КЛОНАЛЬНОЕ  МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ  ЦЕННЫХ  СОРТОВ  КАРТОФЕЛЯ

Уалиева  Дания  Ардаковна

студент  4  курса,  естественно-технического  факультета  ЖГУ  им.  И.  Жансугурова,  Республика  Казахстан,  г.  Талдыкорган

E-  mail:  daniya.2010@mail.ru

Багашева  Сауле  Сагинаевна

канд.  биол.  наук  кафедры  химии  и  биологии,  ЖГУ  им.И.  Жансугурова  Республика  Казахстан,  г.  Талдыкорган

Картофель  —  важнейшая  продовольственная,  техническая  и  кормовая  культура.  Он  является  незаменимым  продуктом  питания,  содержащим  все  необходимые  для  человека  питательные  вещества  —  крахмал,  сахар,  белок,  минеральные  вещества,  витамины  и  каротиноиды.

Картофель  вместе  с  тем  лучшее  и  наиболее  выгодное  сырье  для  спиртовой  и  крахмало-паточной  промышленности.  Урожай  с  1  га  картофеля  по  выработке  спирта  заменяет  урожай  зерновых  культур  с  3—4  га,  с  1  га  получают  по  4—5  и  более  сухого  вещества-крахмала.

Картофель  выращивают  в  большинстве  стран  мира.  Главная  причина  больших  потерь  картофель  до  90  %  —  сильное  распространение  вирусных  заболеваний.  Ценный  сорт  картофеля  Бэль-де-Фонтэнэ  во  Франции  практически  исчез  в  результате  заражения  вирусом  и  был  возрожден  из  здоровой  меристемы,  выделенной  из  зараженного  растения,  и  культивируемой  in  vitro.  По  той  же  причине  средняя  урожайность  картофеля  в  регионе  не  превышает  8,0—9,0  т/га.  Высококачественные  семена  обеспечивают  прибавку  урожая  на  20—30  %.  Поэтому  выращивание  семян  картофеля  свободных  от  вирусных  инфекций  —  одно  из  главных  условий  повышения  урожайности,  сохранения  продуктивного  сорта.  Эта  задача  решается  методом  клонального  микроразмножения.  Одновременно  с  размножением  происходит  оздоровления  растений.  Метод  клонального  микроразмножения  применяется  в  промышленных  лабораториях  Европы,  Канады,  США.  России,  а  с  недавнего  времени  и  в  Казахстане  [5,  с.  51].

Актуальность  данной  работы  заключается  в  приемуществах  клонального  микроразмножения:  высокий  коэффициент  размножения,  одновременное  оздоровление  растений;  ускорение  селекционного  процесса;  и  что  немаловажно  экономичность.  Исследования  проводились  в  лаборатории  биотехнологии  Талдыкорганского  филиала  Каз  НИИЗ  им.  В.Р.  Вильямса.  В  лаборатории  биотехнологии  используются  следующие  методы:  размножение  исходных  пробирочных  растений  методом  черенкования,  высадки  растений  в  почву,  проверки  растений  на  наличие  вирусов,  получение  клубней  репродукции.  Объектами  исследования  служили  сорта  селекции  Каз  НИИКОХ  Тамаша,  Алатау,  гибрид  84-1-17,  Невский,  Гатчинский.  Впервые  исследования  велись  по  отечественным  сортам  Акколь,  Нэрли,  Аксор,  Тениз,  Тамыр.

Данная  работа  состоит  из  следующих  разделов:  ботанико-  морфологическое  описание  картофеля,  клональное  микроразмножение  и  оздоровление  картофеля,  методика  проведения  работ,  результаты  исследований  содержатся  в  экспериментальной  части.

Основной  целью  работы  является  освоение  технологии  клонального  микроразмножения  сортов  картофеля  на  лабораторном  уровне.

Методика  микроклонального  размножения  основывается  на  получении  свободного  от  фитопатогенной  инфекции  посадочного  материала  разработано  для  целого  ряда  овощных  и  кормовых,  плодово-ягодных,  декоративных  и  древесных  культур.  Оздоровленный  посадочный  материал  картофеля  используется  во  Франции,  Чехословакии,  Болгарии,  Италии,  Дании,  Нидерландах,  США,  Канаде  и  других  странах.  Урожай  картофеля  при  этом  увеличивается  на  20—50  %.

Специфической  особенностью  семеноводства  картофеля  является  то,  что  на  семена  используют  вегетативные  органы  клубни,  которые  могут  быть  питательным  субстратом  для  многих  болезнетворных  микроорганизмов.  Большинство  болезней  передается  через  клубни  от  одного  поколения  к  другому,  вредность  их  при  этом  усиливается.

Одним  из  основных  условий  успешной  организации  безвирусного  семеноводства  картофеля  с  использованием  культуры  верхушечной  меристемы  и  термотерапии  является  применение  высокочувствительных  методов  диагностики  вирусов.

Самым  эффективным  приемом  оздоровления  семенного  материала  является  метод  термотерапии  и  верхушечной  меристемы,  при  котором  здоровые  растения  выращивают  в  культуре  in  vitro  (на  искусственной  питательной  среде).

Шестигодичная  схема  семеноводства  картофеля  в  условиях  резко  континентального  климата  Казахстана  не  оправдала  себя.  Проведенные  многолетние  исследования  показали,  что  в  условиях  Казахстана  наиболее  приемлемой  является  более  короткая  схема  производства  элиты  картофеля.

В  Казахстанском  НИИ  картофельного  и  овощного  хозяйства  разработан  технологический  процесс  оздоровления  сортов  картофеля,  который  охватывает  все  этапы  от  выбора  исходного  материала  для  оздоровления  до  массового  микроклонального  размножения  и  производства  меристемной  элиты  по  3-х  летней  схеме  семеноводства.

В  предлагаемой  технологии  до  минимума  сокращаются  сроки  получения  оздоровительного  семенного  картофеля.  В  первый  год  —  промышленное  микроклональное  размножение  пробирочных  растений  с  высадкой  их  в  открытый  грунт  и  получение  клубней  в  полевых  условиях;  второй  год  —  размножение  клубней  в  полевых  условиях;  третий  год  получение  меристемной  элиты.

Первая  репродукция  по  качеству  клубней  будет  соответствовать  получаемой  в  настоящее  время  —  суперэлите  картофеля.

В  процессе  термотерапии  на  клубнях  образуются  ростки  длиной  2—3  см,  которые  отделяем  от  клубня  и  стерилизуем  в  0,1  %-ном  растворе  диацида,  сулемы  или  1—6  %  растворе  гипохлорида  кальция  в  течение  6-8  минут  и  промываем  в  несколько  раз  в  стерильной  воде.  Работы  по  вычленению  меристемы  проводим  в  боксе  или  же  в  ламинар-боксе  предварительно  обработанных  ртутно-варцевой  (бактерицидной)  лампой  в  течение  40  минут.  При  работе  под  микроскопом  слабым  нажатием  иглы  отщипываем  молодые  и  зачаточные  листочки  (примордии),  вычленяем  меристему  размером  0,1—0,2  мм  и  переносим  в  пробирку  с  питательной  средой  Мурасиге-Скуга  с  агаром.  После  каждого  вычленения  меристемы  столик  микроскопа  вытираем  ватой,  смоченной  в  спирте,  инструменты  (иглы  и  скальпель)  стерилизуем  в  спирте  с  дальнейшей  обработкой  над  пламенем  горелки.

Используем  культуральные  пробирки  различной  формы  и  размера.  Перед  этим  пробирки  тщательно  моют,  поласкают  (5—7)  раз  в  дистиллированной  воде  и  стерилизуют  в  сушильном  шкафу.  После  пассажа  меристемы  на  питательную  среду  пробирки  закрываем  марлево-ватными  пробками.

Растения,  полученные  из  меристемы,  выращиваем  на  специальных  стеллажах  с  люминесцентным  освещением  7—9  тыс.  люкс.  Световой  и  температурный  режим  регулируется  автоматически.  В  светлый  период  (16  час.  в  сутки)  поддерживается  температура  23—25  С,  в  темный  период  (8  часов  в  сутки)  —  19—21  ⁰С.  Влажность  воздуха  поддерживаем  в  пределах  70—80  %.  В  зависимости  от  сорта  растения  с  5—6  листочками  регенерируют  из  меристем  35—45  дней,  но  иногда  от  2до  8  месяцев  [2,  с.  116].

При  использовании  методов  культуры  ткани  для  получения  растений  картофеля,  свободный  от  вирусных  инфекций,  вирусологическая  диагностика  должна  быть  максимально  достоверной  и  ранней.  Для  более  точного  определения  зараженности  растений  в  процессе  оздоровления  рекомендуется  применять  комплекс  методов  диагностики  вирусов  (серологический,  индикаторный  и  т.  д.)  [1,  с.  337—355]

Оздоровление  растения  размножаем  микрочеренкованием  в  стерильных  условиях  на  агаризованной  или  на  жидкой  среде  с  использованием  мостиков.

После  того,  как  растения,  полученные  из  верхушечных  меристем,  отрастут  и  у  них  образуется  5—7  листочков  (междоузлий),  в  стерильном  боксе  их  извлекаем  из  пробки  пинцетом  и  переносим  в  стерильные  чашки  Петри,  острым  скальпелем  или  ножницами  разрезаем  на  черенки,  включающие  часть  стебля  с  одним  листочком.

Черенки  помещаем  в  пробирки  с  питательной  средой  на  глубину  междоузлия.  Один  черенок  используем  для  проверки  на  вирусы.  Инструменты  и  чашки  Петри  стерилизуем  спиртом  и  с  обжигом  на  пламени  горелки  перед  черенкованием  каждого  растения.  На  3-й  5-й  день  после  посадки  у  черенков  начинается  рост  стебля  и  корней.  Через  13—16  дней  растения  полностью  отрастают  и  готовы  для  повторного  черенкования.  Из  одного  растения  получаем  4—5  черенков.  За  2—3  месяца  путем  черенкования  от  одного  растения  можно  получить  2,5—4  тыс.  растений  Оздоровленный  картофель  высаживаем  в  почву  под  пленочно-марлевые  изоляторы  для  получения  безвирусных  клубней.

Для  выращивания  растений  из  черенков  используем  питательную  среду,  включающую  макро-  и  микроэлементы  по  Мурасиге-Скуга  с  добавлением  ростовых  веществ,  витаминов.

Питательную  среду  готовим  с  использованием  бидистилированной  воды.  Для  массового  приготовления  сред  используем  не  отдельные  навески,  а  определенные  объемы,  в  заранее  приготовленных  концентрированных  смесях  (соли  Са)  и  для  регуляторов  роста  готовим  отдельные  маточные  растворы,  которые  хранятся  в  холодильнике.

Для  приготовления  1  л  рабочего  раствора  берем  50  мл  маточного  раствора  Fe-хелат,  добавляем  сахарозу  и  доводим  до  1  л  дистиллированной  водой.  РН-среды  доводим  до  5,7  с  помощью  0,1  КОН  или  0,1  Н  НСl.

Навеску  агара  на  1  л  среды  заливаем  20  мл  воды  и  подогреваем  в  колбе  под  воронкой  на  кипящей  водяной  бане  для  полного  растворения.  Жидкий  агар  вливаем  предварительно  подогретый  до  60—70  ⁰C  раствор  макро-  микросолей,  витаминов  и  других  компонентов  среды.  Приготовленную  среду  тщательно  перемешиваем,  разливаем  по  10—15  мл  в  пробирки  и  закрываем  ватно-марлевыми  тампонами.

Пробирки  с  питательной  средой  стерилизуем  в  автоклаве  в  течении  35—40  мин,  под  давлением  0,9—1  атм.

Объектами  исследования  служили  сорта  селекции  КазНИИКОХа  -  Тамаша  в  количестве  100  штук,  Алатау  (50  шт.),  гибрид  84-1-17  (50  шт.),  Акколь  (90  клубней),  Аксор  (70  шт.),  Нэрли  (65),  Тениз  (50),  а  также  сорта  Невский  и  Гатчинский.

Результаты

1.  В  результате  клонального  микроразмножения  получены  следующие  данные  за  2,5  месяца  было  выращено  3900  пробирочных  растений  картофеля  из  200  завезенных,  из  них  2080  растений  сорта  Тамаша,  420  сорта  Алатау,  1400  гибрида  84-1-17.  Гибрид  84-1-17  показал  себя  конкурентноспособным  —  процент  приживаемости  —  45,4,  а  количество  клубней  выше,  чем  у  других  5,0  клубней  на  одно  растение.

2.  Данные  исследования  по  сортам  Тамаша  и  гибриду  84-1-17  показали  самый  высокий  урожай,  был  получен  в  2012  году:  у  сорта  Тамаша  он  составил  140  ц/га,  у  гибрида  —  150  ц/га.  Средняя  масса  клубня  по  3-х  летним  данным  выше,  чем  у  сорта  Тамаша  55,5  гр.,  а  у  гибрида  84-1-17  —  53,7  гр.  Сорта  Невский  и  Гатчинский  незначительно  превосходили  сорта  местной  селекции  по  количеству  клубней  на  1  куст  и  по  средней  массе  клубня.

3.  Учет  наличия  вирусной  инфекции  проводился  визуально  и  серологическим  методом.  Было  проанализировано  3513  растений  картофеля.  Более  устойчив  к  вирусам  оказался  гибрид  84-1-17,  пораженность  его  составила  1  %.  Сорт  Гатчинский  наименее  устойчив  к  вирусным  инфекциям  пораженность  его  составила  9,4  %.  У  сортов  Невский  и  Гатчинский  с  каждой  последующей  репродукцией  возрастает  число  пораженных  растений.  Наиболее  агрессивными  оказались  штаммы  Х  и  S,  вызывающие  симптомы  крапчатости.

4.  По  результатам  работы  была  установлена  корреляция  между  многоклубневостью  и  зараженностью  вирусными  инфекциями,  чем  больше  клубней  на  1  растение,  тем  ниже  зараженность  вирусами.  Отбор  растений  по  признаку  многоклубневости  имеет  важное  значение  в  диагностике  и  повышенной  эффективности  оздоровления  картофеля  на  безвирусной  основе.

Список  литературы:

1.Амбросов  А.Л.,  Соколова  Л.А.  Вирусные  болезни.//Картофель.  Издательство  «Урожай».  Минск.1972  г.  —  С.  337—355.

2.Бобров  С.Т.  Производство  картофеля  в  Казахстане.  Алматы.  Кайнар.  1968  г.  —  С.  118.

3.Карманов  С.Н.  Справочник  картофелеводства.  М.  1983  г.

4.Писарев  Б.А.,  Трофимов  Л.Н.  Семеноводство  картофеля.  М.  1982  г.

5.Смит  К.М.  Вирусы.  Перевод  с  английского.  M.И.Л.  1962  г.  —  С.  51.