M.V. Lomonosov Northern (Arctic) Federal University
Moscow, Russian Federation
Vologda, Vologda, Russian Federation
Karavaevo, Russian Federation
The results of studies on clonal micropropagation of blueberry (Vaccinium uliginosum L.) at the stage of rooting of microshoots in vitro are presented. V. uliginosum is an economically valuable forest berry species in food and medicinal terms, which can be successfully used for cultivation in areas of former peat mining. To quickly obtain a large amount of healthy planting material, it is advisable to use the method of clonal micropropagation. It is necessary to improve the technology for growing V. Uliginosum in in vitro culture for forms of Northern Russian origin. The objects of study are plants of V. uliginosum forms Arkhangelsk and Vologda. At the stage of rooting of microshoots in vitro, the highest values of the number of roots (5.2–5.4 pcs.) of V. uliginosum plants were noted on the Woody Plant Medium culture medium. The maximum total length of roots of V. uliginosum of the Arkhangelskaya form (on average 10.6 cm) in in vitro culture was detected on the Woody Plant Medium culture medium, the Vologodskaya form (9.3–9.9 cm) – on the Woody Plant Medium and Woody Plant Medium 1/2 media. An increase in the content of indolylacetic acid in the culture medium from 1.0 to 2.0 mg/l contributed to an increase in the number of roots (1.2–1.4 times) and a decrease in the average root length (1.3 times) of V. uliginosum plants of northern Russia origin in in vitro culture, while the total length of roots did not differ significantly depending on the form and concentration of auxin.
marsh blueberry, clonal micropropagation, in vitro, rhizogenesis, cultural medium, growth regulators
Введение. Одним из наиболее распространенных лесных ягодных видов рода Vaccinium в европейской части России является голубика топяная (Vaccinium uliginosum L.). Ее плоды обладают высокой пищевой и лекарственной ценностью, содержат в своем составе значительное количество полезных микро- и макроэлементов, витаминов (в особенности P-активные соединения и витамин C), пектинов [1–4]. Однако в настоящее время промышленная заготовка ягод V. uliginosum практически не ведется из-за разбросанности и труднодоступности природных зарослей [5]. V. uliginosum является болотным видом и способен успешно произрастать на кислых почвах, поэтому может использоваться для создания ягодных плантаций на выработанных торфяниках, рекультивация которых будет способствовать рациональному использованию таких территорий и восполнению запасов дикорастущих ягодников [6, 7].
Традиционные способы размножения ягодных растений не могут обеспечить необходимое количество посадочного материала для промышленного выращивания. При плантационном культивировании лесных ягодных видов следует использовать клональное микроразмножение, которое позволяет ускоренно и вне сезона получать большое количество оздоровленного посадочного материала в условиях лаборатории [8]. Одним из наиболее ответственных этапов клонального микроразмножения растений является укоренение полученных in vitro микропобегов. Опыт различных исследователей [9–12] показал, что регенеративный потенциал образования побегов и корней растений V. uliginosum в культуре in vitro зависит от состава культуральной среды и регуляторов роста. При этом необходимо совершенствование технологии микроклонирования данного вида для форм, произрастающих на севере европейской части России.
Цель исследований – изучение влияния состава культуральной среды и содержания в ней индолилуксусной кислоты на ризогенез растений V. uliginosum севернороссийского происхождения в культуре in vitro.
Объекты и методы. Объектами исследования служили растения V. uliginosum форм, отобранных в местах естественного произрастания в северных регионах России – Архангельская (Верхнетоемский район Архангельской области) и Вологодская (Сямженский район Вологодской области). Исследования по клональному микроразмножению растений проводили с использованием общепринятых методик [8] на базе САФУ им. М.В. Ломоносова и Вологодской ГМХА им. Н.В. Верещагина в 2021–2023 гг. Растения-регенеранты выращивали на культуральной среде Woody Plant Medium (WPM), в том числе в вариантах разбавления минеральной основы бидистиллированной водой в 2 и 4 раза, при 16-часовом фотопериоде, температуре воздуха 23–25 °C и влажности воздуха 75–80 %. В качестве регулятора роста ауксиновой группы на этапе укоренения микропобегов in vitro использовали индолилуксусную кислоту (ИУК) в концентрациях 0,5 и 1,0 мг/л. Учитывали число и длину корней в расчете на одно растение-регенерант. Опыты проводили с 10-кратной повторностью, по 15 пробирочных растений в каждой. Оценку достоверности полученных результатов проводили при помощи наименьшей существенной разности на 5 % уровне значимости (НСР05) и двухфакторного дисперсионного анализа (фактор А – состав культуральной среды, фактор Б – концентрация регулятора роста).
Результаты и их обсуждение. По результатам проведенных исследований выявлено, что наибольшее число корней растений V. uliginosum форм Архангельская и Вологодская на этапе укоренения микропобегов in vitro формировалось на культуральной среде Woody Plant Medium и составляло в среднем 5,2–5,4 шт., тогда как на той же среде с разбавлением минеральной основы в 4 раза она была в 1,2–1,3 раза меньше. С повышением в культуральной среде концентрации ИУК от 1,0 до 2,0 мг/л число корней V. uliginosum в культуре in vitro увеличивалось в среднем в 1,2–1,4 раза (табл. 1).
В зависимости от исследуемых составов культуральной среды средняя длина корней V. uliginosum в культуре in vitro не имела статистически значимых различий. При повышении содержания ИУК от 1,0 до 2,0 мг/л в среде наблюдалось уменьшение средней длины корней V. uliginosum в среднем в 1,3 раза (табл. 2).
Таблица 1
Число корней V. uliginosum в культуре in vitro в зависимости от содержания ИУК в среде, шт.
|
Состав культуральной среды |
Содержание ИУК, мг/л |
Среднее |
|
|
1,0 |
2,0 |
||
|
Форма Архангельская |
|||
|
Woody Plant Medium |
4,5 |
5,8 |
5,2 |
|
Woody Plant Medium 1/2 |
4,0 |
5,6 |
4,8 |
|
Woody Plant Medium 1/4 |
3,5 |
4,8 |
4,2 |
|
Среднее |
4,0 |
5,4 |
- |
|
НСР05: А = 0,82; Б = 0,96; AБ = 1,12 |
|||
|
Форма Вологодская |
|||
|
Woody Plant Medium |
4,8 |
6,0 |
5,4 |
|
Woody Plant Medium 1/2 |
4,5 |
5,4 |
4,9 |
|
Woody Plant Medium 1/4 |
3,8 |
4,9 |
4,3 |
|
Среднее |
4,4 |
5,4 |
- |
|
НСР05: А = 0,90; Б = 0,72; АБ = 1,08 |
|||
Таблица 2
Средняя длина корней V. uliginosum в культуре in vitro в зависимости
от содержания ИУК в среде, см
|
Состав культуральной среды |
Содержание ИУК, мг/л |
Среднее |
|
|
1,0 |
2,0 |
||
|
Форма Архангельская |
|||
|
Woody Plant Medium |
2,4 |
1,8 |
2,1 |
|
Woody Plant Medium 1/2 |
2,0 |
1,6 |
1,8 |
|
Woody Plant Medium 1/4 |
1,6 |
1,3 |
1,4 |
|
Среднее |
2,0 |
1,6 |
- |
|
НСР05: А = 0,78; Б = 0,90; АБ = 1,10 |
|||
|
Форма Вологодская |
|||
|
Woody Plant Medium |
2,0 |
1,5 |
1,7 |
|
Woody Plant Medium 1/2 |
2,5 |
1,6 |
2,0 |
|
Woody Plant Medium 1/4 |
1,9 |
1,4 |
1,6 |
|
Среднее |
2,1 |
1,5 |
- |
|
НСР05: А = 0,98; Б = 1,23; АБ = 1,92 |
|||
Суммарная длина корней V. uliginosum формы Архангельская при выращивании in vitro на культуральной среде Woody Plant Medium c полным минеральным составом была максимальной (в среднем 10,6 см), тогда как на среде с разбавлением минеральной основы в 2 и 4 раза данный показатель был меньше в 1,2 и 1,8 раза соответственно. У растений формы Вологодская различия между вариантами с использованием питательной среды Woody Plant Medium с полным составом среды и с разбавлением минеральной основы в 2 раза были не существенны (в среднем 9,3–9,9 см), а в варианте с разбавлением минеральной основы в 4 раза суммарная длина корней голубики in vitro была в 1,3–1,4 раза меньше по сравнению с ними (табл. 3).
При повышении в культуральной среде концентрации ИУК от 1,0 до 2,0 мг/л у исследуемых растений-регенерантов V. uliginosum исследуемых форм не выявлено статистически значимых различий по суммарной длине корней (в среднем 8,1–9,4 см).
Таблица 3
Суммарная длина корней V. uliginosum в культуре in vitro в зависимости
от содержания ИУК в среде, см
|
Состав культуральной среды |
Содержание ИУК, мг/л |
Среднее |
|
|
1,0 |
2,0 |
||
|
Форма Архангельская |
|||
|
Woody Plant Medium |
10,8 |
10,4 |
10,6 |
|
Woody Plant Medium 1/2 |
8,0 |
9,0 |
8,5 |
|
Woody Plant Medium 1/4 |
5,6 |
6,2 |
5,9 |
|
Среднее |
8,1 |
8,5 |
- |
|
НСР05: А = 1,39; Б = 1,52; АБ = 1,98 |
|||
|
Форма Вологодская |
|||
|
Woody Plant Medium |
9,6 |
9,0 |
9,3 |
|
Woody Plant Medium 1/2 |
11,3 |
8,6 |
9,9 |
|
Woody Plant Medium 1/4 |
7,2 |
6,9 |
7,1 |
|
Среднее |
9,4 |
8,2 |
- |
|
НСР05: А = 1,28; Б = 1,70; АБ = 2,02 |
|||
Заключение. Таким образом, при клональном микроразмножении растений V. uliginosum форм севернороссийского происхождения на этапе укоренения in vitro максимальные значения суммарной длины корней отмечены при культивировании на культуральной среде Woody Plant Medium. С повышением в составе среды содержания индолилуксусной кислоты от 1,0 до 2,0 мг/л число корней у растений-регенерантов V. uliginosum значительно увеличивалось, средняя длина незначительно уменьшалась, а по суммарной длине статистических значимых различий не выявлено.
1. Senchuk G.V. Golubika – eto ne tol'ko vitaminy // Sel'skoe hozyaystvo Belorussii. 1973. № 1. S. 29.
2. Evtuhova L.A. Biohimicheskiy sostav yagod golubiki topyanoy v kul'ture i estestvenno proizrastayuschem golubichnike // Ekologo-biologicheskoe izuchenie yagodnyh rasteniy semeystva Brusnichnye i opyt osvoeniya ih promyshlennoy kul'tury: tez. dokl. Gancevichi, 1991. C. 55–56.
3. Makarevich A.M., Reshetnikov V.N. Antioksidantnaya aktivnost' plodov Vaccinium corymbosum L. i Vaccinium uliginosum L. // Dokl. NAN Belarusi. 2011. T. 55, № 5. S. 76–80.
4. Muhametova S.V., Skochilova E.A., Protasov D.V. Parametry plodonosheniya i soderzhanie flavonoidov i askorbinovoy kisloty v plodah golubiki (Vaccinium) // Himiya rastitel'nogo syr'ya. 2017. № 3. S. 113–121.
5. Problemy ispol'zovaniya i vosproizvodstva fitogennyh pischevyh i lekarstvennyh resursov lesa na zemlyah lesnogo fonda Kostromskoy oblasti / S.S. Makarov [i dr.] // IVUZ. Lesnoy zhurnal. 2019. № 6. S. 118–131. DOI:https://doi.org/10.37482/0536-1036-2019-6-118.
6. Yakovlev A.P., Hodasevich L.V. Opytnoe vyraschivanie Vaccinium uliginosum L. na vyrabotannyh torfyanikah severa Belorussii // Rastitel'nye resursy. 1998. T. 34, vyp. 2. S. 23–30.
7. Tyak G.V., Kurlovich L.E., Tyak A.V. Biologicheskaya rekul'tivaciya vyrabotannyh torfyanikov putem sozdaniya posadok lesnyh yagodnyh rasteniy // Vestnik Kazan. gos. agrar. un-ta. 2016. T. 11, № 2. S. 43–46. DOI:https://doi.org/10.12737/20633.
8. Sel'skohozyaystvennaya biotehnologiya i bioinzheneriya: uchebnik / V.S. Sheveluha [i dr.]. M.: URSS, 2015. 715 s.
9. Uskorennoe razmnozhenie golubiki topyanoy in vitro / N.A. Vechernina [i dr.] // Vestnik Altay. gos. agrar. un-ta. 2008. № 6 (44). S. 21–25.
10. Cüce M., Sökmen A. In Vitro Production Protocol of Vaccinium uliginosum L. (Bog Bilberry) Growing in the Turkish Flora // Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2017. Vol. 41. P. 294–304. DOI:https://doi.org/10.3906/tar-1704-19.
11. Production of Sapling Material of Blueberry in In Vitro Culture / N. Lomtatidze [et al.] // Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences. 2018. Vol. 12. № 2. P. 138–144.
12. Vyraschivanie lesnyh yagodnyh rasteniy v usloviyah in vitro: labor. praktikum / cost. S.S. Makarov [i dr.]. Karavaevo: Kostromskaya GSHA, 2019. 48 s.
