Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы.. 10
1.1. История и характеристика основных методов размножения картофеля 10
1.2. Регуляция роста и развития картофеля при размножении
его ростковыми черенками 16
1.2 1. Применение регуляторов роста и питательных сред при регенерации черенков картофеля 18
1.2.2. Фиторегуляторные аспекты управления ростом и развитием рассадной культуры картофеля в условиях открытого и защищенного
грунта... 22
Глава 2. Условия и методика проведения исследований 31
2.1. Место и условия проведения опыта 31
2.2. Цели и задачи исследований 36
2.3. Схемы опытов и их обоснование 37
2.4. Методика наблюдений, учетов и анализов 45
Глава 3. Изучение различных методов стимулирования проращивания клубней картофеля на качественный и количественный выход ростковых черенков 48
3.1. Зависимость между условиями проращивания клубней и количеством получаемых ростковых черенков
3.2. Оценка влияния условий "выгонки" ростков картофеля на реіеяерацйонную -способность ростковых черенков 54
Влияние препаратов фунгицидного действия на снижение заражесшоста ростковых черенков картофеля в период их доращившшя 61
4.1. Оценка влияния различных фунгицидов на приживаемость ростковых черенков з
4.2. Влияние препаратов фунгицидного действия на регенерационную активность ростковых черенков , 64
Глава 5. Изучение влияния стимуляторов роста на регенерационную активность ростковых черенков 67
5.1. Влияние стимуляторов роста на улучшение качества формирующегося из росткового черенка растения картофеля 67
5.2. Оценка последействия стимуляторов роста на приживаемость и формирование надземной массы картофеля в "рулонной" культуре .. 70
Глава 6. Изучение влияния питательных растворов на качественный выход ростковых черенков картофеля 75
6.1. Скаринговый и лабораторный методы оценки влияния питательных растворов различного состава на условия доращивания ростковых черенков картофеля 75
6.2. Влияние питательных растворов, используемых при регенерации ростковых черенков, на дальнейшее развитие растений в условиях "рулонной" культуры" ,. 82
Глава 7. Оценка синергического действия стимулирующей защитно питательной смеси на интенсивность регенерации ростковых черенков картофеля , 87
7.1. Качество рассады картофеля, регенерированной из ростковых черенков при обработке их стимулирующей защитно-питательной смесью 87
7.2. Влияние условий регенерации ростковых черенков картофеля в различных СЗПС на интенсивность роста растений в "рулонной" культуре , 91
7.3. Пригодность рассады картофеля, полученной при регенерации ростковых черенков в различных СЗПС, для высадки в открытый грунт 95 7.4. Оценка продуктивности метода размножения картофеля ростковыми черенками при выращивании рассады в открытом
грунте на орошаемом участке 102
Глава 8. Экономическая оценка эффективности применения СЗПС при размножении картофеля - ростковыми черенками на орошаемом участке открытого грунта 109
Производственная проверка , ИЗ
Заключение 116
Выводы П9
Предложения производству 121
Список использованной литературы
- Применение регуляторов роста и питательных сред при регенерации черенков картофеля
- Схемы опытов и их обоснование
- Оценка влияния условий "выгонки" ростков картофеля на реіеяерацйонную -способность ростковых черенков
- Оценка последействия стимуляторов роста на приживаемость и формирование надземной массы картофеля в "рулонной" культуре
Применение регуляторов роста и питательных сред при регенерации черенков картофеля
Картофель - одна из немногих культур, размножаемая обычно вегетативными органами - клубнями. К сожалению, коэффициент размножения картофеля невысок, и даже в семеноводческих хозяйствах редко превышает 1:5 - 1:7 (Писарев Б.А., 1970; 1977). Вот поэтому уже с самого начала введения картофеля в культуру велись поиски увеличения коэффициента размножения как новых сортов, так и высококачественного элитного материала.
В России первые сведения о применении методов ускоренного размножения были описаны еще в 1766 году в «Петербургских ведомостях», где рассказывалось о том, что один Новгородский крестьянин получил большой урожай картофеля, разрезав семенные клубни на части (Лехнович B.C., 1947).
Быстрая популяризация картофеля в начале XIX века требовала поиска приемов ускоренного размножения картофеля по всей России. Так, еще в 1800 году Т. Кричевская начала заниматься разведением картофеля и поисками «удобнейшего самого размножения картофелей, а особливо стараюсь дойти до того, чтобы, сохраняя в зиму малое количество картофелей, засадить ими много земли и получить под конец лета картофелей столько, чтобы в случае недобора хлеба можно было бы селянину со своим семейством пропитаться до нового года». Размножением Т. Кричевская занималась путем настоящего черенкования ботвы. Она черенковала ботву картофеля в бороздах, на грядках, и в дождливую погоду не поливала. «Сначала трава увядала, но через несколько дней верхушки оной поднялись, а стебельки начали пущать корешки наподобие нитей возле самого отреза и в земле приниматься» (Путш КЗ., 1821).
В далекой Сибири безвестным рядовым был разработан способ ускоренного размножения картофеля при помощи отводков. В дальнейшем в записках ученой Т. Кричевской 1804 года отмечается: «Рядовой здешнего батальона полюбопытствовал не срезать, но отрывать при самом корне также травки, чтобы захватить часть корня при стебельке, и рассаду поливал: сей опыт был удачен и он снял под осень довольно грушеобразных картофелей, из которых в следую щее лето произросли уже обыкновенные кругловатые картофели» (Лехнович B.C., 1952).
В конце первой четверти XIX века выращивание картофеля из черенков (вероятнее отводков) производил в Нерчинских заводах ученый-помещик Т. Буркашев, который считал, что успешное развитие местного картофелеводства, то есть быстрое распространение по губернии, возможно именно благодаря внедрению этого приема (Резников Ф.И., 1956).
О положительных результатах метода разведения картофеля ботвою-травою в 1820 году на Петровском опытном поле сообщал исследователь Н.Р. Китаев, Уже тогда были получены хорошие результаты метода «распластывания куста и посадка лежачими ветвями, посадка черенками стеблей» (Лехнович B.C., 1952;СмазковШ11956).
Позднее, в 1834 году, «Земледельческая газета» сообщала о сельском садовнике Лямине, который считал, что прием размножения отводками увеличивает урожай в 3-4 раза, что позволяет избежать запоздалой на 5-6 недель посадки. Лямин оставлял на кусте 1-2 стебелька размером 2 вершины (около 9 см), а остальное отнимал и пересаживал на новое место (Лехнович B.C., 1952).
Более подробное описание различных методов размножения было написано учеными Кореневской опытной станции по картофелю в 1939 году, где были опубликованы рекомендации по выбору участка; обработке и подготовке его к посадке; получению ростков и высадки их в начале в парники, а в последующем рассадой в открытый грунт. Рекомендованное таким образом размножение картофеля позволяло значительно ускорить внедрение новых сортов (Максимович ММ., 1938; Инструкция по..., 1939).
В период Великой Отечественной войны в литературных источниках пропагандируются методы размножения картофеля кожурой, глазками, частями клубня, ростками (Лехнович B.C., 1947).
В последующем методы ускоренного размножения с целью более быст 13 рого размножения и внедрения новых ценных сортов начали испытываться и применяться и в других научных учреждениях (Тарасов В.А., 1960; Бобрович Ю.И., Ермолаева ВХ, 1974; Замотаев А.И., Трофимец Л.Н., Костюшина З.С. с соавт., 1982; Писарев Б.А., Трофимец Л.Н., І982).
В связи с развитием научно-технического прогресса в семеноводстве картофеля появился один из наиболее эффективных методов ускоренного размножения этой культуры - регенерация меристемной ткани и выращивание растений картофеля в искусственной питательной среде (in vitro). Данный метод применяется для размножения первых здоровых растений, выращенных из верхушечной меристемы. Метод верхушечной меристемы основан на том, что при определенных условиях обеззараживания и выгонки ростков вирус может отсутствовать в точках роста (G. Могеі, С, Martin, 1955; P. Quak, 1961; Stace-Smith et al, 1970; В. Kassanis, 1971; Усков А.И., Бойко Ю.П., Бойко ВВ., 2000; Усков А.И., Симаков Е.А., 2001 и др.).
В нашей стране работы по оздоровлению картофеля методом культуры меристемы начаты в 1963 году (Капица О.С., Э.Н. Андреева., 1965), и за последние годы этим методом оздоровлено много сортов и гибридов (Трофимец Л.Н., 1974; 1984; Рыбалко А.Е., Харута Л.Г., 1975; Шелудько ЮН, Рыбалко А.Е., Харута Л.Г., 1975; Бекишева Н.А., 1989; Павловская Н.Е. с авт., 1997; Агур М.О., 2000; Антонова Г.И., 2001).
Схемы опытов и их обоснование
Метод ускоренного размножения картофеля ростковыми черенками, хотя и уступает по продуктивности методу размножения в пробирках (in vitro), но по простоте исполнения, меньшим затратам на размножение, имеет преимущества, Изучая данный метод З.П. Степановой и Л.Н. Трофимцом (1974), Л.А. Чудино-вой (1983, 1985) от одного материнского клубня был получен коэффициент размножения, достигающий 1:1064 и более. В пользу совершенствования и более глубокого внедрения в производство данного метода размножения указывали Б.Ф. Германов (1991), В.А. Князев (2000), Б.В. Анисимов (2001), А.Г. Зыкин (200І) и другие.
Повторяя опыты по ускоренному размножению ростковыми черенками, описанные различными авторами, мы столкнулись с рядом трудностей, в частности, не все сорта одинаково реагировали на изменение условий проращивания клубней. Кроме того, отмечается домтшрующий рост ростков, образовавшихся в верхушечной части клубней. Наряду с отмеченным, немаловажное значение следует уделять и вопросу состояния ростков, так как в зависимости от различных условий проранщвания клубней и выгонки ростков количество узлов на ростках и расстояние между ними было неодинаковым, а нередко длина междоузлий достигала 5-6 см и более, что отрицательно сказывалось на их приживаемости. Кроме того, ростковые черенки, взятые у основания ростка, чаще формировали клубни вместо побега, а взятые с вершины ростка медленно регенерировали в целое растение.
В этой связи, целью опыта 1 (табл.2Л) являлось изучение условий проращивания клубней, влияющих на количественный и качественный выход ростков и ростковых черенков. При достижении ростками длины 35-40 см их разрезали, раскладывали на поддоны, увлажненные дистиллированной водой, и доращивали в течение 15 дней. В период отращивания проводился учет интенсивности регенерации, качества образовавшихся растеньиц.
При внедрении размножения картофеля ростковыми черенками в лабораторных условиях УГСХА мы столкнулись с рядом трудностей - это более низкая приживаемость ростковых черенков, особенно взятых с верхней части или у основания ростка. Наряду с отмеченным, немаловажное значение следует уделять и вопросам стерильности в период отращивания ростковых черенков, так
Интенсивная искусственная подсветка + янтарная кислота 12 час/сут. лампа ЛДТ 1,-80 1,0 тыс.люкс янтарная кислота 0,01 % раствор при длине ростков 15 см 15-17 С как при грубом нарушении стерильности, в период регенерации, нами нередко наблюдалось заражение черенков целыми участками, что оказывало отрицательное влияние на приживаемость и коэффициент размножения ростковых черенков.
В связи с вышеизложенным ставился опыт 2 по изучению влияния различных препаратов, рекомендованных на культуре картофеля, для снижения вероятности гибели ростковых черенков от заболеваний и повышения устойчивости к проникновению различных патогенов в период отрастания ростковых черенков,
Для проведения исследований использовали ростковые черенки, полученные при "выгонке" ростков с подсвечиванием в 0,5 тыс.лк в течение 16 часов. Растворы готовили исходя из рекомендованных доз в цилиндрах емкостью 5 литров. Свежесрезанные ростковые черенки засыпали в цилиндры с растворами и выдерживали в течение 2 минут, затем ростковые черенки раскладывали на влажную фильтровальную бумагу в растильни по 40 штук в 5-ти кратной повторности. Офашивание ростковых черенков проводили в аналогичных, как и в опыте 1, условиях.
В практике семеноводческих хозяйств, занимающихся массовым размножением сортов картофеля, стимуляторы роста используются недостаточно и, кроме того, требуются дополнительные исследования для совершенствования технологии массового использования этих препаратов с целью лучшей укоре-няемости и регенерации ростковых черенков.
По нашему мнению, ускорение развития растения из росткового черенка может способствовать и усилению защитной реакции к проникновению грибных и бактериальных заболеваний. В этой связи проводились исследования по выявлению наиболее эффективных стимуляторов роста, ускоряющих регенера-ционные возможности ростковых черенков картофеля.
Для опыта 3 использовали также ростковые черенки, полученные при "выгонке" ростков с подсветкой в 0,5 тыслк. Растворы готовили согласно рекомендованных доз непосредственно перед обработкой растений. Ростковые черенки выдерживали в растворах стимуляторов роста эпине, гумате натрия \ і экстрасоле, пектине в течение 2 мшгут, а в растворах ЙМК, гетероауксина, ян- \ тарной кислоты, крезацинаи тотапона в течение 5 шруэ?5 после чего их раскладывали на влажную фильтровальную бумагу в растильни по 40 штук в 5-ти кратной повторности. После 14-15-дневного доращивания ростковые черенки оценивались по регенерационной способности. Как свидетельствовали предварительные исследования, стимуляторы роста не всегда оказывали положительное влияние на дальнейшее развитие растений, несмотря на первоначальную стимуляцию образования ростка или корешков. Улучшение условий питания вероятно помогло бы улучшить и условия дальнейшего роста растений картофеля.
С этой целью были поставлены опыты по изучению оптимального состава питательной смеси, которая обеспечивала бы по возможности комбинацию недостающих элементов питания.
Оценка влияния условий "выгонки" ростков картофеля на реіеяерацйонную -способность ростковых черенков
С целью получения достоверных результатов, ростковые черенки каждого варианта (25 шт) отбирали из средней части ростков в 4-х кратной повторно-сти, раскладывали их в растильни на фильтровальную бумагу, увлажненную дистиллированной водой. Растильни устанавливали в лабораторном помещении, избегая попадания прямых солнечных лучей. Оптимальная влажность приближалась к 100 %-ной и поддерживалась при помощи полиэтиленовой пленки. В 8.00 и 16.00 часов пленку приоткрывали на 0,5 часа с целью дополнительного увлажнения и газообмена. В лабораторном помещении поддерживалась стерильность. Кроме того в 9.00 и 17.00 часов проводили кварцевание лабораторного помещения в течение часа.
Оценивая приживаемость ростковых черенков, следует отметить, что даже при соблюдении максимально возможной стерильности полную приживаемость ростковых черенков достичь не удалось.
Полученные данные по приживаемости ростковых черенков (таблица 3.2) показали, что лучшей энергией отрастания обладали ростковые черенки, где проводилась дополнительная подсветка или переменное освещение ростков. Дополнительная стимуляция роста ростков при помощи регуляторов роста способствовала не только увеличению числа ростковых черенков, но и лучшей приживаемости. В частности лучшая приживаемость оказалась на варианте, где клубни обрабатывались крезацином и доращивались в условиях переменного освещения. Приживаемость составила 84 %. Незначительное снижение приживаемости отмечено после обработки ростков препаратом ТУР. Во всех вариантах с использованием данного препарата приживаемость составляла 77-81 %.
Сравнительная оценка приживаемости ростковых черенков, полученных при помощи переменного освещения и дополнительной обработки клубней стимуляторами роста, показала, что после обработки клубней гуматом натрия и тиомочевиной приживаемость увеличилась на 8 %, а янтарная кислота стимулировала приживаемость дополнительно пяти процентов ростков.
В целом следует отметить и положительный эффект дополнительного освещения как при помощи искусственной подсветки мощностью 0,5 и 1,0 тыс.люкс, так и переменного освещения. На данных вариантах приживаемость ростковых черенков увеличилась в сравнений с контролем на 4-5 %. Очевидно дополнительное освещение стимулировало образование хлорофильных зерен в тканях ростка и, следовательно, образование дополнительных питательных веществ. На контрольном варианте и вариантах проращивания клубней в темноте ростки имели белую, слабо-фиолетовую и красную окраску. В отличие от контрольного варианта, как было отмечено в главе 3.1, ростки в вариантах с дополнительным освещением были более короткие, утолщенные, светло-зеленого и зеленого цвета Вероятно, именно запас хлорофильных зерен способствовал увеличению питательных веществ в ростке, что и обеспечило лучшее прохождение раневых реакций и регенерационную активность ростковых черенков.
Регенерационная активность ростковых черенков, по нашему мнению, подразумевает восстановление целого растения из его части за определенный отрезок времени. В этой связи, помимо наблюдений за приживаемостью прово 57 дались измерения длины образовавшихся ростков и корешков, подсчитывалось количество корешков на каждом ростке. Результаты измерений, проведенные через 15 дней после черенкования ростков показали, что наибольшая и более равномерная длина всех ростков образовалась на вариантах, где кроме переменного освещения проводилась обработка клубней стимуляторами роста -крезацином и гуматом натрия. На данных вариантах, помимо лучше развитых ростков, отмечено и увеличение количества развитых корешков и их длины.
Значительное стимулирование образования ростков в сравнении с контрольным вариантом оказали обработки ростков препаратами янтарной кислоты и клубней тиомочевиной. Увеличение длины ростков составило в отмеченных вариантах 0,7-0,9 см, а длина корешков зависела от интенсивности дополнительного освещения, то есть чем больше проводилось досвечивание ростков после обработки данными препаратами, тем длиннее формировались ростки. Очевидно, отмеченные препараты еще на стадии роста и развития ростков оказывали дополнительное влияние на пробуждение пазушных почек, находящихся в узлах ростков.
Сравнительная оценка целесообразности использования подсветки и переменного освещения также показала, что как и приживаемость, так и интенсивность отрастания ростков зависела от уровня освещения. В целом дополнительное освещение способствовало увеличению роста ростков на 0,4-0,9 см, корешков - на 0,2 см, а их количество увеличилось на 0,3-0,5 штук на каждый ростковый черенок, причем дополнительная подсветка с интенсивностью 0,5 и 1,0 тыс.люкс имела несколько большее преимущество в сравнении с переменным освещением. Данная тенденция преимущества переменного освещения имела место и в случае сочетания освещения с использованием регуляторов роста
Сортовые особенности картофеля также повлияли на интенсивность регенерации ростковых черенков. Результаты, представленные в таблице 3.3 и приложениях 20-22 показали, что ростковые черенки сорта Жуковский ранний, полученные при "выгонке" ростков в темноте обладали лучшей регенерацион-ной способностью, чем у сорта Удача, но уступали по длине ростков гибриду 84.4.29. Воздействие декапитации и регуляторов роста на ростки, выравниваемые в темноте, оказали более благотворное влияние на приживаемость и кор-необразующую способность на сорте Удача. На гибриде 84.4.29, напротив, количество корешков образовалось всего 2,2-2,6 штук, а их длина уступала сортам Жуковский ранний и Удача на 0,8-1,2 см.
Переменное освещение и дополнительная подсветка, как было отмечено раннее, стимулировали получение более утолщенных и коротких ростков. Оценивая интенсивность отрастания ростковых черенков мы также наблюдали, что раневые реакции, начало формирования ростка, и образование корешков проходили в более короткий период. Измерения, проведенные через 15 дней после черенкования, показали, что в сравнении с контрольным вариантом на данных вариантах по всем трем сортам имелись преимущества как по дшше ростков, так и по количеству корешков и их длине.
По дшше образовавшихся ростков выделялся гибрид 84.4.29, у которого под действием переменного освещения и гумата натрия, а также декапитации точки роста, высота ростков составляла в среднем 4,2-4,3 см, что на 1,0-1,1 см выше контроля. На сортах Жуковский ранний и Удача по длине ростков выделялись варианты с подсветкой в 0,5 тыс.люкс (3,8 см), обработкой клубней гу-матом натрия (3,9-4,1 см), крезацином (3,8-3,9 см).
На длину корешков по всем трем сортам наибольшее влияние оказало переменное освещение в сочетании с обработкой клубней гуматом натрия. В отмеченном варианте длина корешков превышала длину корешков в контрольном варианте на 1,2-1,3 см. Положительное влияние на длину корешков оказали также обработки клубней крезацином, гуматом натрия, а также декапитация ростков. Длина корешков на ростковых черенках в отмеченных вариантах превышала контрольный вариант на 1,1-1,5 см.
Оценка последействия стимуляторов роста на приживаемость и формирование надземной массы картофеля в "рулонной" культуре
Помимо оценки влияния питательных растворов на интенсивность и качество регенерации ростковых черенков, важно было установить и дальнейшее влияние питательных растворов на интенсивность роста растений. Оценку последействия питательных растворов проводили на сорте Жуковский ранний методом высаживания растений, взятых с вариантов опыта, в рулоны с одинаковой почвенной смесью, состоящей из 1 части перегноя, 2 частей лесной дернины и 2 частей речного песка. Первые 4 дня высаженные растения выдерживались на рассеянном свету, а в последующем досвечивались лампами ДРИ-1000-6, используемыми в тепличных хозяйствах. Опыты проводили в лаборатории биотехнологии растений УГСХА. Интенсивность освещения составляла 1,0-1,6 тыс.люкс, период досвечивания - 16 часов в сутки. Уход заключался в периодическом увлажнении рулонов с растениями. Последействие питательных растворов оценивали по показателям приживаемости, интенсивности роста растений и накоплению массы ботвы.
На основании наблюдений и подсчетов было установлено (таблицы 6.4, 6.5, приложение 28), что интенсивность роста растений напрямую зависела оті качества полученных растеньиц от ростковых черенков. В основном эта зависимость прослеживалась на вариантах, где на растеньицах образовывалось Таблица 6.4 Последействие регенфации ростковых черенков картофеля сорта Жуковский ранний в питательных растворах в условиях "рулонной" культуры большее количество корешков и большей длины. Растения с хорошо развитой корневой системой лучше укоренялись и быстрее трогались в рост. Наибольшее количество растений сохранилось в вариантах, где в качестве питательной среды использовалась смесь сахарозы, витамина "С и удобрительная смесь "Идеал". На отмеченном варианте сохранилось 93 % растений, что превышало контроль на 24 %. Высокий процент приживаемости в сравнении с контролем получен и от применения удобрения "Идеал", а также смеси 10 %-й сахарозы с витамином "С". Приживаемость составила 88-91 %, что на 19-22 % выше контрольного варианта В целом и на других изучаемых вариантах получена лучшая приживаемость, превышающая контрольный вариант на 10-17 %. Увеличе 84 ниє приживаемости указывает на то, что питательные растворы различного состава оказывали положительное влияние и на дальнейшее развитие растений.
Измерения высоты растений, проводимые через каждые 7 дней после высадки рассады показали, что большей энергией роста обладали ростковые черенки, полученные при доращивании в растворе удобрения "Идеал", в смеси сахарозы, витамина "С" и удобрения "Идеал", а также сахарозы и витамина "С". На данных вариантах, через 7 дней растения имели высоту, равную 4,1-4,4 см. В контрольном варианте высота растений составляла 2,3 см. Заметно увеличилась высота растений картофеля и на других изучаемых вариантах (3,7-3,9 см).
Измерения высоты растений, проведенные через 14 дней после высадки рассады в рулоны, показали, что на всех вариантах отмечается прирост более четырех сантиметров. Лучший прирост отмечен в вариантах, где использовались питательная смесь "Идеал" (5,3 см), смесь сахарозы с витамином "С" (4,7 см) и комплексного удобрения "Идеал" с витамином "С" и сахарозой (4,6 см). Внешними наблюдениями установлено, что на данных вариантах отмечается хорошее формирование высоты и равномерность развития растений.
Через 21 день наиболее активный рост растений наблюдался в вариантах с доращиванием ростковых черенков в смеси сахарозы, витамина "С" и удобрения "Идеал" - прирост составил 6,8 см, в растворе удобрения "Идеал" - 5,7 см. По максимально полученной высоте выделялись варианты с применением смеси сахарозы и витамина "С" и при совместном их использовании с удобрительной смесью "Идеал", а также от комплексного удобрения "Идеал". Высота растений на данных вариантах составляла 14,2-15,7 см и превышала растения в контроле на 3,5-5,0 см. Наименыпий прирост (4,2 см) получен в контрольном варианте. Основная причина, по нашему мнению, заключалась в неравномерности развития растений.
Следует отметить, что лучшая листовая поверхность сформировалась на і вариантах последействия питательной смеси "Идеал" и смесей растворов сахарозы с витамином "С" и "Идеалом". После трех недель доращивания, листья полностью закрыли поверхность почвы в рулонах. Листовые пластинки были крупными темно-зеленого цвета.
