Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова
Москва, Россия
Вологда, Вологодская область, Россия
Караваево, Россия
Приведены результаты исследований по клональному микроразмножению голубики топяной (Vaccinium uliginosum L.) на этапе укоренения микропобегов in vitro. V. uliginosum – хозяйственно ценный в пищевом и лекарственном отношении лесной ягодный вид, который может быть успешно использован для культивирования на территориях бывших торфоразработок. Для ускоренного получения большого количества оздоровленного посадочного материала целесообразно использовать метод клонального микроразмножения. Необходимо совершенствование технологии выращивания V. Uliginosum в культуре in vitro для форм севернороссийского происхождения. Объекты исследования – растения V. Uliginosum форм Архангельская и Вологодская. На этапе укоренения микропобегов in vitro наибольшие значения числа корней (5,2–5,4 шт.) растений V. uliginosum отмечены на культуральной среде WoodyPlantMedium. Максимальная суммарная длина корней V. uliginosum формы Архангельская (в среднем 10,6 см) в культуре in vitro выявлена на культуральной среде WoodyPlantMedium, формы Вологодская (9,3–9,9 см) – на средах WoodyPlantMedium и WoodyPlantMedium 1/2. Повышение в культуральной среде содержания индолилуксусной кислоты от 1,0 до 2,0 мг/л способствовало увеличению числа корней (в 1,2–1,4 раза) и уменьшению средней длины корней (в 1,3 раза) растений V. uliginosum севернороссийского происхождения в культуре in vitro, тогда как суммарная длина корней не имела существенных различий в зависимости от формы и концентрации ауксина.
голубика топяная, клональное микроразмножение, in vitro, ризогенез, культуральная среда, регуляторы роста
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. Сенчук Г.В. Голубика – это не только витамины // Сельское хозяйство Белоруссии. 1973. № 1. С. 29.
2. Евтухова Л.А. Биохимический состав ягод голубики топяной в культуре и естественно произрастающем голубичнике // Эколого-биологическое изучение ягодных растений семейства Брусничные и опыт освоения их промышленной культуры: тез. докл. Ганцевичи, 1991. C. 55–56.
3. Макаревич А.М., Решетников В.Н. Антиоксидантная активность плодов Vaccinium corymbosum L. и Vaccinium uliginosum L. // Докл. НАН Беларуси. 2011. Т. 55, № 5. С. 76–80.
4. Мухаметова С.В., Скочилова Е.А., Протасов Д.В. Параметры плодоношения и содержание флавоноидов и аскорбиновой кислоты в плодах голубики (Vaccinium) // Химия растительного сырья. 2017. № 3. С. 113–121.
5. Проблемы использования и воспроизводства фитогенных пищевых и лекарственных ресурсов леса на землях лесного фонда Костромской области / С.С. Макаров [и др.] // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019. № 6. С. 118–131. DOI:https://doi.org/10.37482/0536-1036-2019-6-118.
6. Яковлев А.П., Ходасевич Л.В. Опытное выращивание Vaccinium uliginosum L. на выработанных торфяниках севера Белоруссии // Растительные ресурсы. 1998. Т. 34, вып. 2. С. 23–30.
7. Тяк Г.В., Курлович Л.Е., Тяк А.В. Биологическая рекультивация выработанных торфяников путем создания посадок лесных ягодных растений // Вестник Казан. гос. аграр. ун-та. 2016. Т. 11, № 2. С. 43–46. DOI:https://doi.org/10.12737/20633.
8. Сельскохозяйственная биотехнология и биоинженерия: учебник / В.С. Шевелуха [и др.]. М.: URSS, 2015. 715 с.
9. Ускоренное размножение голубики топяной in vitro / Н.А. Вечернина [и др.] // Вестник Алтай. гос. аграр. ун-та. 2008. № 6 (44). С. 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. Выращивание лесных ягодных растений в условиях in vitro: лабор. практикум / cост. С.С. Макаров [и др.]. Караваево: Костромская ГСХА, 2019. 48 с.
