Введение к работе
Актуальность темы. В условиях интенсификации садоводства и ухудшения экологической ситуации все большее значение приобретает разработка эффективных технологий производства оздоровленного высококачественного посадочного материала и создания адаптивных форм и сортов растений с использованием биотехнологических приемов. Внедрение этих приемов в садоводство позволяет не только повысить морфогенетический потенциал маточных и плодоносящих насаждений, значительно ускорить создание новых генотипов с хозяйственно - ценными признаками в короткие сроки и толерантных к неблагоприятным факторам среды, но и повысить эффективность отрасли в целом.
В большинстве стран (США, Италии, Великобритании, Голландии, Новой Зеландии, Франции) производство по выпуску оздоровленного посадочного материала плодовых и ягодных культур с использованием метода клонального микроразмножения поставлено на промышленную основу и очевидна тенденция по увеличению такого посадочного материала в дальнейшем. Однако в нашей стране размножение многих видов растений остается в основном на лабораторной стадии. К тому же индивидуальная реакция генотипов при размножении в культуре изолированной ткани проявляется значительно сильнее, чем при традиционных способах размножения. Условия культивирования, разработанные для одних форм и сортов, не всегда могут быть использованы для размножения других.
В связи с этим, совершенствование основных технологических приемов in vitro, поиск общих закономерностей морфогенеза плодовых растений с учетом их биологических особенностей, повышение уровня их регенерационного потенциала, технологичности и эффективности цикла размножения позволит повысить практическую значимость метода клонального микроразмножения и дает возможность использовать его, как в системе производства оздоровленного посадочного материала, так и селекции.
Целью исследований явилась оптимизация отдельных этапов технологии клонального микроразмножения клоновых подвоев и сортов яблони и груши и разработка эффективных методов регенерации из соматических тканей.
В связи с этим решались следующие задачи:
- разработать наиболее эффективные приемы регенерации из меристематических верхушек;
- оптимизировать химические факторы культивирования in vitro, обеспечивающие максимальный уровень регенерации на этапе собственно микроразмножения;
- изучить роль сортовых и родовых особенностей при микроразмножении in vitro;
- определить возможность длительного хранения in vitro;
- оценить морфогенетический потенциал изучаемых подвоев и сортов яблони и груши и разработать эффективные способы индукции адвентивного органогенеза;
- дать оценку экономической эффективности выращивания клоновых подвоев яблони с использованием метода in vitro.
Научная новизна. Изучен регенерационный потенциал яблони и груши на протяжении 10 пассажей.
Определено оптимальное сочетание регуляторов роста в питательной среде на этапах введения в культуру in vitro и собственно микроразмножения. Предложены приемы, улучшающие качество микропобегов, значительно снижающие уровень витрификации и увеличивающие степень пролиферации.
Впервые установлено положительное влияние антиоксидантов, снижающее ингибирующее влияние фенолов на этапе собственно микроразмножения, улучшающее качество микропобегов.
Показана возможность длительного (до 6 месяцев) хранения плодовых растений при пониженных температурах с последующим включением в технологическую цепочку размножения.
Дана оценка морфогенетического потенциала соматических тканей подвоев и сортов яблони и груши и проведено сравнительное изучение регенерационной способности адвентивных и пазушных побегов.
Практическая значимость работы. Совершенствование приемов регенерации клоновых подвоев и сортов яблони и груши на этапах введения в культуру и собственно микроразмножения, а также разработка эффективных способов индукции адвентивного органогенеза позволят успешно применять метод клонального микроразмножения, как в системе производства оздоровленного посадочного материала, так и в генной инженерии.
Апробация работы. Материалы исследований представлены на International Symposium «VIII International Pear Symposium» (Италия, 2000); II Международной конференции «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии (Москва, 2000); международной научно-практической конференции «Промышленное производство посадочного материала плодовых, ягодных и цветочно-декоративных культур» (Москва, 2001); Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности садоводства в современных условиях» (Мичуринск, 2003); VIII Международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Саратов, 2003); международной конференции «Мобилизация адаптивного потенциала садовых растений в динамичных условиях внешней среды» (Москва, 2004); международной научно-практической конференции «Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы и качества сельскохозяйственной продукции» (Мичуринск, 2007).
Публикации результатов исследований. Всего опубликовано 38 научно-методических работ, из них по теме диссертации 25 работ.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в лаборатории биотехнологии ВНИИС им. И.В. Мичурина. Полученные методом in vitro растения высажены в маточники клоновых подвоев яблони и груши в ОПО ВНИИС.
Разработаны (в соавторстве) учебное пособие «Клональное микроразмножение плодовых и ягодных культур» (Воронеж, 1998, 2003), предназначенное для студентов агрономических специальностей, и «Методика регенерации яблони и груши из пазушных меристем и вегетативных органов» (Мичуринск, 2006), рекомендованная для научно-исследовательских и промышленных лабораторий in vitro, получен патент «Способ укоренения побегов плодовых культур, полученных in vitro» (1996).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций для использования в науке и производстве, приложения, 27 таблиц, 32 рисунков. Список используемой литературы включает 268 источников, в том числе 156 на иностранных языках.
