научная статья по теме РАЗМНОЖЕНИЕ ЛИМОННИКА КИТАЙСКОГО (SCHISANDRA CHINENSIS (TURCZ) BAILL.) IN VITRO Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «РАЗМНОЖЕНИЕ ЛИМОННИКА КИТАЙСКОГО (SCHISANDRA CHINENSIS (TURCZ) BAILL.) IN VITRO»

АГРОХИМИЯ, 2014, № 11, с. 52-57

УДК 581.165.7

РАЗМНОЖЕНИЕ ЛИМОННИКА КИТАЙСКОГО (Schisandra chinensis Turcz Baill) IN VITRO

© 2014 г. А.Ш. Ахметова

Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН 450080 Уфа, ул. Менделеева, 195, корп. 3, Россия E-mail: al_sham@mail.ru

Поступила в редакцию 10.03.2014 г.

Изучена возможность применения культуры тканей для сохранения и размножения ценных форм нетрадиционных декоративных растений. Эффективный метод сохранения видов ценных растений через культуру тканей базируется на отработанной технологии микроразмножения in vitro, учитывающей генетические особенности клонируемого организма. Проведена оптимизация основных этапов клонального микроразмножения лимонника китайского (Schisandra chinensis). Получены адаптированные растения.

Ключевые слова: лимонник китайский (Schisandra chinensis), культура тканей in vitro, регенерация, размножение.

ВВЕДЕНИЕ

Новые возможности для решения проблемы получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции открывают современные методы биотехнологии растений. Их применение, наряду с традиционными методами селекции, позволяет значительно ускорить процесс получения ценных форм растений с хорошими вкусовыми и товарными качествами плодов, высоким адаптивным потенциалом, пригодных для интенсивных технологий возделывания [1].

В практике зарубежной и отечественной биотехнологии накоплен достаточно большой опыт по культивированию растений in vitro, позволяющий при необходимости обеспечить разработку метода клонального микроразмножения практически любой культуры. Включенный в систему производства посадочного материала этот метод обеспечивает ряд бесспорных преимуществ по сравнению с другими способами размножения [2, 3].

В настоящее время значительно возрос интерес к нетрадиционным культурам плодовых и ягодных растений, отличающимся, с одной стороны, высоким содержанием природных антиоксидан-тов и биологически активных веществ, с другой стороны - привлекательными декоративными характеристиками. К таким популярным растениям относятся ягодные лианы умеренных широт -Schisandra chinensis. Плоды и семена S. chinensis

используют в качестве лекарственного средства, оказывающего адаптогенное, общетонизирующее и психостимулирующее действие. Тонизирующее действие плодов определяет схизандрин, повышающий возбудимость центральной нервной системы и стимулирующий работу сердца и дыхательного аппарата. Несмотря на то что Б. chinensis достаточно распространен, массовый сбор сырья этого растения для нужд фармакологии ведет к тому, что это ценное растение может попасть в категорию исчезающих видов.

Для своевременного удовлетворения потребительского спроса на новые виды и сорта необходимо вместе с традиционными способами размножения широко внедрять новые технологии производства посадочного материала. Кло-нальное микроразмножение является наиболее хорошо разработанным и применяемым методом прикладной биотехнологии. Использование данного способа позволяет не только быстро размножить перспективные виды и сорта на базе даже единичных экземпляров исходного материала, но и освободить их от наиболее распространенных вредителей и болезней [4].

Практически все исследователи, работающие с культурой тканей, указывают на значительные видовые и сортовые различия растений по потребностям к минеральному и гормональному составу среды. Это требует постоянного решения задачи оптимизации состава питательных сред и совер-

шенствования методов размножения и адаптации применительно к каждой новой форме, вводимой в условия in vitro [1].

Цель работы - оптимизация состава питательной среды и совершенствование способов размножения in vitro для получения растений-реге-нерантов S. chinensis.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

При изучении асептических линий в качестве исходного материала использовали различные органы растений: сегменты листьев, пазушные почки и сегменты междоузлий молодых побегов S. chinensis. Работу в асептических условиях, стерилизацию питательных сред и посадочного материала проводили согласно имеющимся рекомендациям [5-7]. Подготовку к дезинфицированию растительного материала проводили по схеме: промывка в мыльном растворе - 20 мин и в проточной воде - 15-20 мин. Поверхностную стерилизацию проводили с использованием в качестве стерилизующего агента ртутьсодержащего соединения диацида в концентрации 0.1%. Почки сначала стерилизовали в 70%-ном растворе этанола при экспозиции 1 мин, затем дважды в 0.1%-ном растворе диацида при экспозиции 12 и 15 мин соответственно (табл. 1). В результате отработки методов дезинфекции эксплантов вы-

явлено, что все испытанные варианты были перспективными для использования. Максимального числа жизнеспособных (96.8%), минимального числа инфицированных (12.5%) и некротизиро-ванных (3.2%) эксплантов удалось достичь при их последовательном выдерживании в 70%-ном этаноле в течение 1 мин и 0.1%-ном растворе ди-ацида в течение 15 мин.

Стерильные экспланты высаживали на питательную среду Мурасиге-Скуга (МБ) с макроэлементами по [8], микроэлементами - по Хараде, гидролизатом казеина (500 мг/л), миоинозитом (100 мг/л), никотиновой кислотой (0.5 мг/л), аскорбиновой кислотой (1 мг/л), тиамином (0.5 мг/л), пиридоксином (0.5 мг/л), сахарозой (30 г/л) и агаром (6 г/л). Для инициации мор-фогенетических процессов использовали модифицированные среды, различающиеся по типу и концентрации цитокининов: 6-БАП (6-бен-зиламинопурина), кинетина, а также ауксинов: ИУК (индолилуксусной кислоты), НУК (а-наф-тилуксусной кислоты) и ИМК (индолилмасляной кислоты). Средняя продолжительность субкультивирования составляла 14-20 сут. Учитывали регенерационную способность эксплантов (количество и длину побегов, корней). Адаптацию растений-регенерантов к нестерильным условиям выращивания осуществляли в контейнерах. Процесс размножения изучали в контролируемых

Таблица 1. Влияние дезинфицирующих растворов на показатели стерильности и жизнеспособности эксплантов Schisandra chinensis в культуре in vitro

Дезинфицирующие растворы

Показатели стерильности и жизнеспособности

агент концентрация, % экспозиция, мин инфицированных стерильных некротизиро-ванных жизнеспособных

%

Этанол 70 1 19.8 80.2 11.8 86.6

Диацид 0.1 12

Этанол 70 1 12.5 87.5 3.2 96.8

Диацид 0.1 15

Таблица 2. Приживаемость пазушных почек БсЫзап^а chinensis на этапе введения в культуру в зависимости от сроков изоляции, %

Регуляторы роста, мг/л Фаза вегетации (срок изоляции экспланта )

глубокий покой (декабрь) вынужденный покой (февраль) начало плодоношения (июнь) созревание плодов (июль)

БАП 0.5 20.8 12.9 96.3 87.6

БАП 1.0 43.2 51.0 76.8 59.6

БАП 2.0 38.6 41.7 68.3 60.7

■ декабрь □ февраль щ июнь о июль

Рис. 1. Регенерационная способность пазушных почек Schisandra chinensis: декабрь - глубокий покой, февраль -вынужденный покой, июнь - начало плодоношения, июль -созревание плодов.

условиях: 16-часовой фотопериод, температура 25 ± 1°С, влажность воздуха не менее 70%.

Приживаемость и регенерационная способность пазушных почек S. chinensis на этапе введения в культуру зависела от срока их изоляции: при высадке на питательную среду с добавлением БАП от 0.5 до 2.0 мг/л в фазах начала плодоношения (июнь) и созревания плодов (июль) - 87.696.3% и 0.7-0.9 мм соответственно. В фазах глубокого и вынужденного покоя (декабрь, февраль) эти показатели были меньше (табл. 2, рис. 1). Поэтому изоляцию пазушных почек S. chinensis осуществляли в сроки, соответствующие фазам начала плодообразования и созревания плодов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Выявлено, что на эффективность регенерации пазушных почек существенное влияние оказывал размер экспланта. Экспланты с почками от 5 мм и более формировали жизнеспособные микропобеги, тогда как у почек меньшего размера формирования микропобегов in vitro не происходило (рис. 2а, б). Следовательно, для размножения S. chinensis in vitro можно рекомендовать использовать экспланты с пазушными почками размером от 5 мм и более, которые формируют жизнеспособные микропобеги.

Выявлено, что на регенерационную способность пазушных почек S. chinensis влиял гормональный состав питательной среды (табл. 3).

(а)

Рис. 2. Прорастание и формирование жизнеспособных побегов Schisandra chinensis (а), прорастание пазушной почки размером <5 мм (б), индукция развития побегов (в) на питательной среде MS, дополненной БАП 1.5 мг/л + ИУК 0.2 мг/л.

Таблица 3. Регенерационная способность пазушных почек Schisandra chinensis на разных средах культивирования

Регулятор роста, мг/л Прорастание,% Число микропобегов, шт.

БАП 0.5 + ИУК 0.05 66.6 2

БАП 1.0 + ИУК 0.1 71.3 4

БАП 1.5 + ИУК 0.2 89.0 6

БАП 2.0 + ИУК 0.03 98.8 10

Доля пророросших почек ^ chinensis варьировала от 66.6 до 98.8% в зависимости от индуцирующей среды. Невысокое прорастание (66.6%) отмечено у почек, культивируемых в варианте БАП 0.5 мг/л + ИУК 0.05 мг/л. Повышение концентрации БАП до 2.0 мг/л способствовало увеличению доли проросших пазушных почек до 98.8% и их побегообразующей способности (10 микропобе-гов/эксплант) (рис. 2в).

Высокая доля проросших почек отмечена и на среде БАП 1.5 мг/л + ИУК 0.2 мг/л (89.0%), в то время как в варианте БАП 1.0 мг/л + ИУК 0.1 мг/л их было 71.3%. В варианте БАП 1.0 мг/л + + ИУК 0.1 мг/л в последующем наблюдали вит-рификацию тканей, тогда как в варианте БАП 1.5 мг/л + ИУК 0.2 мг/л успешно происходила закладка адвентивных побегов (до 6 шт./эксплант) (рис. 3). Таким образом, частота побегообразования была больше в вариантах БАП 1.5 мг/л + + ИУК 0.1 мг/л и БАП 2.0 мг/л + ИУК 0.03 мг/л. За каждый пассаж из одной пазушной почки развивалось от 6 до 10 микропобегов.

В эксперименте были использованы и другие экспланты S. chinensis. Установлено, что сегменты листьев обладали высокой регенерационной способностью к каллусогенезу. На питательной среде MS, дополненной БАП 1.0 мг/л + НУК 0.3 мг/л, появление каллуса отмечено на месте среза и первые видимые признаки наблюдали на 20-е сут культивирования (рис. 4а).

Сегменты междоузлий также обладали способностью к каллусогенезу, но не столь высоко

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком