Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Развитие картофеля и влияние регуляторов роста на образование микроклубней

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Развитие картофеля и влияние регуляторов роста на образование микроклубней"

министерство сельского хозяйства.российской федерации

сащт-петербургский государственный Аграрный университет

На правах рукописи

рагида хонси

развитие картофеля и влияние регуляторов роста на образование никроклубнеи

Специальность: 03.00. 12 - Физиология растений

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин

1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор В.М.Бурень, кандидат сельскохозяйственных наук Н.В.Оболоник

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Н.Ф.Батыгин; ■ кандидат биологических наук, доцент В.Н.Бредихин

Ведущее учреждение: Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И.Вавилова

Защита диссертации состоится " 23 » 1995 г.

час. "• 30 "шн. на заседании Диссертационного совета Д'120.37.01 в Санкт-Петербургской государственном аграрном университете по адресу: 189620, С.-Петербург-Пушкин, Петербургское шоссе, 2, ауд. 239, уч. корпус Г'а"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке С11ГАУ.

Автореферат разослан " " 'Ус^^МХ 1995г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук,

профессор .Л ^ В.П.Царенко

- I -

Обгаая характеристика работы Актуальность темы. В настоящее время большое значение придается биотехнологическим методам оздоровления картофеля. Оти методы лежат в основе системы безвирусного сененоводства картофеля, включавшего оздоровление его сортов методом культуры апикальной меристемы в сочетании с терио- и химиотерапией, клопальное микроразмиожение с испльзогзаниен современных методов диагностики вирусов.

многолетнее изучение оздоровленного сененного картофеля показывает, что урожайность, его на 40 - во '/ выше обычного. Для получения оздоровленного исходного материала в необходимых объемах и включения его в первичное и элитное семеноводство применяют методы ускоренного размножения. Применение активных методов оздоровления и ускоренного размножения семенного картофеля имеет огромное значение для организации системы семеноводства в Сирийской Арабской Республике. Это определяет актуальность предложенной темы.

цель и задачи исследовании - изучить влияние регуляторов роста на образование микроклубпей в культуре in vitro. В ходе выполнения работы нами поставлены следующие задачи:

изучить анатомическое строение стебля как органа, в котором запасаются метаболиты, используемые для образования клубней;

изучить основные характеристики апексов картофеля; - определить подоудержипаюшую способность черенков стеблей и листьев растений, пырашегшых in Vitror

изучить влияние различных концентраций регуляторов роста (ВХЛ и квартазина) на растения картофеля in vitro при обычном освещении и температурном режиме. Их влияние на кор-пеобразопание,.вегетативный рост, образование микроклубней;

изучить влияние квартазина и сахарозы на клубнеоб-разовлние;

• обосновать причины образования микроклубпей. Научная новизна работа. В нашей работы впервые показано, что при развитии растений апекс стебля картофеля,' образтпия зачатки листьев, не изменяет своих основных параметров в зоне инициального кольца: остается неизменным диаметр апекса, число клеток по диаметру и высота недифференцированной части апекса. Установлено, что способность сортов Формировать иик-роклубни зависит от их Физиологических особенностей, связан-

- г -

ных с аттрагируюшей способностью. Квартазин оказывает положительное влияние на скорость образования никроклубней и их число. Различные концентрации БКА отрицательно влияют на число микроклубней, но увеличивают массу одного микроклубня.

Практическая ценность работы. С результате проведенных исследовании выявлено, что использование регуляторов роста (квартазин) в составе питательной среди способствует увеличению выхода никроклубней. Белкозкн БКА оказал положительное влияние на массу никроклубней.

Использование сахарозы <7Я) в составе питательной среды способствует увеличению выхода никроклубней.

Установлена возможность использования никроклубней в качестве посадочного материала для ускоренного размножения семенного картофеля.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов СП ГА!/ (Пушкин, 1994) и на научных сененарах кафедры Физиологии растений.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, методическую часть, эк-' спериментальиую часть, в которой приведены результаты исследований, основные выводы. Диссертация изложена на 156 стгани-цах машинописного текста и иллюстрирована 26 рисунками, 17 таблицами и 9 фотографиями, список литературы включает 150 наименований, из них 53 на иностранных языках.

Список сокращений! ИUK - а-наФтилуксусная кислота; ГА -гиббереллин; ЮТ - нитокинииы; АБК - абснизовая кислота; ГК)

- короткий день; (Л) - длинный день; ш1 - сорт 1]ушкинен: tin

- сорт Невский: Ш - сорт Ленинградский; БКА - белказин; HS

- среда Иурасиге-Скура.

Обзор литературы

в обзоре литературы дан анализ работ русских и зарубежных авторов но вопросам развития растений картофеля. Детально описаны методы пг 'учения безвирусного исходного посадочного материала картофеля, приемы ускоренного размножения семенного картофеля, оздоровленного методом апикальных меристем. Особое внимание уделено клубнео&разованию in vitro, способствующему ускоренному размножению картофеля, здесь же рассматриваются условия и факторы, влияюшие на образование микроклубней в культуре in vitro.

- 3 -

Материал, методика и условия проведения опытов Экспериментальная работа выполнялась в 1991 - 1994 гг. путем закладки лабораторных опытов и проведения лабораториях анализов на опытной станции по селекции и семеноводству картофеля и кафедры Физиологии растений СПГЛУ. Материалом для исследования послужили меристемные Растения трех сортов картофеля: Пушкине«, Невский и Ленинградский. Работу по ускоренному размножению мернстемного материала вели на питательной среде Нурасиге-Скуга и соответствии с методическими указаниями по оздоровлению и ускоренному размножению семенного картофеля ШИИКХ, УкрНИИКХ, 1905).

С целью совершенствования методики индуцирования клубне-образования 1п vtt.ro были заложены следующие опыты:

1. Определяли диаметр апекса в зоне инициального кольца при поноши рисовального аппарата РА-4 и микроскопа.

г. Подсчитывали число клеток по радиусу стебля (средняя часть стебля пробирочных растений). Определяли число слоев клеток коры, включая эпидермис, слоев клеток камбия и число клеток сердпевины. Клетки зарисовывали и определяли их диа-нетр.

3. Водоудерживаюшую способность различных органов и их частей определяли так. Из стебля вырезали черенок длиной 1 см, изпешивали па торсионных весах УТ-500. Черенки помешали на часовые стекла и ставили в термостат. Черенки взвешивали через каждые о. 5 часа. 13 термостате устанавливали температуру 37"С. При такой температуре наиболее активно Функционируют Фегмепты, а пода испаряется достаточно интенсивно.

динамику испарения воды определяли так. За исходную массу черенка брали первоначальный вес. Нассу испарившейся воды за каждые о.5 часа относили к исходной массе и определяли процент испарившейся воды. Через 3. 5 - 'I. О часа опит прекращали. Пасса черенка после всех взвешиваний, отнесенная к первоначальной массе, и составила остаточную иассу.

'i. Ноделыше опыты по Формированию никроклубней проводили так. Пробирочные растения делили на 4-5 черенков. Каждый черенок содержал одну почку. Черенки заворачивали во влажную Фильтровальную бумагу и рулоны помечали во влажную камеру, опыт продолжался 15 - 1Л суток.

Ь. Формирование микроклубией исследовали по общепринятой

методике. В питательную среду вносили сахарозу и регуляторы роста в различных концентрациях.

б. Растворы квартазина И сахарозы использовали для регуляции клубиеобразования в темноте, на свет, и при различной температуре.

Результаты исследований Развитие растений картофеля I. Основные паранетры стебля и апекса картофеля, выращенного in vitro Ны исследовали расположение клеток в стеблях картофеля (табл. 1,3). В опытах использовали 12 сортов картофеля, оказалось. что диаметр стеблей пробирочных растений колеблется в пределах от 1 до 2 мм. Число клеток, расположенных по радиусу стебля в коре, камбии и сердцевине остается относительно постоянным (табл.1) и мало зависит от сортовых особенностей. Скорее всего эти числа клеток составляют некоторые исходные величины, ниже которых структуры стебля не Формируются, то есть канбпалыше клетки могут заложиться только тогда, когда В стебле будет слой коры с определенным числом клеток. Наш опыты показали, что таких слоев коры должно быть 5-6 (табл. 1). Всего но диаметру сердцевина стебля меристеипых растений содержит 10 - 13 слоев клеток, по радиусу 5-6 слоев (табл. I). Известно, что иеристематические клетки апикальных меристем имеют диаметр от в до IE мкн, в среднем их диаметр равен ю мкм (Бурень. 1984).

Оказалось, что клетки коры пробирочных растений в зависимости от сорта увеличивают свой диаметр в 3 - б раз (табл. 2). Наиболее мелкие клетки коры мы обнаружили в стеблях сорта Невский (33.54 мкм), тогда как у сорта Пушкинец диаметр клетки коры достиг 04 мкм. то есть увеличился В в раз относительно исходной величины (to мкм).

Просматривается прямая зависимость величины диаметра клеток от тол шины (диаметра) стебля (табл.2). Ны склонны считать, что рост клеток коры (и других тканей) связан с активностью в них гидролитических ферментов, клетки растут в основной за счет увеличения объема вак/олей. чей активней гидролитические Ферненты в клетках, тем интенсивнее увеличивается их вакуоль, возможно, что сало старение клеток и недостаток нетаболитов стимулируют рост диаметра клеток коры. Поперечный диаметр клеток камбия увеличивается всего в 2

таблица 1

число слоев клеток по радиусу поперечного сечения стеблей пробирочных растений картофеля

сорт Диаметр Число слоев клеток

стебля (HM) коры камбия сердцевины

I. Пушкинец 1. 91 5 г 5

г. невский 1. 00 5 3 5

3. Ленинградский l. '10 5 3 5

4. Электра 1. '15 б 3 5

5. Civa 1. 50 б 3 б

б. Пригожий-В 1. 33 б 3 б

7. Синвол 1. 40 5 г б

в. Sea 1а 1. 40 5 г б

9. Ute 1. 33 5 г б

10. Adretta 1. 30 5 г 5

11. Amia 1. 90 б 3 5

ta. Christa 1. 71 б г б.

- з раза относительно величины меристенатических клеток. Исследованные сорта картофеля мало отличаются по величине поперечного диаметра камбиальных )слеток (табл.3). Возможно, что клетей камбия обеспечены метаболитами, которые поступают в них кпк из клеток коры и клеток сердцевины, так и из клеток Флоэмы и ксилемы, постоянное снабжение клеток камбия метаболитами не дает им возможности полиостью дифференцироваться в клетки коры или сердцевины. Поперечные и продольные деления клеток камбия - это признак Того, что в них метаболиты поступают и по поперечном/, диаметру от ниже расположенных камбиальных клеток. За счет этого направленного потока клетки делятся во малому диаметру. Продольные деления обеспечиваются током метаболитов из клеток коры и сердцевины.

Клетки сердцевины у керистемних растения увеличивают спой диаметр в б - ^ раз относительно Исходных меристенатических клеток. Причины увеличения диаметра но выяснены. Кн считаем, что они сходны с причинами роста клеток кори, то есть их рост обеспечивается за счет притока воды, вызванного накопление« в

- о -

Таблица 2

Основные характеристики клеток стеблей пробирочных растений картофеля

Сорт Диаметр диаметр клеток, нкм Число клеток на

стебля, поперечном срезе

(нн)-------—

коры камбия сердце- коры камбия сердцевины вины

1. Пушкинец 1. 91 03. 80 26. 31 95. 73 358 307 100

г. Невский 1. 00 33. 54 El. 05 52. 63 517 336 100

3. Ленинградский 1. 40 40. 55 23. 33 00. 88 542 3S3 100

4. Электра 1. 45 54. 11 30. 33 61. 55 504 247 100

5. Civa 1. 50 47. 55 33. 22 60. 15 594 261 144

6- Пригожий-г 1. 33 43. 33 30. И 51. 66 578 250 144

7. Символ 1. 40 50. 33 29. 33 62. 71 436 221 144

е. Seal а 1. 40 52. 33 32. 57 60. И 450 193 144

9. Ute 1. 33 40. 33 28. 33 59. 15 432 216 144

10. Adretta 1. 30 52. 40 27. 33 62. 11 421 198 100

и. Amia 1. 90 63. ßfl 40. 55 93, 55 544 312 100

12. Christa 1. TI 42. 33 22. 22 92. 55 761 415 144

этих клетках осмотически деятельных веществ. Последние образовались за счет гидролиза органелл. мембран и полимерных структур клеток. Подсчет числа клеток на поперечном срезе стебля показал, что по этому показателю сорта имеют значительные отличия (табл. 2). Надо сказать, что мы ожидали более близких показателей. В пробирочной культуре условия выращивания, достаточно стабильны и по составу питательной среды и по другим внешним Факторам. Остается допустить, что действительно между сортами есть значительные "внутренние" отличия, которые легко обнаруживаются при культивировании in vitro. В дальнейшем эти отличия между сортами будут использованы для обоснования их способности Формировать никроклубни.

Ны определили величину диаметра апекса у растений 5 сортов картофеля, растущих в пробирках. Результаты измерений показали, что диаметры апексов исследовашшх сортов имеют величину 100 - Юв нкм (табл.3). В таблице приведены результаты каждого из 10 измерений по 5 сортам.

Таким образом, диаметр апекса достаточно стабилен, и учитывая то, что по диаметру расположены меристенатические клетки следует заключить, что число клеток по дианетру достаточно постоянно, критическое число клеток, способное обеспечить локальную дифференциацию клеток п апексе составляет 10 - 12 слоев.

Лпекс пробирочного растения не Формирует зачатков цветков, мн не наблюдали образование микроклубней апексами верхушек. Свойство Формировать микроклубни наиболее часто проявлялось у апикальных структур столонов и ппзушпмх почек.

2. Водоудерживающая способность черенков, стеблей и листьев картофеля

При потере воды, за счет усиления гидролитических процессов. могут ускорятся процессы дифференциации клеток в боковых и верхушечных почках. Дифференциация клеток приводит к образованию микроклубней. Почка, медленно теряюшая воду, - это акцептор метаболитов. Притекаюгаие в почку нетаболита могут быть использованы для образования новых клеток, то есть для Формирования микроклубней.

Как видно из данных табл. 'I, черепки, содержащие почку, испаряли иоду менее интенсивно, чем черенки, не содержащие почку. Наиболее интенсивно испарял воду черенок, расположенный выше почки. Ми предполагаем, что интенсивность испарения поды есть показатель активности гидролитических процессов. Часть стебля, расположенная выше почки. является, очевидно, основным источником метаболитов Для образования микроклубней. Среднее положение но интенсивности испарения воды занимает черенок, расположенный ниже почки (табл.'1).

Результаты наших исследований показали, что черенки сорта Ленинградский за '1 часа экспозиции при температуре 37"С испарили меньше воды, чем черенки других сортов. Пибольшая еодоудеряинаютая способность характерна для черенка с почкой сор-га Ленинградский, через '1 часа его остаточная масса составила 36.1 V. (• тл'бл.'1 ). По динамике испарения поды черенки сорта Ленинградский отличаются от черенков других сортов тем, что черенок с почкой за первый час экспозиции испарял н 2 раза меньше воды, чем аналогичные черенки других сортов ( табл.'I ). Таким образок, сорт Ленинградский, дампий большее число микроклубней, отличается от сортов Невский и Пушкингц важной особенностью. Его стеблевые почки медленно

Таблица 3

Величина диаметра апекса побега картофеля в зоне инициального кольца

Сорт Диаметр апекса, (нкм) Средний

дианетр, И

1. ПУШКИНец 89.5 90.7 105.3 105. 3 100.0 94. 7 100.0 105.3 105.3 100.0 100. ОНО. 19 '

со

2. Невский 115.8 105.3 105. 3 100.0 110.5 110.5 105.3 105.3 105.3 105.3 106.6610.18

3. Ленинградский 93.5 94. 8 100.19 105.7 100.8 94.8 100.19 105. 7 105.7 100.8 100.2210.17

4. Christa 115.3 100.0 110.7 105.0 105.0 110.5 115.3 100.0 115.3 100.0 107.7110.22

5. Estimo 113.6 100.9 112.7 112. 7 100.9 100.9 112.0 112.7 113.6 100.9 108.0910.21

Таблица 4

Диланика испарения поды из черенков стебля картофеля

СОРТ Черенок испарение воды, У. остаточная насса, '/.

вреня (часы)

1.0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5 4. 0

Пушсинец выше почки почка ниже почки 7. 1 16. 6 8. 3 7. 1 16. 6 8. 3 21. 1 16. 6 8. 3 21. 4 16. 6 16. 6 21. 4 16. 6 33. 3 14. 2 0 8. 3 0 0 0 7. 4 17. 0 8. 6

Невский вше почта! почка ниже почки 21.4 18. 7 22. 2 14. 2 18. 7 11. 1 14. 2 12. 5 И. 1 14. 2 12. 5 11. 1 7. 14 12. 5 16. 6 21. 4 0 11. 1 . 0 0 5. 5 7. 46 25. 1 11. 3

Ленин- выше почки 16. 6 16. 6 16. 6 16. 6 16. 6 0 0 17. 0

градский почка 7. 1 14. 2 14. 2 7. 1 7. 1 14. 2 0 36. 1

ниже почки 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5 0 25. 0

испаряют воду в начальный период экспозиции. Очевидно, что это дает возможность почке поддерживать свою аттрагируюшую способность на более высоком уровне, чем это характерно для почек других сортов, более интенсивно теряющих воду. Следовательно, способность черенков с почкой удерживать воду можно использовать как тест для характеристики способности сорта Формировать ьлкроклубни.

Черенки, расположенные выше почки, более интенсивно теряли воду, это нозоляет предложить модель, по которой при черенковании надо оставлять над ночкой более длинную часть черенка, чен под почкой.

Чаше всего при определении водоудерхиваюшей способности листьев используют тенпературу но - 25"С. Ны вели опыты с черенками, состоящими в поперечнике из большого числа клеток, и ставили задачу повысить активность гидролитических Ферментов. Ны брали листья из средней части стебля. Результаты опытов показали, что листья теряют воду с интенсивность» близкой к потере воды черенкани стеблей. За 4 часа листья пробирочных

- 10 -

растений теряют 75-90-: своей массы.

Результаты опытов показали, что использованные сорта картофеля значительно отличались по способности удерживать воду. Так, черенки сорта Путакинед, взятые из растений, росших на среде с концентрацией сахарозы 1 '/■ имели остаточную массу 30. 2 г, черенки сорта Невский-47. '¿У-, сорта Ленинградский -43. б*. Квартазин ( 0. 5 г/л ) усилил водоотдачу, и остаточная масса черенков в этом варианте была ниже у всех сортов.

При более высоких концентрациях сахарозы (7'/) остаточная насса черенков у сорта Пушкинен была равна 59. 1 то есть почта на 30 '/■ выше, чем у черенков иа 1 сахарозе. Квартазин и при повышенной концентрации сахарозы усилил испарение воды, отчего остаточная масса составила 44. 7 у..

V сорта Невский повышенная концентрация сахарозы также сдержала скорость испарения воды, хотя и намного меньше, чен у сорта Пушкинен. Квартазин ускорил испарение воды у черенков сорта Невский и очень значительно - до 26. 9остаточной нассы.

Черенки сорта Ленинградский взятые со среды с концентрацией сахарозы 7 '/•, очень интенсивно испаряли воду. Их остаточная масса была равна 23.5 у.. то есть почти в 2 раза неныпе. чем черенков сорта Пушкинен.

3. Блйяние коартаэииа и ККЛ на образование микроклубней у картофеля

Культивировали черенки при температуре »23 - 25"С, 16 -часовом Фотопериоде, влажности воздуха 70 - 00 я и освещенности чооо люкс, на питательной среде м:;, содержащей о. 0'1 иг/ л кинетика, О. 1 мг/л ГА. 1 мг/л ИУК, О. 25 нг/л аденина. 6-7 г'/л агар-агара и 7У- сахарозы. Кроме общепринятых компонентов мы добавляли БКЛ в концентрациях (150; 200; 250 мг/л) и квартазин (0.5; 1.0; 1.5 г/л). Контролем служили растения, выращенные на среде Н5 без добавок фитогормонов (табл.5).

Как видно из таблицы, способность образовывать клубни в значительной степеии зависит от особенностей сорта. Как правило, для сорта Ленинградский характерна большая способность клубнеобрззования.

Число микрогслубней в вариантах с БКА была на уровне контроля или чуть ниже. Большее влияние при этом окапывает не концентрация БКЛ, а сортовые особенности.

Эффективным для клубнеобраяонания является введение • в среду квартазинл. Дл*е минимальная концентрация (0, 5 г/л)

Таблица 5

Влияние БКА и квартазина на число и массу мгасроклубней картофеля

НЗ КЗ ♦ БКА Н5 + БКА НБ + БКА НБ*квартазин НЗчсвагтазин КЗ'квартазин СОРТ (150 НГ/Л) (200 НГ/Л) (250 МГ/Л) (0.5 Г/Л) (1 г/л) < 1.5 Г/Л)

Пушкинеп О. 14 О. 08 О. 00 О. 08 О. 42 О. 38 О. 56

73.8 41.84 43.73 89.73 62.48 21.52 29.85

Невский 0.10 0.07 0.03 0.08 0.64 0.48 0.34

О 12. О О О 29. 73 29. 05 20. 77

Ленин- О. 47 0.43 О. 46 О. 42 О. 72 О. 69 О. 62

градский 28. 10 59. 54 45. 39 36. 22 24. 39 25. 32 33. 91

Примечание: во каждону сорту, верхняя строка

нижняя строка

- число микроклубпей на 1 растение, через 1 месяц;

- масса одного ншсроклубня, мг; через 2 несяпа;

увеличивает число микроклубней в 1.5 - 4.0 раза, особенно разко у сортов Невский и Путпкидед.

Введение в среду различных концентраций БКА увеличивало нассу микроклубней у сортов Пушкилед и Ленинградский. Добавление квартазина к среде угнетает рост клуоней сорта Пуппш-неп, особенно при кониецтрапии 1 г/л, ко способствует увеличению массы клубпей у сорта Невский.

4. Влияние сахарозы и квартазина на образование микроклубией у картофеля Изучение влияния сахарозы (7 '/■) и квартазина (О. 5 г/л) проводилось на свету при температуре 23 - 25"С и в темноте При температуре 10 - 12"С. Результаты наблюдения показывают, что формирование вегетативных органов при таких условиях зависит. прежде всего, от сортовых особенностей. Из табл. б видно, что в варианте с квартазином черенки образовали микрок-лубпи через 10 дней после черенкования. Картофель сорта Ленинградский образовал 25 микроклубней. а на среде с 7 я сахарозы - 60 мккроклубней. то есть в 2. 'I раза больше.

Квартазик сдержал образование листьев на свету в 9 раз у сорта Пушкине«. Квартазин был более эффективен в темноте: по всем сортам листья больше закладывались в варианте с квартазином. В темноте сорт Ленинградский образовал больше мшерок-лубней в варианте с квартазином (40 штук), что в 2 раза больше, чем в варианте без квартазина (табл. 7). У сортов Пушкииец и Невский корни образовывались только в варианте с 7 г сахарозой, а по сорту Ленинградский в обоих случаях.

Темпы роста культур на свету и в темноте существенно различаются. Ткани, находившиеся на свету, способные к Фотосинтезу, характеризуются повышенной скоростью роста по сравнению с вырашенными в темноте.

Сахароза оказывает положительное влияние ил рост тканей и образование листьев и корней на свету. Формирование листьев наблюдали только на свету. Образование микроклубней на свету было только у сорта Ленинградский, а в темноте у сорта Пушки-под в варианте с 7и сахарозой без квартазина. Микроклубни на свету были тенно-зеленой окраски и округлой Формы, а в темноте были удлиненно-овальной Форны и белого цвета.

5. физиологические механизны образования никроклубней у картофеля Весь экспериментальный материал, который мы получили по

Таблица б

Влияние отдельных компонентов питания и их концентрации на Формирование вегетативных органов картофеля

Количество вегетативных органов на 100 растений

Сорт Вариант --

листьев корней микроклубней

Н А СВЕТУ

Пуни синец Т/. сахарозы 467 850 0

7* сахарозы*

0. 5 квартазина 50 0 0

Невский 7У. сахарозы 83 33 0

Т/. сахарозы*

0. 5 квартазина 0 0 0

Ленин- 7У. сахарозы 360 580 60

градский 7К сахарозы*

0. 5 квартазина 100 0 25

В ТЕМНОТ Е

Пушкинец 7% сахарозы 40 700 80

7И сахарозы*

0. 5 квартазина 120 0 0

Невский V сахарозы 60 580 0

7'/ сахарозы*

0. 5 квартазина 100 0 0

ленин- 7/. сахарозы 0 . 280 20

градский 7/. сахарозы*

0. 5 квартазина 60 260 40

ходу исследований, и обширный литературный обзор по этону вопросу позволяет обосновать Физиологический механизм образования никроклубней.

Мы видим свою задачу в том, чтобы найти логику, на основании которой можно объединить три системы факторов. Первая

система - инициирующая роль в клубнеобразовании сахарозы и метаболитов обшего обмена (аминокислот, жиров, витаминов и др. ). Вторая система - гормональные Факторы. Третья система -структурные Факторы, то есть расположение клеток, их локальная дифференциация, ориентация делений и др.

Клубень образуется за счет утолшения части стебля, лежащего ниже верхушки апекса. Апекс образовал зачатки листьев и мог расти в длину, не образуя клубня. Для этого в нем должны были происходить, в основном, антиклинальные деления клеток, то есть деления перпендикулярные продольной оси апекса. Клетки стебля, расположенные ниже апекса, делились периклинально, то есть параллельно продольной оси апекса. За счет этих ориентированных делений и образовалось утолтение, которое в дальнейшем превратится в клубень, если клетки этой зоны будут продолжать делиться вериклииально.

следовательно, вопрос о аричине образования клубня, то есть вопрос о физиологических механизмах образования клубня, так или иначе сводится к объяснении причин периориентаиии клеточных делений части стебля, прилегающей к основанию апекса. Эту часть стебля мы назвали "локус заложения клубня" (ЛЗК).

После накопления некоторого критического числа клеток в /Ш возникают градиенты Факторов, некоторые внутренние клетки прекращают деления, растягиваются и дифференцируются. Фито-гормоны стимулируют растяжение клеток не по всену ЛЗК, а только во внутренней часта локуса. Здесь за счет гидролитических процессов в клетках внутренней части локуса накапливаются свободные метаболиты обшего обмена. Они транспортируются в мерис^ематические клетки ЛЗК и ориентируют деления на не-риклиналыше. За счет Таких делений клеток образуются клубни.

Основные .выводы

1. Способность сортов картофеля Формировать никроклубни зависит от их Физиологических особенностей и связана с аттра-гируюшей способностью боковых почек стеблей.

2. Основными Факторами, индуцируюшими клубнеобразованис в культуре in vitro являются концентрация сахарозы в питательной среде и наличие регуляторов роста.

3. Водоудерживашая способность черенка, содержащего почку, выше, чем у черенка не имеющего почки. Наиболее испарял воду черенок, расположенный выше почки.

'1. Водоудерживаюшая способность черенков сортов Пушкинец и Невский, полученных от растений на питательной среде с квартазинои ниже, чем у черенков без квартазина. У сорта Ленинградский квартазин сдерживает испарение поди.

5. Пробирочные растения различных сортов имеют сходную и стабильную величину диаметра апекса побега в золе инициального кольпа.

6. Число слоев клеток различных тканей по радиусу поперечного сечения стебля не имеет значительных отличий у различных сортов.

7. Физиологические неханизмы образования никроклубней (клубней) у картофеля основаны на взаимодействии трех Факторов:

а) при токе в апекс метаболитов общего обнена;

б) функции гормонов, включая регуляторы роста;

в) ориентации клеточных делений.

Практические рекомендации

1. Для повышения выхода микроклубней картофеля в культуре in vitro рекомендовать добавление в состав питательной среды Нурашиге-Скуга квартазина (0.5 г/л) и сахарозы (7-й'/.).

2. Использовать нижние и средние черенки растения для клубнеобразования, а верхушечные - Для регенерации.

3. Свет и тенпература регулируют оброзование вегетативных органов (листьев, корней). Темнота стимулирует образование микроклубней.

Подписано к печати 9.02.1995 г. Заказ № 21 рп. п.л. I, тир. 100 Типография С.-Петербургского государственного аграрного университета