °С

Фотопериод, часов

Концентрация натрия молибденовокислого в питательной среде, мг/л

Масса среднего микроклубня, мг

Масса микроклубней на 1 растение, мг

Выход микроклубней массой 300 мг и более, %

Количество растений, образовавших микроклубни, %

Количество микроклубней на 1 растение, шт

16–18

10

0,25

157,7

159,9

4,0

102

1,02

0,20

148,7

150,8

6,6

99

0,99

0,30

206,6

219,0

10,5

105

1,05

16

0,25

178,8

181,3

5,9

102

1,02

0,20

180,7

176,2

6,2

98

0,98

0,30

275,4

290,4

33,2

106

1,06

20–23

10

0,25

148,1

115,6

7,3

76

0,76

0,20

116,3

65,5

0,9

57

0,57

0,30

178,3

139,7

15,9

79

0,79

16

0,25

162,2

132,0

7,5

80

0,80

0,20

141,3

96,7

0

71

0,71

0,30

215,4

177,3

19,4

83

0,83

Индекс множественной корреляции (R)

0,929

0,958

0,810

0,970

0,970

НСР05, по годам

 

2013 г.

А

38,7

43,1

 

В

32,0

23,3

 

С

13,3

15,3

 

2014 г.

А

17,3

22,7

 

В

30,9

25,2

 

С

13,8

14,3

 

 

При фотопериоде 16 часов масса среднего микроклубня и масса микроклубней на одно растение больше на 33,0 и 33,9 мг, чем при 10-ти часовом освещении и составили 192,3 и 175,7 мг (r = 0,412 + 0,156; 0,303 + 0,163). Процент микроклубней массой 300 мг и более — 11,4 и 7,0 %, соответственно. Выход микроклубней с массой 300 мг и более — 12,0 и 7,5 %, соответственно. Было получено массу среднего микроклубня при концентрации натрия молибденовокислого 0,30 мг/л на 57,2 и 72,2 мг больше, чем при концентрациях 0,25 и 0,20 мг/л, что составило 218,9 мг. Масса микроклубней на одно растение — 206,6 мг, что на 59,4 и 84,3 мг больше, чем при концентрациях исследуемого компонента 0,25 и 0,20 мг/л.

Выход микроклубней массой 300 мг и более при концентрации 0,30 мг/л натрия молибденовокислого — 19,8 %, что в 3,2 и 5,8 раза больше, чем при концентрациях 0,25 и 0,20 мг/л.

При взаимодействии температурного режима и фотопериода масса среднего микроклубня и масса микроклубней на одно растение при 16–18 °С и фотопериоде 16 часов — 211,6 и 216,0 мг, что на 40,6 и 39,4 мг больше, чем при 10-ти часовом освещении; процент микроклубней массой 300 мг и более — 15,1, что в 2,2 раза выше, чем при более коротком фоторежиме. При температуре 20–23 °С и 16-ти часах освещения получена масса среднего микроклубня и масса микроклубней на одно растение 173,0 и 135,3 мг, что на 25,4 и 28,4 мг больше, чем при 10 часах; выход микроклубней массой 300 мг и более почти одинаков и составляет 8,0 и 9,0 %, соответственно.

В пределах фотопериода 16 часов при температуре 16–18 °С масса среднего микроклубня и масса микроклубней на одно растение на 38,7 и 80,6 мг больше, чем при 20–23 °С. Выход микроклубней массой 300 мг и более — в 1,7 раза выше, соответственно. При освещении 10 часов масса среднего микроклубня и микроклубней на одно растение также больше при 16–18 °С на 23,4 и 69,6 мг, чем при 20–23 °С. Выход микроклубней 300 мг и более составляет 7,0 и 8,0 %, соответственно.

Отмечено средняя и сильная взаимосвязь продуктивности растений картофеля сорта Тирас в культуре in vitro от концентрации натрия молибденовокислого в питательной среде. Коэффициенты корреляции по показателям продуктивности составляют: масса среднего микроклубня — 0,736 + 0,116, масса микроклубней на растение — 0,614 + 0,135, выход микроклубней массой 300 мг и более — 0,755 + 0,112, количество микроклубней на растение — 0,321 + 0,162.

При исследовании взаимодействия температурного режима и концентрации натрия молибденовокислого лучшие результаты получены при более низкой температуре (16–18 °С). Масса среднего микроклубня при концентрациях 0,25; 0,20; 0,30 мг/л на 13,1; 35,9 и 44,1 мг больше, чем при 20–23 °С, соответственно. Масса микроклубней на одно растение — больше на 46,8; 82,4 и 96,2 мг, соответственно. Выход микроклубней массой 300 мг и более выше на 5,9 и 4,2 % при концентрациях 0,20 и 0,30 мг/л, а при концентрации 0,25 мг/л меньше на 2,4 % при более низкой температуре.

Интенсивность клубнеобразования при режиме температуры 16–18 °С составляла 102,0 %, что на 27,7 % больше, чем при 20–23 °С. При фотопериоде 16 часов интенсивность клубнеобразования на 3,7 % выше, чем при 10-ти часах. При концентрации 0,30 мг/л натрия молибденовокислого получено 93,3 % микроклубней, что на 3,3 и 12,0 % больше, чем при концентрациях 0,25 и 0,20 мг/л, соответственно. При 16–18 °С и обоих фотопериодах образовалось по 102 микроклубня на 100 растениях, а при 20–23 ° С — всего 70,7 и 78,0 штук, соответственно.

Интенсивность клубнеобразования при 16–18 °С с концентрацией натрия молибденовокислого 0,30 мг/л — 105,5 %, что на 3,5 и 7,0 % больше, чем при 0,25 и 0,20 мг/л, соответственно. При 20–23 °С и концентрации исследуемого компонента 0,30 мг/л интенсивность клубнеобразования составляет 81,0 %, что на 3,0 и 17,0 % выше, чем при концентрациях 0,25 и 0,20 мг/л.

Лучший результат, в среднем по годам исследований, получен при режиме температуры 16–18 °С, фотопериоде 16 часов и концентрации натрия молибденовокислого 0,30 мг/л: масса среднего микроклубня — 275,4 мг; масса микроклубней на одно растение — 290,4 мг, что на 68,8 и 71,4 мг больше, чем в пределах выше указанной температуры и концентрации 0,30 мг/л и при освещении 10 часов, а также больше на 60,0 и 113,1 мг, соответственно, чем при температуре 20–23 °С и 16 часах освещения. Выход микроклубней массой 300 мг и более 33,2 % при 16–18 °С и концентрации 0,30 мг/л натрия молибденовокислого, против 19,4 % при 20–23 °С и этой же концентрации; интенсивность клубнеобразования 106,0 % против 83,0 %.

Выводы. Максимальные показатели продуктивности растений in vitro раннеспелого сорта картофеля Тирас получены при использовании температуры культивирования 16–18 °С, продолжительности фотопериода 16 часов и концентрации натрия молибденовокислого 0,30 мг/л: интенсивность клубнеобразования — 106 %, масса среднего микроклубня — 275,4 мг; масса микроклубней на одно растение — 290,4 мг, количество микроклубней массой 300 мг и выше — 33,2 %, себестоимость микроклубня — 5,96 грн при рентабельности производства 168 %.

 

Литература:

 

1.                  Леонова Н. С. Использование метода культуры ткани в селекции картофеля / Н. С. Леонова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. — 1986. — № 3. — С.6–10.

2.                  Онищенко О. И. Насінництво картоплі на Україні: монографія / О. И. Онищенко. — К., 1966. — С. 3–7, 62–75.

3.                  Й. А. де Бокс. Вирусные болезни и семеноводство картофеля / Й. А. де Бокс; пер. с англ. Т. Н. Теплоуховой и Э. В. Трискинова. — М.: Колос, 1976. — С. 178–186.

4.                  Сидорова Л. С. Насінництво картоплі на безвірусній основі / Л. С. Сидорова, В. Є. Свертока // Картоплярство. — К.: Довіра. — 1986. — Вип. 16. — С. 31–34.

5.                  Блоцкая Ж. В. Вирусные болезни картофеля / Ж. В. Блоцкая. — Минск: Наука и техника, 1993. — 166 с.

6.                  Макров П. П. Применение биотехнологических методов в селекции и семеноводстве картофеля / П. П. Макаров // Селекция и биотехнология картофеля. Науч. труды НИИКХ. — М. — 1990. — С. 116–136.

7.                  Вітенко В. А. Селекція і насінництво картоплі: монографія / В. А. Вітенко, А. А. Осипчук, А. А. Кучко, В. Є. Свертока. — К.: Урожай, 1988. — 240 с.

8.                  Рекомендації по організації виробництва, праці та заробітної праці в науково-виробничій системі «Біоклон». — К., 1990. — 33 с.

9.                  Трофимец Л. Н. Некоторые особенности инфекционного процесса при заражении картофеля вирусами M, S, Y / Л. Н. Трофимец // Тр. НИИКХ. — М., 1971. — 244–251 с.

10.              Современные аспекты семеноводства овощных культур и картофеля: обзор «Агропроминформ» / [В. Н. Киселев, И. П. Соломина]. — М., 1990. — 16 с.

11.              Murashige T. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures / T. Murashige, F. Skoog // Physiol. Plant. — 1962. — Vol. 15. — P. 473–497.

12.              Оздоровлення картоплі в культурі in vitro: науково-методичні рекомендації / [Р. А. Вожегова, Ю. О. Лавриненко, Г. С Балашова та ін.]; Ін-т зрош. землероб. — Херсон: Айлант, 2013. — 20 с.

13.              Методичні рекомендації щодо проведення досліджень з картоплею / [В. С. Куценко, А. А. Осипчук, А. А. Подгаєцький та ін.]; Ін-т картоплярства. — Немішаєве, 2002. — 183 с.

14.              Potato improvement against virus diseases, applying the methods of thermo- and chemotherapy / T. M. Oliynyk, K. A. Slobodyan, S. O. Slobodyan and use // The summary of reports “European Phytosanitary Conference on Potato and other arable crops”. — Chernivtsy, 2008. — P. 25–26.

15.              Биотехнологические методы получения и оценки оздоровленного картофеля: рекомендации / [Л. Н. Трофимец, В. В. Бойко, Т. В. Зейрук и др.] — М.: ВО «Агропромиздат», 1988. — 37 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle