Регенерация растений колонновидных слаборослых генотипов яблони из эксплантов различного происхождения

В настоящее время все чаще используются современные биотехнологические методы и приемы, такие как, культура in vitro изолированных пыльников, листовых эксплантов, меристем в селекционно-генетических исследованиях. Такое разнообразие методов предполагает успешное решение многих фундаментальных задач при работе с плодовыми и ягодными растениями.

Самым быстрым и эффективным методом получения гаплоидных и на их основе гомозиготных растений является культура изолированных пыльников (метод андрогенеза in vitro). Благодаря такому методу получают новые растения, которые повышают эффективность генетических исследований, ускоряют и расширяют генофонд получения новых сортов.

На практике это показано на ряде овощных и зерновых культур, однако у плодовых культур, в частности яблони, метод андрогенеза in vitro разработан недостаточно. Яблоня имеет сложную гетерозиготную природу, многолетний цикл развития и не может продуцироваться из семян. Таким образом, разработка выше приведенных методов важна.

На сегодняшний день культура in vitro листовых эксплантов, а также метод клонального микроразмножения служат перспективой совершенствования и разработки новых путей и методов генетики соответствующие современным требованиям производства на различных этапах выращивания [1].

В результате наблюдений было отмечено, что полученные in vitro колонновидные формы яблони, имеют ряд биологических преимуществ по сравнению с размноженными традиционными способами.

На данном этапе для достижения поставленных целей были решены многие задачи, в том числе необходимо было изучить влияние генотипа, состава питательных сред, стадии развития пыльцы; подобрать условия для стерилизации листовых эксплантов в культуре in vitro, а также определить факторы культивирования и условия для активного размножения и укоренения. Главной задачей является определение морфогенетического потенциала колонновидных слаборослых генотипов яблони, где успешным завершением будет усовершенствование условий адаптаций растений-регенерантов к открытому грунту.

Материалы исследования: пыльники, листовые пластинки и диски, апикальные и латеральные почки нескольких форм яблони.

Эксперименты, на данном этапе при введении in vitro изолированных апексов, листовых эксплантов, их культивировании, проводились в соответствии с изученными принципами приготовления питательных сред для растений и их стерилизации [2].

Влияние различных факторов на процесс культивирования in vitro пыльников яблони.

Была разработана методика получения андрогенных образований, где культивировались in vitro пыльники нескольких генотипов колонновидных форм яблони. При изучении факторов оказывающих влияние на процесс каллусогенеза важными оказались генотип растения, состав культуральной среды и стадия развития пыльцы. Влияние генотипа исходных растений-доноров пыльников было четко исследовано на однолетних культурах таких, как рис, яровой пшеницы [3,4]. Андрогенные образования (каллусы, эмбриоиды) у яблони получены лишь у отдельных сортов и не всегда с высокой частотой [5]. Генотип растений-доноров пыльников колонновидных форм яблони оказывает значительное влияние на степень индукции каллусов.

Влияние условий формирования пыльников in vivo донорных растений яблони на индукцию андрогенеза in vitro.

Процесс индукции новообразований в культуре пыльников колонновидных форм яблони в значительной степени зависит от генотипа донорного растения. Однако немаловажную роль в варьировании в процессе индукции играют факторы внешней среды в период формирования пыльников. Это связано с тем, что условия внешней среды влияют на физиологические процессы, которые в свою очередь могут повысить либо уменьшить андрогенетическую реакцию пыльников [6]. Исследования показали, температурные режимы и сумма осадков в определенные периоды влияют на индукцию андрогенных новообразований через донорное растение.

Подбор питательных сред для индукции каллусогенеза.

Для успешной индукции в пыльниках андрогенных новообразований важной стадией является подбор определенного минерального и гормонального состава питательных сред. В данное время имеется множество модификаций питательных сред, однако все чаще применяется на практике для культивирования изолированной пыльцы и пыльников среда МС дополненная БАВ в различных концентрациях и соотношениях [7]. Ауксины (ИУК, ИМК, 2,4-Д, НУК) и цитокинины (кинетин, 6-БАП) используются в качестве индукторов андрогенетических процессов в среды [8]. В данном исследовании подбор биологически активных веществ был проведен таким образом, что, преобладание в питательных средах ауксинов способствовало образованию каллусных тканей, а повышенное содержание цитокининов могло привести к образованию эмбриоидов.

Морфологические особенности андрогенных каллусов.

Была проведена морфологическая оценка андрогенных каллусов нескольких колонновидных форм яблони полученных на питательных средах различного состава. Большинство полученных каллусов имело плотную консистенцию и активность нарастания массы. Отмечалось небольшое количество таких, которые с течением времени превращались в рыхлые.

В данном исследовании разработана методика андрогенеза in vitro колонновидных форм яблони, где подобраны были условия для получения первичных андрогенных новообразований. Эта методика предусматривает культивирование пыльников на одноядерной стадии микроспор, холодовую предобработку пыльников и использования для культивирования 2-х питательных сред по прописи Мурасиге-Скуга.

Индукция процессов морфогенеза в культуре листовых эксплантов яблони.

В настоящее время выращивание листьев в нестерильных условиях пользуется большим количеством исследователей. Однако культивирование листовых эксплантов в стерильных условиях все чаще возрастает [9].

Так как лист является самодифференцирующимся органом и в отличие от других органов растений развивается как и на интактном растении [10].

Культура изолированных листьев имеет огромное значение для выделения протопластов из мезофилла и последующей их гибридизацией с целью получения новых генотипов. Культура сегментов листьев яблони, используется для разработки эффективных систем трансформации.