Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ВЛИЯНИЕ ИНДОЛИЛМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ НА РОСТ РАСТЕНИЙ И ОБРАЗОВАНИЕ МИКРОКЛУБНЕЙ В КУЛЬТУРЕ КАРТОФЕЛЯ IN VITRO

Научная статья
Булдаков С.А.
Плеханова Л.П.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.86.8.015
Выпуск: № 8 (86), 2019
Опубликована:
2019/08/19
PDF

ВЛИЯНИЕ ИНДОЛИЛМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ НА РОСТ РАСТЕНИЙ И ОБРАЗОВАНИЕ МИКРОКЛУБНЕЙ В КУЛЬТУРЕ КАРТОФЕЛЯ IN VITRO

Научная статья

Булдаков С.А.1, *, Плеханова Л.П.2

1 ORCID: 0000-0003-1566-1402;

2 ORCID: 0000-0001-8812-2798;

1, 2 ФГБНУ Сахалинский НИИ сельского хозяйства, Южно-Сахалинск, Россия

* Корреспондирующий автор (sarsarsar88[at]mail.ru)

Аннотация

В публикации представлены данные влияния регулятора роста – индолилмасляной кислоты, который вносился в питательную среду Мурасиге-Скуга, на ростовые процессы и микроклубнеобразование растений картофеля сорта Очарование в пробирочной культуре. Установлено, что небольшая дозировка (0,5 мг/л) индолилмасляной кислоты наиболее эффективно увеличивает количество междоузлий на 9%, а высокая концентрация (1 мг/л) стимулирует ризогенез – количество корней возросло до 47% на конец третьей недели культивирования. Также регулятор роста повышал выработку до 38% и размер микроклубней до 12 мм по наибольшему поперечному диаметру в зависимости от концентрации.

Ключевые слова: картофель in vitro, микроклубни, питательная среда, индолилмасляная кислота, регулятор роста. 

INFLUENCE OF INDOLE BUTIRIC ACID ON PLANT GROWTH AND FORMATION OF MICROTUBERS IN POTATO CULTURE IN VITRO

Research article

Buldakov S.A.1, *, Plekhanova L.P.2

1 ORCID: 0000-0003-1566-1402;

2 ORCID: 0000-0001-8812-2798;

1, 2 FSBSI Sakhalin Research Institute of Agriculture, Yuzhno-Sakhalinsk, Russia

* Corresponding author (sarsarsar88[at]mail.ru)

Abstract

The publication presents data on the influence of indole butiric acid, growth regulator introduced into the Murashige and Skoog medium, on the growth processes and micro-culture of potato plants of the Charm variety in a test tube culture. It was found that a small dosage (0.5 mg/l) of indole butiric acid most effectively increases the number of internodes by 9%, while high concentration (1 mg/l) stimulates rizogenesis – the number of roots increased to 47% at the end of the third week of cultivation. Also, the growth regulator increased production to 38% and the size of microtubers to 12 mm along the largest transverse diameter depending on the concentration.

Keywords: potato in vitro, microtubers, growing medium, indole butiric acid, growth regulator.

Введение

Технологии ускоренного семеноводства основных сельскохозяйственных культур, широко изучаются как в России, так и в других странах мира. И особенно это актуально для культуры картофеля, для которой характерно быстрое вырождение из-за накопления патогенов в скрытой форме при перезарожении клубней [1, С. 110-111], [2, С. 316, 317]. Данные процессы возможны благодаря вегетативному размножению культуры, которое является основным для получения семенного материала [3, С. 257].

В настоящее время источником исходного материала в картофелеводстве служит пробирочная культура оздоровленная методом апикальной меристемы в биотехнологических центрах страны. Пробирочные растения выращивают на питательной среде Мурасиге-Скуга (М-С) [4, С. 25].

Преимущество данного метода, это большой коэффициент размножения (то есть из одного растения в лабораторных условиях можно в короткие сроки получить десятки тысяч), оздоровление от патогенов в скрытой форме (в основном от вирусов) [5, С. 134].

В последние годы в качестве исходного материала также используют микроклубни картофеля полученные в пробирках. Такие микроклубни долгое время хранятся, не занимают много места, легко транспортировать, лучше приживаются в почвенных условиях и имеют большую продуктивность в первый год по сравнению с пробирочными растениями [6, С. 278, 279], [7, С. 33, 34], [8, С. 7].

Так как в процессе выращивания растений in vitro широко используются регуляторы роста, то включение новых стимуляторов роста позволяет решать задачи по увеличению производства и продуктивности безвирусного картофеля, а также усовершенствовать приемы ускоренного размножения на основе применения микроклубней [9, С. 16], [10, С. 230]. Для решения поставленных задач, в качестве перспективного стимулятора роста можно выделить индолилмасляную кислоту (ИМК). Данное вещество применяется в растениеводстве, при внесении его в почву ИМК трансформируется в гетероауксин, который стимулирует корнеобразование [11, С. 4].

Поэтому целью проведенных исследований было усовершенствование приемов производства растений картофеля в пробирочной культуре с помощью индолилмасляной кислоты.

Методы и принципы исследования

Работа проводились в лабораторных условиях на базе ФБГНУ СахНИИСХ (г. Южно-Сахалинск) с 2015 по 2016 годы.

Использовали районированный среднеспелый сорт картофеля – Очарование. Пробирочную культуру расчеренковывали и последующем сегменты помещали в питательную среду М-С с внесением индолилмасляной кислоты в следующих дозах: 1,0 мг и 0,5 мг на один литр питательной среды. За контроль была взята классическая среда М-С.

Опытные растения in vitro культивировались в фитотроне в течение 3 недель, в следующих условиях: температуры 21-24°С, освещенности до 5 тыс. люкс, фотопериода около 17 часов. При закладке опыта в целях получения однородного материала, использовалась средняя часть растения. Для образования микроклубней растения по вариантам опыта с 21 дня по 50 день помещались в условия короткого дня.

Математическая обработка результатов опыта по Б.А. Доспехову [12, С. 223, 224].

Основные результаты

Добавление в питательную среду индолилмасляной кислоты негативно повлияло на высоту и положительно на число междоузлий микрорастений картофеля в культуре in vitro (Рисунок 1).

 

28-08-2019 16-38-34

Рис. 1 – График влияния индолилмасляной кислоты на высоту и количество междоузлий растений картофеля in vitro (среднее 2015-2016 гг.)

 

Исследуемый фиторегулятор в дозах 0,5 и 1,0 мг/л замедлял рост растений с первой недели опыта до третьей, при этом большая концентрация усиливала данный эффект и в последний день культивирования высота растений была меньше – на 94% (0,5 мг/л) и 87% (1,0 мг/л) в сравнении с контролем.

Под действием индолилмасляной кислоты наблюдалось повышение коэффициента размножения, данный показатель напрямую связан с числом междоузлий. В начале, на 7 день исследуемый препарат ингибировал образование междоузлий у растений картофеля на 3% (0,5 мг/л) и 22% (1,0 мг/л). На вторую неделю, в пробирках с фиторегулятором наблюдалась тенденция к увеличению числа междоузлий, которая к концу третьей недели дала прибавку в 4% (1,0 мг/л) и 9 % (0,5 мг/л) от контроля.

Данные по коренобразованию установили, что индолилмасляная кислота является индуктором корнеобразования, этот показатель является важный для пробирочного картофеля, особенно перед высадкой микрорастения в почвенные условия (Рисунок 2).

28-08-2019 16-38-52

Рис. 2 – График влияния индолилмасляной кислоты на длину и количество корней у растений картофеля in vitro (среднее 2015-2016 гг.)

В начале культивационного периода стимулятор роста угнетал длину корней, по мере роста растений данный эффект становился незначительным и к концу опыта показатель не существенно отличался стандарта.

Во всех исследуемых вариантах с индолилмасляной кислотой количество корней значительно увеличилось в течение всего периода роста, и в конце третьей недели было больше контроля на 38,5% (0,5 мг/л) и 47,4% (1,0 мг/л) соответственно.

Проведенные исследования показали, что внесение индолилмасляной кислоты в питательную среду для производства пробирочных растений не влияет на фенотипические видоизменения частей растения (листьев, стеблей, корней) (Рисунок 3).

 

28-08-2019 16-43-16

Рис. 3 –Внешний вид микрорастений картофеля сорта Очарование

 

Дальнейшее наблюдения за ростом и развитием растений картофеля в пробирочной культуре под действием фиторегулятора показали, что на 50-й день происходит  микроклубнеобразование (Рисунок 4).

28-08-2019 16-43-32

Рис. 4 –Внешний вид микроклубней картофеля сорта Очарование

 

Индолилмасляная кислота оказала высокую эффективность в стимулировании микроклубнеобразования, ее использование в норме 0,5 мг/л увеличило выроботку микроклубней на 14,7% со средним размером в наибольшем поперечнике 0,8 см; в норме 1,0 мг/л количество микроклубней достигло 38,2%, а их средний размер был 0,9 см в сравнении с контролем.

Заключение

Таким образом, индолилмасляная кислота в установленных объемах не вызывает морфологических и других модификационных изменений у растений картофеля в пробирочной культуре и может применяться в качестве дополнительного компонента в питательной среде М-С. Добавление индолилмасляной кислоты в питательную среду в количестве 0,1 мг/л на последнем этапе микрочеренкования эффективно для стимуляции ризогенеза в целях хорошей приживаемости растений в почвенных условиях. Также данная концентрация применима для выработки большего количества и лучшего качества микроклубней картофеля в условиях in vitro.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Усков А. И. Совершенствование схемы воспроизводства исходных микрорастений для оригинального семеноводства картофеля / А. И. Усков, Т. С. Бибик, Д. В. Кравченко, Р. А. Галушка, Л. Б. Ускова // Сборник научных трудов по материалам ХХ Международной научной конференции 22-24 сентября 2014 г. «Проблемы интенсификации животноводства с учетом охраны окружающей среды и производства альтернативных источников энергии, в том числе биогаза». – Варшава. – 2014. – С. 110-113.
  2. Tokbergenova Z. A. Efficiency of microtubers application in the production of original potato seeds / Z. A. Tokbergenova, S. A. Babayev, D. U. Togayeva, D. Z. Kudusbekova, A. V. Zagurskii // OnLine Journal of Biological Sciences. – 2017. – № 17 (4). – P. 316-322.
  3. Щегорец О. В. Амурский картофель. Биологизация технологии возделывания / О. В. Щегорец // Благовещенск: ООО «Издательская компания «РИО». – 2008. – 416 с.
  4. Булдаков С. А. Микроразмножение картофеля на Сахалине / С. А. Булдаков, О. В. Щегорец // Картофель и овощи. – 2014. – № 2. – С. 25-27.
  5. Рябцева Т. В. Оценка питательных сред при размножении сортов картофеля in vitro / Т. В. Рябцева, В. И. Куликова, В. П. Ходаева // Международный научно-исследовательский журнал. – 2017. – № 12 (66). – С. 134-137.
  6. Кокшарова М. К. Влияние температурного режима на образование микроклубней картофеля in vitro / М. К. Кокшарова // АПК России. – 2016. – Т. 23. – № 2. – С. 278-281.
  7. Тустубаева Ш. Т. Применение технологии получения микроклубней картофеля in vitro для оригинального семеноводства / Ш. Т. Тустубаева, Г. Н. Кузьмина, А. М. Акзамбек //Актуальные научные исследования в современном мире. – 2018. – № 1-8 (33). – С. 33-39.
  8. Кравченко Д. В. Влияние ионов Скулачева (SKQ1) на формирование микроклубней in vitro / Д. В. Кравченко, П. А. Галушка // Биотика. – 2014. – № 1 (1). – С. 7-10.
  9. Лапшинов Н. А. Эффективность использования модифицированной среды Кемеровского НИИСХ при оздоровлении картофеля / Н. А. Лапшинов, В. И. Куликова, В. П. Ходаева // Достижения науки и техники АПК. – 2010. – № 7. – С. 16-17.
  10. Булдаков С. А. Влияние фунгицида Ширлана при клональном микроразмножении картофеля in vitro / С. А. Булдаков, Н. А. Шаклеина, Л. П. Плеханова // Плодоводство и ягодоводство России. – 2015. – Т. 43. – С. 229-232.
  11. Брилкина А. А. Использование экзогенных ауксинов для активации корнеобразования при адаптации микрорастений голубики щитковой / А. А. Брилкина, Н. Е. Мельникова, Е. В. Березина, А. П. Веселов // Вестник Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии. – 2019. – № 1 (21). – С. 4-8.
  12. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. – М.: Колос, 1979. – 467 с.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Karasik V.I. Poeticheskaya refleksiya: Soderzhatel'nye harakteristiki [Poetic reflexion: Substantial characteristics] / Vestn. Volgogr. gos. un-ta. Ser. 2, Yazykozn. 2013. № 3 (19) [in Russian]
  2. Kratkij slovar' kognitivnyh terminov [Abridge dictionary of the cognitive terms]/ Kubryakova Е.S.; edited by Е. S. Kubryakova. – M. : Filol. f-t MGU im. M. V. Lomonosova, 1997. – 245 p. [in Russian]
  3. Kubryakova Е. S. Yazyk i znanie: Na puti polucheniya znanij o yazyke: Chasti rechi s kognitivnoj tochki zreniya. Rol' yazyka v poznanii mira [Language and knowledge: on the path to receiving the knowledge of the language: parts of speech from the cognitive points of view] / Е.S.Kubryakova, Ros. akademiya nauk. In-t yazykoznaniya. — M. : YAzyki slavyanskoj kul'tury, 2004. — 560 p. [in Russian]
  4. Lotman YU.M. Analiz poeticheskogo teksta. Struktura stiha: posobie dlya studentov [Analysis of the poetic text. Poem structure: student book] / YU.M. Lotman. – Leningrad : publishing house "Prosveshchenie", leningradskoe otdelenie, 1972. — 272 p. [in Russian]
  5. Lotman YU.M. Struktura hudozhestvennogo teksta [Structure of the artistic text] / YU.M. Lotman. – SPb. : «Iskusstvo – SPB», 1998. – 285 p. [in Russian]
  6. Mechkovskaya N.B. Social'naya lingvistika : Posobie dlya studentov gumanit. vuzov i uchashchihsya liceev [Social linguistic : humanities and the college students book]/ B. Mechkovskaya. - M.: Aspekt Press, 1996. - 207 p. - ISBN 5-7567-0047-1 [in Russian]
  7. Perevod pesni Christine (Christine and The Queens) [Translation of the song Christine (Christine and The Queens)] [Electronic resource]/ Lyrsense. – URL: https://fr.lyrsense.com/christine_and_the_queens/christine (accessed: 06.07.2019) [in Russian]
  8. Perevod teksta pesni La Marcheuse ispolnitelya (gruppy) Christine And The Queens [Translation of the song`s text La Marcheuse of the singer (band) Christine And The Queens] [Electronic ressource] / Lingvo-laboratoriya «Amal'gama». – URL: https://www.amalgama-lab.com/songs/c/christine_and_the_queens/la_marcheuse.html (accessed: 06.07.2019) [in Russian]
  9. Popova Z.D. Kognitivnaya lingvistika [Cognitive linguistic] / Z.D. Popova, I.A. Sternin - M. : AST, Vostok-Zapad, 2007. - 315 p. [in Russian]
  10. Popova Z.D. Semantiko-kognitivnyj analiz yazyka. Monografiya [Semantic-cognitive language analysis. Monograph] / Z.D. Popova, I.A. Sternin. – Voronezh : publishing house «Istoki», 2007. – 250 p. [in Russian]
  11. Tekst pesni Christine And The Queens – Intranquillité [Text of the song Christine And The Queens – Intranquillité] [Electronic resource] / Teksty-pesenok.ru. - URL: https://teksty-pesenok.ru/christine-and-the-queens/tekst-pesni-intranquillit/4640289/ (accessed: 06.07.2019) [in Russian]