Цель исследования – изучение влияния спектрального состава света на пролиферацию и укоренение побегов при микроклональном размножении земляники садовой нейтрального дня сорта Кабрилло (Саbrillo). Исследование проводили в 2021–2022 гг. в лаборатории сельскохозяйственной биотехнологии ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки». Объект исследования – микропобеги земляники садовой ремонтантного сорта нейтрального светового дня Кабрилло (Саbrillo) в культуре in vitro при различном спектре освещения. Для микроразмножения земляники использовали следующие варианты освещения: 1 – фитостеллаж со светодиодными светильниками белого света (СПБ-Т5-есо) в сочетании со светодиодными фитосветильниками (СПБ-Т8-Фито); 2 – фитостеллаж ООО «ЭЛСИС БелГУ» со светодиодным освещением серии X-bright Fito; 3 – фитостеллаж ООО «AВТех» с люминисцентными лампами белого света (ТL-D 36W/33-640, Phillips) в сочетании с фитолампами (L 36W/77 Fluora, Osram). Для измерения освещенности использовали «Люксметр ТКА» (Россия), уровень облученности измеряли спектрофотометром «ТКА-Спектр (ФАР)» (Россия). В опыте учитывали количество образовавшихся побегов, количество листьев, количество корней, измеряли высоту растений, длину корней при разных вариантах освещения. Освещение светодиодными светильниками с преобладанием в спектре красного света (2-й вариант) обеспечивало регенерацию наибольшего количества побегов земляники садовой, коэффициент размножения составил 8,0 на эксплант. Для этапа укоренения лучшим вариантом освещения являлся также 2-й вариант со светодиодными светильниками, в котором сформировались максимальные по высоте растения земляники (4,5 см) и большое количество корней (8,5 шт.). Наибольшее количество корней (8,6 шт.) образовалось у растений при светодиодном освещении с преобладанием синего спектра (1-й вариант). При микроклональном размножении ремонтантной земляники садовой нейтрального дня сорта Кабрилло для освещения более эффективно использовать светодиодные облучатели, чем люминесцентные.
земляника садовая, микроклональное размножение, светодиодное освещение, люминесцентное освещение, спектральный состав света, коэффициент размножения
Введение. На современном этапе развития садоводства важной задачей является выращивание экономически выгодных культур, конкурентоспособных в условиях рынка и пользующихся высоким спросом. Земляника садовая является одной из наиболее рентабельных ягодных культур. За последние годы ее мировое годовое производство достигло четырех миллионов тонн [1].
Для решения проблемы создания более продуктивных, адаптированных сортов земляники необходимо привлекать в селекционную работу современные технологии, которые базируются на методах культуры изолированных клеток, тканей и органов в системе in vitro [2]. При культивировании растений в условиях in vitro важно подобрать спектральный состав света, близкий к естественному солнечному свету. Влиянию искусственного освещения на процессы роста, регенерации и ризогенеза растений посвящен целый ряд сообщений [3–5]. Исследователи отмечают сортовую избирательную реакцию микропобегов земляники при микроклональном размножении на облучение их светом различного спектрального состава [6–10]. Поэтому возникает необходимость поиска оптимального светового режима при микроразмножении конкретного сорта земляники садовой.
Цель исследования – изучение влияния спектрального состава света на пролиферацию и укоренение побегов при микроклональном размножении земляники садовой нейтрального дня сорта Кабрилло (Саbrillo).
Объект и методы. Исследование проводили в 2021–2022 гг. в лаборатории сельскохозяйственной биотехнологии ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки. Объект исследования – микропобеги земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.) ремонтантного сорта нейтрального светового дня Кабрилло (Саbrillo) в культуре in vitro при различном спектре освещения.
Микропобеги земляники садовой культивировали в течение 3 пассажей (по 30 дней) при температуре 23–25 °С, световом режиме 16/8 ч на питательной среде с минеральной основой по Мурасиге-Скугу [11], дополненной 0,5 мг/л бензиладенина (БА), 0,1 мг/л индолилмасляной кислоты (ИМК). На этапе укоренения микророзеток концентрацию ИМК увеличивали до 0,5 мг/л [12].
В эксперименте изучали 3 варианта освещения: 1) фитостеллаж со светодиодными светильниками белого света (СПБ-Т5-есо) в сочетании со светодиодными фитосветильниками (СПБ-Т8-Фито); 2) фитостеллаж ООО «ЭЛСИС БелГУ» со светодиодным освещением серии X-bright Fito; 3) фитостеллаж ООО «AВТех» с люминесцентными лампами белого света (ТL-D 36W/33-640, Phillips) в сочетании с фитолампами (L 36W/77 Fluora, Osram). Показатели освещенности в опыте составляли 5 клк, облученности ФАР – 9,1–10,0 Вт/м2), интенсивности облучения на уровне растений – 49,1–49,6 мкмоль/(с∙м2). Варианты освещения отличались по спектральному составу излучения (рис.).
Для измерения освещенности использовали «Люксметр ТКА» (Россия), уровень облученности измеряли спектрофотометром «ТКА-Спектр (ФАР)» (Россия).
1
2
3
Спектры излучения светильников в опыте: 1, 2, 3 – варианты освещения;
ось У – облученность, ось Х – длина волны
Каждые 30 дней при пересадке эксплантов на свежую среду учитывали количество образовавшихся побегов (шт.), количество листьев (шт.), количество корней (шт.), измеряли высоту растений (см), длину корней (см).
Статистическую обработку полученных экспериментальных данных проводили по Б.А. Доспехову [13].
Результаты и их обсуждение. В процессе микроклонального размножения количество микропобегов земляники возрастало от пассажа к пассажу. У части побегов из-за наличия в среде для микроразмножения фитогормона ИМК в низкой концентрации (0,1 мг/л) наблюдался ризогенез. В таблице 1 представлены результаты культивирования микропобегов земляники в течение 90 дней при разных вариантах освещения. В среднем за 3 пассажа наибольшее число побегов (5,2 шт.) и растений с корнями (2,8 шт.) образовалось при освещении Fito Led светодиодами на фитостеллаже серии X-brigh (2-й вариант) с полным спектром, но с преобладанием красного света. При использовании данного спектра освещения получен максимальный коэффициент размножения – 8,0.
Таблица 1
Коэффициент размножения (КР) ремонтантной земляники садовой сорта Кабрилло
в зависимости от спектрального состава света in vitro (БА 0,5 мг/л + ИМК 0,1 мг/л)
(средний за 2021–2022 гг.)
|
Вариант опыта |
Образовалось шт. на 1 эксплант, |
КР |
|||||||
|
1-й пассаж |
2-й пассаж |
3-й пассаж |
Среднее за 3 пассажа |
||||||
|
а |
б |
а |
б |
а |
б |
а |
б |
||
|
1 |
2,8±0,2 |
1,1±0,1** |
2,3±0,1 |
1,4±0,2 |
5,8±2,2 |
4,0±0,4 |
3,6±1,0 |
2,2±0,9 |
5,8 |
|
2 |
2,2±0,2 |
1,3±0,1** |
4,7±0,5 |
1,8±0,3 |
8,7±1,3 |
5,2±0,5* |
5,2±1,8* |
2,8±1,2* |
8,0*** |
|
3 |
1,4±0,2 |
1,2±0,2** |
3,4±0,3 |
1,2±0,1 |
6,7±1,5 |
5,0±1,3 |
3,8±1,5 |
2,5±1,2 |
6,3*** |
|
|
2,1±0,4 |
1,2±0 |
3,4±0,6 |
1,4±0,1 |
7,0±0,9 |
4,7±0,3 |
4,2±0,5 |
2,5±0,2 |
6,7±0,7 |
|
V, % |
40,0 |
0,057 |
34,6 |
20,8 |
21,0 |
13,5 |
20,7 |
12,5 |
17,4 |
|
S |
0,70 |
0,01 |
1,20 |
0,3 |
1,48 |
0,6 |
0,8 |
0,3 |
1,1 |
Здесь и далее: 
– среднее значение параметра; S
– ошибка среднего значения параметра; V – коэффициент вариации, %; S – стандартное отклонение; а – побеги; б – растения с корнями; (*) – различия достоверны между 1-м и 2-м; (**) – между 1-м, 2-м, 3-м; (***) – между 1-м и 2-м, 2-м и 3-м вариантами при Р < 0,05.
При культивировании эксплантов земляники под люминесцентными лампами (3-й вариант) с аналогичными световыми характеристиками коэффициент размножения составил 6,3. Спектральный состав света на 1 варианте светодиодного освещения оказался несбалансированным для пролиферации микропобегов земляники, коэффициент размножения был минимальным в опыте – 5,8.
После 30-дневного культивирования микропобегов земляники на среде для укоренения при разных вариантах освещения были проведены учеты и замеры морфометрических показателей растений ремонтантной земляники садовой (табл. 2). Установлено, что значения показателей «количество листьев», «длина корней» не зависели от спектрального состава света и достоверно не различались на всех изученных вариантах освещения. Укоренение микророзеток составляло 100 % при всех видах освещения.
Достоверные различия наблюдались по показателям «высота растений» и «количество корней». Наибольшая высота растений (4,5 см) отмечена во 2-м варианте, максимальное количество корней сформировалось в 1-м и 2-м вариантах освещения (8,6 и 8,5 шт. соответственно).
Таблица 2
Морфометрические показатели растений ремонтантной земляники садовой
в зависимости от спектрального состава света в условиях in vitro
(средние за 2021–2022 гг.)
|
Вариант опыта |
Средний показатель за три пассажа, |
|||
|
Длина корня, см |
Высота растения, см |
Кол-во корней, шт. |
Кол-во листьев, шт. |
|
|
1 |
2,7±0,9 |
3,4±0,4 |
8,6±0,2** |
7,5±1,3 |
|
2 |
2,7±0,6 |
4,5±2,3* |
8,5±0,5** |
7,9±0,8 |
|
3 |
2,5±0,6 |
3,9±0,6 |
6,2±2,1 |
7,1±0,8 |
|
|
2,6±0,1 |
3,5±0,2 |
8,2±0,2 |
7,4±0,2 |
|
V, % |
8,66 |
10,61 |
5,60 |
6,06 |
|
S |
0,23 |
0,37 |
0,41 |
0,45 |
Примечание: (* ) – различия достоверны между 1-м и 2-м; (**) – 1-м и 3-м; 2-м и 3-м вариантами при Р < 0,05.
В нашем эксперименте светодиодные источники освещения показали лучший результат, чем люминесцентные. Основными преимуществами светодиодных ламп перед люминесцентными облучателями являются отсутствие нагрева во время работы, длительный срок эксплуатации и то, что спектральный состав их излучения максимально соответствует фотосинтетически активному излучению (ФАР), необходимому для роста растений. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности использования современных светодиодных облучателей при массовом размножении посадочного материала земляники садовой в условиях in vitro.
Заключение. Наиболее интенсивно процесс пролиферации побегов земляники садовой сорта Кабрилло проходил при освещении светодиодными светильниками с преобладанием в спектре красного света (2-й вариант), коэффициент размножения в среднем за 3 пассажа составил 8 шт. на эксплант.
На этапе укоренения максимальная высота растений земляники (4,5 см) наблюдалась на 2-м варианте (светодиоды с максимумом в красном спектре). Наибольшее количество корней (8,6 шт.) сформировалось у растений при светодиодном освещении с преобладанием синего спектра (1-й вариант) и 8,5 шт. – на 2-м варианте. Показатели морфологических признаков «количество корней» и «количество листьев» у растений, культивируемых при различном спектре освещения, достоверно не различались. При микроклональном размножении ремонтантной земляники садовой нейтрального дня сорта Кабрилло более эффективно для освещения использовать светодиодные облучатели, чем люминесцентные.
1. Андронова Н.В. Оценка ремонтантных и нейтральнодневных сортов земляники по продуктивности в условиях Брянской области // Вестник КрасГАУ. 2022. № 2. С. 79–84. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-2-79-84.
2. Микроклональное размножение земляники садовой / О.В. Мацнева [и др.] // Селекция и сорторазведение садовых культур. 2017. Т.4, № 1-2. С. 93–96.
3. Барсукова Е.Н., Чибизова А.С. Влияние спектра светодиодного освещения на процесс микроклонального размножения безвирусных растений картофеля различных сортов // Аграрный вестник Приморья. 2019. № 1 (13). С. 18–22.
4. Влияние света на морфогенез Stevia rebaudiana в условиях in vitro / О.В. Наконечная [и др.] // Физиология растений. 2019. Т. 66, № 4. С. 302–312. DOI:https://doi.org/10.1134/S00153303 19040092.
5. Илюшко М.В., Ромашова М.В. Влияние интенсивности и качества освещения на регенерационную способность каллуса риса Oryza sativa L., полученного в андрогенезе in vitro // Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 3. С. 41–45. DOI: 10.31857/ S250026272103008X.
6. Инновационные технологии возделывания земляники садовой. М.: Росинформагротех, 2010. 88 с.
7. Амброс Е.В., Толузакова С.Ю., Новикова Т.И. Влияние светодиодного и люминесцентного освещений на развитие растений-регенерантов Fragaria × ananassa Duch. на этапе укоренения in vitro // Плодоводство и ягодоводство России. 2017. Т. 48, № 2. С. 18–24.
8. Маркова М.Г., Сомова Е.Н. Влияние питательной среды и спектрального состава света на размножение земляники in vitro // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018. Т. 63, № 2. С. 35–41. DOI:https://doi.org/10.30766/2072-9081.2018.63.2.35-41.
9. Бъядовский И.А. Влияние спектрального состава света на укореняемость земляники садовой (Fragaria ananassa D.) в культуре in vitro // Плодоводство и ягодоводство России. 2018. Т. 54. С. 88–92. DOI: 10.31676/ 2073-4948-2018-54-88-92.
10. Mohamed F.H., Omar G.F., Ismail M.A. In vitro regeneration, proliferation and growth of strawberry under different light treatments // Acta Hortic. 2017. Vol. 1155. P. 361–368. DOI:https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2017.1155.53.
11. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tussue cultures // Physiol. Plant. 1962. Vol. 15, № 13. P. 473–497.
12. Поляков А.В., Линник Т.А. Производство оздоровленного посадочного материала сортов земляники садовой (Fragaria x ananassa Duch.) с низкой усообразующей способностью методом клонального микроразмножения in vitro // Вестник МГОУ. Сер. «Естественные науки». 2014. № 3. С. 35–41.
13. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., перераб. и доп. М.: Альянс, 2014. 351 с.
