31

Российская академия сельскохозяйственных наук ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина Министерство сельского хозяйства Российской федерации ФГОУ ВПО Воронежский государственный аграрный университет им. К. Д. Глинки

Агрономический факультет

Кафедра плодоводства и овощеводства

Тканевая селекция земляники на устойчивость к комплексу грибных патогенов

Рекомендации по клональному микроразмножению плодовых и ягодных культур для специальности № 030500.02 «Агрономия»

ВОРОНЕЖ 2004

Составители: кандидат биол. наук Н.В. Соловых, кандидат с.-х. наук А.Ю. Тарабрин

Рецензенты: кандидат с.-х. наук Т.Г. Ващенко (Воронежский ГАУ), научные сотрудники О.В. Матушкина, И.Н. Пронина (ВНИИС им. И.В. Мичурина, г. Мичуринск)

Рекомендации по клональному микроразмножению плодовых и ягодных культур для специальности № 030500.02 «Агрономия» рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры плодоводства и овощеводства, протокол № 3 от 5.11.2004

Рекомендации по клональному микроразмножению плодовых и ягодных культур для специальности № 030500.02 «Агрономия» рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании методического совета агрономического факультета, протокол № 3 от 9.11.2004

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………...4

1. Требования к организации работ, состав питательных сред.…….6

2. Сомаклональная изменчивость каллусных клеток и методы повышения ее частоты...………………………………………………….9

3. Выбор исходного экспланта, индукция и культивирование каллусов…………………...…………………………………………………11

4. Тканевая селекция земляники на устойчивость к фитопатогенным грибам…………………..……………………………..…………….…14

   1. Приготовление селективных сред…………………………….…15

   2. Отбор каллусов на резистентность к культуральным фильтратам фитопатогенных грибов……………………….………..……………16

5. Индукция морфогенеза из изолированных тканей земляники.…17

6. Клональное микроразмножение и укоренение побегов земляники, адаптация растений – регенератов к выращиванию в почве…….…19

7. Тестирование растений – регенератов земляники на устойчивость к фитопатогенам и их морфо – биологическое описание…………..21

Заключение………………………………………………………....23

Литература……………………………………………………….…24

Введение

Необходимость использования экологически чистых технологий выращивания культурных растений, преодоления негативных последствий техногенных загрязнений и химической интенсификации сельского хозяйства, диктует определенные требования к сортам. Требования эти включают высокий уровень адаптации к абиотическим и биотическим стрессовым воздействиям, в том числе и к различным патогенам. Процесс получения таких сортов может быть значительно ускорен применением биотехнологических подходов, в частности, методов клеточной и тканевой селекции.

В основу метода тканевой и клеточной селекции положен отбор in vitro на селективном фоне несущих ценные сомаклональные изменения клеток или каллусов с последующей регенерацией из них растений.

Основным преимуществом данного метода по сравнению с традиционными является возможность проводить скрининг большого количества растительного материала в малом объеме и строго контролируемых условиях. Таким образом на уровне клеток и каллусов проводится отбор на соле-, жаро-, холодоустойчивость, на устойчивость к патогенам и гербицидам, к аналогам аминокислот и азотистых оснований, к антибиотикам. Это позволяет существенно ускорить селекционный процесс, сократить площади под экспериментальными насаждениями и трудовые затраты по их обработке.

Вторым преимуществом метода клеточной и тканевой селекции является то, что не проводя скрещиваний и не затрагивая, таким образом, основных хозяйственно ценных свойств сортов, можно улучшать их по отдельным признакам.

Отмечая резкое увеличение числа исследовательских работ по кле­точной и тканевой селекции, Р.Г. Бутенко еще в 1983 году [1] писа­ла, что "в ближайшее время можно ожидать создания этим путем ценных для селекции исходных форм" (с.6). Этот прогноз полностью под­твердился. С применением данного метода модифицирован ряд сортов одно- и двухлетних культур.

В работах по тканевой селекции особое значение имеют селектив­ные системы резистентности к стрессовым воздействиям, так как их использование позволяет вести направленную селекцию по хозяйственно ценным признакам [2]. Среди стрессовых воздействий, связанных с абиотическими факторами, чаще всего выделяют засоление, закисление или защелачивание почв, отравление их тяжелыми металлами, экстремальные температуры, гербициды.

Достаточно подробный обзор работ по клеточной и тканевой се­лекции к абиотическим стрессорам дан в книге Ю.Ю.Глебы и К.М. Сытника [3]. Одной из наиболее важных задач в селекции растений является получение устойчивых к фитопатогенам форм. Для одно- и двухлет­них культур методы клеточной и тканевой селекции на устойчивость к патогенам разработаны достаточно хорошо. С их применением по­лучены резистентные к возбудителям фитофтороза [4, 5, 6], черной ножки и корневой гнили [5], формы картофеля, устойчивые к фузариозу формы клевера [7], устойчивые к вертициллезу формы люцерны [8], резистентные к септориозу формы пшеницы [9] и т. п.

Для плодовых и ягодных культур такие работы пока единичны, поэтому развитие их представляет особый интерес.

Применение метода клеточной и тканевой селекции связано с рядом сложностей. Большие капитальные затраты на оборудование и содержание лабораторий, необходимость использования высококвалифицированного персонала, присущие методу некоторые технологические трудности, риск получения мутантных форм, ограниченность знаний о закономерностях процессов регенерации в условиях in vitro, низкая воспроизводимость результатов, индивидуальная реакция генотипов и ряд других организационных проблем являются причиной того, что тканевая селекция и размножение многих растений in vitro пока что остаются на лабораторной стадии, особенно у нас в стране, где биотехнологические методы используются в основном в процессе оздоровления посадочного материала, для закладки супер-суперэлитных маточников и для нужд селекции [72].

Следует также иметь в виду, что ценный клеточный фенотип мо­жет оказаться по своей природе эпигенетическим. Проверка же его природы у многолетних растений, каковыми являются плодовые и яго­дные культуры, зачастую требует особых подходов и достаточно дли­тельного времени.

В силу длительного культивирования каллусов in vitro в ходе тканевой селекции, помимо резистентных к селективному фактору растений, появляется достаточно широкий спектр сомаклональных изменений, заслуживающих изучения. Учитывая этот факт, необходимо проводить морфо-биологическую оценку регенерантов для отбора хозяйственно ценных сомаклонов и изучения закономерностей сомаклональной изменчивости.

Таким образом, работы по тканевой селекции плодовых и ягодных культур не ограничиваются индукцией каллусогенеза и культивирова­нием каллусов в селективных условиях с целью отбора устойчивых к cтрессорам. Они включают ряд этапов:

выбор исходного экспланта;

индукция каллусогенеза и наращивание каллусной массы;

отбор каллусов in vitro на резистентность к селективным факторам;

индукция морфогенеза из изолированных тканей;

клональное микроразмножение и укоренение полученных адвентивных побегов;

адаптация растений-регенерантов к условиям in vivo;

тестирование растений-регенерантов на устойчивость к селективному фактору и их морфо-биологическое описание.

Применительно к ягодным культурам каждый из этих этапов имеет свои особенности, рассмотрению которых и посвящено данное методическое руководство.