Интеграл 2/2021

УДК 581.527.4: 581.1

DOI 10.24411/2658-3569-2021-10015 

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ КЛОНАЛЬНОГО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЯ ЛИСТОПАДНЫХ РОДОДЕНДРОНОВ НА ПРИМЕРЕ RHODODENDRON MOLLE SSP. JAPONICUM (A. GRAY) SURING 

SOME FEATURES OF CLONAL MICROPROPAGATION OF DECIDUOUS RHODODENDRONS BY THE EXAMPLE OF RHODODENDRON MOLLE SSP. JAPONICUM (A. GRAY) SURING

Васильева Ольга Григорьевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биотехнологии растений, Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН, г. Москва

Стахеева Татьяна Сергеевна, младший научный сотрудник лаборатории биотехнологии растений, Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН, г. Москва

Орлова Наталья Дмитриевна, инженер лаборатории биотехнологии растений, Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН, г. Москва 

Vasilieva O.G., olgozerova@yandex.ru

Staheeva  T.S., staxeevv@yandex.ru

Orlova N.D., irosvet96@mail.ru 

Аннотация. Rhododendron molle ssp. Japonicum (A. Gray) Suring. – вечнозеленый листопадный кустарник, имеющий огромный декоративный потенциал. Получение большого количества саженцев данного растения сопряжено с некоторыми трудностями, поэтому применение биотехнологических методов для размножения Rh. molle является актуальным. Оптимизирована методика клонального микроразмножения представителей рода Rhododendron L. на основе прямой регенерации растений. Данная технология позволит получать выровненный посадочный материал высоко декоративных и зимостойких видов, форм и сортов этой культуры. Изучено влияние регуляторов роста на регенерацию микропобегов на стадии микроразмножения. Наиболее оптимальные значения  морфометрических показателей были получены при культивировании на питательной среде Андерсона с совместным применением 15 мг/л 2iР и 2 мг/л ИУК. 

Summary. Rhododendron molle ssp. Japonicum (A. Gray) Suring. is an evergreen deciduous shrub with great decorative potential. Obtaining a large number of plants is associated with some difficulties; therefore, the use of biotechnological methods for Rh. molle reproduction is actual. The method of Rhododendron L. clonal micropropagation based on direct plant regeneration has been optimized. This technology will allow to obtain leveled planting material of highly decorative and winter-hardy species, forms and varieties of this culture. The effect of plant growth regulators on the regeneration of microshoots has been studied at the stage of micropropagation. The most optimal values of morphometric parameters were obtained during cultivation on Anderson’s nutrient medium with the combined use of 15 mg/L 2iP and 2 mg/L IAA.

Ключевые слова: рододендрон, клональное микроразмножение, регенерационный потенциал, коэффициент размножения, регуляторы роста.

Keywords: rhododendron, clonal micropropagation, regeneration potential, multiplication factor, plant growth regulators.

Введение

Род Rhododendron L. – самый крупный в семействе Ericaceae – насчитывает более 1300 видов и около 12 тысяч сортов. Рододендроны характеризуются большим видовым разнообразием, множеством экотипов и широким естественным ареалом. Они представлены вечнозелеными, полувечнозелеными и листопадными видами, значительно отличающимися по морфофизиологическим и биохимическим характеристикам. Рододендроны — одна из интереснейших групп растений, пользующихся заслуженной популярностью во всем мире благодаря высоким декоративным качествам. Их также можно отнести к ресурсным растениям, так как они являются источниками биологически активных веществ, что обусловлено их высокой биосинтетической активностью. Благодаря этому рододендроны широко используются в качестве технических и эфироносных растений, а также в гомеопатии и традиционной народной медицине многих стран [1, 2].

В ГБС РАН интродукционные исследования рододендронов проводятся уже более 60 лет. В лаборатории биотехнологии растений ГБС РАН с целью сохранения биологического разнообразия растений создан и постоянно пополняется генетический банк растений in vitro, в котором представители рода составляют более 20 таксонов.

Модельным объектом в исследовании был выбран листопадный вид Rhododendron molle ssp. Japonicum (A. Gray) Suring., в природе произрастающий на открытых местах, в кустарниковых зарослях гористых мест на севере и в центральной части Японии. Цветки воронковидно-колокольчатые, желтые, лососевые, ярко-красные с большим желто-оранжевым пятном, 6-8 см в диаметре, с приятным сильным запахом, собраны по 6-12 штук в соцветии. Rh. molle характеризуется высокой морозоустойчивостью, отличается пластичностью, достаточно легко приспосабливается к различным условиям выращивания, поэтому его с успехом можно культивировать в России. В Европе появился в 1860 году и с тех пор селекционеры стали выводить всё новые сорта на его основе [3,4].

Согласно современной классификации ранее самостоятельный вид Rhododendron japonicum (A.Gray) Valck. Sur. теперь является подвидом Rhododendron molle (Blume) G.Don под названием Rhododendron molle ssp. Japonicum (A. Gray) Suring. [1].

Есть несколько сообщений о размножении представителей рода Rhododendron L. in vitro. В исследовании С. Томсон и Д. Гертнер [5] из тканей флоральных эксплантов  Rhododendron catawbiense Michx «Nova Zembla» и «Irina» под действием 0,05–1,0 мг/л ТДЗ (тидиазурон) в комбинации с 2-iP (2-изопентиладенин) и ИМК (индолил-3-масляной  кислотой) получили прямую регенерацию микропобегов. В работе Ю.Г. Зайцевой, Т.И. Новиковой [2] для индукции регенерации из флоральных эксплантов вечнозелёного рододендрона сорта «Pohjola′s Daughter» оптимальной была питательная среда Андерсона, дополненная 2.5 мкМ ТДЗ в сочетании с 73.8 мкМ 2-iP и 15.0 мкМ ИМК, тогда как для регенерации R. sichotense достаточным являлось присутствие в среде только 1.0 мкМ ТДЗ. Авторы указывают, что в силу генотипических различий приемы  микроразмножения, разработанные для вечнозеленых рододендронов, могут быть неэффективными в отношении дикорастущих листопадных или полувечнозеленых видов. Характерной особенностью листопадных рододендронов при клональном микроразмножении является образование большого числа тонких нитевидных микропобегов на этапе собственно микроразмножения, которые не способны к дальнейшему ризогенезу и адаптации [6].

Целью нашего исследования являлось определение оптимального соотношения регуляторов роста (ИУК:2ip) на стадии собственно микроразмножения для увеличения коэффициента размножения и получения выровненных микропобегов, способных к ризогенезу.

Объекты и методы исследования

Методика биотехнологических исследований основывалась на общепринятых классических приемах работы с культурами изолированных тканей и органов растений [6]. Для индукции культуры использовали терминальные и латеральные почки одревесневших побегов и побегов текущего года, а также верхушки стерильных проростков. На стадии пролиферации использовали питательную среду Андерсона [7]. Для выявления особенностей развития регенерантов рододендрона было проведено сравнение совместного применения регуляторов роста: ИУК и 2iР в различных соотношениях: 3:15; 2:5; 4:5; 3:5; 3:10; 2:15; 1:10; 4:10; 4:15 мг/л. Стандартом являлась питательная среда Андерсона с содержанием ИУК и 2iР в концентрациях 15 и 4 мг/л соответственно. При культивировании поддерживали следующие условия: освещение 2000 лк, фотопериод 16/8 ч., температура 23-25°С. На стадии размножения через 40-50 суток учитывали следующие показатели: коэффициент размножения и высоту микропобегов. Для обработки полученных данных были использованы общепринятые методы статистического анализа, реализованные с помощью программного обеспечения Microsoft Office Excel 2010 и PAST 2.17.

Результаты и обсуждение

Правильный выбор модели размножения, состава питательных сред и условий культивирования позволяет свести к минимуму риск появления сомаклональных вариантов [6, 8].

Основной метод, используемый при размножении большинства таксонов древесных растений – активация развития пазушных меристем. Он считается наиболее надежным для сохранения генетической стабильности размножаемых форм [8].

На морфогенез in vitro значительное влияние оказывают компоненты питательной среды, особенно регуляторы роста. Правильный подбор и оптимальные соотношения цитокининов и ауксинов являются весьма существенными для поддержания устойчиво пролиферирующей культуры [8]. Морфометрические показатели развивающихся регенерантов зависели от концентрации и соотношения регуляторов роста в питательной среде. При сравнении длины микропобегов на различных вариантах питательных сред было выявлено, что за исключением варианта на питательной среде Андерсона с добавлением 4 мг/л ИУК и 10 мг/л 2iР, при котором показатель достигал минимального значения 0,8±0,2 см, между остальными вариантами существенных различий обнаружено не было (рис.1).

Максимальная длина (2,1±0,4 см) микропобега была получена на среде с добавлением 3 мг/л ИУК и 10 мг/л 2iР.

Максимальный коэффициент размножения был достигнут при добавлении ИУК и 2iР в концентрациях 4 и 15 мг/л соответственно и составил 10,6±0,6, при этом микропобеги были утонченным и не пригодными для дальнейшего культивирования in vitro. При сравнении результатов, полученных на среде с добавлением 2iР и ИУК в концентрациях 2 и 15 мг/л мг/л соответственно, разница между показателями оказалась несущественной (8,9±1,1). На данной питательной среде образовывались укороченные микропобеги со сближенными междоузлиями (рис. 2).

Таким образом, была усовершенствована методика клонального микроразмножения Rhododendron molle ssp. Japonicum (A. Gray) Suring.. Подобраны оптимальные соотношения регуляторов роста на стадии собственно микроразмножения (2 мг/л ИУК и 15 мг/л 2iР). При культивировании на данной среде коэффициент  размножения равен 8,9±1,1, длина микропобегов 1,8±0,2. Данная концентрация наиболее эффективна для получения однородных микропобегов, способных к укоренению и адаптации.

Литература

  1. Кондратович Р.Я. Рододендроны в Латвийской ССР: биологические особенности культуры. Рига, Зинатне. 1981. 303 с.
  2. Зайцева Ю.Г., Новикова Т.И. Размножение в культуре in vitro некоторых морозоустойчивых представителей рода Rhododendron // Растительный мир Азиатской России. 2017. №4. С. 65-71
  3. Александрова М.С. Рододендроны. М.: ЗАО «Фитон+». 192 с.
  4. Xiao Z., Sun X. B., Liu X. Q., Li C., He L. Chen S., Su J. Selection of reliable reference genes for gene expression studies on Rhododendron molle // G. Don. Frontiers in Plant Science. 2016. №7(1547). P. 1-11.
  5. Tomsone S., Gertnere D. In vitro Shoot Regeneration from Flower and Leaf Explants in Rhododendron // Biologia plantarum. №46(3). 463-465.
  6. Васильева О.Г. Биолого-морфологические основы клонального микроразмножения некоторых представителей рода Rhododendron L. Автореферат дис. … канд. биол. наук. М.: ГБС РАН, 2009. 22 с.
  7. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-ПРЕСС, 1991. 160 с.
  8. Anderson W.C. A revised tissue cultured medium for shoot multiplication of rhododendron // J Am Soc Hortic Sei. 1984. Vol.109. 343-347.
  9. Муратова С.А. Соловых Н.В., Терехова В.И. Индукция морфогенеза из изолированных соматических тканей растений. Мичуринск, 2011. 107 с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *