Влияние состава питательной среды на морфогенез растений-регенерантов картофеля

Высокий потенциал продуктивности (70-80 т/га клубней) имеют современные перспективные и районированные сорта картофеля, но в производственных условиях его удается воспроизвести только на 20-25%.

Современные перспективные и районированные сорта картофеля имеют высокий потенциал продуктивности (70-80 т/га клубней). Однако, в производственных условиях его удается осуществить лишь на 20-25%. В целях повышения качества и урожайности, получения выхода ранней продукции необходимо проводить профилактическую обработку против болезней, вовремя осуществлять химическую прополку, вносить удобрения в сбалансированных дозах, проводить полив и использовать стимуляторы роста [1-4]. Так, вводятся современные способы возделывания картофеля, совершенствуются в этом направлении традиционные разработки, которые обеспечивают экономическую, энергетическую эффективность и экологичность применительно к климатическим условиям Северного Казахстана [5].

Основной задачей оригинального семеноводства картофеля является ускоренное размножение здорового исходного материала в объемах, которые необходимы для ведения элитного семеноводства. Подавляющее большинство существующих технологий производства исходного материала направлены на защиту материала от повторного заражения и увеличение коэффициента размножения.

Наиболее перспективным является использование регуляторов роста растений (РРР) при совершенствовании технологии размножения исходного материала [6]. Регуляторы роста используются с определенной направленностью действия, которая способствует получению высококачественного семенного материала.

Один из основных показателей во время работы с культурой ткани – это число сформированных междоузлий на растении регенеранте. От этого зависит сколько микрорастений можно получать при черенковании в процессе ускоренного размножения, соответсвенно чем выше выход междоузлий, тем больше микрорастений. Данный показатель зависит от сортовых особенностей и способен регулироваться за счет внешних и внутренних факторов. Внешними факторами являются свет, влажность, тепло. К внутренним относится состав питательной среды. Большое значение имеет состав питательной среды, а точнее  отсутствие или наличие витаминов и фитогормонов в составе питательной среды. Витамины не обеспечивают организму энергию, а также не имеют значительного пластического значения. Однако, витамины играют значимую роль в обмене вещест, например, витамин B1 стимулирует развитие корневой системы растений, таким образом, это позволяет полнее использовать полезные вещества, содержащиеся в почве.

Витамин B6 выполняет такие функции как поддержание баланса натрия и калия в организме, также пиридоксин способствует полноценному обмену углеводов, белков и жиров.

Витамин С (аскорбиновая кислота) в организме растений обеспечивает транспортировку водорода. К тому же, витамин С повышает морозостойкость растений. Такая совокупность витаминов обеспечивает белковый и аминокислотный обмен, потому что производные витаминов относятся к простетическим группам ферментов, которые катализируют превращения аминокислот. Рост и развитие микрорастений во многом зависят от периода культивирования и состава питательной среды.

После наблюдений у исследуемых в опыте сортов картофеля на 7-е сутки выявилась положительная реакция на увеличение концентрации комплекса витаминов в питательной среде. Как видно, на рисунке 1, Сорт Альянс на среде MS развивает 1,2 шт. междоузлий на растение, на среде MS+витамины 1,0 – 1,8 шт. междоузлия на растение. Наилучший результат у данного сорта на 7-е сутки пассажа был на питательной среде MS+витамины 2,5 – 2,6 шт. междоузлий на растение.

Рисунок 1. Число междоузлий на растении регенеранте сорта Альянс

На рисунке 2 представлено, что при таких же условиях сорт Улан на стандартной питательной среде формирует 1,4 шт. междоузлий, повышение концентрации комплекса витаминов в питательной среде благоприятно воздействовало на число междоузлий, оно увеличилось с 2,2 до 2,5 шт., а на питательной среде MS+ витамины 2,5-2,6 шт.

Рисунок 2. Число междоузлий на растении регенеранте сорта Улан

На риснуке 3 представлено, как аналогичное формирование междоузлий фиксировалось на сортах: Нарлi формировал на среде MS 1,4 шт. междоузлий на растении, их число увеличивается с повышением концентрации до 1,8 шт. на среде MS+ витамины 1,0; до 2,2 шт. на среде MS+витамины 1,5; до 2,5 шт. на питательной среде с добавлением витаминов в концентрации 2,0 мл/л, а также 2,5 мл/л.

Азот, являющийся главным элементом минерального питания растений, содержится в молекуле витамина B6. Увеличение его концентрации в питательной среде приводит к образованию мощного ассимиляционного стебле-листового аппарата. Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других азотистых органических соединений в растениях и, следовательно ростовые процессы.

Рисунок 3. Число междоузлий на растении регенеранте сорта Нарлi

Максимального морфологического развития картофель в условиях in vitro  достигает на 21-е сутки после проведения черенкования. К этому времени (21-е сутки) картофель готов к повторному черенкованию, и данном случае число междоузлий имеет большое значение. Проведенные исследования показали следующие результаты: у сортов картофеля с увеличением концентрации комплекса витаминов число междоузлий на растение увеличивается в прямой зависимости от 4,5 шт. на сорте Альянс на стандартной питательной среде до 6,8 шт. на среде с концентрацией витаминов 2,5 мл/л. У сорта Нарли на среде MS с добавлением витаминов в концентрации 2,5 мл/л формируется 6,7 междоузлий, превышение со стандартной питательной средой составляет +1,6 штуки на растение. Сорт Нарли на питательной среде MS+витамины 1,0 отстает от стандартного варианта питательной среды на -0,9 шт. междоузлий на растение. Лучшие варианты на сортах Альянс отмечаются на MS+витамины 2,5 – 6,8 шт. междоузлий, превышение стандарта +2,3 шт. междоузлий; сорте Улан на средах с концентрацией витаминов 2,0-2,5 мл/л – 6,1-6,2 шт. междоузлий на растение, что выше стандарта на 1,0-1,1 штук.

Как видно на таблице 1, одним из главных факторов для оценки показателя производства пробирочного материала является исследование высоты полученных растений-регенерантов. На 21-е сутки культивирования формирование регенерантов достигает нормативных требований для высадки в грунт. Но, данный показатель, значительно зависит от биологии исследуемых сортов. Продолжительность периода культивирования имеет важное значение при выращивании пробирочных растений.

Таблица 1.

Формирование растений-регенерантов ранних сортов картофеля в зависимости от концентрации комплекса витаминов в питательной среде

Наивысший показатель сорта Альянс достигал на 21-е сутки на питательной среде с витаминами в концентрации 2,5 мл/л, высота растений составляла 80,3 мм, превышение со стандартной питательной средой +34,7 мм. Сорт картофеля Улан на 21-ый день достигал высоту в 85,4 мм., превышение со стандартной питательной средой составляет +32 мм. Сорт Нарли достигает высоты

Максимального значения показателя сорт Альян достигал на 21-е сутки на питательной среде с комплексом витаминов в концентрации 2,5 мл/л, высота рас- тений составляла 79,6 мм, превышение со стандартной питательной средой +34,0 мм. Сорт картофеля Улан к 21-е сутки формировал растения высотой 82,4мм, превышение стандарта составляло +29,0 мм. Высоты в 91,0 мм дости- гали растения-регенеранты сорта Нарли.

На морфогенез растений-регенерантов ранних сортов картофеля положительное влияние оказывает концентрация витаминов в питательной среде 2,0-2,5 мл/л. У сорта Альянс превышение стандарта составляет + 1,1-+1,9 шт. по числу междоузлий; +17,8-+34,0 мм по высоте растений. Сорт Улан формирует растения выше стандарта на 21,4-29,0 мм; по числу междоузлий 1,0-1,1. У сорта Нарли растения выше стандарта на 24,5-35,9 мм, по числу междоузлий на 0,7-1,3 шт. в среднем на растение.

Таким образом, выращивая картофель in vitro при приготовлении питательной среды рекомендуется применять комплекс витаминов (В1, В6, С) в концентрации 2,0-2,5 мл/л и ГК 0,5 мл/л, уменьшив при этом минеральную часть на ½.