ОСОБЕННОСТИ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ IN VITRO ПРОМЫШЛЕННЫХ СОРТОВ И ДИКОГО ВИДА ВИНОГРАДА, КУЛЬТИВИРУЕМЫХ В УЗБЕКИСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

Возделывание винограда требует некоторых технологических особенностей. При введении эксплантов in vitro верхушки побегов винограда стерилизовали водным раствором нитрата серебра, и коллоидного серебра, стабилизированного полигексаметиленбигуанидином гидрохлоридом в концентрациях 0,1, 0,05, 0,01 и 0,001 мг/л в сочетании с водными растворами тимеросала в тех же концентрациях. Результаты показали для стерилизации побегов 0,1 мг/л. Показано, что на этапе микроразмножения наиболее эффективной является питательная среда Мурасиге и Скуга, содержащая сахарозу в концентрации 20 г/л, иннозитол в концентрации 100 мг/л. Побегообразование проводили на средах без добавления фитогормонов, а для укоренения использовали в-индолилуксусную или а-нафтилуксусную кислоты в концентрации 0,2 мг/л.

ABSTRACT

The cultivation of grapes requires some technological features. With the introduction of explants in vitro, the tips of the grape shoots were sterilized with an aqueous solution of silver nitrate and colloidal silver stabilized with polyhexamethylenebiguanidine hydrochloride at concentrations of 0.1, 0.05, 0.01 and 0.001 mg/l in combination with aqueous solutions of thimerosal at the same concentrations. The results showed for the sterilization of shoots 0.1 mg/l. It has been shown that at the stage of micropropagation, the most effective nutrient medium is Murashige and Skoog, containing sucrose at a concentration of 20 g/l, innositol at a concentration of 100 mg/l. Shoot formation was carried out on media without the addition of phytohormones, and β-indolylacetic acid or α-naphthylacetic acid was used for rooting at a concentration of 0.2 mg/l.

Ключевые слова: виноград, микроразмножения, in vitro, производство оздоровленных маточных растений.

Keywords: grapes, micropropagation, in vitro, production of healthy mother plants.

Введение

Среди плодово-ягодных культур, которые широко выращиваются во всем мире, виноградная лоза (Vitis spp.) занимает одно из главных мест. С древних времен это растение использовалось как продовольственная культура, а также как сырье для производства вина, что определяет его большое экономическое значение. Именно поэтому виноград стал одной из основных древесных культур, для которой разрабатываются новые методы биотехнологии растений [1].

Разработка методов биотехнологии растений, в частности методов микроразмножения in vitro, позволила значительно ускорить производство здоровых маточных растений винограда, которые могут быть использованы для получения здоровых черенков. Это, в свою очередь, способствует созданию оздоровленных плантаций, обеспечивающих более высокую урожайность. Методы культивирования in vitro также стали основой интенсификации селекционного процесса для винограда. Основная цель этого процесса - создание сортов, устойчивых к патогенам и неблагоприятным факторам окружающей среды [2].

В Узбекистане виноград является одной из традиционных культур. В настоящее время площадь, занятая под виноградниками, превышает 90 тысяч гектаров. Однако анализ рыночного спроса на эту культуру показывает огромный потенциал, который до сих пор остается неиспользованным. В целом, международный рынок винограда растет на $350 млн. ежегодно. Потенциал экспорта винограда из Узбекистана оценивается минимум в 600 миллионов долларов, из которых на изготовление изюма приходится 500 миллионов долларов, а на вино - 100 миллионов долларов. Увеличивающийся объем потребительского спроса на продукцию виноградарства требует внедрения более эффективных технологий в сельскохозяйственную практику, направленных на интенсификацию производства этой культуры.

Также стоит отметить, что в области виноградарства практически не проводятся селекционные работы, а промышленное выращивание винограда осуществляется сортами, созданными 40-50 лет назад. Недостаточно внимания уделяется борьбе с болезнями, которые значительно снижают продуктивность. В связи с тем, что виноград является одним из ключевых культурных растений, в настоящее время проводятся научные исследования в области создания технологий выращивания винограда с целью увеличения его продуктивности на основе создания здоровых плантаций.

Поэтому важно разрабатывать технологии, основанные на методах культивирования изолированных клеток, тканей и органов растений, которые позволяют более эффективно размножать здоровый посадочный материал для обновления существующих и организации новых плантаций винограда, тем самым увеличивая его производство на более интенсивной основе.

Значение эффективных технологий для размножения коммерческих сортов винограда, которые пользуются спросом на рынке, очевидно. Однако, следует отметить, что дикие виды могут представлять значительный интерес, особенно для ведения селекционных процессов. Они могут использоваться для выведения жаро- и морозостойких сортов, а также сортов, обладающих устойчивостью против различных заболеваний.

В практике биотехнологии растений ключевым моментом, определяющим эффективность процессов микроразмножения, является этап введения в культуру in vitro полевого материала. Для этого необходимо получить стерильный жизнеспособный материал первичных эксплантов, который предназначен для регенерации растений и их интенсивного размножения. Поэтому получение как можно большего числа первичных эксплантов является важным фактором в интенсивности процесса микроразмножения.

Цель настоящей работы заключается в разработке наиболее оптимальных условий для введения в культуру in vitro, сортов винограда, культивируемых в Узбекистане, и дикого вида, произрастающего в естественных условиях. Это осуществляется на основе определения влияния различных соединений серебра на получение стерильного жизнеспособного материала, который предназначен для микроразмножения.

Материалы и методы

Материалом для исследований использовали следующие сорта винограда: «Ризамат» - столовый сорт винограда, полученный узбекскими селекционерами в 70-х годах прошлого века путем скрещивания местных разновидностей сортов Катта-Курган и Паркентский, а также сорт «Тайфи Розовый», происхождение которого не установлено. Оба сорта относятся к виду V. Vinifera и отличаются высокой урожайностью и товарными качествами. В качестве дикого вида использовали V. Vinifera ssp. silvestris, произрастающий в естественных условиях горных районов Узбекистана, возраст растений которого составлял не менее 50 лет.

Для введения в культуру in vitro использовали узлы, представляющие сегменты стебля с латеральной почкой весенних активно развивающихся побегов. Сегменты стебля стерилизовали с помощью водных растворов тимеросала в различных концентрациях. После стерилизации экспланты высаживали на безгормональные среды, содержащие макро- и микронутриенты по Мурасиге и Скугу, сахарозу и иннозитол [4]. Для подавления роста микроорганизмов внутри эксплантов в среды культивирования добавляли нитрат серебра и коллоидное серебро. Экспланты культивировались при определенных условиях температуры, освещенности и фотопериода, а инфекции бактериального и грибкового характера оценивались визуально на 3-й, 10-й и 30-й день культивирования. Каждый генотип использовали в экспериментах по 20 эксплантов.

Результаты и обсуждение

При введении эксплантов in vitro оптимальной концентрацией раствора для поверхностной стерилизации верхушки побегов оказалось 0,1 мг/л тимеросала, которую нужно было оставить на 5-7 минут. Эта концентрация оказалась приемлемой и эффективной без каких-либо токсических эффектов. Как результат, получилось 100% неинфицированных и жизнеспособных эксплантов.

Среди двух протестированных питательных сред - MS (Murashige and Skoog Medium) и WPM (Woody Plant Medium) [3] без добавления регуляторов роста, индукция распускания почек составила 90% и 84% соответственно. Наблюдалась индукция двух или более побегов у максимального количества эксплантов (80%) в среде MS. В WPM индукция побегов происходила очень медленно, и формирование побегов было очень низким. MS была наиболее эффективной питательной средой, что привело к получению крепких побегов с нормальным междоузлием и светло-зелеными листьями. В то время как побегам, выращенным на WPM, не хватало силы, и они были тонкими. Было установлено, что MS является наиболее подходящей средой для получения сильных всходов.

Следующим важным этапом микроклонального размножения является укоренение полученных микрорастений в условиях in vitro. После размножения достаточного количества побегов их разделяют на несколько частей размером 0,8-1 см и рассаживают для укоренения на питательные среды. В такой среде содержится полный набор макро- и микроэлементов, концентрация сахарозы составляет 20 г/л, а также все необходимые витамины. Кроме того, для стимуляции ризогенеза в среду добавляют ауксины: в-индолилуксусную кислоту или а-нафтилуксусную кислоту в концентрации 0,2 мг/л. Исследования показали, что для лучшего укоренения необходимо использовать побеги высотой 2,5-3 см с двумя-тремя хорошо развитыми листочками. Таким образом, был разработан протокол культивирования и микроклонирования для успешного введения в культуру in vitro промышленных сортов и дикого вида винограда, которые культивируются в Узбекистане.

Список литературы:

1. https://review.uz/post/buket-uzbekskogo-vinodeliya.
2. Зленко В. А. и др. Методы in vitro для размножения оздоровленного посадочного материала винограда / В. А. Зленко, И. В. Котиков, Л. П. Трошин // Виноделие и виноградарство.-2003.-№3.-С.38-39.
3. Lloyd G., McCown B.H. Commercially feasible micropropagation of mountain laurel (Kalmia latifolia) by use of shoot tip culture. Combined Proceedings, Int. Plant Propagators Society USA, 1980, 30: 421-427
4. Murashige, T. and F. Skoog, 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 15: 473-497.
5. Национальная энциклопедия Узбекистана. Первое издание. Ташкент, 2000