Технология выращивания картофеля с использованием культуры тканей методом in vitro

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются результаты теоретических и практических работ, таких как выращивание растений картофеля, свободных от различных заболеваний, с использованием культуры тканей, сохранением гена элитного поколения картофеля. Было высказано предположение, что метод размножения растений in vitro имеет ряд преимуществ и может отличаться от других методов.

ABSTRACT

The article discusses the results of theoretical and practical work, such as growing potato plants free from various diseases using tissue culture, preserving the gene of the elite generation of potatoes. It has been suggested that in vitro plant propagation has several advantages and may differ from other methods.

Ключевые слова: биотехнология, клетка, ткань, ген, селекция, питательная среда, ингибитор, ауксин, цитокин, in vitro, вирус, бактерии, грибы, зрелое растение.

Keywords: Biotechnology, cell, tissue, gene, selection, nutrient medium, inhibitor, auxin, cytokine, in vitro, virus, bacteria, fungi, mature plant.

С помощью методов культивирования тканей картофеля были достигнуты защита генов, предотвращение заболеваний, быстрое размножение и использование разомножения в широком масштабе.

Генные ресурсы могут быть защищены при замедлении роста растения в среде культуры. Этот процесс может быть достигнут путем добавления в окружающую среду веществ, которые вызывают рост, а также изменения питательных веществ или температуры окружающей среды. Кроме того, генное происхождение может быть обеспечено быстрым или постепенным замерзанием культуры.

Заболевания (особенно вирусы), грибковые бактерии, вызывающие большие проблемы с растением картофеля, могут быть уничтожены из растения путем культивирования растительных тканей.

Быстрое размножение растения без вирусов или с чистой тканевой культурой отличается тем, что из 1 ткани можно получить более 1000 растений.

Кроме того, культура тканей используется при размножении мутаций, селекции, выносливости и гибридизации.

Несмотря на изучение культуры тканей, методов производства, начатое в конце XIX и начале XX веков, пока не было обнаружена подходящая питательная среда, процесс развития не был показан. После изучения среды искусственного питания исследования привели к новым изменениям и нашли практическое применение в настоящее время во многих растениях.

В развитых и развивающихся странах при производстве картофеля используется культура тканей для защиты генов, устранения заболеваний и быстрого размножения.

Чтобы обеспечить постоянство генотипа в картофеле, ткани, кроме культур, необходимо ежегодно производить в полевых условиях. В этих условиях есть некоторые преимущества сохранения постоянства генотипов с тканевой культурой по сравнению с производством:

а) производство генотипа глины в полевых условиях является сложным и дорогостоящим по сравнению с культурой тканей;

б) в полевых условиях существует экологическая и патогенная опасность;

в) не теряя свойства дикого генотипа, используемого для племенного материала, его можно хранить и производить только в регионах, где находится источник гена. Однако тысячи копий с тканевой культурой можно сделать без потери каких-либо признаков;

г) легко и дешево распространять воспроизводимые генотипы с культурой тканей на международном уровне;

д) генотип может быть изготовлен в больших количествах за короткий промежуток времени, когда требуется культура тканей;

е) культивирование тканей возможно в любое время года без климатической зависимости.

Благодаря вышеперечисленным преимуществам для сохранения генных источников в картофеле использовалась культура тканей. Хранение генных ресурсов в тканевой культуре осуществляется в основном в 2 этапа:

1 – замедление роста рассады в культурной среде;

2 – осуществляется путем замораживания растительных тканей в среде культуры.

Процесс замедления роста растений в культурной среде осуществляется 3 различными способами:

А). Использование в среде in vitro химически-биологически активных веществ, предотвращающих рост, снижает темпы роста саженцев. продлевая срок их пребывания в окружающей среде. Он отличается реакцией на соединения граната и растительных материалов. Некоторые ингибиторы роста, используемые в культуре тканей, используются следующим образом:

малеиновый гидразид (MH) задерживает развитие семени при добавлении 10 мг/1 среду культуры.

Диаминозид (B 995), используемый в качестве опрыскивателя листьев в азалиях и хризантемах, замедляет рост семян при опрыскивании до 100 мг/1 среду культуры.

Абсорбционная кислота (АБА) контролирует сон при добавлении в среду культуры ее 15 мг/л раствора, а также замедляет рост. Она использовалась в качестве ингибиторов роста в фенольных соединениях, таких как транс-корковая кислота (TCA).

Б). Увеличение осматического давления среды. Второй способ ограничить рост – это уменьшить содержание воды, благоприятной для культуры роста, повышая осматическое давление окружающей среды. Используется для осматического сахара (маннитол и сорбитол и др.). Для этой цели подходит добавление 6 % маннитола в окружающую среду. Кроме того, рост рассады замедляется за счет изменения концентрации сахарозы в окружающей среде. При добавлении 250 мл сахарозы в среднекультурную или каждые 60 мл емкости по 20 мл скорость роста семян меняется. Действие сахарозы питательное или осматическое.

С). Регулировка температуры инкубации у растений, как и у многих живых организмов, происходит при определенных температурах ферментной активности. Были выявлены биохимически оптимальные температуры этих ферментов. Соответственно, определяются оптимальные температуры для растений. В витражной среде рост ограничен, если растения хранятся при оптимальной температуре выше или ниже оптимальной. Растение не должно подвергаться чрезмерному стрессу во время этого процесса. Стресс наблюдается, когда растения держатся ниже –3 °С и выше 28 °С. Если температура держится в этих пределах, растение выживает и продолжает расти. Рост картофельного растения происходит при температурах не менее 6–22 °С. Процесс роста минимизируется, если растения выдерживают при температуре 2 °С в течение 16 часов днем и 6 °С в течение 8 часов ночью.

Для минимального роста чаще используют фитогармоны и меристемную культуру, потому что они генетически более устойчивы к культуре мозолей и клеток. Кроме того, в инкубационный период она должна содержать 1 мг/1 6-бензеламинапурин при 22 °С, или 0,5 мг/1 3-индоловую уксусную кислоту в течение двух дней, или 0,2 мг/1 сибирскую кислоту при 27 °С. Эта культура создает минимальную среду роста.

Это делается путем замораживания растительных тканей в среде культуры. Замороженные растительные ткани культуры можно хранить долго, замораживая при такой низкой температуре как –196 °С. Потому что при низких температурах все обменные явления прекращаются, а генетических изменений не происходит. Кончик губка, меристема, соматическая клетка, протопласт, зародыш, муравейник и пыльцевые культуры используются для замораживания. Способность замораживания определенной ткани зависит от того, как предотвращают или минимизируют повреждение кристаллов льда в каждой клетке ткани. Диметилен сульфохлорид, этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, рекзомителен, тетрамин, диметилацетамид, поливинил пирролидон и различные виды сахара используются для защиты культуры от холода, хранения, замораживания.

В настоящее время два подхода помогают защитить ткани от замерзания:

1 – очень быстро замерзающие кристаллы льда, образующиеся в 1-й ячейке, становятся микробными при быстром замерзании. Они не разрушают клеточные мембраны и внутренние органеллы. Кроме того, чтобы избежать кристаллизации, процесс плавления должен проводиться достаточно быстро. Этот метод является успешным методом замораживания концов побегов;

2 – постепенное замораживание происходит медленно и постепенно, процесс замораживания относится ко многим тканевым культурам. Повреждение клетки зависит от замораживания внешних частей. По мере того как клетки остывают, жидкость вокруг них постепенно замерзает из-за ледяных центров. Тем временем внутриклеточная жидкость еще не замерзает. Давление водяного пара, которое происходит с образованием льда снаружи, притягивает внутриклеточную воду. В результате точка замерзания клетки расплавляется. Таким образом, защита генов в картофеле более генетически вредна. Но такая защита дороже других способов, так как требуются частные объекты. Для избавления растений от вирусных заболеваний используют 2 методики:

1) при таком способе растения хранят при определенной температуре и уничтожают вирусы. В условиях высокой температуры репликация вирусов не допускается. В исследованиях, проведенных в Соединенных Штатах, вирусы PYCV были устранены, когда растение хранилось в течение 56 дней при 35 °C или 39 °C в нескольких сортах картофеля.

Некоторые исследователи рекомендовали различные виды температурных применений при термической обработке. В исследовании, проведенном в Индии, было установлено, что растение было свободным от вирусов PYCV, когда оно хранилось в течение 32 месяцев при 2 °C, а затем 4 месяца при 29 °C. Из-за ухудшения всходов, образования мутантных линий, обесцвечивания, а иногда и отсутствия всходов не считается подходящим методом термической обработки;

2) лучший способ избавиться от вирусов – использовать вирус в протопластах, в клеточных культурах, в связи с чем культура верхушечной меристемы дает наилучшие результаты. Несмотря на то что меристемская культура перечисляет все особенности хозяина растения, она может быть изменена мутациями в других культурах.

В заключение следует отметить, что, используя культуру тканей, мы можем контролировать процессы роста растений, сортировать те поколения, которые нам нужны, и получать большое количество растений.

Список литературы:

1. Артикова Р., Муродова С. Сельскохозяйственная биотехнология : учеб. пособие. – Ташкент : Наука и технология, 2011. – 288 с.
2. Давронов К., Худжамшукуров Н. Общая и техническая микробиология : учеб. пособие. – ТашГАУ, 2004. – 280 с.
3. Лабораторно-практические занятия по сельскохозяйственной биотехнологии : методические указания / Г.М. Артамонова, С.И. Герасимова [и др.]. – М. : Издательство МСХА, 1991. – 165 с.
4. Лабораторные занятия по микробиологии : учеб. пособие / М.А. Зупаров [и др.]. – ТашГАУ, 2014. – 113 с.
5. Мустакимов Г. Основы физиологии растений и микробиологии : учеб. пособие / преподавательский состав. 1995. – 359 с.
6. Сельскохозяйственная биотехнология : учеб. пособие для проведения лабораторных занятий / М.А. Зупаров [и др.]. – ТашГАУ, 2016. – 104 с.