реферат. Декоративно-цветочные культуры2. Разработка и совершенствование технологий клонального микроразмножения декоративноцветочных культур
 Скачать 50 Kb.
|
|
Разработка и совершенствование технологий клонального микроразмножения декоративно-цветочных культур За последние годы в России резко возрос ассортимент и спрос на многие цветочные и декоративные культуры. Реальная возможность обогатить рынок - воспользоваться достижениями и знаниями в области биотехнологии растений. Одним из направлений биотехнологии растений является разработка и внедрение технологий клонального микроразмножения в производство -получение в условиях in vitro (в пробирке), неполовым путем растений, генетически идентичных исходному экземпляру. В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность, т.е. под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растению. Этот метод имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными способами размножения: 1) получение генетически однородного материала; 2) освобождение растений от вирусов и грибных болезней, а также от паразитических организмов; 3) высокий коэффициент размножения (105-107 ед. - для травянистых, цветочных растений, 104-105 ед. -для кустарниковых древесных, 104 ед. - для хвойных в год); 4) сокращение продолжительности селекционного периода; 5) ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития; 6) размножение медленно растущих и плохо размножаемых традиционными способами растения; 7) возможность проведения работ в течение круглого года и экономия площадей, необходимых для выращивания маточного посадочного материала. Микроклональное размножение необходимо применять в случаях, когда: 1) не все виды, даже на ювенильной стадии, могут размножаться вегетативным способом с требуемой эффективностью (в основном древесные); 2) практически невозможно с помощью черенкования размножать многие виды древесных пород в возрасте старше 10-15 лет; 3) не всегда удается получать стандартный посадочный материал (накопление и передачи инфекций, приводящих к гибели растений, наличие химерности и т.д.); 4) трудоемкость и сложность операций при размножении взрослых растений с помощью прививок; 5) неэффективность разработанных технологий для получения достаточного количества генетически однородного материала в течение года; 6) высокий спрос на посадочный материал; 7) недостаточное количество исходного материала для массового размножения (дорогостоящие, плохо зимующие растения); 8) необходимость проведения селекционных работ; 9) сохранение и размножение исчезающих в природе видов; 10) омоложение материала (реювенилизация). Актуальность темы. В связи с возрастающим интересом и спросом в России на новые растения и развитием внутреннего и внешнего озеленения строений, а также необходимостью сокращения импорта посадочного материала низкого качества становится актуальной проблема массового размножения однолетних и многолетних декоративно-цветочных культур. Наличие инфекционного фона у посадочного материала сказывается не только на качестве цветения, внешнем виде и продолжительности жизни растений, но и на заражение окружающей среды опасными патогенами, что оказывает отрицательное влияние на экологию данного участка. Эта проблема может быть успешно решена методом клонального микроразмножения, который используется не только в коммерческих целях, но и для выявления общих закономерностей морфогенеза растений, их особенностей и проявления в условиях iv vitro. Научная новизна. Выявлены общие закономерности и специфические особенности культивирования in vitro групп декоративно-цветочных культур: луковичных (гиацинт, лилия, рябчик), побеговых (хризантема, бальзамин) и листовых (сенполия, петуния, бегония); разработана универсальная технология клонального микроразмножения на основе прямой регенерации растений из первичного экспланта, обеспечивающая сохранение морфофизиологических и хозяйственно-ценных признаков растений-доноров. Впервые на исследуемых сортах хризантемы и гиацинта показана возможность их размножения в культуре in vitro с использованием в качестве первичного экспланта листовых пластинок. Эта технология позволяет многократно увеличить коэффициент размножения и сохранить целостность маточных растений. Разработаны новые технологии клонального микроразмножения декоративно-цветочных растений, предусматривающие сокращение технологического цикла в культуре in vitro с трех этапов до двух (за счет исключения стадии укоренения на питательной среде), получать чистый посадочный материал на 1,5-2 месяца раньше и в 2-3 раза дешевле, чем при традиционной технологии. Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Разработанные технологии предложены для практического применения в меристемных лабораториях (для фирм-производителей, совхозов и др. учреждений), использование которых позволит снизить затраты на производство рассады в 2-3 раза по сравнению с традиционными способами и обеспечить промышленное цветоводство элитным посадочным материалом. Предлагаемые методики регенерации целых растений из изолированных соматических тканей могут быть применены в клеточной селекции и генной инженерии декоративно-цветочных растений на устойчивость к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды, при выведении новых сортов и восстановлении генотипического разнообразия флоры, а также в физиологических и генетических исследованиях. Результаты экспериментальных исследований и теоретические обобщения работы используются при чтении лекций и проведении практических занятий для студентов МСХА агрономических и биологических специальностей по курсу «Сельскохозяйственная биотехнология». 1. Клональное микроразмножение растений - сложный многофакторный морфофизиологический процесс, состоящий из двух принципиально разных этапов, проходящих в разных условиях - in vitro и in vivo, базирующихся на процессах онтогенеза, морфогенеза и регенерации растений в условиях in vitro и на структурно-функциональной адаптации пробирочных растений в условиях in vivo. 2. Установлено, что реализация морфогенетического потенциала декоративно-цветочных растений зависит от генотипа, соответствующей оптимизации состава питательной среды (минеральный состав, соотношение гормонов, концентрация углеводного источника), типа первичного экспланта, его полярности и времени изоляции, а также условий культивирования. 3. Впервые для луковичных (гиацинт, лилия, рябчик), побеговых (хризантема, бальзамин) и листовых (сенполия, петуния, бегония) групп растений разработана универсальная технология клонального микроразмножения, предусматривающая прямую регенерацию растений из первичного экспланта, которая обеспечивает сохранение морфофизиологических и хозяйственно-ценных признаков растения-донора. 4. Выявлено, что морфофизиологические процессы декоративно-цветочных растений в условиях in vitro зависят от соотношения гормонов (ауксинов и цитокининов) и концентрации сахарозы в питательной среде, которые находятся в обратно - пропорциональной зависимости, и может быть выражена функцией у=1/х, где у -концентрация сахарозы, х - экспериментально определяемая зависимость ауксинов и цитокининов. 5. Показано, что для сортов с темно - окрашенными цветками и незеленолистных форм растений необходимо присутствие в питательной среде аскорбиновой кислоты (30-50 мг/л), которая повышает жизнеспособность первичных эксплантов и растений-регенерантов. 6. Экспериментально доказано, что наличие сахарозы в питательной среде на этапе микроразмножения в промежуточной концентрации между применяемой для получения прямой регенерации и ризогенеза (15 г/л - для травянистых, 30 - 40 г/л - для луковичных) позволяет адаптировать микрокультуру, минуя последний этап технологии -укоренение. 7. Установлено, что применение нетрадиционных компонентов питательной среды (минеральная основа - КМК и регуляторы роста -циркон) являются альтернативной заменой питательной среды Мурасиге и Скуга и цитокинина - БАП, которые позволяют сохранить высокий морфогенетический потенциал микрокультуры и получить качественный посадочный материал. 8. Разработанная технология клонального микроразмножения декоративно-цветочных растений позволяет удовлетворить спрос потребителя и получать легко адаптируемый экологически чистый посадочный материал на 1,5-2 месяца раньше и в 2-3 раза дешевле, чем при традиционной технологии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.Неиспользованные возможности производства качественного посадочного материла в России и импорт декоративно-цветочных культур, инфицированных различными патогенами заставляет нас разрабатывать и усовершенствовать технологии клонального микроразмножения. Данные технологии могут быть применены не только в коммерческих целях, но и в выявлении общих закономерностей морфогенеза растений, их биологические особенностей, которые ярче проявляются в условиях iv vitro. Поэтому вовлечение современных методов биотехнологии, в частности на этих культурах, может иметь важное значение для экономики нашей страны. Проведенные эксперименты по технологиям клонального микроразмножения декоративно-цветочных культур с использованием различных фиторегуляторов, комплексных минеральных смесей и выявлением некоторых морфогенетических закономерностей и особенностей культивирования растений показали принципиальную возможность внедрения данной работы. Жұмыстың іс тәжірибелік құндылығы және зерттеу нәтижелерін іске асыру. Жасақталған технолгиялар меристемді зертханаларда іс тәжірибелік пайдалану үшін ұсынылды (фирма-өндіруші, совхоз және басқа мекемелер), оларды пайдалану дәстүрлі әдістермен салыстырғанда 2-3 есе отырғызуды өндіріске кететін шығындарды төмендетуге және элитті отырғызу материалдарына өндірістік гүл отырғызуды қамтамасз етуге мүмкіндік береді. Бүтін өсімдіктерді оқшауланған соматикалық ұлпалардан регенерациялаудың ұсынылатын әдістері жасушалық сұрыптауда және сәндік гүлді өсімдіктердің гендік инженериясының қоршаған ортаның биотикалық және абиотикалық факторларға төзімділігі барысында, жаңа сорттарды шығарғанда және өсімдіктер әлеміндегі түрліліктің генотиптік қалыпқа келтіру кезінде, сонымен қатар физилогиялық және генетикалық зерттеулерде пайдаланылады. Тәжірибелік зерттеулердің нәтижелері және жұмыстың теориялық жалпылауы дәріс оқу барысында және «Ауыл шаруашылығындағы биотехнология» курсы бойынша МСХА агрономикалық және биологиялық мамандықтары бойынша оқитын студенттердің іс тәжірибелік жұмыстарын жүргізуде пайдаланылады. 1. Өсімдіктердің микроклондаушы көбеюі – күрделі коп факторлы морфофизиологиялық үдеріс, ол екі қағидалы алуан сатылардан тұрады. in vitro және in vivo – бірі ортогенез, морфогенез және in vitro шарттарында өсімдіктерді қалпына келтіру үдерістерінде және in vivo шартында сынама өсімдіктерінің құрылымдық-функционалды бейімделуіне базаланады. 2. морфогенетикалық потенциалды іске асыру оның генотипіне, қоректендіру ортасының құрамын оңтайландыруға, бірінші текті экспланттың типі, оның полярлығы мен оқшаулау уақыты, сонымен қатар мәдениеттендіру шарттарына тәуелді екендігі анықталды. 3. алғашқы рет : шам ( гиацинт , лалагүл , Fritillaria ) ( Хризантема , бальзам ) өсіп-өнетін және табақты ( сенполии , Петуния, бегония ) өсімдіктер тобы үшін әмбебап клондаушы микроөрбіту технологиясы жасақталынды. Ол бірінші текті экспланттан өсімдіктерді тікелей қалыпқа келтіруді қарастырады, және донор-өсімдіктің шаруашылық құндылықты және сәндік гүлді қасиеттерін сақтауды қамтамасыз етеді. 4. in vitro шарттарында сәндік-гүлді өсімдіктердің морфофизиологиялық үдерістері гормондардың және қоректендіру ортасында сахарозаның шоғырландыруының қатынасына тәуелді, және олар кері пропорционалдық тәуелділікте, у=1/х функциясымен өрнектеліне алады, мұндағы у – сахарозаның шоғырландырылуы, х – ауксин және цитокининнің тәжірибелік анықталынатын тәуелділігі. 5. сұрғылтым боялған гүлдері және жасыл жапырақты емес өсімдіктер формалары бар сорттар үшін қоректендіру ортасында аскорбин қышқылының бар болуы қажетті екендігі көрсестілген. Ол регенерат-өсімдіктердің және экспланттардың өміршеңдігін арттырады. 6. Тікелей регенерация мен ризогенезаның арасындағы аралық шоғырландыруда микроөрбіту сатысындағы қоректендіру ортасында сахарозаның бар болуы технологияның ақырғы сатысы – тамырландырудан ататп өтіп микромәдениетті бейімдеуге мүмкіндік береді (15 г/л – шөптектестер үшін, 30 – 40 г/л – баданалы өсімдіктер). 7. қоректендіру ортасының дәстүрлі емес құрауыштарын пайдалану Мурасиге және Скуга және цитокинин – БАП қоректендіру ортасына альтернативті орынбасушы болып табылатындығы анықталған (минералдық негіз – КМК және өсу регуляторы – циркон) – олар микромәдениеттің жоғары морфогендік потенциалын сақтауға және сапалы отырғызу материадын алуға мүмкіндік береді. 8. Клондаушы микроөрбіту технологиясы тұтынушының сұранысын қанағаттандыруға, дәстүрлі технологияларға қарағанда 2-3 есе арзан және 1,5-2 айға жылдамырақ бейімделетін экологиялық таза отырғызу материалын алуға мүмкіндік береді. |