Рост и развитие пробирочных растений ежевики, малины и земляники в условиях длительного хранения in vitro
На следующем этапе работы анализировали развитие и выживаемость полученных микрорастений в процессе их длительного хранения при +4±loC (табл. 1-5 приложения; рис. 5-8).
Изучение выживаемости различных сортов ежевики, малины и земляники при +4oC показало, что к 4 месяцу хранения все микрорастения всех изученных сортов земляники и ежевики остаются жизнеспособными (рис. 5). Выживаемость сортов малины в среднем снизилась до 88% за счет снижения жизнеспособности 2-х сортов (Ранняя Сладкая и Красноплодный Сеянец - 68% и 73%, соответственно; у остальных 3-х сортов малины выживаемость растений оставалась 100%) (табл. 1 приложения).
После года хранения in vitro выживаемость разных сортов в среднем равнялась 96% у земляники, 98% у ежевики и 83% у малины. Таким образом, в течение года беспересадочного хранения при пониженной температуре большая часть микрорастений у различных сортов ягодных культур остается жизнеспособной (рис. 5).
Через 20 месяцев хранения в этих условиях у всех изученных сортов земляники можно было отобрать жизнеспособные растения; количество выживших растений в среднем составило 52% (рис. 5). За этот период хранения погибли все микрорастения двух сортов малины (Красноплодный Сеянец и Rubin Bulgarski) и одного сорта ежевики (Whitford Thomless), выживаемость оставшихся сортов значительно снизилась и составила в среднем - 10% для малины и 33% для ежевики (табл. 2).
У изученных сортов земляники и малины наблюдалась положительная связь между выживаемостью в условиях хранения in vitro при +4oC выживаемости на 20- ом месяце хранения при +4oC и способностью к микроразмножению (r=0,73 и r=0,68). Так, микрорастения сорта земляники Polka характеризовались наиболее высокими показателями выживаемости и в то же время наибольшими значениями KMP; растения сорта Red Gauntlet имели наименьшую выживаемость и наиболее низкие значения KMP.
Рис.
5. Выживаемость микрорастений ежевики, малины и земляники (%) в процессе длительного хранения in vitro при температуре +4oC; за 100% принятоколичество микрорастений в начале хранения
Также и среди сортов малины микрорастения сорта Mandarin отличались наибольшими показателями выживаемости и KMP5 а микрорастения сорта Красноплодный Сеянец имели наименьшие значения этих показателей (табл. 1 приложения и табл. II).
На рисунке 6 представлены микрорастения ежевики (а) и малины (б), хранящиеся при +4θC. В ходе работы анализировали рост (изменение высоты растения, количества зеленых, пожелтевших листьев и корней) и выживаемость пробирочных растений. Оценка динамики роста микрорастений при пониженной температуре +4θC показала, что наибольшей интенсивностью роста в этих условиях характеризовались микрорастения земляники (рис. 7).
Можно полагать, что высокая способность сортов к формированию дополнительных побегов повышает вероятность выживания микрорастений в условиях длительного хранения in vitro.
У исследуемых сортов малины и земляники наблюдалась положительная связь между интенсивностью роста и способностью к выживанию при +4θC (r=0,75). Среди сортов малины наиболее высокая способность к выживанию на 12-м месяце хранения и интенсивный рост наблюдались у сорта Mandarin (табл. 1 и 2 приложения). Сорта ежевики по способности к выживанию на 12-м месяце хранения при +4oC достоверно не отличались между собой.
На рисунке 8 представлена динамика формирования листьев микрорастениями в течение 12 месяцев хранения при пониженной температуре; учитывалось среднее количество зеленых и пожелтевших листьев, а также общее количество листьев на растение. В течение длительного хранения микрорастений происходят два процесса: формирование новых листьев и пожелтение сформированных листьев за счет разрушения фотосинтетического аппарата (в первую очередь пигментов), что, вероятно, связано с включением программы старения и гибели микрорастений.
Общее количество листьев (в среднем на микрорастение) увеличивается более чем в 2 раза в течение года хранения. При этом динамика формирования зеленых листьев у всех 3-х культур существенно не отличалась. Однако интенсивность пожелтения листьев была наиболее низкой у сортов земляники, и вдвое выше - у изученных сортов малины и ежевики (рис. 8).
Рис. 7. Динамика роста микрорастений ежевики, малины и земляники в процессе хранения при +4oC; за 100% принята исходная высота микрорастений
Рис. 8. Изменение количества листьев микрорастений ежевики, малины и земляники в процессе хранения при +4oC; по оси ординат указано среднее
количество листьев на растение: (а) общее количество (%)
(б) количество зеленых (%) и (в) пожелтевших листьев (%)
При этом количество листьев возрастало у растений всех исследуемых сортов, однако наиболее интенсивнее - у растений сортов Агавам (ежевики), Rubin Bulgarski (малины) и Polka (земляники) (табл. 3 приложения).
Количество зеленых листьев среди исследуемых сортов малины возрастало интенсивней всех у сорта Mandarin, среди исследуемых сортов земляники у сорта Polka (от 6 до 9) (табл.4 приложения). Однако количество пожелтевших листьев у растений этого сорта также сильно увеличивалось по сравнению с другими сортами (от О до 7) (табл. 5 приложения). У 2-х сортов малины (Ранняя Сладкая и Красноплодный Сеянец) количество зеленых листьев снижалось в течение 12 месяцев хранения, а пожелтение листьев происходило интенсивней по сравнению с другими сортами малины.
Помимо взаимосвязи между ростом и жизнеспособностью у растений малины наблюдалась также прямая связь между изменением количества зеленых листьев и способностью к выживанию в условиях длительного хранения in vitro в течение 12 месяцев (r=0,95).
А также прямая связь была выявлена между количеством зеленых листьев и ростом микрорастений малины (r=0,75). Как указывалось выше, наивысшая скорость роста и жизнеспособность были характерны для сорта Mandarin, и у этого же сорта наблюдалось наиболее интенсивное формирование зеленых листьев. И, наоборот, у микрорастений сорта Красноплодный Сеянец с наименьшими жизнеспособностью и интенсивностью роста формирование зеленых листьев происходило медленней по сравнению с другими сортами малины.Полученные нами результаты по различной выживаемости в условиях длительного in vitro хранения сортов малины, ежевики и земляники можно отчасти объяснить биологическими особенностями видов, а также спецификой сорта
В условиях in vitro при периодическом возобновлении питательной среды и культивировании при оптимальных для вида условиях (температура, фотопериод, освещенность) микрорастения не стареют, так как при инициации пазушных почек и развитии дополнительных побегов растения постоянно омолаживаются, и их рост происходит практически неограниченно.
Другая картина наблюдается в случае длительного беспересадочного хранения, когда истощаются запасы питательных веществ в среде. Кроме того, на микрорастения действуют стрессовые факторы (пониженная температура и низкая освещенность), также лимитирующие рост и развитие растения. Все это приводит к естественному старению и гибели растений.
Как показали наши результаты, биологические особенности вида и специфика сорта влияли на развитие и продолжительность жизни микроратений.
Земляника, малина, ежевика являются многолетними растениями. При этом
земляника является вечнозеленым травянистым растением, у которого нет четко
/
выраженного листопада, листья опадают неодновременно. Земляника характеризуется также сравнительной зимостойкостью, ее листья способны выдерживать понижение температуры до -20-30 °С, правда, находясь при этом под снегом. Малина и ежевика являются менее зимостойкими культурами, они представлены листопадными растениями.
В условиях уменьшения светового дня и снижения температуры, у растений малины и ежевики запускается запрограммированное естественное старение и гибель клеток листа, что и приводит к достаточно быстрому пожелтению, высушиванию и опаданию листьев.Биологические особенности вида проявились следующим образом. По сравнению с вечнозелеными растениями земляники, более низкая интенсивность роста растений и резкое возрастание у них количества пожелтевших листьев вполне ожидаемо для малины и ежевики, поскольку в условиях длительного хранения in vitro у этих листопадных растений запускается естественная программа старения.
Несомненно, на выживаемость микрорастений в условиях хранения in vitro при пониженной температуре могут влиять и генетические особенности сорта. Так, например, среди изученных сортов малины зимостойкими являются: Ранняя Сладкая и Canby; сорт Mandarin устойчив и к низким и к высоким температурам. У этих Зх сортов малины и после 20 месяцев хранения in vitro можно было отобрать жизнеспособные микрорастения. В то время как все микрорастения сорта малины Rubin Bulgarski, отличающегося низкой зимостойкостью, погибли. У этого сорта отмечена и наиболее интенсивное пожелтение листьев. (К сожалению, мы не смогли найти информацию о зимосойкости сорта Красноплодный Сеянец малины).
Такую же закономерность мы наблюдаем и у ежевики - сорт Агавам является одним из наиболее зимостойких сортов ежевики, а сорт Silvan устойчив к комплексу абиотических стрессов (засухе, засолению). После 20 месяцев хранения их выживаемость составляла 47±1,8 % и 53±1,3%, соответственно. В этих же условиях
3.1.3.