Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение эффективности способов размножения сортов земляники садовой (Fragaria x ananassa Duch.), характеризующихся низкой усообразующей способностью

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности способов размножения сортов земляники садовой (Fragaria x ananassa Duch.), характеризующихся низкой усообразующей способностью"

На правах рукописи

ЛШШИК Татьяна Александровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ РАЗМНОЖЕНИЯ СОРТОВ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ (Fragaria х ananassa Duch.), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХСЯ НИЗКОЙ УСООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

13 НОЯ 2014

005555054

Москва-2014

005555054

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении "Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства" в 2012-2014 гг.

Научный руководитель:

Поляков Алексей Васильевич

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Говорова Галина Федоровна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева, профессор кафедры селекции и семеноводства садовых культур

Антошина Ольга Алексеевна

кандидат сельскохозяйственных наук,

Рязанский государственный агротехнолопгческий

университет имени П.А. Костычева,

доцент кафедры лесного хозяйства, экологии и

селекции

Ведущая организация:

Российский государственный аграрный заочный университет

Защита диссертации состоится «23» декабря 2014 года в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.022.01 при Всероссийском научно-исследовательском инспггуте овощеводства по адресу: 140153 Московская обл., Раменский район, д. Верея, строение 500, ВНИИО.

Факс (496) 462-43-64

E-mail: vniioh@,yandex.ru, сайт: www.vniioh.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института овощеводства.

Автореферат разослан « 51 » ноября 2014 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Девочкина Наталия Леонидовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Земляника садовая - одна из наиболее популярных и широко распространенных ягодных культур в мире. На ее долю приходится около 70% общемирового производства ягод. В России по валовому сбору земляника занимает второе место среди ягодных культур после смородины (Куликов И.М., Метлицкий О.З., 2006; Айтжанова С.Д., 2008; Куликов И.М., 2009). В настоящее время популярны ремонтантные сорта земляники садовой (Волкова Т.И., 2000; Хапова С.А., 2003). Длительный период плодоношения, крупные ягоды с отличным вкусом, высокая декоративность, способность формировать небольшое количества усов, что очень удобно при уходе за насаждениями - все эти преимущества объясняют несомненную популярность и востребованность новых ремонтантных сортов земляники садовой. Однако низкая усообразующая способность значительно затрудняет процесс их размножения традиционным способом. Кроме того, при размножении дочерними розетками, от материнских растений рассаде передаются многочисленные болезни,

В настоящее время в практике сельского хозяйства широко используются регуляторы роста растений для повышения урожайности, качества продукции и решения частных проблем растениеводства. Исследование эффективности влияния регуляторов роста нового поколения на интенсивность усообразования ремонтантных сортов представляет интерес для оптимизации традиционного способа размножения.

Метод in vitro культивирования позволяет получить оздоровленные растения и значительно ускорить процесс размножения. Технология in vitro размножения культуры земляники разработана достаточно подробно и в настоящее время нашла широкое применение в практике питомниководства США, Германии, Франции, Великобритании, Голландии. Тем не менее, эффективность применения технологии in vitro для размножения современных ремонтантных сортов земляники, характеризующихся низкой усообразующей способностью, требует уточнения.

В связи с этим, оптимизация традиционного способа размножения, а также метода in vitro, представляет несомненный интерес для массового получения высококачественного посадочного материала ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью, что является востребованным и актуальным.

Цслыо исследования являлось усовершенствование способов размножения земляники садовой (Fragaria х ananassa Duch.) для массового получения высококачественного посадочного материала сортов, характеризующихся низкой усообразующей способностью.

Задачи исследования:

• оценить сорта земляники садовой, характеризующиеся низкой усообразутощей способностью, по комплексу хозяйственно-ценных признаков в условиях открытого и защищенного грунта;

• выявить влияние регуляторов роста на усообразующую способность и продуктивность сортов земляники садовой;

• оценить в условиях in vitro морфогенетический потенциал сортов земляники садовой и выявить тип экспланта с высокой жизнеспособностью и регенерационной активностью;

• провести оценку растений-регенерантов Ro земляники садовой по основным морфологическим, хозяйственно-ценным, биохимическим признакам и устойчивости к болезням.

Научная новизна работы. Показано, что в условиях защищенного грунта благодаря продлению периода вегетации у ремонтантных сортов с низкой усообразующей способностью на 40-47 суток раньше наблюдается выдвижение усов и формируется больше дочерних розеток, чем в открытом грунте. Установлено, что применение препарата Циркон в концентрации 30 мкл/л в 1,5-2,3 раза усиливает интенсивность формирования усов и дочерних розеток у растений ремонтантных сортов земляники садовой.

Проведена сравнительная характеристика регенерационной активности in vitro различных типов эксплантов новых ремонтантных сортов земляники садовой Тарпан, Эвис Делайт и Флорина. Установлено, что культивироваш« апексов усов на среде MS с добавлением 0,5 мг/л БД позволяет получать от 77 до 87% жизнеспособных эксплантов в зависимости от сорта, формирующих 1,6-3,0 побега на один эксплант и 2,1-4,3 побега на этапе культивирования морфогенных конгломератов. Фрагменты листа и лепестки обладают меньшей регенерационной активностью и могут применяться в качестве дополнительных эксплантов для культивирования сортов с низким усообразованием. Экспериментальные данные о получении регенерантов в культуре лепестка in vitro земляники садовой в России получены впервые.

Практическая ценность. Установлено, что использование препарата Циркон в концентрации 30 мкл/л позволяет получить до 10 дочерних розеток в год с одного растения. При выращивании маточных растений в условиях обогреваемой пленочной теплицы выход дочерних розеток увеличивается до 21 шт. в год с одного растения. Применение технологии клонального in vitro размножетгия из апексов усов ремонтантных сортов земляники садовой Тарпан, Эвис Делайт и Флорина, характеризующихся низкой усообразующей способностью, позволяет за год культивирования получать до 313,5 тыс. оздоровленных растений-регенерантов от одного экспланта. Растения-регенеранты обладают всеми ценными

сортовыми признаками, в 1,5-2,5 раза меньше поражаются серой гнилью (Botrytis cinerea Pers.), белой (Ramularici Tidasnei Sacc.) и бурой пятнистостью (Marssonina poientiiiae Desm.). Получены экспериментальные данные о регенерационной активности in vitro лепестка земляники садовой, которые могут быть использованы в дальнейших исследованиях. Выделен сорт Эвис Делайт, обладающий наибольшей регенерационной активностью и коэффициентом размножения.

Обоснование и достоверность научных положений. Исследования выполнены по методикам, рекомендованным научными учреждениями страны. Все выводы и предложения подтверждены экспериментальными исследованиями, статистической обработкой полученных данных.

Апробация работы. Основные результаты экспериментальной работы по диссертации были доложены на Международной научно-практической конференции «Селекция на адаптивность и создание нового генофонда в современном овощеводстве» (VI Квасниковские чтения) (Москва, ВНИИО, 2013 г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства» (Рязань, РГАТУ, 2014 г.).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• выращивание растений ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью в условиях обогреваемой пленочной теплицы продлевает период вегетации и позволяет повысить выход дочерних розеток;

• обработка растений ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью регуляторами роста позволяет увеличить выход дочерних розеток и повысить продуктивность и урожайность;

• для in vitro размножения ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью наиболее эффективно культивирование апексов усов;

• фрагменты листа и лепестки ремонтантных сортов земляники садовой обладают меньшей регенерационной активностью in vitro, чем апексы усов;

• полученные tn vitro растения-регенеранты формируют больше дочерних розеток, обладают высокими показателями хозяйственно-ценных признаков, меньше поражаются серой гнилью, белой и бурой пятнистостями.

Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, условий и методов проведения исследований, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, предложений для использования в селекционной

практике, списка использованной литературы (170 наименований, в том числе 45 работ иностранных авторов, ресурсы Интернет). Работа изложена на 141 странице компьютерного текста, содержит 30 таблиц, 17 рисунков, 4 приложения.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в ФГБНУ ВНИИО (Московская область, Раменскин район) в лабораторных условиях, в открытом и защищенном грунте в период 2012-2014 гг.

Исследования предусматривали:

1. Подбор и оценку сортов земляники садовой, характеризующихся низкой усообразующей способностью.

2. Размножение лучших сортов

- традиционным методом: в условиях открытого грунта с применением регуляторов роста Циркон, Энергия-М; в условиях защищенного грунта (обогреваемая пленочная теплица без дополнительного освещения);

- методом in vitro из разных типов эксплантов (апексы усов, фрагменты листа, лепестки).

3. Изучение полученных растений по основным морфологическим и хозяйственно-ценным признакам.

Основные исследования проводили на растениях ремонтантных сортоп зарубежной селекции Флорина, Эви 2, Эвис Делайт, Тарпан, с низкой усообразующей способностью (менее 10 усов на растение за сезон); отечественные сорта позднего срока созревания Богема и Боровицкая с интенсивным усообразованием (более 10-20 усов на растение за сезон).

Материалом для исследований являлись лепестки размером 2-3 мм, изолированные из закрытых бутонов длиной 3-4 мм, фрагменты листовых дисков размером 2x2 мм и апексы молодых растущих усов длиной 1-2 мм.

Лабораторные исследования проводили в соответствии с методическими рекомендациями (Бутенко Р. Г., Хромова Л. М., Седнина Г.А., 1984; Поляков A.B., 2005; Деменко В.И., 2007). Полевые исследования, учеты и наблюдения проводили в соответствии с методикой полевого опыта (Литвинов С.С., 2011), методиками сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур (Мичуринск, 1980; ВНИИСПК, 1999). Статистическую обработку данных выполняли по методическим рекомендациям (Доспехов Б.А., 2011; Литвинов С.С., 2011).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Характеристика сортов земляники садовой в условиях открытого и защищенного грунта

Проведенные нами исследования подтвердили характеристику сортов, данную селекционерами. Изучаемые ремонтантные сорта формировали мало усов и дочерних розеток (2,5-3,5 шт./раст.). Растения сортов Богема и Боровицкая характеризовались более интенсивным усообразованием (более 10 и 20 усов соответственно). В условиях защищенного грунта у растений земляники садовой формировалось в 4,3-6,4 раз больше дочерних розеток, чем в открытом грунте (табл.1).

Масса ягод сортов Эвис Делайт, Эви 2 и Флорина в среднем 16-17 г, продуктивность до 300 г/раст., урожайность до 1,8 кг/м2. Ягоды сорта Тарпан более мелкие — около 10 г, но многочисленные. В условиях теплицы у сортов Тарпан, Эвис Делайт и Эви 2 урожайность была выше в 1,3-2,3 раза, чем в открытом грунте и достигала 600 г/раст. и 3,4 кг/м2 (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристика сортов земляники садовой по усообразующей способности и

продуктивности в условиях открытого и защищенного грунта (п = 24), 2012-2014 гг.

Сорт Условия выращивания, грунт Среднее число усов, шт./раст. Среднее число дочерних розеток, шт./раст. Масса ягоды, г Продуктивность, г/раст. Урожайность, кг/м2

средняя максимальная

Тарпан открытый 2,8 3,2 10,3 20 247,5 1,5

защищенный 11,2 13,8 10,9 23 608,7 3,4

Эвис Делайт открытый 3,3 3,0 16,2 35 303,4 1,8

защищенный 17,3 18,8 17,6 35 380,4 2,2

Эви 2 открытый 2,2 2,5 15,8 35 267,9 1,6

защищенный 15.6 16,1 16,2 37 446,0 2,7

Флорина открытый 4,5 3,5 17,2 35 293,5 1,7

защищенный 18,7 20,5 16,1 35 236,8 1,4

Боровицкая открытый 23,8 23,7 11,6 18 104,6 0,6

защищенный 30,2 34,1 13,7 20 91,4 0,5

Богема открытый 12,3 11,1 14,3 23 260,5 1,6

защищенный 18,5 17,4 15,1 23 232,6 1,3

НСР05 - - - - - 0,3

Результаты дегустационной оценки у всех исследуемых нами сортов оказались близкими, ягоды обладали привлекательным внешним видом, приятным ароматом и хорошим вкусом. Сумма баллов по комплексу признаков составляла 14,1-15,7 в зависимости от сорта при максимуме 17 баллов.

В условиях защищенного грунта отмечалось более раннее наступление фенофаз. У растений ремонтантных сортов цветение и плодоношение начиналось примерно на месяц раньше, чем в открытом грунте. Формирование усов начиналось на 40-47 суток раньше, чем

7

в открытом грунте. К середине мая на усах развивались полноценные дочерние розетки с корнями, которые можно было отделять от материнских растений и высаживать в открытый грунт. Общая продолжительность плодоношения у ремонтантных сортов в открытом грунте составляла около 100 суток, тогда как у обычных сортов позднего срока созревания - не более 30 суток.

Землянику садовую поражает более 20 различных возбудителей болезней, часто поражают грибные болезни: серая гниль, белая и бурая пятнистости и др. Эти заболевания снижают урожай и приводят к ослаблению или даже гибели земляничных плантаций (Говорова Г.Ф., 1998). Изучение растений на естественном инфекционном фоне в открытом грунте показало, что наименее восприимчивы к болезням растения сортов Эвис Делайт, Эви 2 и Флорина: степень поражения белой пятнистостью составляла от 3,2 до 6,3%, серой гнилью - 7,6-9,2%, а поражений бурой пятнистостью не было отмечено. Сорта Тарпан и Богема были менее устойчивы, степень развития изученных болезней была выше (Тарпан -до 18,8%, Богема — до 16,7%), а растения сорта Боровицкая оказались наиболее восприимчивыми к данным микозам (до 40,8%).

Влияние регуляторов роста на усообразующую способность н продуктивность растений земляннки садовой

Применение регуляторов роста позволяет получить сдвиги в обмене веществ, ускорить образование генеративных органов, усилить рост (Ефименко В.В., 2006).

Изучено влияние регуляторов роста Циркон (30 мкл/л, доза 0,9 мкл/м2), Энергия-М (50 мг/л, доза 1,5 мг/м2) и цитокинина 6-бензиладенин (БА) (1 мг/л, доза 0,03 мг/м2) на интенсивность усообразования сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью.

Установлено, что обработка оказывала стимулирующее действие на вегетативные и репродуктивные процессы растений. Наиболее эффективным оказался Циркон, обработка растений этим препаратом в 1,5-2,3 раза увеличивала число дочерних розеток в зависимости от сорта (табл. 2).

Показатели продуктивности под действием регуляторов роста также возрастали, лучший эффект показали БА и Циркон. Обработка растений Цирконом повышала среднюю массу ягод на 11-29% и в 1,5-2,4 раза продуктивность и урожайность в зависимости от сорта. В лучшем варианте - у сорта Эвис Делайт, урожайность достигала 530 г/раст. и 3,3 кг/м2.

Таблица 2 - Влияние регуляторов роста на усообразование растений земляники садовой в

условиях открытого грунта (п = 24), 2012-2013 гг.

Сорт Вариант обработки растений 1-й год вегетации 2-й год вегетации

доля растений с усами, % образовалось усов, шт./раст. образовалось дочерних розеток, шт./раст. доля растений с усами, % образовалось усов, шт./раст. образовалось дочерних розеток, шт./раст.

Тарпан контроль 58,3±14,2 2,8 3,2 58,3±14,2 2,3 2,5

БА 75,0±12,5 2,7 3,2 83,3±10,8 2,4 3,1

Энергия-М 75,0±12,5 3,1 3,4 75,0±12,5 2,1 2,4

Циркон 83,3±10,8 5,2 4,9 83,3±10,8 2,8 3,2

Эвис Делайт контроль 83,3=Ы0,8 3,3 3,0 100±0 3,5 3,8

БА 91,6±8,0 4,8 3,4 100±0 4,2 4,2

Энергия-М 100±0 5,2 3,6 100±0 4,8 5,3

Циркон 100±0 7,6 5,6 100±0 6,3 6,1

Эви 2 контроль 66,7±13,6 2,2 2,5 75,0±12,5 3,3 2,7

БА 75,0±12,5 2,3 3,5 83,3±10,8 4,0 3,8

Энергия-М 66,7±13,6 2,2 3,0 100±0 2,8 2,8

Циркон 91,6±8,0 3,4 5,8 100±0 4,2 5,5

Флорина контроль 91,6±8,0 4,5 3,5 100±0 8,1 7,3

БА 100±0 4,7 4,0 100±0 9,4 8,4

Энергия-М 100±0 5,0 5,0 100±0 8,5 8,1

Цнркон 100±0 5,6 5,1 100±0 10,0 10,6

Таким образом, выход посадочного материала в виде дочерних розеток можно повысить путем:

• применен™ регулятора роста Циркон в концентрации 30 мкл/л - позволяет в 1,5-2,3 раза повысить выход дочерних розеток и получать до 10 розеток с растения в зависимости от сорта;

• выращивания растений в условиях защищенного грунта способствует увеличению объемов рассады: благодаря продлению периода вегетации растения формируют в 4,3-6,4 раз больше дочерних розеток и с одного растения можно получить до 21 розетки.

Культивирование in vitro апексов усов и фрагментов листа

Технология in vitro размножения земляники садовой была апробирована нами на новых сортах с низкой усообразующей способностью. В ходе исследования была проведена оценка морфогенеткческого потенциала разшлх сортов и типов эксплантов.

Морфогенез эксплантов н пролиферация побегов

Культивирование апексов усов и фрагментов листа земляники садовой проводили на

среде MS (Мурасиге-Скуга) с низкими концентрациями гормонов (БА 0,5 мг/л), что

позволило избежать образования каллуса и получить от 10,0 до 86,7% морфогенных

9

эксплантов в зависимости от сорта. Более жизнеспособными оказались апексы усов. Доля регенерирующих апикальных эксплантов достигала 87%. Доля регенирирующих листовых эксплантов ремонтантных сортов была сравнительно невысокой (10-40%), что подтверждается и более ранними исследованиями, проведенными Л.В. Алексеенко на других сортах (1998).

По истечении 30 суток культивирования на морфогенных эксплантах формировались почки и побеги. На апексах усов формировалось 2,3-3,9 почек и 1,6-3,0 побега, а на фрагментах листа — 2,8-3,6 почек и 2,4-3,3 побега в пересчете на один эксплант (рис. 1). При дальнейшем культивировании наиболее интенсивный морфогенез наблюдался у конгломератов апикального происхождения. У ремонтантных сортов формировалось в среднем 2,3-4,6 почек и 2,1-4,3 побега на конгломерат, а на структурах листового происхождения - 1,8-2,0 почек и 1,3-1,8 побегов на конгломерат. У сорта Боровицкая коэффициент размножения был наиболее высокими (4,7-4,9). Среди ремонтантных сортов более высокими показателями выделился сорт Эвис Делайт — 4,6 почек и 4,3 побега на конгломерат (рис. 2).

Число побегов, шт./эксплант

Число побегов, шт./конгломерат

Тарпан Эвис Делайт Флорина Боровицкая

Рисунок 1 - Морфогенез эксплантов на этапе введения (БА 0,5 мг/л)

Тарпан ЭвисДелайт Флорина Боровицкая

Рисунок 2 — Морфогенез на этапе размножения морфогенных конгломератов о;А 0,5 мг/л, ИМК0.1 мг/л)

Укоренение побегов н адаптация растеннй-регенерантов

Для индукции ризогенеза побеги переносили на среду MS, содержащую 0,5 мг/л ИМК. Доля укоренившихся побегов во всех вариантах была высокой - 85,0-98,0%. Доли укорененившихся побегов апикального и листового происхождения в пределах сорта, в целом, различались незначительно (рис. 3).

После образования корней растения адаптировали к условиям ex vitro в торфяных таблетках фирмы «Jiffy» (Норвегия). Адаптационная способность растений-регенерантов оказалась достаточно высокой: от 84,0 до 97,4% растений, полученных из апексов усов, успешно адаптировались. Регенераты ремонтантных сортов, полученные из листа,

10

приживались несколько хуже регенерантов апикального происхождения. У сорта Боровицкая происхождение растений-регенерантов не влияло на эффективность адаптации (рис. 4).

Доля укоренившихся побегов, % Доля адаптировавшихся регенерантов, %

Тарпан Эвис Делайт Флорина Боровицкая Тарпан ЭвисДеяайт Флорина Боровицкая

Рисунок 3 - Укоренение побегов т vitro РисуНок 4 - Адаптация растений-регенерантов

(ИМК 0,5 мг/л) к уСЛОВИЯМ ех vjtro (торфяные таблетки «Jiffy»)

Культивирование in vitro лепестка

Лепесток представлял значительный интерес в качестве экспланта для введения в культуру in vitro. Цветение у ремонтантных сортов продолжается практически весь период вегетации, что позволяет долгое время иметь под рукой исходный материал - бутоны. Лепестки земляники садовой достаточно крупные и легко отделяются от цветоложа. Находясь в закрытых бутонах, лепестки не подвергаются внешним воздействиям и загрязнениям со стороны окружающей среды.

Информация о регенерации растений рода Fragaria из лепестков в отечественной литературе отсутствует. В иностранных источниках обнаружены исследования по культивированию лепестков земляники садовой (Predieri S. et al., 1989, Италия) и земляники восточной (GU Di-zhou et al., 2010, Китай). В данных исследованиях показано, что регенерация растений земляники возможна из лепестка через стадию каллуса.

Морфогенез лепестков и пролиферация побегов

Доля жизнеспособных морфо- и каллусогенных лепестков оказалась невысокой - не более 43%, а в некоторых вариантах все лепестки погибали. У сортов Эвис Делайт и Боровицкая был отмечен прямой морфогенез лепестков, доля морфогенных эксгглантов составляла 2,5-4,3%. Лепестки, формирующие адвентивные почки и побеги непосредственно из тканей лепестка, представляли наибольший интерес для дальнейшего изучения. На лепестках сорта Эвис Делайт в среднем формировалось по 3,0 почки и 2,0 побега на эксплант, а у сорта Боровицкая - 3,5 почки и 3,0 побега на эксплант (рис. 5).

И

На этапе размножения побегов у сорта Эвис Делайт формировалось 2,8 почек и 2,3 побега на один морфогенный конгломерат, у сорта Боровицкая - 3,7 почек и 3,3 побегов на конгломерат (рис. 6)

шт./конгломерат

4 Т....................................3;-7.....................................

шт./эксплант 4

ЭвисДелайт Боровицкая

Рисунок 5 - Морфогенез лепестков на этапе введения

ЭвисДелайт

гтШг; .....

Боровицкая

Рисунок 6 - Морфогенез лепестков на этапе размножения морфогенных конгломератов

Укоренение побегов и адаптация растений-регенсрантов, полученных нз лепестка

Для укоренения побеги переносили на среду MS с ИМК в концентрации 0,5 мг/л. Более 90% побегов успешно укоренялось. После формирования корней растения-регенеранты адаптировали в торфяные таблетки «Jiffy». Доля адаптировавшихся регенерантов к условиям ex vitro составила 91-94%.

Исследования показали, что регенерация растений земляники садовой из лепестка путем прямого морфогенеза возможна, но на начальном этапе культивирования высок процент гибели лепестков. Тем не менее, полученные побеги обладают высокой регенерационной активностью, хорошо укореняются и адаптируются к обычным условиям среды.

Зная коэффициент размножения и коэффициенты потерь, можно судить о выходе растений-регенерантов из эксплантов различного происхождения за определенные сроки.

Применение апексов усов является универсальным и наиболее эффективным для размножения всех изученных нами сортов. У ремонтантных сортов с низкой усообразующей способностью регенерационная активность листовых эксплантов значительно ниже, чем у эксплантов апикального происхождения. Регенерация из лепсстка путем прямого морфогенеза является возможной, однако морфогеиетическая активность лепестков опять же ниже, чем апексов усов.

Поскольку у изучаемых ремонтантных сортов земляники садовой количество апикальных эксплантов (апексов усов) может быть ограничено в силу характерной для них

низкой усообразующей способности, допустимо использование в качестве дополнительных исходных эксплантов фрагментов листа и лепестков.

Среди изученных ремонтантных сортов наибольшая регенерационная активность отмечена у сорта Эвис Делайт. Потенциальный выход регенерантов может достигать более 900 штук от одного морфогенного апекса уса за б месяцев культивирования. Сорт Боровицкая обладает высоким регенерационным потенциалом - за полгода можно получить более 1200 растений-регенерантов из дного экспланта (рис. 7).

Число растений-регенерантов,

шт./эксплант 1000 i

800 4 600 -400 200 О

Тарпан

Флорина

Боровицкая

Рисунок 7 - Выход растений-регенерантов земляники садовой за 6 месяцев культивирования в зависимости от сорта и происхождения экспланта

Высокая жизнеспособность, массовое образование побегов, хорошая укореняемостъ и приживаемость свидетельствуют о том, что культивирование in vitro апексов усов может успешно применяться для размножения и получения качественного посадочного материала ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью.

Оценка растений-регенерантов R0 земляники садовой

Важнейшей задачей клонального микроразмножения является сведение к минимуму возможности отклонения от сорта. Тем не менее, некоторые фенотипические изменения, не затрагивающие геном, могут быть положительными и использоваться в практике питомниководства (Деменко В.И., 2007). Полученные растения-регенеранты были оценены по основным сортовым признакам в полевых условиях.

Характеристика растений-регенерантов Ко по усообразующей способности

Растения-регенеранты сортов Эвис Делайт и Флорина, полученные из апексов усов, формировали в 1,4-1,6 раза больше усов и дочерних розеток, чем контрольные растения, полученные традиционным способом. У растений сорта Тарпан различия были не

существенны (табл. 3). На примере сортов Тарпан и Боровицкая показано, что растения-регенеранты, полученные из эксплантов различного происхождения (апекс уса, фрагмент листа или лепесток), были близки по числу усов и дочерних розеток.

Таблица 3 - Характеристика растений-регенера5ггов Ro апикального происхождения _по усообразующей способности (п = 48), 2013-2014 г.

Сорт Способ получения растений Доля растений с усами, %±Sp Среднее число усов, шт./раст. Среднее число дочерних розеток, шт./раст.

Тарпан in vitro 72,9±6,4 2,7 3,7

традиционный 62,5±6,9 2,8 3,2

Эвис Делайт in vitro 93,8±3,5 4,5 4,7

традиционный 89,5±4,4 3,3 3,0

Флорина in vitro 100±0 9,3 8,4

традиционный in vitro 95,8±2,9 6,2 6,2

Боровицкая 100±0 25,7 26,0

традиционный 100±0 23,8 23,7

Богема (стандарт) традиционный 100±0 12,3 11,1

Характеристика растений-регенерантов 1*0 по продуктивности и урожайности

По показателям продуктивности растения-регенеранты ремонтантных сортов превышали контрольные растения: они формировали в 1,2-1,4 раза больше цветоносов и ягод и в 1,2-1,5 раза была выше их продуктивность и урожайность (до 440 г/раст., 2,6 кг/м2). Растения-регенеранты в 1,4-1,7 раза превышали показатели продуктивности сорта-стандарта Богема (табл. 4). Происхождение регенератов не влияло на их продуктивность, различия показателей в пределах сорта были несущественными.

Таблица 4 - Характеристика растений-регенерантов R0 апикального происхождения _ по продуктивности и урожайности (п = 48), 2013-2014 г.

Сорт Способ получения растений Компоненты продуктивности Продуктивность, г/раст. Урожайность, кг/м2

среднее число цветоносов, шт./раст. среднее число ягод, шт./раст. средняя масса ягоды, г

Тарпан in vitro 16,7 38,8 11,2 436,1 2,6

традиционный 11,6 28,3 10,0 282,4 1,7

Эвис Делайт in vitro 12,4 23,2 17,2 398,7 2,4

традиционный 9,8 18,8 16,4 315,6 1,9

Флорина in vitro 11,6 21,3 17,3 374,4 2,3

традиционный 10,8 17,1 17,3 297,4 1,8

Боровицкая in vitro 1,6 7,8 12,4 122,8 0,7

традиционный 1,8 5,6 11,6 104,6 0,6

Богема (стандарт) традиционный 3,9 16,4 14,3 260,5 1,6

HCPos - - - - 0,2

Характеристика растений-регенерантов R0 по биохимическим показателям ягод

К основным показателям, определяющим качество ягод земляники садовой, относятся сухие вещества, аскорбиновая кислота и сахара. Изучены ягоды растений-регенерантов сортов Тарпан и Боровицкая, полученных из эксплантов различного происхождения. (14,7%) (7,25%).

У растений-регенерантов не обнаружено негативных отклонений от исходных сортов по биохимическим показателям. Содержагше сухого вещества в ягодах клонов было близко к контролю (Тарпан - 14,7%; Боровицкая - 16,6%, клоны - 15,6%). Содержание Сахаров в целом также было близко к контролю (Тарпан - 7,3%; Боровицкая - 9,1%). По показателям аскорбиновой кислоты у сорта Боровицкая обнаружен клон, полученный из лепестка, который на 7,3 мг% превышал контроль (55,0 мг%), а у сорта Тарпан - клон апикального происхождения, на 22,2 мг% превышающий контроль (73,5 мг%).

Характеристика растений-регенерантов Ro по устойчивости к болезням

Особенностью метода in vitro размножения и его несомненным преимуществом является получение оздоровленных растений. Оценка растений в полевых условиях на естественном инфекционном фоне показала, что распространенность и развитие микозов у растений-регенерантов всех изученных сортов было меньше в сравнении с контрольными растениями, полученными традиционно. Кроме того, регенераты ремонтантных сортов меньше поражались болезнями и по сравнению с растениями сорта-стандарта Богема. Развитие белой пятнистости у растений-регенерантов составляло от 1,7 до 25,8%, у контрольных растений - до 40%, заражения бурой пятнистостью у регенерантов ремонтантных сортов не было обнаружено, степень развития серой гнили составила не более 17%, в то время как у контрольных растений - до 27% (табл. 5).

Таблица 5 - Распространенность (Р) и развитие (Д) болезней у растений-регенерантов земляники садовой апикального происхождения в условиях открытого грунта (п = 48), 2013-2014 гг._

Сорт Способ Белая Бурая Серая гниль

получения пятнистость пятнистость

растении Р,% R, % Р, % R, % Р,% R, %

Тарпан in vitro 29,'2 8,3 0 0 29,2 7,5

традиционный 58,3 18,3 22,9 5,4 62,5 18,8

Эвис Делайт in vitro 8,3 1,7 0 0 10,4 3,8

традиционный 16,7 3,8 0 0 18,8 8,8

Флорина in vitro 10,4 4,2 0 0 12,5 5,4

традиционный 14,6 6,3 0 0 18,8 9,2

Боровицкая in vitro 66,7 25,8 31,3 5,8 58,3 17,5

традиционный 11Л 40,8 39,6 10,0 68,8 27,5

Богема (стандарт) традиционный 31,3 6,7 20,8 9,6 52,1 16,7

Оценка растешш-регенерантов в полевых условиях показала, что данные растения обладают всеми характерными для исходного сорта морфологическими, хозяйственно-ценными и биохимическими признаками. Растения-регенеранты превосходят обычные растения по количеству формируемых усов и дочерних розеток, продуктивности, не уступают по биохимическим показателям ягод и меньше поражаются болезнями.

Экономическая эффективность производства посадочного материала земляники садовой различными методами

Экономическую эффективность определяли на примере получения посадочного материала сорта Эвис Делайт.

Затраты на получение рассады традиционным методом размножения в открытом грунте с применением Циркона, из расчета на площадь 100 м2, всего на 1% (на 377 руб.) превышают затраты на выращивание в открытом грунте без применения обработки. При выращивании маточников в защищенном грунте денежные и трудовые затраты выше в 2,5 раза, а энергетические - в 5 раз, чем при выращивании открытом грунте. Тем не менее, более высокий коэффициент размножения, обусловленный применением Циркона или выращиванием в условиях защищенного грунта, позволяет снизить себестоимость продукции. При производстве рассады в открытом грунте без обработки можно получить в среднем 3 розетки за сезон с одного растения сорта Эвис Делайт или 1800 розеток со 100 м2, с применением обработки Цирконом в открытом грунте можно получить в среднем 6 розеток с растения или 3600 розеток со 100 м2, а при выращивании в теплице - 19 розеток в год с растения или 11400 розеток со 100 м2 (табл. 6).

Таблица 6 - Затраты на производство посадочного материала земляники садовой

традиционным методом и прибыль от его реализации (сорт Эвис Делайт, площадь 100 м2)

Метод получения посадочного материала Зат раты на 100 м2 Выход рассады в год со 100 м2, шт. Сумма от реализации рассады со 100 м2, руб.* Годовая прибыль от реализации рассады со 100 м2, руб.*

денежные, руб. трудовые, чел. час. энергетические, МДж

Выращивание в открытом грунте без обработки (контроль) 37 771,6 300 9 990,0 1 800 72 000 34 228

Выращивание в открытом грунте с применением обработки Цирконом 38 148,6 310 10 323,0 3 600 144 000 105 853

Выращивание в защищенном грунте без обработки 98 264,5 760 52 085,6 И 400 456 000 357 735

* - реализационная цена рассады 40 руб./шт.

16

При условии реализации саженцев по 40 руб., годовая прибыль при выращивании рассады в открытом грунте с применением обработки Цирконом составит около 106 тыс. руб. с сотки, при производстве рассады в теплице - около 35В тыс. руб. (табл. 6).

Метод in vitro размножения является достаточно трудоемким и требует большого количества материальных затрат. Себестоимость растений-регенерантов, полученных in vitro культивированием апексов усов, составляет 34,5 руб. за штуку. Посадочный материал, полученный in vitro, является оздоровленным, обладает всеми характерными сортовыми признаками, высоко ценится в первичном питомниководстве и используется в качестве маточных растений для закладки плантаций.

С учетом коэффициента размножения и коэффициентов потерь, из одного исходного жизнеспособного апекса уса сорта Эвис Делайт, по общепринятой технологии в течение года можно получить почти 313,5 тыс. растений-регенерантов. Годовая прибыль от реализации растений, полученных in vitro из одного экспланта, при реализации по цене 45 руб./растение, составит более 3,3 млн. руб. Таким образом, высокая эффективность метода in vitro размножения сортов земляники садовой, характеризующихся низкой усообразующей способностью, обусловлена высоким коэффициентом размножения и получением высококачественных оздоровленных растений, а также экономией площадей и возможностью работать в лабораторных условиях круглый год.

ВЫВОДЫ

1. Ремонтантные сорта земляники садовой Тарпан, Эвис Делайт, Эви 2 и Флорина характеризуются низкой усообразующей способностью (2-8 усов и 3-7 дочерних розеток на растение), высоким качеством ягод и высокой урожайностью (до 1,8 кг/м2), длительным периодом плодоношения (с начала июня до конца сентября), высокой устойчивостью к серой гнили, белой и бурой пятнистостям.

2. В условиях защищенного грунта у растений ремонтантных сортов земляники садовой, характеризующихся низкой усообразующей способностью, на 40-47 суток раньше начинается формирование усов, на 27-33 суток раньше наступает цветете и плодоношение, чем в открытом грунте, что позволяет получить в 4,3-6,4 раза больше дочерних розеток и в 1,3-2,3 раза повысить урожайность.

3. Регуляторы роста Циркон и Энергия-М оказывают общий стимулирующий эффект на растения ремонтантных сортов земляники садовой, характеризующихся низкой усообразующей способностью. Обработка Цирконом в концентрации 30 мкл/л наиболее эффективна и позволяет в 1,5-2,3 увеличить выход дочерних розеток, на 11-29% увеличить среднюю массу ягоды и в 1,3-2,4 раза повысить продуктивность и урожайность в зависимости от сорта и года вегетации.

4. Апексы уса обладают наибольшей морфогенетической активностью in vitro, их применение наиболее эффективно для микроразмножения ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью и позволяет получать до 87% жизнеспособных эксплантов, формирующих 1,6-3,0 побега на эксплант и 2,1-4,3 побега на морфогенный конгломерат на этапе культивирования.

5. Фрагменты листа ремонтантных сортов земляники садовой обладают меньшей регенерационной активностью in vitro, чем апексы усов (до 40% жизнеспособных эксплантов, коэффициент размножения 1,3-1,8 побегов на конгломерат).

6. Культивирование in vitro лепестков земляники садовой позволяет получить до 4,3% морфогенных эксплантов, формирующих 2,0-3,0 побега на эксплант и 2,3-3,3 побега на морфогенный конгломерат на этапе размножения.

7. Среди изученных ремонтантных сортов наибольшей жизнеспособностью и регенерационной активностью in vitro обладает сорт Эвис Делайт, коэффициент размножегам составил 4,6 почек и 4,3 побегов на конгломерат, 97% полученных растений-регенерантов успешно адаптировались к условиям ex vitro.

8. Полученные in vitro растения-регенеранты ремонтантных сортов земляники садовой, являются высококачественным оздоровленным посадочным материалом: формируют в

1.4-1,6 раз больше дочерних розеток, чем обычные растения, в 1,2-1,5 раза превосходят их по продуктивности и урожайности, не уступают по биохимическим показателям ягод, в

1.5-2,5 раза меньше поражаются серой гнилью и белой пятнистостью и не поражаются бурой пятнистостью.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРАКТИКЕ НИТОМИИКОВОДСТВА

На основании полученных результатов исследований предложены приемы по

усовершенствованию традиционного метода размножения сортов земляники садовой,

характеризующихся низкой усообразующей способностью (Тарпан, Эвис Делайт, Эви 2,

Флорина).

Для увеличения выхода дочерних розеток рекомендуется:

• обработка растений препаратом Циркон в концентрации 30 мкл/л, при норме расхода жидкости 30 мл/м2, дважды за вегетационный период в фазу бутонизации и начала цветения. Этот прием позволяет в 1,5-2,3 раза повысить выход дочерних розеток и получать до 10 розеток в год с одного растения и 3,3 кг ягод/м2;

• круглогодичное выращивание растений в условиях обогреваемой пленочной теплицы, позволяющее в 4,3-6,4 раз повысить выход дочерних розеток и получать до 21 дочерней розетки в год с одного растения и 3,4 кг ягод/м2.

Данные приемы могут быть рекомендованы для использования в небольших хозяйствах для получения посадочного материала ремонтантных сортов с низкой усообразующей способностью и обновления небольших плантаций.

Технология клонального in vitro размножения может быть использована для массового получения растений-регенератов ремонтантных сортов земляники садовой с низкой усообразующей способностью и подразумевает:

• для введения в культуру in vitro использовать апексы молодых растущих усов размером 12 мм;

• в качестве дополнительных эксплангов при дефиците материала использовать фрагменты листовых дисков размером 2x2 мм и лепестки размером 2-3 мм, изолированные из закрытых бутонов длиной 3-4 мм;

• проводить культивирование по общепринятой технологии для культуры земляники садовой - для индукции морфогенеза использовать агаризованную среду MS, обогащенную БА в концентрации 0,5 мг/л; разросшиеся морфогенные конгломераты разделять на побеги и переносить на среду MS, содержащую 0,5 мг/л БА и 0,1 мг/л ИМК; для индукции ризогенеза переносить побеги на среду MS, содержащую 0,5 мг/л ИМК;

• полученные растения-регенеранты высаживать в торфяные таблетки «Jiffy» для адаптации к условиям ex vitro.

Оздоровленные растения-регенеранты ремонтантных сортов земляники садовой Тарпан, Эвис Делайт и Флорина обладают высокими показателями хозяйственно-ценных признаков и могут быть рекомендованы для дальнейшего использования в первичном питомниководстве.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Линник, Т.А. Регенерационная активность различных типов эксплантов земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.) in vitro / T.A. Линник, A.B. Поляков // Известия Горского государственного аграрного университета. - Владикавказ, 2013. - Т. 50. - №2. -С. 15-18.

2. Лишшк, Т.А. Повышение эффективности размножения сортов земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.), характеризующихся низкой усообразующей способностью / A.B. Поляков, Т.А. Линник, Л.А. Таланова// Вестник Рязанского государственного агротехнологичсского университета имени П.А. Костычева. Научно-производств. журнал. - 2013. - №3 (19). - С. 42-46.

3. Линник, Т.А. Производство оздоровленного посадочного материала сортов земляники садовой (Fragaria х ananassa Duch.) с низкой усообразующей способностью методом клонального микроразмножения in vitro / Поляков A.B., Линник Т.А. // Вестник Московского государственного областного ушгаерситета, научный журнал. Серия «Естественные науки». - 2014. - №3. - М.: ИИУ МГОУ. - С. 35-42.

19

Статьи в прочих изданиях

4. Линшпс, Т.А. Влияние регуляторов роста на продуктивность и размножение растений земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.) in vivo / Т.А. Линник, A.B. Поляков, Л.А. Таланова // Научные достижения — в сельскохозяйственную практику: межвузовский сборник научных трудов. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет», 2012. — С. 70-73.

5. Линник, Т.А. Регенерация растений земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.) из лепестка и листа / A.B. Поляков, Т.А. Линник // Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты: сб. науч. трудов. Выпуск 20. - М. : РАЕН, 2012. -С. 43-46.

6. Линник, Т.А. Продуктивность новых ремонтантных сортов земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.) со слабой усообразующей способностью в условиях защищенного грунта Московской области / Т.А. Линник, A.B. Поляков // Селекция на адаптивность и создание нового генофонда в современном овощеводстве (VI Квасниковские чтения). Международная научно-практическая конференция (8 августа 2013 г.). Материалы докладов, сообщений / ВНИИО — М. : Изд-во ООО «Полиграф-Бизнес», 2013. - С. 206210.

7. Линник, Т.А. Устойчивость к фитопатогенам растений-регенерантов земляники садовой (Fragaria х ananassa Duch.), полученных in vitro / Т.А. Линник, A.B. Поляков // Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты: сб. науч. трудов. Выпуск 21.-М.: РАЕН, 2013. - С. 62-64.

8. Линник, Т.А. Повышение коэффициента размножения сортов земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.) с низкой усообразующей способностью при использовании регуляторов роста / Т.А. Линник // Инновационные технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства: материалы юбилейной Междунар. науч. практ. конф. (Рязань, 30-31 янв. 2014) / под ред. Д.В. Виноградова. - Рязань : ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2014. - С. 185-188.

9. Линник, Т.А. Основные биохимические показатели ягод растений-регенератов земляники садовой (Fragaria х ananassa Duch.) различного происхождения / Т.А. Линник, A.B. Поляков // Экологические проблемы современного овощеводства и качество овощной продукции: сборник научных трудов, выпуск 1. - М. : ФГБНУ ВНИИО, 2014.-С. 308-312.

Методическое руководство

10. Линник, Т.А. Получение посадочного материала ремонтантных сортов земляники садовой (Fragaria х ananassa Duch.), характеризующихся низкой усообразующей способностью. Методическое руководство / A.B. Поляков, Т.А. Линник. - М. : ФГБНУ ВНИИО, 2014.-22 с.

Подписано в печать 28.10.2014 г. Формат 60x84716. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 128.

Отпечатано в типографии ООО «Петит». 140180, г. Жуковский, ул. Энергетическая, 7а. (495) 556-17-30 petit@trancom.ru