Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЛАБОРОСЛЫХ КЛОНОВЫХ ПОДВОЕВ ЯБЛОНИ ПРИ КЛОНАЛЬНОМ МИКРОРАЗМНОЖЕНИИ

ВАК РФ 06.01.07, Плодоводство, виноградарство

Автореферат диссертации по теме "БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЛАБОРОСЛЫХ КЛОНОВЫХ ПОДВОЕВ ЯБЛОНИ ПРИ КЛОНАЛЬНОМ МИКРОРАЗМНОЖЕНИИ"



На правах рукописи

МИНАЕВ Вадим Александрович

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЛАБОРОСЛЫХ КЛОНОВЫХ ПОДВОЕВ ЯБЛОНИ ПРИ КЛОНАЛЬНОМ МИКРОРАЗМНОЖЕНИИ

Специальность 06.01.07. - плодоводство, виноградарство

Автореферат диссертации ш соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Мичуринск - 2005

Работа выполнена в Мичуринском государственном аграрном университете.

Научные руководители:

кандидат сельскохозяйственных наук

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

кандидат биологических наук

Верзилин A.B. Высоцкий В. А.

Болдырев М.И. Тюленев В.М.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства им. И.В. Мичурина

Защита диссертации состоится « 9 » июня 2005 г, в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220,041.01. при Мичуринском государственном аграрном университете по адресу; 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, Мичуринский государственный аграрный университет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мичуринского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « с 2005 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 220.041.01, кандидат сельскохозяйственных наук

Соломатин Н.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Aicjдальность темы. Производство высококачестветюго посолочного материала является одним из важнейших направлений развития современного садоводства. Переход на новые, более интенсивные сады требует создания мошной базы маточников клоиовых подвоев, возделываемых по новой технологии, и перевод питомников на выращивание высококачественного посадочного материала, отвечающего всем современным требованиям.

Выпускаемый посадочный материал должен быть доступным по иене, обеспечивать создание скороплодных, здоровых, долголетних, высокоурожайных, удобных в эксплуатации, с возможностью широкой механизации и автоматизации технологических процессов, быстро окупающихся и приносящих стабильную прибыль, адаптивных к местным экологическим и рыночным условиям насаждений плодовых и ягодных культур.

Использование биотехнологических методов в пито мни ко во детве позволяет повысить эффективность оздоровления растений практически до 100%, в 5-10 и более раз увеличить коэффициент размножения, в 50-100 раз сократить площади для хранения коллекционного материала и на 2-3 года ускорить внедрение новых оздоровленных сортов и форм в производство.

В связи с неодинаковой реакцией подвоев на условия культивирования в условиях ш vitro необходимо учитывать их биологические особенности на всех этапах размножения. Это позволит значительно сократить время на получение суперэлитного посадочного материала и снизить его себестоимость.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось - усовершенствование технологии оздоровления и дальнейшего клонального микроразмноже-tшя наиболее перспективных слаборослых клоповых подвоев яблоки селекции МичГАУ с учетом их биологических особенностей.

В задачи исследований входило:

>■ провести оптимизацию состава минеральных компонентов питательной среды;

> определить оптимальное сочетание регуляторов роста в питательной среде;

> изучить юшяние препарата «Рибав» на этапах клонального микроразмножения;

> подобрать оптимальные условия адаптации растений к нестерильным условиям;

> изучить рост адаптированных растений в полевых условиях;

> дать оцепку экономической эффективности выращивания слаборослых клоновых подвоев яблони с использованием клонального микроразмножения.

Научная новтпа. Предложена технология размножения новых перспективных форм слаборослых ¡слоновых подвоев яблони селекции Мич ГАУ био-тсхлологическими методами с учетом их биологических особенностей на этапах размножения в условиях in vitro, а также на стадии адаптации к нестерильным условиям открытого грунта.

ЦНБ МСХА фонд научной литературы

Подобраны оптимальные концентрации регуляторов роста и минеральный состав питательных сред доя гибридных форм яблони на этапах пролиферации и рнзогенеэа.

Показана возможность улучшения качества получаемых микропобегов в условиях освещения лампами Oro-Lux.

Получены положительные результаты от применения препарата «Рибав» в составе питательной среды на этапе ризогенеза.

Продемонстрирована возможность успешной адаптации пробирочных растений к нестерильным условиям в пленочных теплицах без предварительной адаптации.

Практическая ценное^, работ. Применение разработанных элементов технологии клональнога м икроразм ножения слаборослых клоновых подвоев яблони позволило существенно повысить количество укорененных in vitro растений, повысить процент выживших растений на этапе адаптации, увеличить выход качественного адаптированного материала, снизить себестоимость производимых растений,

Дпробапни работы. Результаты исследований были доложены на заседаниях кафедры плодоводства МичГАУ (1998 - 2004гг.); международной научно* практической конференции молодых ученых «Интенсивное садоводство» (Мичуринск, 2000); международной научно-практической конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в XXI веке» (Пенза, 2000); Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение современных технологий производства, хранения и переработки плодов и ягод в России и странах СНГ» (Москва, 2002); Всероссийской кауч но-пра ктичес кой конференции «Повышение эффективности садоводства в современных условиях» (Мичуринск - Наукоград РФ, 2003),

Публика дня результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано восемь научных статей.

Реализация результату исследований, Результаты разработок внедрены в лаборатории селекции слаборослых клоновых подвоев яблони и других культур МичГАУ, полученные растения использованы для закладки маточных насаждений в учхозе «Роща» (г. Мичуринск).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста и состоит из введения, б глав, выводов и рекомендаций для практического использования; содержит 16 таблиц, 32 рисунка. Список использованной литературы включает 266 источников, в том числе 76 на иностранных языках.

Условия, обьекггн и чесотка исследований. Работа проводилась в 1997 - 2003 it. в лаборатории in vitro, учхозах «Комсомолец» и «Роща» Мичуринского государственного аграрного университета.

Объектами изучения служили слаборослые подвойные формы яблони селекции профессора В. И. Будаговского и Мичуринского государственного аг-

рарного университета: Малыш Будаговского (МБ), 57-195, 57-491,62-396, 69-6217,70-6-8,71 -7-22,76-4-4,83-1-15.

С побегов, отросших в термокамере, срезали щитки размером 1,5-2 см с почками. Перед стерилизацией экспланты помещали на 3-5 секунд в 96% этиловый спирт,

В качестве стерилизующих реагентов использовали 0,3% раствор нитрата ртути, 0,1% раствор сулемы и раствор моющего средства «Белизна», разведенный в дистиллированной воде в соотношении 1:3. Стерилизацию проводили в течение 1,2,3,4 и 5 мипут, затем экспланты тщательно промывали в автоклави-ровакной дистиллированной воде.

Для введения в культуру использовались экспланты нескольких типов: латеральная почка, апикальная почка и латеральная почка со щитком.

На первом этапе культивирования эксплангов применяли питательную среду К ворина-Лепуавра с концентрацией 6-бензиламиноп>рш8 0,5 мг/л, нндо-лилмасляной кислоты - 0,2 мг/л.

На этапе пролиферации питательную среду по прописи Кворина-Лепуавра обогащали сахарозой и глюкозой в концентрациях 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1 М, хелатом железа 5,10,20 мг/л.

Для пролиферации побегов использовали 5 композиций минеральной основы питательных сред Кворина-Лепуавра (С^Ь), Мурасиге-Скуга (М8), Гам-борш (В}), Ллойда-Маккоуна (У/РМ), Пиерика с различными концентрациями гормонов в питательной среде: 6-бензил аминопурина (БАП) - 0,5-3 мг/л, гиббе-релловой кислоты (ПС) - 0,5-3 мг/л, индолилмасляной кислоты (ИМК) * 0,2-0,8 мг/л.

В качестве источников освещения использовали: люминесцентные лампы, люминесцентные лампы + лампы Сгго-Ъих, лампы (Зго-Ьих.

На этапе укоренения в качестве индуктора ризогенеза применяли индо-лилмасляную кислоту в концентрациях - 0,5; 1; 2; 3 мгУл и питательные среды Кворина-Лепуавра, Мурасше-Скуга, Гам борга, Ллойда-Маккоуна, Пиерика, разбавленные вдвое по минеральному составу.

Для стимулирования корнеобразования и улучшения качества корневой системы применяли препарат «Рибав» в концентрации 1 и 0,1 мл/л, без веществ из группы ауксинов, а также в комплексе с индолилмасляной кислотой (0,8 мг/л).

Адаптацию пробирочных растений к нестерильным условиям проводили в объемной арочной пленочной теплице площадью 180 м5 и высотой 4,0 м (2001, 2002, 2003 гг.) и в малообъемной арочной теплице площадью 48 м1 и высотой 2,0 м (2000 г.). Регулирование микроклимата в теплице осуществляли с помощью тумаиообразующих установок.

Высадку пробирочных растеиий в теплицу проводили в 3 срока (3-я декада мая, 3-я декада июня и 3-я декада июля) по схемам 5x5 см, 7x7 см, 10x10 см, в двухслойный субстрат: верхний слой - песок 3-4 см, нижний - почва.

С середины августа проводили постепенное закаливание растений.

В конце сентября или рано веской растения из теплицы высаживали та маточную плантацию, где изучали влияние качества адаптированных растений на их дальнеНшее развитие в условиях in vivo.

Для весенпей высадки растения в зимний период хранили в подвале при температуре 0...+3°С.

При проведении термотерапии читывали количество образовавшихся побегов и их длину. В каждом варианте по 10 учетных растений,

В процессе клепального микроразмножения учитывали инфицирован-ность эксплаитов, жизнеспособность (образование вытянутой точки роста), пробуждение пазушных почек и рост микропобегов, процент укоренившихся микропобегов, число корней и их длину. В каждом варианте in vitro по 30 учетных пробирок с одним эксплакгом или б колб с пятью эксплашами.

11а этапе адаптации учитывали выход адаптированных растений, дайну прироста, диаметр штамбика, площадь листьев, общую биомассу растения, содержание сухих веществ. Такие же учеты проводили и в маточнике, В каждом варианте по 30 учетных растений.

Экспериментальный материал обработан методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3. Особенности росга полвоеп в термокамере. Для оздоровления слаборослых клоповых подвоев яблони использовали («водки с хорошо развитой корневой системой без предварительного выращивания в горшках.

Шибал ее интенсивный рост побегов наблюдался при высадке растений в период окончания глубокого покоя, при этом пробуждение почек наблюдалось на 4-6 день, а в других вариантах только на 12-15 день. Растения, высаженные в январе - феврале, через 60 дней образовывали по 2-3 побега длиной 40-50 см, а в другие сроки — I побег длиной 20-30 см.

Следовательно, наиболее эффективным является проведение термотерапии у яблони вскоре после окончания фазы глубокого покоя у растений (январь - февраль), с использованием для клепального микроразмножения апикальных и латеральных почек с верхней части побеги.

Глава 4. Биологические особенности слаборослых клановых подпоен яблони иа различных этапах клонального микоовадмножения.

Введение л культуру. Стерилизующие препараты (нитрат ртути, сулема, «Белизна») в разных экспозициях оказывали неодинаковое влияние на жизнеспособность и инфнциро ванн ость экс платов.

Увеличение продолжительности обработки с 1 до 5 минут любым из изученных веществ снижало зараженность эксплантов, при этом в вариантах с использованием нитрата ртути и сулемы снижалась их жизнеспособность. Наилучшие результаты были получены при обработке растворами нитрата ртути и сулемы в течение 1 минуты, а «Белизной» - 5 минут.

При использовании латеральных почек с участком древесины (щитком) ипфицированность эксшшггов бьша ззичрггельно выше, чем в вариантах с использованием апикальных и латеральных почек без щитка (41% и 11-13%, соответственно), при этом их жизнеспособность ниже.

Тип экспланта также оказывал влияние и на дальнейший рост побегов. Более интенсивный рост побегов в «нулевом» пассаже наблюдался у апикальных почек. Через 5 недель культивирования апикальные почки образовывали побег данной 1 см, а латеральные - 0,5 см. Влияние типа экспланга проявлялось и в следующем пассаже. Апикальные и латеральные почки в первом пассаже образовывали 3-4 побега, а латеральные почки с кусочком древесины -1 побег.

При ддлыкЕшем разм'южентт чип экспланта существенного влияния не оказывал.

Таким образом, при дефиците исходных растений дая клонального мнк-роразмножения слаборослых клоповых подвоев яблони допустимо в качестве эксплаптов испатьзовать латеральные почки, однако, без кусочка древесины.

Пролиферация побегов. Наиболее интенсивно закладка дополнительных почек и образование новых побегов у всех изученных форм подвоев яблони происходит при содержании в питательной среде сахарозы 0,1 М(34,2 г/л).

Уменьшение концентрации сахарозы и глюкозы в питательной среде до 0,05 М или повышение до 0,5 М приводило к резкому снижению коэффициента размножения. При концентрации сахарозы и глюкозы 1 М происходила полная гибель растений.

Для успешной пролиферации слаборослых клоновых подвоев яблони оптимальная концентрация хелата железа в питательной среде - 10 мг/л.

По ряду основных признаков, характеризующих активность процесса пролиферации (коэффициент размножения, длина побегов и их пригодность к укоренению), достоверно лучшими средами доя большинства изученных подвоев яблони оказались среды с высокими концентрациями минеральных солей М^расиге-Скугв и Кворина-Лепуавра (рис.1, 2), наблюдалось интенсивное закладывание и пробуждение пазушных почек, интенсивный рост мшеропобегов, хорошее развитие листового аппарата.

Развитие эксплаптов на средах с обедненным минеральным составом, проходило медленнее. На средах Гамборга (В5>, Ллойда - Маккоуна (\УРМ) и Пиерика очень часто наблюдался аномальный рост: побеги развивались утолщенными, листья редуцированы, часто наблюдалась витрификация. Такие побеги не были пригодны для укоренения (за исключением подвоев 69-6-217 и 717-22).

Подбор питательных сред различных по минеральному составу для пролиферации слаборослых клоновых подвоев с учетом их биологических особенностей позволяет значительно увеличить коэффициент размножения и повысить качество образующихся микропобегов.

Изменение концентрации цигокининов в питательной среде оказывало влияние и на рост микропобегов.

При содержании БЛП в питательной среде - 0,5 мг/л, наблюдалась слабая закладка дополнительных почек, а побеги развивались чаще всего т имеющихся на эксплаите почек (до 3-5 новых микропобегов) у всех изученных подвоев (за исключением 71-7-22). Повышение концентрации БАЛ в питательной среде до 3 мг/л вызывало более интенсивную закладку дополнительных почек у основания экспланта и стимулировало образование новых микропобегов, что повышало коэффициент размножения в 1,5-2 раза (рис. 3).

Выделены формы (69-6-217, 71-7-22, 76-4-4) с отрицательной реакцией на применение высоких концентраций БАИ (2-3 мт/л) в отношении образования новых микропобегов. У подвоя 69-6-217 при концентрации БАЛ - 1 мг/л от одного экспланта в среднем образовывалось 6,6 шт. новых микропобегов, а при 3 мг/л - 5,5 шт. (НСР05 - 0,2).

Повышение концентрации БАП в питательной среде у всех изученных форм снижало длину образовавшихся микропобегов и их пригодность к укоренению (рис.4).

При массовом размножении изученных форм подвоев наиболее целесообразным является использование невысоких концентраций БАП в питательной среде (0,5-1 мг/л).

Увеличение концентрации ГК в питательной среде с 0,5 до 3 мг/л приводило к повышению коэффициента размножения у подвоев Малыш Будаговско-то, 57-491, 69-6-217, 76-4-4, возможно, это происходило за счет пробуждения заложенных почек в основании конгломерата и более интенсивного роста микропобегов. У подвоев 62-396 и 70-6-Н изменение концентрации ГК в питательной среде не увеличивало коэффициент размножения.

Повышение концентрации ПС приводило к увеличению средней длины одного побега и количества побегов, пригодных к укоренению, практически у всех форм подвоев.

Наиболее целесообразным является применение ПС на этапе пролиферации в концентрация 1-2 мг/л, так как его уменьшение до 0,5 мг/л приводит к снижению коэффициент размножения, а увеличение до 3 мг/л - не дает значительного эффекта ни по одному из изученных показателей.

Влияние введения в культуральную среду индолилмасляной кислоты (ИМК) на фоне постоянной концентрации ПС - 1,0 мг/л и БАП - 1,0 мг/л зависело от биологических особенностей подвоев.

Для большинства из изученных форм подвоев (МБ, 57-195,62-396,70-6-8, 76-4-4) наиболее подходящей являлась концентрация ИМК в питательной среде — 0,4 мг/л. Увеличение концентрации до 0,8 мг/л приводило к снижению коэффициента размножения, а снижение до 0,2 мг/л - уменьшало количество побегов, пригодных к укоренению.

Дтя подвоев 57-491, 71-7-22, 83-1-15 лучшим по комплексу признаков оказался вариант с ИМК -0,6 мг/л.

Изменение концентрации ИМК в питательной среде существенно не повлияло на рост микропобегов подвоя 69-6-217, однако увеличение количества

нса**«} <PM-ot HCJ^C.» ккжь^ол ►cpcwj ьсли-дл

QQL

QMS НВ5 HWPM ■ Пиерика

Рисунок 1 - Влияние состава питательной среды на коэффициент размножения слаборослых клоновых подвоев яблони

НСМ.4 НСРОИ ИОТЯ КРЯ.* HCrtW KPW-T КЧН

□ QL SMS SB5 E9WPM В Пиерика

Рисунок 2 - Влияние состава питательной среды на процент пригодных к укоренению побегов слаборослых клоновых подвоев яблони

»г т эм»* «»н? эда * ел.*«

чекй-оа ндб^д^ не^о! кто*-«,? псм«-№ кода»

□ БАЛ-0,5 мг/г НБАП-1 мг/л

□ БАП-2 мг/л В БАП-3 мг/л

Рисунок 3 * Влияние различных концентраций БАП в питательной среде на коэффициент размножения слаборослых кло1ювых подвоев яблони

ИБАП-0,5 мг/п В БАП-1 мг/л 5 БАП-2 мг/л ■ БАП-Змг/л

Рисунок 4 - Влияние различных концентраций БАП в

питательной среде па процент пригодных к укоренению побегов слаборослых клоповых подвоев яблони

ИМК б среде (0,6-0,8 мг/л) значительно снижало коэффициент размножения (с 6,6 до 4,9 шт./эксплант).

Стимулирующее действие ИМК в низкой концентрации объясняется си-нергаческим взаимодействием цитокининов и ауксинов в растительном организме. Когда уровень эндогенного ауксина в искусственной культуре является недостаточным, введение экзогенного ауксина стимулирует процесс пролиферации побегов.

Использование в качестве источников освещения ламп ЛБ-40 +- Сгго-Ьих-40 и Сш>1лгх-40 в наших опытах не стимулировало дополнительную закладку пазушных почек у основания конгломерата и не отразилось на коэффициенте размножения. Однако, в вариантах с использованием ламп (Эго-1л1х-40 образовывались боле? короткие побеги с укороченными междоузлиями по сравнению с использованием ламп ЛБ-40 (табл. 1).

Таблица 1 - Влияние источников освещения на пролиферацию побегов (подвой 57-491)

Коэффи- Средняя % побегов Количество Количество 11.10-

Тип циент раз- ллнна пригодных к почек на 1 почек на 1 шадь

[ ламп множения, побега, укоренению побеге, шт. см побега. листа.

1 шт./экспл. см шт.,'см см1

ЛБ-40 1 6,4 1,8 66 4,6 2,5 0,27

! (контроль)

ЛБ-40 + 6,4 1.4 62 6.5 4.7 0,38

0го-1.их-40

<Зго-Ьи>с-40 6,3 1,4 66 6,0 4,4 0,39

1 нср„ 0,4 0,1 « 0,« 0,4 0.«

Листовой аппарат таких побегов развивался значительно лучше, что выражалось в увеличении количества листьев и их площади. Побеги и листья приобретали антоцна новую окраску, характерную для данных подвойных форм при развитии в условиях ш \т\о, Количество побегов, пригодных к укоренению, во всех вариантах было практически одинаковым.

Оставшийся после отделения побегов конгломерат можно успешно использовать для дальнейшего размножения, что позволяет значительно ускорить процесс размножения слаборослых клоповых подвоев яблони.

Через 15 дней культивирования у новых эксплактов наблюдалась интенсивная закладка дополнительных почек и начало их пробуждения. При использовании же неразделенного конгломерата побеги к этому времени были готовы к пересадке для дальнейшего ртзмножения, а небольшая часть (около 20 %) -для укоренения. На каждом конгломерате образовывалось 7-8 побегов хорошего качества.

Таким образом, оптимизация минерального состава питательной среды, условий культивирования эксплантов н использование низких концентраций гормонов с учетом биологических особенностей подвоев на этапе продифера-

дай позволяет получать побеги высокого качества (пригодные к укоренению) без этапа элонгации, что значительно упрощает процесс клонзльного микроразмножения и снижает затратность технологии,

Укоренение побегов. Процесс образования корней стимулируется за счет добаа1еиня в питательною среду или предварительной обработкой экспланшв веществами из группы ауксинов.

Подвои МБ и 62-396 при всех изученных концентрациях ИМК укоренялись на 99-100% (рис. 5, б, 7),

Подвои 57-491, 71-7-22, 83-1-15 имели наилучшие показатели укоренения при концентрации ИМК - 0,5-2 мг/л, а дальнейшее повышение концентрации св в гаггательной среде приводило к снижению укоренения.

При увеличении концентрации ИМК до 2-3 мг/л укореняемоегь побегов снижалась v подвоя 76-4-4 с 94 % (ИМК - 0,5 мгУл) до 47 % (ИМК - 3 мг/л) (НСРоз-1б).'

Наибольшее количество корней на растение формировалось при концентрациях ИМК -1-2 мг/л, за исключением подвоев МБ, 57-195 и 70-6-8.

Средняя длина одного корня с увеличением концентрации ИМК в питательной среде снижалась,

Для всех изученных форм оптимальной можно считать концентрацию ИМК в питат ельной среде-0,5-1 мг/л.

Использование ИМК-0,8 мг/л + «Рибав» - 1мл/л улучшает качество корневой системы и развитие листового аппарата.

Установлена зависимость процесса ризогенеза от состава питательной среды (рис.8, 9,10).

Изменение минерального состава питательной среды дает возможность получать 100 % -ое укоренение микропобегов практически всех изучешнлх форм подвоев яблони.

По комплексу признаков для укоренения подвоев МБ, 70-6-8 и 76-4-4 лучше использовать питательную среду 1 /3Пнсрика.

Подвои 57-491, 62-396, 83-1-15 имели наилучшие показатели на среде 7зВ1, а подвой 71-7-22 - на среде 1/г (^1,. Питательная среда % \*/РМ наиболее подходила для укоренеиия подвоев 57-195 и 69-6-217.

На питательной среде 1/2 М5 через 2-2,5 месяца происходило пожелтение и опадение листьев, что отрицательно сказывалась на адаптации укоренешгых побегов к нестерильным условиям и вероятно связано с высоким содержанием азота в питательной среде. Таким образом,'при высадке растений на укоренение за 3-4 месяца до начала адаптации лучше использовать другие питательные среды.

На этапе ризогенеза необходимо подбирать питательные среды с учетом биологических особенностей подвоев, что позволяет улучшить качество корневой системы, а для некоторых форм - повысить процент окоренешшх растений.

ПСРО^О кги^в » 1> нсрДО мсяд4.ч нсч» т

ИИМК-0,5 мг/п НИМКИ мг/л 0ИМК-2мг/л ■ ИМК-3 мг/п

Рисунок 5 - Влияние различных концентраций ИМК в питательной среде на укоренение слаборослых клоновых подвоев яблони

«"»'Га о; ;' ПСРС&ОЛ

КЗ ИМК-0,5 мг/п ИИМК-1 мг/л □ ИМК-2 мг/л ■ ИМК-Э мг/п

Рисунок б - Влияние различных концентраций ИМК в питательной среле на количество корней одного растения

т.яв вм-рг ем.»

И7В36.01 -СР« 0.3 хеоя-ол НДО$-01 О* «^»И-0.1 КЖ-О*

ВИМК-0,5 мг/п аимк-1 мг/п В ИМК-2 мг/л ■ ИМК-3 мг/л

Рисунок 7 - Влияние различных концентраций ИМК в питательной среде на среднюю длину корней

Кб ГМК

мер«.« мт т. е

а 1/2 (л

□ 1/2 МБ В1/2В5 Н1/2 WPM ■ 1/2 Пиерика

Рисунок 8 - Влияние различных питательных сред на укореняемость слаборослых клоповых подвоев яблони

ем«* $7^1 т**« «м-?»

НС«»*0.1 ИСР04.У 1 «А». 01 кие-« .01 НС***«,» «очи. 0}

□ 1/2 01. Ы1/2 МЭ В1/2В5 Н1/2УУРМ ■ 1/2 Пиерика

Рисунок 9 - Влняшге различных питательных сред на среднюю длину корней

нср«г1,» нс«5.аг нега.А' ЧСРСИ>4 «СНЧ-1Л 1.5 НСРГЬС*

В1/2СИ. 131/2 МЗ 01/2В5 Ы1/2\Л/РМ ■ 1/2 Пиерика

Рисунок Ю - Влияние различных питательных сред на количество корней

Адаптация пробирочных растений к нестерильным условиям. Создание соответствующего микроклимата в теплице на основе физиологических требований растений к условиям среды во многом определяет успех адаптации пробирочных растений к нестерильным условиям культивирования.

Наиболее важными факторами микроклимата теплицы, требующими по-стояшюш контроля, являются относительная влажность и температура воздуха и водно-физические свойства субстрата.

Температура воздуха в теплице зависпла от температуры окружающею воздуха в течение всего вегетационного периода (рис, 11), а также от интенсивности солнечной инсоляции. Наиболее заметная разница в температурах внутри и снаружи теплицы (+5...+10°С) наблюдалась в ясные солнечные дни, тогда как в пасмурные и дождливые дни разница составляла +2... +4°С. Суточные колебания температуры воздуха в теплице в солнечные дни составляли +15...+20°С, а в пасмурные - +5...+1(/1С (рис. 12).

35

30 25 20 15 10 5 О

Э дчкдда 1 декаде 2де*ад» Здеиедв 1д#к«дв 2 декада 3 декада 1 дешда мм крона июня июня июля моля июля аегус|а

■ ■ • • - температура воздуха в открытом грунте 2002 г. —■—температура воздуха в теплице 2002 г. —• —температура воздуха в открытом фунте 2003 г. - - температура воздуха в теплице 2003 г.

Рисунок 11 - Динамика среднедневных температур воздуха

(2002,2003 гг.)

Относительная влажность воздуха в пленочной теплице не зависела от колебания этого показателя в открытом грунте, а поддерживалась на уровне 7595% при помощи установки искусственного туманообразования. В дневные часы (с 11 до 17 часов) относительная влажность воздуха в теплице поднималась до 90-95% за счет увеличения тгтенсивности поливов,

Благодаря высокой влажности воздуха в теплице (более 75%) высаженные ш адаптацию растения слаборослых клоповых подвоев яблони не погабали даже при температуре воздуха +47°С. Однако, при снижении влажности воздуха в теплице да 60% гибель листового аппарата наблюдалась уже при температуре воздуха +40°С.

При оптимальном тепловом и водном режимах в теплине на 2-3 день после высадки подвои приобретают характерную для них в открытом грунте ан-тоцизновую окраску листьев. На 6-7 день после высадки у некоторых растений начинается образование вторичных, обрастающих корешков на корнях, напученных ш \dtro, а на 10-11 день наблюдается массовое образование адвентивных корней в базалыюй зоне стебля.

Таким образом, для успешной адаптации пробирочных растений к нестерильным условиям культивирования в пленочной теплице важное значение имеет относительная влажность воздуха.

45 40

35 30 25 20 15

вчаоов 12часов 14 часов 1 в часов 20 часов - - • - - температура возуха в открытом грунте в солнечный день —"—температура воздуха в теплиц? в солнечный день —■—температура верхнего слоя субстрата в солнечный день ■•■*•• температура воздуха в открытом грунте в пасмурный день —•—температура воздуха в теплице в пасмурный день —а—температура верхнего слоя субстрата в пасмурный день

Рисунок 12 - Динамика суточных колебаний температуры воздуха и субстрата в зависимости от солнечной инсоляции

Растения, пересаженные в третьей декаде мая, хорошо приживались и адаптировались в пленочных теплицах. Сохранность растений достигала 90%, к концу вегетации такие растения имели хорошо развитую надземную и корневую системы.

Растения, высаженные в более поздние сроки, как правило, хуже развивались и имели более низкий процент приживаемости к концу вегетационного периода.

При высадке растений на адаптацию в конце мая наибольшее количество растений высокого качества (высота растений - 20-30 см, диаметр

стволика - 5-6 мм) к концу вегетации формировалось при схеме посадки 10x10 см (85-95%). Уменьшение площади питания (5x5, 7x7 см) снижало количество таких растений до 50-55%.

В процессе адаптации пробирочных растений к нестерильным условиям у всех наученных форм наблюдался интенсивный рост надземной части и корневой системы, К концу вегетации формировались коренастые растения с несколько сближенными междоузлиями.

К концу адаптации у всех изученных подвоев ярко проявлялись их биологические особенности. Например, подвой 57-195 по сравнению с Малышом Будогъвского отличался более интенсивным ростом надземной части, выражающимся в увеличении высоты, биомассы растений и площади листьев. Однако, наиболее разветвленная корневая система с большим количеством корней формировалась у подвоя Малыш Будаговского.

За годы исследований нами не была установлена взаимосвязь между генотипом растений и процентом приживаемости их к нестерильным условиям.

Таким образом, адаптацию пробирочных растений слаборослых клоно-вых подвоев яблони можно успешно проводить в пленочных теплицах с установкой искусственного тумана. Соблюдение наиболее важных агротехнических и физических факторов культивирования позволяет к концу первого вегетационного сезона получать растения высокого качества, которые могут быть использованы для закладки маточников.

Глава S. ОсоДеннлств поста адаптированны* пвлвоен яблони в условник 1п vtvo. Лучшая приживаемость растений в условиях открытого грунта после адаптации отмечена при осенней посадке. Корни адаптированных растений при высадке занимали верхний горизонт почвы - 1-3 см, и при осенней посадке (конец сентября — начало сентября) находились в благоприятных условиях температуры и влажности.

При весенней высадке растений в засушливых условиях апреля и мая верхние слои почвы часто пересыхают, что приводит к гибели растений.

Растения, надземная часть которых более 7 см, приживались на 100%. К окончанию вегетационного сезона они достигали высоты 70 - 120 см (в зависимости от погодных условий и биологических особенностей подвоя), диаметра штамбика - 7 - 10 мм. Так, максимальный прирост побегов у подвоя 57-195 в 2001 году составил 70 см, а 2003 году - 110 см. При этом в таких же условиях Малыш Будаговского имел прирост на 30-40 см меньше.

Растения, прирост которых составлял 3-6 см, приживались хуже (процент приживаемости составлял -80 %). К концу вегетации их прирост составлял 40 — 50 см, а диаметр штамбика 5-6 мм.

Растения с приростом менее 3 см приживались всего на 30 %, к осени такие растения достигали 30 — 40 см высоты, диаметра штамбика - 3-4 мм.

Сохранность адаптированных растений в суровую зиму 2002/2003 гг. в маточниках, заложенных осенью 2001 и 2002 годов, составила 100%, тогда как сложившиеся условия отрицательно сказались на перезимовке многих плодо-

вых и ягодных культур, в tum числе и слаборослых клоповых подвоев яблони. Так, в промышленных маточниках тех же форм слаборослых кл оно вых подвоев яблоки учхоза «Комсомолец», заложенных нетестированным материалом, гибель точек роста составила 25-30%.

Таким образом, растения, полученные с помощью сочетания термотерапии и культуры изолированных апексов, обладают повышенной адаптивной способностью х факторам окружающей среды. Это возможно связано с отсутствием в них наиболее вредоносных вирусов.

Полученные в результате работы растения были дважды протестированы с помощью иммуноферментного анализа на наличие вирусов хлороткческой пятнистости листьев яблони и бороздчатости древесины яблони. Анализы проводились во Всероссийском селекционно-технологическом институте садоводства и питом ниководетва.

Результаты анализа показали высокую эффективность сочетания термотерапии и культуры изолированных апексов: все протестированные растения оказались свободными от вирусов хлоротической пятнистости листьев яблони и бороздчатости древесины яблони.

Глава 6. Экономическая эффективность ямращяваним, ¡слаборослых клопоньг^подпоев яблоня с исполмопавнем клональпого микрорятно-

Таблица 2 - Ожидаемый экономический эффект от внедрения клонального микроразмножения слаборослых клоповых подвоев яблони в системе производства оздоровленного посадочного материала яблони

(в сумме за 8 лет, в ценах 2003 года')

Экономические показа- Технология выращивания подвоев

тели С применением in vitro Без применения in vitro

Суммарный выход отводков, тыс, шт. 401,000 112,697

Количество реализованных отводков^ тыс. шт. 341,000 98,572

Затраты на выращивание, тыс. руб. 283,601 59,729

Себестоимость 1 растения, руб. 0,71 0,53

Цена реализации 1 растения, руб. 6 6

Выручка от реализации, тыс. руб. 2046,000 591,432

Прибыль, тыс. руб. 1762,399 531,703

Уровень рентабельности, % 621 890

Срок окупаемости, лет 4 7

Определение экономической эффективности производства слаборослых клоповых подвоев яблони проводили путем сравнения эффективности двух технологий выращивания подвоев: традиционный отвод-ковый маточник открытого грунта и сочетание клоналшого микроразмножения с отвод коны м маточником.

Применение клопального мшсрораэмножения на первых этапах работы требует больших материальных затрат (табл. 2), однако эта технология обеспечивает более быструю окупаемость вложенных средств (4-ый год) и значительно увеличивает прибыль (в 3,3 раза).

Таким образом, технология выращивания подвоев яблони с использованием клонального микроразмножения является более интенсивной по сравнению с выращиванием подвоев в отводковых маточниках.

Мы также сравнивали себестоимость одного побега на этане пролиферации в зависимости от минерального состава питательной среды.

Таблица 3 - Затраты на этапе пролиферации и себестоимость одного побега,

пригодного к укоренению, в зависимости от минерального состава _питательной среды (подвой 57-491)_

Показатели, статьи затрат Питательные среды

сгь МБ В, \УРМ Пиергаса

Исходное количество эксплантов, шт. 120 120 120 120 120

Коэффициент размножения, шт./эксгпант 9,5 5,6 4,6 3,8 4,8

Количество образовавшихся побегов в первом пассаже, шт. 1140 672 552 456 576

Количество образовавшихся побегов во втором пассаже, шт. 10830 3763 2539 1733 2765

% пригодных к укоренению побегов 29 56 33 20 12

Количество побегов пригодных к укоренению, шт. 3141 2107 838 347 332

Химические реактивы, руб. 837 515 451 386 451

Зарплата, руб. 471 290 254 218 254

Электроэнергия, руб. 3393 2088 1827 1566 1827

Сумма затрат, руб. 4701 2893 2532 2170 2532

Себестоимость 1 растения, руб./шт. 1,50 1,37 3,02 6,25 7,63

Из данных таблицы 3 видно, что от одинакового количества исходных растений за равный период времени в зависимости от минерального состава питательной среды образуется разное количество побегов, пригодных к укоренению (от 332 до 3141). Это приводит к изменению себестоимости одного побега с 1,37 руб. до 7,63 руб.

Таким образом, расчеты подтверждают целесообразность индивидуального подбора питательных сред для успешного размножения слаборослых ¡слоновых подвоев яблони с учетом ях биологических особенностей.

ВЫВОДЫ

1. Технология выращивания слаборослых клоновых подвоев яблони с использованием клонального микроразмножения с целью ускоренного размножения ценных единичных экземпляров растений является более интенсивной по сравнению с традиционной технологией выращивания подвоев в отводковых маточниках.

2. Сочетание термотерапии и клонального микроразмножения обеспечивает высокий выход оздоровленных слаборослых клоновых подвоев яблони от наиболее вредоносных латентных вирусов, что подтверждается результатами им-муноферментного анализа.

3. Наилучшими на этапе пролиферации для большинства изученных форм подвоев являются питательные среды с высокими концентрациями минеральных солей (Мурасиге - Скупа, Кворина - Лепуавра). Среды Гам борга, Ллойда -Маккоуна и Пиерикз менее эффективны для пролиферации (за исключением подвоев 69-6-217 и 71 -7-22) в связи с аномальным ростом побегов.

4. На этапе пролиферации оптимальным фактором является низкое содержание регуляторов роста в питательной среде (БАЛ —0,5-1 мг/л, ПС — 1-2 мг/л, ИМК-0,4 мг/л).

5. Процесс укоренения слаборослых клоновых подвоев яблони наиболее эффективно протекает при содержании в питательной среде ИМК - 0,5-1 мг/л. Подбор минерального состава питательной среды дает возможность получать 100 %-ное укоренение микропобегов.

6. Присутствие в питательной среде на этапе ризогенеза препарата «Рибав» (1 мл/л) и ИМК (0,8 мг/л) улучшает качество корневой системы и развитие листового аппарата.

7. Адаптацию пробирочных растений к нестерильным условиям можно успешно проводить в пленочных теплицах с установкой искусственного тумана без предварительной адаптации. Соблюдение наиболее важных агротехнических и физических факторов культивирования (температура, влажность воздуха и субстрата, сроки, схемы высадки) позволяет к концу вегетационного сезона получать адаптированные растения высокого качества, готовые для закладки маточника.

8. Растения, полученные на основе сочетания термотерапии и клонального микроразмпожеипя, обладают более высокой адаптивностью к условиям окру-

жающей среды. Такие растения к скончанию первого вегетационного сезона в условиях in vivo увеличивают свою биомассу в 5-10 раз.

9. Обоснована сортовая специфика реакции генетических форм слаборослых клоновых подвоев яблони па условия прохождения всех этапов клонального микроразмножения. Оптимизация минерального состава питательной среды на этапе пролиферации приводит к снижению себестоимости одного побега пригодного к укоренению с 7,63 до 1,37 руб.

РЕКОМЕНДАЦИИ Д ЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Для ускоренного получения и размножения оздоровленных слаборослых клоновых подвоев яблони необходимо сочетать термотерапию с культурой изолированных апексов.

Оптимальный срок начала термотерапии — середина января. В качестве эксплантов для введения в культуру лучше использовать апикальные почки, предварительно простерилиэовав их в течение 1 минуты в 0,1% растворах сулемы или нитрата ртути.

Через 2-3 недели стерильные эксплангы пересаживают на питательные среды MS или QL (в зависимости от биологических особенностей подвоев) дополненные сахарозой 0,1 М, хелатом железа - 10 мг/л, БАП- 0,5-1 мг/л, ПС — 12 мг/л, НМК - 0,4 мг/л. Остатки конгломерата можно использовать повторно.

Побеги более 1,5 см пересаживают на питательные среды для укоренения с содержанием ИМК - 0,5-1 мг/л и «Рибав» - 1 мл/л. В качестве источников освещения лучше использовать лампы Gro - Lux - 40.

На адаптацию пробирочные растения необходимо высаживать в пленочные теплицы с установкой искусственного тумана в начале мая по схеме 10x10 см. Оптимальная влажность воздуха в теплице 85-90%.

Закладку маточника адаптированными растениями в условиях ЦЧР рекомендуется проводить осенью.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Верзилин, А. В. Применение препарата «Рибав» при клональном микроразмноженин подвоев яблони на этапе ризогенеэа/ A.B. Верзилин, В.А. Минаев// Интенсивное садоводство: Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, посвещенпых 145-летию со дня рождения И В. Мичурина и 90-летию профессора В. И. Будаговского. 6-8 сентября 2000 г,- Мичуринск, 2000. - ч. 2,- С. 52-53.

2. Верзилин, А. В. Особенности микроразмножения клоновых подвоев яблони/ AB. Верзилин, В.А. Минаев// Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в ХХТ веке: Сборник материалов международной научно-практической конференции 2324 ноября 2000 г.- Пенза, 2000,- С. 20-22.

3. Минаев, В.А. Камера искусственного климата для проведения термотерапии клоновых подвоев яблони/ В А. Минаев, AB. Верзилин, С.А. Поляков// Интенсивное садоводство.: Материалы междунар. науч.-практ, конф. мо-

лодых ученых, посвященных 145-летию со дня рождения ИВ. Мичурина и 90-летию профессора В Л. Будаговского, 6-8 сентября 2000 г.- Мичуринск, 2000. -ч. 1.-С. 56-57.

4. Минаев, В. А. Введение в культуру in vitro клоповых подвоев яблоки/ В.А. Минаев, А.В. Верзшшн, А.М. Тарасов// Интенсивное садоводство.: Материалы междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, посвященных 145-летию со для рождения И, В. Мичурина и 90-легию профессора В.И, Будаговекого, 6-8 сентября 2000 г.- Мичуринск, 2000,- ч, 1. - С. 54-55.

5. Минаев, В.А. Особенности клонального мтсроразмножения слабо* рослых клоновых подвоев яблони на этапе пролиферации/ В.А. Минаев, А.В. Верзилин, В.А. Высоцкий^ Научное обеспечение современных технологий производства, хранения и переработки плодов и ягод в России и странах СНГ: Материалы междунар. науч.-практ. конф., 12-14- августа 2002 г.- М, 2002. — С. 72-75.

6. Минаев, В.А. Клоналыюе микроразмножение слаборослых клоповых подвоев яблони селекции МГАУ/ В.А. Минаев, A3. Верзилин, В.А. Высоцкий// Садоводство и виноградарство, 2003 .-№5. - С.12-14.

7. Минаев, В.А. Особенности роста и развития клоновых подвоев яблони in vitro/ В.А. Минаев, А.В. Верзилин, В.А. Высоцкий// Повышение эффективности садоводства в современных условиях: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф., 22-24 декабря 2003 г.- Мичуринск — Наукоград РФ, 2003. — т. 2.-С. 339-342.

8. Минаев, В.А. Получение оздоровленного посадочного материала методом in vitro/ В.А. Минаев, А.В. Верзшшн, М.В. Невзоров, В.А. Высоцкий// Вестник Мичуринского государственного аграрного университета: Научно-производственный журнал.- Мичуринск, 2004. -т.2.-№1,-С.77-78.

Отпечатано в типографии ГОУ ВПО «МичГАУ» Подписано в печать 27.04.05, г. Формат 60x84 Vie, Бумага офсетная № 1. Усл.печл. 1,3 Тираж 100 экз. Ризограф Заказ Ks 11559

ГОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет» 393760, Тамбовская обл., Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, тел. +7 (07545) 5-26-35 E-mail: mgau@mich.ni

in -93 12