Условия культивирования и этапы микроразмножения

После тщательного перемешивания компонентов питательной среды регулируется рН всей смеси путем добавления 0,1 N NaOH и 0,1 N НС1. Для среды Мурасиге — Скуга рН устанавливается на уров­не 5,7-5,8, у среды для культивирования древесных растений (WPM) оптимальная рН=5,2.

Факторы окружающей среды, такие как свет, температура и со­став воздуха, могут влиять на рост и развитие клеток в культуре ор­ганов и тканей. Действие этих факторов взаимосвязано. Обычно микроклональное размножение древесных растений проводят при нормальной комнатной температуре и при сохранении того фото­периода, который наблюдается в это время в природе. Чтобы уста­новить оптимальные параметры внешней среды, для многих видов древесных растений необходимо провести дополнительные иссле­дования.

Процесс микроразмножения растений состоит из нескольких этапов. Большинство исследователей выделяют три этапа: эксплантирование исходного материала, собственно микроразмножение, укоренение размноженных побегов. При получении посадочного материала древесных растений методом микроклонирования целе­сообразно выделить и четвертый этап — адаптации регенерантов к нестерильным условиям среды (рис. 10.1). ,

Отбор эксплантов и введение их в культуру. Для микроразмно­жения древесных растений используют два основных типа исход­ного материала: 1) ювенильный (семена и их отдельные части, а так­же части проростков); 2) молодые ткани взрослых растений (поч­ки, хвоя, ткани листа, побеги). Чаще в качестве экспланта служит ювенильный материал.

Перед введением в культуру материал стерилизуют. Установле­но, что из всех видов растений древесные породы — самый труд­ный и сложный объект для получения культуры тканей, так как все типы исходного материала у них сильно заражены (Г.П. Бутова, 1989). Стерилизацию проводят очень осторожно, чтобы не повре­дить нежные ткани экспланта; концентрация стерилизующих аген­тов подбирается на возможно более низком уровне.

Стерилизующие растворы могут быть разделены на несколько групп. Первая из них включает растворы, содержащие активный хлор: хлорамин, хлорная известь, гипохлорит кальция и гипохлорит натрия. Хлорамин используется чаще. Этот препарат наряду с гипохлоритами обладает наименее выраженным токсическим действием.

Вторая группа включает ртутьсодержащие растворы, обладаю­щие наибольшим дезинфицирующим эффектом: хлорид ртути и диацид. Растворы второй группы используют в тех случаях, когда препараты первой группы оказались неэффективными.

Иногда материал стерилизуют перекисью водорода или раство­ром иода.

Для повышения эффективности стерилизации практикуется пос­ледовательное применение стерилизующего агента с 70%-ным эти ловым спиртом. Эксплант опускают на 1-3 % в спирт, а затем пере­носят в стерилизующий раствор. Перед высадкой на питательную среду материал ополаскивают в стерильной воде.

Мультипликация побегов. При правильно подобранной питатель­ной среде, надежной стерилизации и подходящих условиях культи­вирования в пробирке или колбе образуется несколько побегов. Часть из них пересаживают на новую среду для образования кор­ней, а другую повторно культивируют для увеличения количества побегов. Этот процесс повторяют многократно до получения тре­буемого количества посадочного материала.

Ризогенез. Питательная среда для культивирования побегов с целью образования на них корней обычно несколько отличается от среды, которая использовалась на первом этапе. Установлено, что для многих растений необходимо использовать среду с низким со­держанием солей. Так, в среде Мурасиге — Скуга концентрация солей уменьшается в два или даже в четыре раза. Некоторые травя­нистые растения не нуждаются в добавлении в среду регуляторов роста, но чаще требуются ауксины. Время, необходимое для фор­мирование корней, варьирует от 10 до 15 дней. Растения из пробир­ки пересаживают, когда корни достигнут 5 мм длины. Более длин­ные корни могут при пересадке поломаться.

Адаптация к нестерильным условиям среды. Для переноса расте­ний из культуральных сосудов в почву требуется особая осторож­ность. Корни промываются для удаления налипшей на них пита­тельной среды. Первые 10-15 дней в теплице поддерживается вы­сокая влажность (90-100%). Для древесных растений в этих целях используют установки искусственного тумана. Также необходимо защищать растения от прямого солнечного света.

***

Клональное микроразмножение — принципиально новый способ получения клонов у древесных растений. Одним из важных преиму­ществ этого способа является то, что удается тиражировать расте­ния, которые с трудом или совсем не размножаются вегетативно, черенками или прививкой. Массовое использование клонального микроразмножения позволяет перевести искусственное лесовосста-новление на более высокий уровень, улучшить культуру лесохозяйственного производства. Так же как совершенствование приемов и методов лесного семеноведения определяет прогресс в других обла­стях лесной науки, клональное микроразмножение способствует вне­дрению в лесное хозяйство достижений лесной селекции, семеновод­ства и сортовыведения.

Универсальной технологии клонального микроразмножения нет; питательные среды и условия культивирования подбираются для каж­дого вида, а часто и для индивидуального древесного растения опыт­ным путем, защищены свидетельствами на изобретение и патентами. Вопрос о приобретении патента в каждом конкретном случае дол­жен решаться специалистами с учетом технологических возможнос­тей предприятия, ценности вида или сорта, экономической целесо­образности.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое клональное микроразмножение?

2. Что необходимо для правильной организации работ по микроразмножению?

3. Какие основные вещества входят в состав питательных сред и их действие?

4. Опишите условия культивирования эксплантов.

5. Назовите основные этапы микроразмножения.

Глава 11

Селекция хвойных древесных пород

Хвойные (точнее, сосновые) породы в нашей стране являются основными лесообразователями. Они занимают преобладающее положение в таежных лесах европейской и азиатской частей Рос­сии. Имеется множество направлений использования их в народ­ном хозяйстве. Главной их ценностью является древесина, но не только она. Они дают живицу, орехи (сосна сибирская), бальзам, гумми и другие ценные вещества. Отсюда и селекция этих пород направлена на повышение продуктивности и качества древесины, увеличение выхода ценных компонентов деревьев, повышение их устойчивости.

Считается, что исходным основным числом хромосом у всего порядка Coniferales является n=12 (Е.Н. Муратова, М.В. Круклис, 1988; Z. Borzan, 1991). Оно, в частности, наблюдается и у большин­ства видов семейства Pinaceae.

Селекционные программы хвойных должны включать направ­ления работ, перечисленные ранее (см. гл. 1). Селекция идет на быстроту роста, продуктивность и качество древесины (практичес­ки у всех пород), на смолопродуктивность (сосна), выход бальзама (пихта), урожайность орешков (сосна сибирская), резонансность древесины (ель), устойчивость к вредным воздействиям окружаю­щей среды (все породы) и другие признаки.

Основным методом селекции у большинства хвойных является отбор, хотя для некоторых пород в последние десятилетия активно развиваются гибридизация, мутагенез и др. Ниже приводятся не­которые особенности селекции и репродукции отдельных видов хвойных.