Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная оценка способов получения исходных микрорастений при выращивании оздоровленного материала картофеля

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная оценка способов получения исходных микрорастений при выращивании оздоровленного материала картофеля"

005009052

ГАЛУШКА ПАВЕЛ АНДРЕЕВИЧ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИСХОДНЫХ МИКРОРАСТЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ОЗДОРОВЛЕННОГО МАТЕРИАЛА КАРТОФЕЛЯ

Специальность 06. 01. 05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

2 ОЕВ 2С12

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2012 г.

005009052

Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хезяйства им. А.Г. Лорха Российской академии сельскохозяйственных наук в 2008 - 2010 гг.

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник Усков А.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Поляков Алексей Васильевич (ВНИИО); доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мамонов Евгений Васильевич (РГАУ - ТСХА им. К.А. Тимирязева) Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И.

Ведущее учреждение:

Вавилова

Защита состоится «XI » QnojpQ/l J 20/cl- года в Ю часов н заседании диссертационного совета Д 006.022.01. при Всероссийском научно-исследовательском институте овощеводства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 140153, Московская область, раменский район, д.Верея, строение 500, ВНИИО.

Факс: (49646)2-43-^4. E-mail: vniioh@yandex.ru. Сайт: www.vniioh.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института овощеводства Российской академии сельскохозяйственных наук.

Автореферат разослан

П

«/$_20/Я. г.

Учёный секретарь диссертационного совета ¿у

N

никова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние годы в практике российского картофелеводства утвердилась система воспроизводства оздоровленного исходного материала, сочегшощая проведение полевых отборов базовых клонов с использованием высокоэффективных биотехнологических лабораторных методов диагностики и элиминации патогенов и клонирования микрорастений (Анисимов, Усков, Юрлова, 2007). В результате практического освоения данной системы создан новый оригинальный фонд сортов картофеля селекции ВНИИКХ и других российских и зарубежных селекционных учреждений (Анисимов, 2005).

Используемая в настоящее время схема получения исходных микрорастений предполагает проведение не менее 10 черенкований в культуре in vitro в течение двух календарных лет. В целях оптимизации процесса воспроизводства исходного материала во ВНИИКХ в 2005 г. были начаты исследования по совершенствованию схемы получения исходных микрорастений, сокращающей продолжительность их культивирования в условиях in vitro, что позволит ускорить использование полученных оздоровленных растений в производственных программах по размножению новых перспективных сортов картофеля (Усков, 2010).

Одним из лимитирующих факторов, сдерживающих процесс размножения в данном случае, является время регенерации микрорастений из эксплантов и черенков при введении базовых клонов в культуру in vitro. В целях сокращения продолжительности регенерации микрорастений перспективно использование биологически активных веществ, ускоряющих процессы морфогенеза В предварительных опытах, проведенных во ВНИИКХ, использование ионов Скулачева повышало жизнеспособность мерйстематических эксплантов и значительно сокращало время регенерации микрорастений (Кравченко, Усков, Замятнин, 2008). В этой связи является актуальным изучение использования синтезированных в НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского (МГУ) специфических нанопродуктов SkQ (ионов Скулачева) при культивировании ростковых черенков картофеля в культуре in vitro и в полевой культуре.

Цели и задачи исследований. Цель настоящей работы усовершенствовать процесс получения оздоровленных исходных микрорастений для оригинального семеноводства картофеля.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние биологически активных веществ нового поколения (ионов Скулачева) на продолжительность регенерации; рост и развитие исходных микрорастений при культивировании ростковых черенков картофеля в условиях in vitro;

- оценить в условиях открытого грунта рост, развитие и продуктивность микрорастений, полученных с использованием базовой

двухлетней и оптимизированной одногодичной схем воспроизводства

полевую оценку роста, развития и продуктивности первого и второго клубневого потомства микрорастении ' полученных^ с использованием базовой двухлетней и оптимизированнои одногодичной схем воспроизводства исходного материала;

провести производственную проверку результатов опытов, дать их

ЭКОНомИЧесГо=Уна> мено пр£имущество в росте;

пшдуктивности исходного материала, полученного с использованием ^визированной одногодичной схемы воспроизводства по сравнению с

ДВУХХ~

и ризогенеза ростковых черенков картофеля в культуре in vitro. W значимость. Обоснована эффективность применения

новой "одногодичной схемы воспроизводства исходных микрорастении сокращающей продолжительность культивирования растении in vitro до 3-4 пассажеТ и обеспечивающей повышение урожайности и количественного выхоТ стандартной семенной фракции клубней в оригинальном

семеноводстве картофеля. „„рпяпятя SkOl

Определена оптимальная концентрация препарата ъкц 1,

стимулирующая процессы, морфогенеза ростковых черенков картофеля и

сокращаклцая время регенерации исходных микрорастении в культуре in

^ЛпроПпния работы. Результаты работы доложены и обсуждены на IX Международной конференции «Биология клеток растении т vitro и —1я» (Звенигород, 8-12 сентября 2008-г.), Международной научно методической конференции «Методы ^^^

процесса растений и фитоценозов» (Нальчик, 17-20 июня 2ХШ г.), научно практической^ конференции, посвященной 120-летию А.ГЛорха (Коренево 2Ш г), X Молодежной научной конференции «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и

Пу^п.я„н11 по материа'ла\г"лиссертац1пь 0с]ювн0е срдержание

диссертации полностью отражено в 7 опубликованных работах, в т.ч. в двух рецензируемых журналах^бщим объемом 1,2 п.л. Доля авторского участия

состадметболее ^^ Диссертационная работа изложена

на 101 странице машинописного текста, состоит из введения, семи глав, LlnoB предложений производству,списка использодай литературы и приложений. В работе имеется 22-таблицы, 6 рисунков, 16 приложении^ Список литературы включает 203 наименования, в том числе 31 - на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Исследования проводили в 2008-2010 гг. во Всероссийском НИИ картофельного хозяйства (п.Коренёво, Люберецкого района Московской области). Базовые клоны для введения в культуру in vitro были отобраны в 2006-2009 гг. в питомниках оригинального семеноводства ООО «Агрофирма «КРиММ» Упоровского района Тюменской области (с. Жуковский ранний) и СПК «Агрофирма «Элитный картофель» Раменского района Московской области (с. Крепыш). Оздоровленные исходные микрорастения получали с использованием двух схем: базовой двухлетней (БС) и сокращенной одногодичной (СС).

Базовая схема включала следующие этапы:

- полевая оценка и отбор базовых клонов;

- хранение в течение 3 месяцев при 2-3 С;

- послеуборочное лабораторное тестирование клонов на патогены;

- введение базовых клонов в культуру in vitro;

- получение исходных микрорастений для первого черенкования;

- поддерживающее клонирование in vitro-,

- повторная лабораторная оценка на патогены;

- 3-4 кратное черенкование in vitro-,

- высадка микрорастений в защищенный грунт.

В соответствии с данной схемой получение оздоровленных микрорастений предполагает проведение не менее 10 черенкований в культуре in vitro в течение двух календарных лет. Микрорастения, полученные с использованием базовой схемы и их последующие клубневые генерации, использовали в качестве контрольного варианта.

Сокращенная схема включала следующие этапы:

- полевая оценка и покустный отбор базовых клонов с одновременной их лабораторной оценкой на патогены;

- хранение в течение 3 месяцев при 2-3 С;

- форсированное проращивание и введение базовых клонов в культуру in vitro с использованием специфических регуляторов роста;

- получение исходных микрорастений для первого черенкования;

- повторная лабораторная оценка линий микрорастений на патогены;

- 3-4 кратное черенкования in vitro;

- высадка микрорастсний в грунт.

При использовании сокращенной схемы продолжительность культивирования микрорастений в условиях in vitro не превышает 4-5 месяцев, а количество черенкований - 3-4- цикла. Микрорастения; полученные с использованием одногодичной схемы, и их последующие клубневые генерации использовали в опытных вариантах.

Для исследований использовали оздоровленный материал ранних сортов картофеля селекции ВНИИКХ: Жуковский ранний и Крепыш.

Регуляторы роста, применяемые в опытах, были предоставлены разработчиками препаратов: фумар (диметиловый эфир аминофумаровой кислоты) - Институтом химической физики РАН (г. Москва), SkQl (соединения катионов трифенилдецилфосфония и аналогов пластихинона хлоропластов) - НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского (МГУ).

Схемы опытов:

Для изучения воздействия ионов Скулачева на рост и развитие ростковых черенков в условиях in vitro в 2008-2009 гг. закладывали лабораторный опыт по следующей схеме (опыт 1):

Варианты:

1. Контроль (без SkQl);

2. SkQl - 0,25 нМ;

3. SkQl - 2,5 нМ.

Повторность опыта - 20 черенков на вариант. Препарат SkQl добавляли в питательную среду МС после автоклавирования.

Оценку роста и развития ростковых черенков проводили через 20 и 40 дней после введения в культуру in vitro. Определяли морфогенную и ризогенную активность черенков, высоту и облиственность микрорастений-регенерантов.

Сравнительную оценку роста, развития и продуктивности микрорастений, полученных с использованием двухлетней базовой и одногодичной сокращённой схем воспроизводства, проводили в 2008-2010 гг. в условиях открытого грунта на вегетационной площадке с использованием рассадной культуры по следующей схеме (опыт 2):

Варианты:

1. Микрорастения (БС) - контроль

2. Микрорастения (СС);

3. Микрорастения (СС) + фумар;

4. Микрорастения (СС) + фумар + SkQl.

Повторность опыта четырёхкратная, по 20 растений в повторности.

Регулятор роста фумар добавляли в питательную среду перед последним черенкованием (0,1мг/л). Опрыскивание вегетирующих растений раствором препарата SkQl (25 нМ) проводили в фазу бутонизации - начало цветения.

В 2009-2010 гг. для сравнительной оценки роста, развития и продуктивности первого (I) и второго (II) клубневого потомства микрорастений, полученных с использованием двухлетней базовой и одногодичной сокращённой схем воспроизводства, закладывали полевые опыты по следующим схемам (опыт 3 и опыт 4):

Варианты:

1.1 клубневое потомство микрорастений (БС) - контроль;

2.1 клубневое потомство микрорастений (СС);

3. I клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+SkQl) -последействие;

4. I клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+SkQl) + SkQl.

Варианты:

1. II клубневое потомство микрорастений (БС)- контроль;

2. II клубневое потомство микрорастений (СС);

3. П клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+SkQl+SkQl) -последействие;

4. II клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+SkQl+SkQl) +

SkQl.

Повторность опытов четырёхкратная, по 25 клубней в повторности. Препарат SkQl в концентрации 25 нМ использовали для предпосадочной обработки клубней и опрыскивания посадок в фазу бутонизации - начала цветения.

Полевые опыты закладывали на экспериментальной базе ВНИИКХ в п.Коренёво Люберецкого района Московской области на связнопесчаной по механическому составу почве, которая характеризовалась следующими агрохимическими показателями: pHKCi - 4,7; гумус - 2,1%; Р205 -41,1; К20 -7,1 мг/100 г. почвы.

Метеорологические условия в годы проведения опытов были различными. В 2008 - 2009 гг. величины сумм активных температур и выпавших осадков были близки к средним многолетним значениям. Метеорологические условия 2010 года, характеризовавшиеся аномально высокими температурами воздуха и почвы, и дефицитом влаги в июле -августе, оказали неблагоприятные воздействия на рост и развития растений картофеля и их продуктивность. В этих условиях растения не смогли реализовать свой потенциал продуктивности. Полное отмирание ботвы, независимо от варианта опыта наблюдали уже в первой декаде августа.

Учёт лёта тлей. Видовой состав векторных переносчиков во время проведения исследований включал бобовую (Aphis fabae Scop), крушинную (Aphis nasturtii Kalt.), обыкновенную картофельную (Aulacothum solani Kalt) и персиковую {Mezodes persicae) тлю. Начало лёта тлей отмечено в начале первой декады июля. Массовый лёт тлей имел пиковый характер, принимая значения максимумов в конце второй декады июля. Наибольшее распространение среди отмеченных переносчиков имела крушинная тля, занимавшая около 40 % от общей численности тлей. За весь период вегетации по данному виду было зафиксировано 35 особей на ловушку в пик массового лёта. «Критический порог» вредоносности - 50 баллов, не был достигаут за весь период наблюдений. -

Фенологические наблюдения, измерения биометрических показателей и учет урожая проводили в соответствии с «Методикой исследований по культуре картофеля» (1967 г.). Степень пораженности растений вирусными болезнями в период вегетации определяли визуально в соответствии с

"Методами оценки оздоровленных сортов и меристемных линий в элитном семеноводстве картофеля" (1991 г.). Оценку скрытой зараженности материала вирусами проводили с использованием иммуноферментного анализа (сэндвич-вариант). Структуру урожая определяли в соответствии с ГОСТ 11856-89.

Производственную проверку результатов исследований проводили в 2009-2010 гг. на экспериментальной базе ВНИИКХ «Ильинское» Домодедовского района Московской области.

Для математической обработки экспериментальных данных использовали дисперсионный анализ (Доспехов, 1985).

Экономическую эффективность вариантов опытов определяли по методике ВНИИКХ (1991 г.).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Изучение воздействия ионов Скулачёва на рост и развитие ростковых черенков в условиях in vitro

В наших исследованиях добавление в искусственную питательную среду ионов Скулачёва способствовало интенсификации процессов морфогенеза ростковых черенков в культуре in vitro. Причём наиболее выражено данное воздействие проявлялось в первые 2-3 недели после введения в культуру. В среднем за два года исследований общее количество ростковых черенков с признаками морфогенеза при использовании препарата SkQl в концентрации 2,5 нМ возрастало с 15% на контроле до 40% для сорта Жуковский ранний и с 17,5 до 27,5% для сорта Крепыш через 20 суток после введения в культуру, и с 55,0 до 67,5% для сорта Жуковский ранний и с 52,5 до 57,0% для сорта Крепыш через 40 суток после помещения черенков на искусственную питательную среду.

Следует отметить, что добавление в среду МС препарата SkQl в концентрации 0,25 нМ не оказывало влияния на изменение морфогепной активности ростковых черенков.

Для характеристики морфогенеза ростковых черенков в культуре in vitro важное практическое значение имеет интенсивность его протекания, выражаемая временем регенерации и количеством микрорастений, получаемых из исходных черенков. Через 40 суток культивирования на среде с SkQl (2,5 нМ) в среднем за два года исследований 59% регенерантов сорта Жуковский ранний и 43% сорта Крепыш были пригодны к первому черенкованию против соответственно 36 и 33 % в контроле (табл. 1).

В этом случае увеличение количества микрорастений, пригодных к первому черенкованию, позволило значительно повысить коэффициент размножения оздоровленных исходных растений. В среднем за два года исследований общий выход стеблевых черенков после первого черенкования микрорастений-регенерантов, при культивировании материала на питательной среде МС с добавлением препарата SkQl в концентрации

«в

2,5нМ, возрастал в 2,7 раза для сорта Жуковский ранний ив 1,9 раза для сорта Крепыш. (Табл. 2.)

Таблица 1. - Количество регенерантов, пригодных к первому черенкованию через 40 суток после введения ростковых черенков в культуру

' ' in vitro

Вариант опыта 2008 г. 2009 г. Среднее 20082009 г.г.

шт. % шт. % шт. %

Жуковский ранний

Среда МС-конроль 5/17 29 3/5 60 4,0/11,0 36

MC+SkQl (2,5 нМ) 8/17 47 8/10 80 8,0/13,5 59

Крепыш

Среда МС-конроль 3/14 21 4/7 57 3,5/10,5 33

MC+SkQl (2,5 нМ) 8/13 62 2/10 20 5,0/11,5 43

Числитель - количество регенерантов, пригодных к первому черенкованию; Знаменатель - общее количество регенерантов.

Таблица 2. - Выход стеблевых черенков при использовании препарата ЯкС>] (после первого черенкования микрорастений - регенерантов)

Вариант опыта Количество стеблевых че ренков, шт.

2008 г. 2009 г. Среднее 20082009 гг.

Жуковский ранний

Среда МС-конроль 12 10 11,0

MC+SkQl (2,5 нМ) 25 34 29,5

Крепыш

Среда МС-конроль 7 п 8 7,5

MC+SkQl (2,5 нМ) 18 10 14

Проведенные расчеты показали, что для обеспечения производства высаживаемых в грунт 1000 оздоровленных растений изучаемых сортов в рамках предлагаемой одногодичной схемы воспроизводства микрорастений достаточно получать при использовании ионов Скулачева 20-40 исходных ростковых черенков. В этом случае коэффициент размножения составляет 1:25 - 1:50, а время включения полученных оздоровленных растений в производственные программы по размножению перспективных сортов картофеля сокращается на один сезон.

2. Сравнительная «цепка роста, развития .. продуктивности микрорастений, полученных с использованием двухлетней базовой и одногодичной сокращённой схем воспроизводства исходного материала

Сравнительная биометрическая оценка кустов, сформированных микрорастениями при выращивании в открытом грунте, позволила выявить наличие некоторого преимущества по высоте у микрорастении, полученных с иГользованием сокращённой схемы воспроизводства. Наиболее выражено отмеченные особенности проявлялись в условиях 2008-2009 гг., благоприятных для возделывания культуры картофеля. ^пвгкий

В среднем за три года исследований микрорастения сортов Жуковскии ранний и Крепыш, полученные по одногодичной сокращенной схеме воспроизводства, при выращивании в условиях открытого грунта превышали по высоте микрорастения, полученные по двухлетней базовой схеме, соответственно на 22 и 43 мм, или на 5,4 и 11,4% (табл. 3).

Таблица 3. - Биометрическая оценка высоты растений

Высота растений, мм

2008 г. 2009 г. 2010 г. Среднее 20082010 гг.

Жуковскии ранний

Микрорастения (БС) 335 419 467 41) /

Микрорастения (СС) 387 474 428 429

Микрорастения (СС) + фумар 365 446 470 427

Микрорастения (СС) + фумар + БкСН 410 469 496 458

НСРпа* 12,4 и 8,5 -

Крепыш -----

Миюэорастения (БС) 340 488 300 376

Микрорастения (СС) 417 507 333 419

Микрорастения (СС) + фумар 420 484 324 409

Микрорастения (СС) + фумар + 8к01 485 535 333 451

НСР095 15,3 7,0 12,0 ------

Оценка продуктивности микрорастений, выявила достоверные прибавки урожая при возделывании материала полученного с использованием сокращённой схемы воспроизводства. Прибавка урожая в этом случае была стабильна по годам исследовании и в среднем за три года составила 23 % для сорта Жуковский ранний и 19% для сорта Крепыш

(табл.4).

Таблица 4. - Продуктивность микрорастений, полученных с использованием базовой (БС) и сокращённой (СС) схем

воспроизводства исходного материала

Вариант опыта 2008 г. 2009 г. 2010 г. В среднем за 2008-2010 гг.

продуктивность прибавка урожая продуктивность прибавка урожая продуктивность прибавка урожая продуктивность прибавка урожая

г/куст г/куст ■г/куст г/куст %

Жуковский ранний

Микрорастения (БС) я 88 > 110 - 175 - 124

Микрорастения (СС) 110 22 147 37 201 26 153 23

Микрорастения (СС) + фумар 120 32 164 54 235 60 173 40

Микрорастения (СС) + фумар + 8кС>1 116 28 160 50 191 16 156 26

НСР095 - 7,1 - 12,5 - 25,4 - -

Крепыш

Микрорастения (БС) 209 - 156 - 77 . - 147 -

Микрорастения (СС) 251 42 182 26 92 15 175 19

Микрорастения (СС) + фумар 289 80 239 83 81 4 203 38

Микрорастения (СС) + фумар + БкСИ 275 66 218 62 89 12 194 32

НСР095 - 41,7 - 21,3 - 8,0 - -

Таблица 5.-

Структура урожая клубней, полученного при выращивании микрорастений в условиях открытого грунта

Вариант опыта Количество клубней, шт./куст

2008 г. 2009 г. 2010 г. В среднем за 2008-2010 гг.

всего 9-45 1 >45мм мм 1 всего 9-45 мм >45мм всего 9-45 мм >45мм всего 9-45 ■ мм >45мм

Жуковский ранний

Микрорастения (Б С) 4,1 3,9 0,2 4,4 4,3 0,1 5,2 4,6 0,6 4,6 4,3 0,3

Микрорастения (СС) 4,0 3,7 0,3 5Д 4,9 0,2 6,4 5,8 0,6 5,2 4,8 0,4

Микрорастения (СС) + фумар 35,5 3,3 0,2 5,9 5,7 ¿0,2 6,3 5,7 0,6 5,1 4,9 0,3

Микрорастения (СС) + фумар + ЭкСН 3,5 3,3 0,2 4,5 4,3 0,2 5,6 5,3 0,3 4,5 4,3 0,2

НСР095 0,8 0,7 0,2 1 1,1 0,1 2,8 1,2 0,2 - - -

Крепыш

Микрорастения (БС) 3,6 2,1 1,5 3,7 3,3 0,4 2,4 2,3 ОД 3,2 2,6 0,6

Микрорастения (СС) 4,0 2,6 1,4 з,з 3,1 0,2 3,7 3,6 0,1 3,7 3,1 0,6

Микрорастения (СС) + фумар 3,5 2Д 1,4 3,8 3,3 0,5 3,4 3,3 0,1 3,6 2,9 0,7

Микрорастения (СС) + фумар + вкф 3,6 2,1 1,5 3,0 2,7 0,3 4,0 3,6 0,4 3,5 2,8 0,7

НСР095 0,6 0,1 0,4 0,6 0,6 0,2 1,1 1,0 0,4 - - -

Использование регулятора роста фумар путём добавления в питательную среду МС (0,1 мг/л) перед последним черенкованием приводило к повышению продуктивности микрорастений, полученных с использованием сокращенной схемы воспроизводства, в 1,4 раза по сравнению с контролем. В этом случае были получены максимальные в опыте прибавки урожая - в среднем за три года на уровне 38-40 %.

При оценке структуры ' урожая выявлено увеличение общего количества клубней в среднем за три года исследований на 0,5-0,6 шт./куст при использовании материала, полученного по одногодичной сокращённой схеме воспроизводства. Отмеченные прибавки урожая обеспечивались, главным образом, за счет роста доли семенной фракции клубней размером 945 мм (табл. 5).

3. Сравнительная оценка роста, развития и продуктивности первого (I) и второго (II) клубневого потомства микрорастений, полученных с использованием двухлетней базовой и одногодичной сокращённой схем воспроизводства исходного материала

Биометрическая оценка посадок первого клубневого потомства микрорастений, полученных по сокращенной схеме воспроизводства, выявила формирование более мощной ботвы по сравнению с посадками первого клубневого потомства микрорастений, полученных по базовой схеме воспроизводства. Общая площадь листовой поверхности в данном случае в среднем за два года была выше на 15,4 % для сорта Жуковский ранний и на 43,8 % для сорта для сорта Крепыш. При этом обработки посадок раствором препарата 8кС>1 (25 нМ), способствовали дальнейшему увеличению площади листьев изучаемых сортов до 53,8-56,3 % (табл. 6).

Формирование более мощной ботвы на посадках опытных вариантов обеспечивало получение прибавки урожая первого клубневого потомства микрорастений лишь в благоприятных для возделывания картофеля условиях 2009 г. В этом году была получена прибавка урожая для сорта Жуковский ранний на уровне 2,9 т/га или 10% по отношению к урожаю полученному при оценке материала, произведенного с использованием базовой схемы воспроизводства исходных микрорастений. Одновременно, прибавка урожая по сорту Крепыш в данном случае не превышала величины ошибки опыта (табл. 7).

В условиях аномально высоких температур воздуха и почвы, а также засухи 2010 г. полное отмирание ботвы, независимо от варианта опыта наблюдали уже в первой декаде августа. В этом случае степень развития ботвы не оказывала воздействия на накопление урожая, который во всех вариантах опыта был на уровне 7-8 т/га.

При обработке клубней и растений препаратом 8кС>1 (25 нМ) были получены прибавки урожая на уровне 8,1 т/га для сорта Жуковский ранний и 4,1 т/га для сорта Крепыш, что составляло соответственно 28,0 и 12,7 % относительно урожая на контрольном варианте.

Таблица 6. - Биометрическая оценка посадок первого клубневого потомства

микрорастений

Вариант опыта Высота растений, мм Количество стеблей, шт./куст Площадь листьев, м2/куст

2009 г. 2010 г. среднее 20092010 гг. 2009 г. 2010 1 г' среднее 2009-гО 10 гг. 2009 г. 2010 г. среднее гооэ- го 10 гг.

Жуковский ранний

1 504 415 459 3,0 3,2 3,1 1,3 1,2 1,3

2 475 438 456 3,7 3,9 3,8 1,6 1,4 1,5

3 483 409 446 3,4 ЗД 3,3 1,6 1,5 1,5

4 513 418 465 3,6 3,3 3,5 2,5 1,5 2,0

НСРпчч 8,3 4,4 1,5 0,9 - - - -

Крепыш

1 523 439 481 3,6 3,5 3,6 1,5 1,7 1,6

2 473 468 471 3,2 3,2 3,2 2,0 2,6 2,3

3 552 461 506 3,5 3,8 3,7 2,0 2,0 2,0

4 515 452 483 3,9 3,2 3,6 2,6 2,5 2,5

НСР095 7,9 4,3 - 1,3 1,2 - - - -

Таблица 7. - Урожайность первого клубневого потомства микрорастений

Вариант опыта 2009 г. 2010 г.

масса клубней г/куст урожай т/га прибавка урожая масса клубней г/куст урожай т/га прибавка урожая

т/га % т/га %

Жуковский ранний

1 610 29,0 - - 174 8,2 -

2 671 31,9 2,9 10 145 6,9 -1,3 -15,8

3 635 30,2 1,2 4,1 168 7,9 -0,3 -3,6

4 781 37,1 8,1 28 180 8,6 0,4 4,8

НСР095 63,9 зд - - 84,7 2,5 - -

Крепыш

1 676 32,1 - 165 7,8 - -

2 681 32,4 0,3 0,9 153 7,2 -0,6 -7,6

3 713 33,9 1,8 5,6 150 7,1 -0,7 -8,9

4 761 36,2 4,1 12,7 142 6,7 -1,1 -14,1

НСР095 40,9 2,5 - - 48,2 2,2 - -

1 -1 клубневое потомство микрораетений (БС) - контроль;

2 -1 клубневое потомство микрорастений (СС);

3 -1 клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+8к(21) - последействие;

4 -1 клубневое потомство микрораетений (СС+фумар+8к<21) + Sk.Cn.

В наших исследованиях выявлено увеличение высоты растений и площади листовой поверхности при выращивании второго клубневого потомства микрорастений сорта Жуковский ранний, полученных по сокращенной схеме воспроизводства, по сравнению с контрольным вариантом. В этом случае увеличение высоты растений и общей площади листьев составляло соответственно 39 мм и 0,4 м2/куст, или 8,6 и 25,0%. В то же время на посадках сорта Крепыш увеличение высоты растений и площади листьев для данных вариантов составляло не более 2-3% (табл. 8).

Обработка материала, полученного по сокращенной схеме воспроизводства, препаратом Бкф (25 нМ) увеличивала площадь листовой поверхности относительно контрольного варианта на посадках сорта Жуковский ранний до 37,5 %, а на посадках сорта Крепыш - до 50,0 %.

Таблица 8. - Биометрическая оценка посадок второго клубневого потомства

микрорастений

Вариант опыта Высота растений, мм Количество стеблей, шт./куст Площадь листьев, м2/куст

Жуковский ранний

1 456 5,6 1,6

2 495 6,2 2,0

3 473 5,6 1,2

4 478 5,4 2,2

НСР095 4,6 1,2 -

Крепыш

1 504 5,7 3,0

2 517 5,7 3,1

3 491 5,6 1,2

4 523 5,8 4,5

НСР095 4,5 1,1 -

1 - II клубневое потомство микрорастений (БС) - контроль;

2 - II клубневое потомство микрорастений (С.С);

3- II клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+5кд1+8к(21) - последействие; 4 -II клубневое потомство микрорастений (СС+фумар+8кС}1+8к<21) + 8кС>1.

Отмеченные преимущества в росте и развитии ботвы при выращивании второго клубневого потомства микрорастений, полученных по одногодичной сокращенной схеме воспроизводства, в условиях вегетационного периода 2010 года не смогли трансформироваться в прибавки урожая как по массе, так и по количеству клубней. Для обоих изучаемых сортов наблюдаемые отклонения величин урожайности между вариантами

опыта в данном случае, как правило, находились в пределах наименьшей средней ошибки.

4. Производственная проверка

В результате производственной проверки, проведенной в 2009 г. на экспериментальной базе ВНИИКХ «Ильинское» Домодедовского района Московской области, была получена прибавка урожая первого клубневого потомства микрорастений сорта Жуковский ранний (СС) в размере 1,5 т/га, что составляло 7,6% по отношению к контролю.

5. Экономическая эффективность результатов исследований

При выращивании материала, полученного с использованием одногодичной схемы воспроизводства микрорастений (СС) условно чистый доход составлял 102181 руб/га для сорта Жуковский ранний и 10570 руб/га для сорта Крепыш. При этом окупаемость дополнительных затрат была на уровне 132 руб. на 1 руб. дополнительных вложений.

При ежегодных обработках материала (СС) регуляторами роста (фумар и SkQl) условно чистый доход возрастал до 282403 руб/га для сорта Жуковский ранний и до 141463 руб/га для сорта Крепыш. Окупаемость дополнительных затрат в этом случае составляла 54,9 руб на 1 руб затрат для сорта Жуковский ранний и 34,6 руб на 1 руб затрат для сорта Крепыш.

ВЫВОДЫ

1. Использование ионов Скулачева в культуре in vitro стимулировало процессы морфо- и ризогенеза ростковых черенков и сокращало время регенерации исходных микрорастений. После первого черенкования регенерантов, проведённого через 40 суток культивирования ростковых черенков на среде МС с добавлением препарата SkQl в концентрации 2,5 нМ, наблюдали увеличение коэффициента их размножения в зависимости от

сорта в 1,9-2,7 раза.

2. При выращивании в условиях открытого грунта микрорастения, полученные с использованием одногодичной сокращённой схемы воспроизводства, превосходили по развитию ботвы и продуктивности микрорастения картофеля, полученные с использованием двухлетней базовой схемы. В среднем за три года превышения в зависимости от сорта составляли 22-43 мм по высоте растений и 19-23% по урожайности. При этом прибавка урожая обеспечивалась за^чет увеличения общего количества клубней и доли стандартной семенной фракции размером 9-45 мм.

3. Использование ре1улятора роста фумар путём добавления в питательную среду МС (0,1 мг/л) перед последним черенкованием способствовало увеличению прибавки урожая микрорастений, полученных по сокращенной схеме воспроизводства, до 38-40% по сравнению с контролем.

4. Полевая оценка "первого клубневого потомства микрорастений выявила формирование более развитой ботвы при испытании материала, полученного с использованием сокращенной одногодичной схемы воспроизводства. В среднем за два года увеличение площади листовой поверхности по сравнению с материалом, полученным по базовой схеме, достигало 15,4% для сорта Жуковский ранний и 43,8% для сорта Крепыш. В результате в благоприятном для культуры картофеля 2009г. прибавка урожая клубней сорта Жуковский ранний составила 10% или 2,9 т/га.

5. Предпосадочная обработка клубней первого клубневого поколения микрорастений и опрыскивание посадок в фазу бутонизации - начало цветения препаратом SkQl в концентрации 25 нМ приводили к увеличению площади листьев до 53,8-56,3 % и прибавок урожая до 8,1 т/га или 28,0% для сорта Жуковский ранний и 4,1 т/га или 12,7% для сорта Крепыш.

6. Полевая оценка" «второго клубневого потомства микрорастений выявила увеличение на 25% площади листовой поверхности на посадках сорта Жуковский ранний при выращивании материала, полученного с использованием сокращенной схемы воспроизводства. Обработка данного материала препаратом SkQl (25 нМ) приводила к увеличению площади листьев на посадках сорта Жуковский ранний до 37,5% и на посадках сорта Крепыш - до 50% относительно контроля.

7. В результате производственной проверки, проведенной в 2009 г. на экспериментальной базе ВНИИКХ «Ильинское» Домодедовского района Московской области, была получена прибавка урожая первого клубневого потомства микрорастений сорта Жуковский ранний (СС) в размере 1,5 т/га, что составляло 7,6% по отношению к контролю.

8. При выращивании материала, полученного с использованием сокращенной схемы воспроизводства микрорастений условно чистый доход составлял 102181 руб/га для сорта Жуковский ранний и 10570 руб/га для сорта Крепыш. При этом окупаемость дополнительных затрат была на уровне 132 руб. на 1 руб. вложений. При обработках материала регуляторами роста (фумар и SkQl) условно чистый доход возрастал до 282403 руб/га для сорта Жуковский ранний и до 141463 руб/га для сорта Крепыш при окупаемости дополнительных затрат соответственно 54,9 и 34,6 руб. на 1 руб дополнительных затрат.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В целях ускоренного размножения новых перспективных сортов картофеля оригинаторам сортов рекомендуется применять сокращённую одногодичную схему воспроизводства микрорастений, обеспечивающую их использование в производственных программах следующего сезона при не более чем 3-4 циклах черенкования in vitro.

2. Для интенсификации процессов морфогенеза и сокращения времени регенерации микрорастений при культивировании ростковых черенков картофеля в культуре in vitro рекомендуется добавлять в

искусственную питательную среду Мурасиге-Скуга препарат SkQl в

конценетрации 2,5 нМ.

3 При полевом размножении исходного материала в рамках

оригинального семеноводства картофеля для стимулирования роста, развития •и продуктивности растений рекомендуется проводить предпосадочную обработку клубней и опрыскивание посадок в фазу бутонизации - начало цветения препаратом SkQl в концентрации 25 нМ.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1 Усков А.И., Кравченко Д.В., Галушка ПА. Влияние препарата SkQl на рост и развитие ростковых эксплантов картофеля в условиях in уШоУЛезисы IX Международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология»,

Звенигород, 2008. С.420-421.

2. Галушка П.А., Усков А.И., Кравченко Д.В. Продуктивность и качество оригинального семенного материала картофеля в зависимости от схемы получения исходных расгений//Материалы координационного совещания и научно-практической конференции, посвященной 120-летию со дня рождения А.Г. Лорха/ Рос. акад. с.х. наук. ВНИИКХ. - М„ 2009. - С.253-256.

3 Усков А.И., Кравченко Д.В., Галушка П.А. Возможности применения ионов Скулачёва для регуляции продуктивности картофеля // Материалы Международной научно-методической конференции «Методы изучения продукционного процесса растений и фитоцинозов» 17-20 июня 2009 г.

Нальчик, 2009. - С.106-109.

4. Галушка П.А. Изучение влияния препарата SkQl на время регенерации эксплантов, рост и развитие растений в условиях in vitro // X Молодёжная научная конференция «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии» 7 апреля 2010 г. Тезисы докл. - М., 2010. -С 17-19

5 Усков А.И., Кравченко Д.В., Галушка П.А., Анисимов Б.В., Замятин А А мл Скулачёв М.В? Совершенствование схемы воспроизводства оздоровленного исходного материала для оригинального семеноводства картофеля // Материалы научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы инновационного развития картофелеводства» 1719 февраля 2011 г. - Чебоксары, 2011. - С.55-59.

6. Галушка П.А., Усков А.И., Кравченко Д.В. Изменение роста и развития ростковых черенков картофеля в условиях in vitro при использовании препарата SkQl // Достижения науки и техники АПК. - 2011. -№ 4. -С.40-41.

7 Галушка П.А., Усков А.И., Кравченко Д.В. Совершенствуем схему воспроизводства исходных микрорастений при выращивании оздоровленного картофеля // Картофель и овощи. - 2011. - №7. - С.29-30.

Подписано в печать 0 /. %011 Усл. С А п.л.

Заказ $$%, Тираж ¿00

Печать ризографическая. ГНУ ВНИИКХ им. А.Г.. Лорха, и/о (Сраскшю, Московской области

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Галушка, Павел Андреевич, Москва

61 12-6/214

Российская академия сельскохозяйственных наук ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КАРТОФЕЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА (ВНИИКХ)

На правах рукописи

\ ¡Г

3 Галушка Павел Андреевич

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИСХОДНЫХ МИКРОРАСТЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ОЗДОРОВЛЕННОГО МАТЕРИАЛА КАРТОФЕЛЯ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

научный руководитель кандидат биологических наук А.И. Усков

Москва 2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................8

1.1. Воспроизводство оздоровленных исходных растений для оригинального семеноводства................................................................................8

1.2. Ускоренное размножение оздоровленного исходного

материала.......................................................................................19

1.3. Применение регуляторов роста в оригинальном семеноводстве картофеля....................................................................................23

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................36

2.1 Объекты исследований...............................................................36

2.2. Схемы проведения лабораторных и полевых опытов........................37

2.3. Методика проведения исследований.............................................41

2.4. Метеорологические условия в годы проведения опытов.....................44

2.5. Учёт лёта тлей.........................................................................50

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНОВ СКУЛАЧЁВА НА РОСТ И

РАЗВИТИЕ РОСТКОВЫХ ЧЕРЕНКОВ В КУЛЬТУРЕ IN

VITRO.....................................................................................................................51

ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РОСТА, РАЗВИТИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ МИКРОРАСТЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХЛЕТНЕЙ БАЗОВОЙ И ОДНОГОДИЧНОЙ

СОКРАЩЁННОЙ СХЕМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА..............................................................................59

ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РОСТА, РАЗВИТИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ ПЕРВОГО (I) И ВТОРОГО (II) КЛУБНЕВОГО ПОТОМСТВА МИКРОРАСТЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХЛЕТНЕЙ БАЗОВОЙ И ОДНОГОДИЧНОЙ СОКРАЩЁННОЙ СХЕМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА..............................................................................66

ГЛАВА 6. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА..................................76

ГЛАВА 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................77

ВЫВОДЫ....................................................................................79

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..................................................81

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................82

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................102

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Начальным этапом воспроизводства является получение оздоровленных исходных растений (basic plants), свободных от патогенов и обладающих физиологическим статусом, обеспечивающим высокую энергию роста и продуктивность. В этих целях могут использоваться как полевые (улучшающий покустный отбор, клоновый отбор), так и лабораторные методы (культура in vitro).

За последние годы в практике российского картофелеводства утвердилась система воспроизводства оздоровленного исходного материала, сочетающая проведение полевых отборов базовых клонов (в Банке здоровых сортов картофеля) с использованием высокоэффективных лабораторных методов диагностики и элиминации патогенов и клонирования микрорастений (Анисимов, Усков, Юрлова, 2007). В результате практического освоения данной системы создан новый оригинальный фонд сортов селекции ВНИИКХ и других российских и зарубежных селекционных учреждений (Анисимов, 2003, 2005).

Вместе с тем в практической работе по воспроизводству ряда сортов отмечены случаи быстрого вырождения некоторых линий исходных растений при пассировании через культуру тканей. Зачастую данный процесс сопровождается задержкой роста, проявлением признаков готики на растениях и веретеновидности на клубнях, а при лабораторном тестировании - положительной реакцией на PSTV. В этой связи в рамках данной системы воспроизводства актуальна разработка способов получения исходных растений, снижающих риски проявления признаков вырождения.

Используемая в настоящее время схема получения исходных микрорастений предполагает проведение не менее 10 черенкований в культуре in vitro в течение двух календарных лет. В целях оптимизации процесса воспроизводства исходного материала во ВНИИКХ в 2005 г. были начаты исследования по совершенствованию схемы получения исходных

микрорастений, сокращающей продолжительность их культивирования в условиях in vitro, что позволит ускорить использование полученных оздоровленных растений в производственных программах по размножению новых перспективных сортов картофеля (Усков, 2010).

Одним из лимитирующих факторов, сдерживающих процесс размножения в данном случае, является время регенерации микрорастений из эксплантов и черенков при введении базовых клонов в культуру in vitro. В целях сокращения времени регенерации микрорастений перспективно использование биологически активных веществ, ускоряющих процессы морфогенеза.

В предварительных опытах, проведенных во ВНИИКХ, использование ионов Скулачева повышало жизнеспособность меристематических эксплантов и значительно сокращало время регенерации микрорастений (Кравченко, Усков, Замятнин, 2008). В этой связи является актуальным изучение использования синтезированных в НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского (МГУ) специфических нанопродуктов SkQ (ионов Скулачева) при культивировании ростковых черенков картофеля в культуре in vitro и в полевой культуре.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы -усовершенствовать процесс получения оздоровленных исходных микрорастений для оригинального семеноводства картофеля.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние биологически активных веществ нового поколения (ионов Скулачева) на продолжительность регенерации, рост и развитие исходных микрорастений при культивировании ростковых черенков картофеля в условиях in vitro;

- оценить в условиях открытого грунта рост, развитие и продуктивность микрорастений, полученных с использованием базовой двухлетней и оптимизированной одногодичной схем воспроизводства исходного материала;

- провести сравнительную полевую оценку роста, развития и продуктивности первого и второго клубневого потомства микрорастений, полученных с использованием базовой двухлетней и оптимизированной одногодичной схем воспроизводства исходного материала;

- провести производственную проверку результатов опытов, дать их экономическую оценку.

Научная новизна работы. Выявлено преимущество в росте, развитии и продуктивности исходного материала, полученного с использованием оптимизированной одногодичной схемы воспроизводства по сравнению с двухлетней базовой схемой.

Впервые изучено влияние ионов Скулачева (SkQl) на процессы морфо-и ризогенеза ростковых черенков картофеля в культуре in vitro.

Практическая ценность работы. Обоснована эффективность применения новой одногодичной схемы воспроизводства исходных микрорастений, сокращающей продолжительность культивирования растений in vitro до 3-4 пассажей и обеспечивающей повышение урожайности и количественного выхода стандартной семенной фракции клубней в оригинальном семеноводстве картофеля.

Определена оптимальная концентрация препарата SkQl, стимулирующая процессы морфогенеза ростковых черенков картофеля и сокращающая время регенерации исходных микрорастений в культуре in vitro.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка проведена на экспериментальной базе ВНИИКХ «Ильинское» Домодедовского района Московской области. Оптимальня концентрация препарата SkQl применяется при введении ростковых черенков в культуру in vitro и последующем микрочеренковании исходных растений в отделе биотехнологии ВНИИКХ с дальнейшей передачей оздоровленных пробирочных растений по хоздоговорам субъектам первичного семеноводства.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на IX Международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Звенигород, 8-12 сентября 2008 г.), Международной научно-методической конференции «Методы изучения продуционного процесса растений и фитоценозов» (Нальчик, 17-20 июня 2009 г.), Научно-практической конференции, посвященной 120-летию А.Г.Лорха (Коренево, 2009 г.), X Молодежной научной конференции «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии» (Москва, 7 апреля 2010 г.).

Публикации по материалам диссертации. Основное содержание диссертации полностью отражено в 7 опубликованных работах, в т.ч. в двух рецензируемых журналах, общим объемом 1,2 п.л. Доля авторского участия составляет более 80%.

Объем и структура диссертации: Диссертационная работа изложена на 101 странице машинописного текста (без приложений), состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. В работе имеется 22 таблицы, 6 рисунков, 16 приложений. Список литературы включает 203 наименования, в том числе 31 - на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Воспроизводство оздоровленных исходных растений для оригинального семеноводства

Семеноводство картофеля в методическом и функциональном плане тесно связано с селекционным процессом и призвано поддерживать хозяйственно-ценные сортовые признаки в течение всего периода размножения и использования сортов.

По мнению многих авторов, основной причиной вырождения картофеля является, главным образом, поражение его многочисленными вирусными болезнями. Продолжение жизни сорта достигается путем семеноводства или поддерживающей селекции (Фомин, Проценко 1964; Трофимец и др., 1990; Анисимов 2003, 2004).

Основой для регламентированной системы семеноводства картофеля служит производство оздоровленного исходного материала. Его качество определяет эффективность дальнейшей работы по размножению сортов. Ввиду преимущественно вегетативного способа размножения культуры картофеля производство оздоровленного исходного материала одновременно выполняет функцию его воспроизводства. (Усков, 2009).

Начальный этап воспроизводства - получение оздоровленных исходных растений, свободных от патогенов и обладающих физиологическим статусом, обеспечивающим высокую энергию роста и продуктивность. В этих целях используют как полевые (улучшающий клоновый отбор) так и лабораторные методы ( культура in vitro). В современной практике широкое распространение получило их сочетание (Усков, Бойко, 1997; Анисимов, 2007).

Использования клонового отбора

До разработки лабораторных методов система оздоровления и размножения семенного картофеля основывалась на применении полевых методов: клонового отбора и закладки полевых питомников испытания и размножения отбираемого материала. При этом в значительной степени

использовался природный фактор оздоровления - естественный отбор. При размещении питомников отбора и размножения семенного картофеля учитывались природно-климатические, фитосанитарные и другие условия, благоприятные для оздоровления и производства исходного материала (Усков, 2003).

Практический опыт показывает, что отбор базовых клонов с применением иммунодиагностики обоснованно проводить в полевых питомниках предварительно оздоровленных сортов картофеля с наличием растений, свободных от вирусных болезней по внешним признакам - не менее 95% и в скрытой форме - не менее 80%. Наиболее эффективным является отбор базовых клонов в полевых питомниках, где скрытая заражённость не превышает 5-10 %, в том числе по тяжёлым вирусным болезням, вызываемых РУУ и РЪЯУ, - 0,51,0%, что является нормой для питомников первого полевого поколения из мини-клубней и супер-суперэлиты. Проводить отбор клонов в полевых питомниках с общей заражённостью свыше 20% не имеет смысла, вследствии быстрого прогрессирующего нарастания вирусной инфекции (Усков, 2007).

Объективная оценка растений в полевых условиях с отбором наиболее продуктивных клонов является доступным методом для большинства лабораторий различных научных учреждений. Достоверную оценку и результативный отбор базовых клонов можно проводить в полевых питомниках оригинального семеноводства, когда растения формируют типичный габитус куста, образуют максимальный стеблестой, обретают характерные для сорта окраску и форму клубней. Вместе с тем в полевых условиях семенной картофель подвергается частичному заражению, что безусловно снижает эффективность проводимого отбора (Анисимов, 2009; Овес, 2009).

Основными недостатками клонового отбора, препятствующими его использованию являются:

1) Высокая трудоёмкость и использование ручного труда, что обусловлено высокой степенью заражённости возделываемых сортов (Адамов,

1963,1965; Бацанов, 1967).

2) Недостаточный учёт скрытой заражённости материала.

Многие возделываемые сорта картофеля являются скрытыми носителями мозаичных вирусов, в следствии чего отобрать безвирусные растения с помощью визуальной оценки очень сложно (Писарев, Трофимец, 1976, 1982; Буданов, 1969; Шмыгая, Сергачёва, 1973). В этом случае клоновый отбор является недостаточно эффективным (Трофимец, 1971; Ершова и др., 1976; Карманов, Кирюхин, 1973; Захаров и др., 1981).

Главное внимание при отборах, как правило, уделяется внешнему виду растений, продуктивности и многоклубнёвости кустов. Урожайность, количество клубней и их выравненность в смежных вегетативных поколениях в пределах сорта являются переменными величинами. Эффект отбора по продуктивности растений снижается в первом поколении. Клоновый отбор не в состоянии продолжительно поддерживать генетически заложенную в сорте продуктивность семенного материала. Ему присущи лишь функции оздоровительного, фитопатологического характера. С разработкой и внедрением в практику семеноводства лабораторных методов оздоровления значение клонового отбора как оздоровительного фактора в некоторой мере было утрачено вследствие невозможности обеспечения ускоренного размножения оздоровленного семенного материала и предотвращения его перезаражения (Кустарев, Антощенко, 1983).

Использование культуры тканей История развития изолированных культур начинается с 1932 года, когда Роже Готре и Филипп Уайт выделили жизнеспособную культуру клеток из корневых меристем (Бутенко, 1964; 1971). Ж. Морель и С. Мартин в 1965 году во Франции получили свободные от вирусной инфекции растения картофеля из зоны верхушечной меристемы величиной 100-200мкм.

В нашей стране работы по оздоровлению сортов картофеля методом культуры меристемы были начаты в 1963 году. О.С. Капица и Э.Н. Андреева (1965) высказали предположение о том, что отсутствие вирусов в меристеме

объясняется более медленным их распространением от клетки к клетке, благодаря отсутствию в верхушечной меристеме проводящей системы, а также из-за отсутствия необходимых для синтеза вирусов веществ.

Ф.Попов (1971) полагает, что отсутствие вирусов в меристеме объясняется неблагоприятный для вирусов активностью роста клеток. Этому способствует и наличие большой концентрации ауксинов, ингибирующих репродукцию вирусов.

По мнению Р. Метьюза (1978) одной из вероятных гипотез оздоровления растений является наличие механических преград на пути вируса, например размеры плазмодесм могут быть слишком малы.

Экспериментальные данные, полученные на основе электронномикроскопического изучения срезов апикальной меристемы, позволяют предполагать, что освобождение от вирусов происходит в период культивирования меристем (Писарев, Трофимец,1982).

И.П. Жук (1978) выделил ряд причин, объясняющих оздоровление картофеля от патогенов методом апикальной меристемы:

- физиологическое состояние клеток меристематической ткани (отсутствие необходимых для синтеза вирусов субстратов и энзиматических систем) исключает возможность репродукции вируса;

- скорость роста верхушки побега значительно выше, чем скорость передвижения вируса по растению;

- апикальные меристемы содержат большое количество ауксинов.

К середине 70-х годов XX века лабораторная технология освобождения растений картофеля от вирусов была разработана во многих странах мира. Были отработаны способы, повышающие эффективность оздоровления: термотерапия и обработка холодом, химиотерапия, ионизирующие облучения и другие. В результате удалось освободить от вирусов большинство возделываемых сортов (Писарев, Трофимец, 1976; Соломина, 1983; Рогозина, 1990).

Термотерапия - оздоровление растений с помощью поддержания определённой температуры окружающей среды. Можно применять высокие или низкие температуры, а также температурный шок (Bald, 1972; Московец и др., 1973). Как сообщает Р. Ф. Метьюз (1970), во время прогревания растений могут действовать механизмы, которые, по всей вероятности, �