Научные стремления 2012-1

УДК 635.9+582.47:631.53

Келько А.Ф.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ ЧЕРЕНКОВ ДЕКОРАТИВНЫХ ХВОЙНЫХ РАСТЕНИЙ НА ИХ УКОРЕНЕНИЕ

Центральный ботанический сад НАН Беларуси, Минск

Введение. Известно, что многие формы и виды декоративных древесных растений размножаются вегетативным путем, который, в отличие от семенного, позволяет сохранить неизменными признаки материнского организма у потомства. Сегодня наиболее широко используемым и несложным в исполнении способом вегетативного размножения является укоренение стеблевых черенков (черенкование). Успех черенкования зависит от ряда эндогенных и экзогенных факторов и в первую очередь от сроков заготовки черенков [1–3].

Чаще всего рекомендуется заготовка черенков в весенний период (апрель–май) [2, 4]. При этом важно отметить, что в случае отсутствия обогреваемых культивационных сооружений возникает необходимость их хранения до посадки на укоренение, пока температура наружного воздуха не достигнет 17–20ºС [3]. В Беларуси такие условия создаются, как правило, в мае. Главная цель при этом – сохранить черенки до посадки в том же физиологическом состоянии, что и в момент заготовки, обеспечив защиту от фитопатогенных организмов и потерь влаги, так как обезвоживание в процессе хранения и грибные болезни приводят к снижению укореняемости [5]. Для замедления физиологических процессов в черенках необходимо хранить их при низкой положительной температуре, например, под снегом, в холодильнике, подвале [2–4]. Однако при этом некоторые авторы утверждают, что черенки в одних условиях могут сохраняться лучше, чем в других [6]. Кроме того, ряд исследователей для защиты черенков от потерь влаги во время хранения рекомендуют использовать для обработки срезов антитранспиранты на основе парафина, к которому добавляются вещества, придающие данному материалу большую пластичность (например, воск) [5]. Следует отметить, что указанные исследования проводились в отношении зимних черенков лиственных древесных растений. У большинства же хвойных растений хвоя на зиму не опадает, и испарение влаги у них во время хранения более интенсивное, так как осуществляется и через срезы, и через хвою, поэтому проблема потери влаги черенками в данном случае на наш взгляд более актуальна. В связи с этим, в нашем исследовании была поставлена цель выявить особенности влияния условий хранения черенков некоторых хвойных растений, а также использования антитранспирантов и средств защиты растений от фитопатогенных грибов в процессе хранения на их обезвоживание и укоренение.

Материалы и методы исследования. Объекты исследования –

Juniperus virginiana ‗Grey Owl‘, J.×media ‗Golden Saucer‘ и Picea glauca

‗Conica‘, произрастающие на территории ГНУ «Центральный ботанический

251

сад НАН Беларуси». Представители рода Juniperus L. – кустарники с широко раскидистыми кронами. P. glauca ‗Conica‘ – карликовая форма с конусовидной кроной. Черенки заготавливали в третьей декаде марта, когда маточные растения находились в состоянии вынужденного покоя. До посадки на укоренение хранили в подвале (температура воздуха 7ºС), холодильнике (9ºС) и снегу (0,5ºС). Для замедления таяния снега его уплотняли и засыпали опилками слоем 5–7 см. Перед закладкой на хранение определяли влажность черенков по ГОСТу 24027.2–80 [7].

В качестве антитранспиранта использовали смесь парафина и озокерита. Обработку проводили путем кратковременного погружения черенков в расплавленную на водяной бане смесь. В качестве средства защиты растений от фитопатогенных грибов применяли 0,1%-ный водный раствор протравителя фунгицидного действия Раксила, КС (Германия) (действующее вещество: тебуконазол 60 г/л). Обработку черенков проводили путем полного их погружения в раствор на 20 секунд. Затем ветви слегка просушивали. Обработанные черенки упаковывали в полиэтиленовые пакеты и закладывали на хранение. По окончании периода хранения (начало мая) определяли их влажность и высаживали на укоренение. В качестве контроля использовали свежезаготовленные черенки. Укоренение черенков проходило в теплице в условиях искусственного тумана. Для предупреждения солнечных ожогов черенков использовали их притенение на протяжении всего периода укоренения. Субстрат – смесь верхового торфа и крупнозернистого песка в соотношении 1:1 по объему. Учет результатов проводили в середине сентября. При этом определяли количество укорененных черенков. Достоверность различий устанавливали с помощью U-критерия Манна-Уитни.

Результаты и их обсуждение. Исследование показало, что в процессе хранения влажность черенков может изменяться по сравнению с таковой в момент заготовки (таблица 1).

Таблица 1 – Влажность черенков в зависимости от условий хранения, %

Примечание – Средние значения, отмеченные одинаковыми буквами, не различаются значимо при Р<0,05; × – исследование не проводилось.

Из данных таблицы 1 следует, что влажность черенков представителей рода Juniperus после хранения несколько повысилась. Объясняется это тем, что во время заготовки черенков ветви маточных растений находились под

252

слоем мокрого снега, и при упаковке черенков на них сохранялись налипшие льдинки, которые затем таяли, а образовавшаяся вода способствовала насыщению черенков влагой. Ветви P. glauca ‗Conica‘ находились выше уровня снега, поэтому увеличения влажности черенков данного таксона не отмечалось, за исключением варианта, когда они закладывались на хранение в снег, который и способствовал насыщению их влагой. В отношении использования антитранспиранта для сохранения влаги черенками P. glauca ‗Conica‘ следует отметить, что их кратковременное погружение в разогретую смесь парафина и озокерита приводит к значительному снижению влажности черенков вследствие их перегрева, поэтому такой способ защиты от обезвоживания в процессе хранения для черенков хвойных растений не подходит.

Нами было также установлено, что хранение черенков до посадки на укоренение приводит к снижению их регенерационной способности, независимо от условий хранения (таблица 2).

Таблица 2 – Укореняемость черенков в зависимости от условий хранения, %

Примечание – Ч – иррледование не проводилорь.

Так, средняя укореняемость черенков J.×media ‗Golden Saucer‘ после хранения оказалась ниже на 17,0–24,6% в зависимости от условий хранения, чем укореняемость черенков, высаженных на укоренение сразу после их заготовки. Снижение укореняемости черенков после хранения было отмечено также для J. virginiana ‗Grey Owl‘ (на 11,9–36,2%) и P. glauca ‗Conica‘ (на

13,4–48,3%). Обработка черенков перед закладкой их на хранение раствором протравителя не оказала значимого влияния на укоренение черенков, и результаты, полученные в данных вариантах опыта, аналогичны результатам в вариантах без обработки. Черенки P. glauca ‗Conica‘, обработанные антитранспирантом, погибли.

Заключение. Хранение черенков хвойных растений при их ранневесенней заготовке до момента посадки на укоренение приводит к снижению их регенерационной способности, и использование антитранспирантов и средств защиты растений от фитопатогенных грибов не позволяет сохранить активность регенерации черенков на том же уровне, как в момент их

253

заготовки. Выявлено, что в процессе хранения черенков их влажность может как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от условий хранения, однако, даже при ее увеличении укореняемость таких черенков снижается по сравнению с укореняемостью свежезаготовленных черенков, в связи с чем можно предположить, что помимо потери влаги существуют другие факторы, оказывающие негативное влияние на регенерационную способность черенков хвойных растений в процессе их хранения.

Литературные источники

1.Гартман, Х.Т. Размножение садовых растений / Х.Т. Гартман, Д.Е. Кестер ; под ред. М.Т. Тарасенко. – М. : Сельхозиздат, 1963. – 471 с.

2.Шкутко, Н.В. Размножение туи, можжевельника, кипарисовика и тиса стеблевыми черенками в Белоруссии. Рекомендации / Н.В. Шкутко, М.В. Шуравко. – Минск, 1988. – 11 с.

3.Торчик, В.И. Декоративные садовые формы хвойных растений / В.И. Торчик, Е.Д. Антонюк ; науч. ред. В.Н. Решетников. – Минск : Эдит ВВ, 2007. – 152 с.

4.Бобринев, В.П. Ускоренное выращивание древесных пород / В.П. Бобринев. – Новосибирск : Наука, 1987. – 192 с.

5.Малых, П.Г. Хранение черенков и выращивание саженцев винограда с применением антитранспирантов : дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.07 / П.Г. Малых. – Новочеркасск, 2007. – 142 л.

6.Шилова, О.Г. Оптимизация условий хранения и сроков заготовки привоев для весенней прививки декоративных форм древесных растений / О.Г. Шилова // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2007. – № 1. – С. 8–11.

7.Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла : ГОСТ 24027.2–80. – Введ. 01.01.81. – Москва : Гос. комитет СССР по стандартам, 1980. – 10 с.

Kelko H.F.

THE EFFECT OF STORAGE CONDITIONS OF ORNAMENTAL CONIFEROUS STEM

CUTTINGS ON THEIR ROOTING ABILITY

The Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk

Summary

The results of research of ornamental coniferous stem cuttings rooting ability in dependence of their storage conditions before striking when early-spring collection, inclusive of the using of fungicides and antitranspirant treatments, are reported. It is established that the rooting ability of stem cuttings reduces after their storage independently from storage conditions. Fungicides and antitranspirant treatments of stem cuttings before storage are not contribute to conservation their rooting ability.

254

УДК 630*181.51:630*164.5:581.451:581.165:581.143.6

М.А. Кодун-Иванова

ИЗМЕНЕНИЯ АНАТОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИСТЬЕВ МИКРОКЛОНАЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ ОСИНЫ (POPULUS TREMULA) В

ПРОЦЕССЕ АДАПТАЦИИ EX VITRO

ГНУ «Институт леса НАН Беларуси», Гомель

Введение. Для плантационного лесовыращивания за короткие промежутки времени требуется получать большое количество высококачественного генетически однородного материала. Удобным вариантом его получения является метод микроклонального размножения. При этом наиболее перспективными древесными видами являются быстрорастущие породы – представители родов Populus и Betula. Ограничивающим фактором для промышленного микроразмножения являются трудности адаптации ex vitro. Возврат растений в естественные нестерильные условия сопровождается значительным стрессом, так как регенеранты должны приспособиться к новому режиму влажности, освещения и питания, а также к высокой патогенной нагрузке. В анатомическом плане для растений in vitro на адаксиальной стороне листа увеличено количество устьиц, увеличена их апертура и в некоторых случаях увеличены размеры замыкающих клеток, что в естественных условиях не наблюдается. Устьичный аппарат не функционирует в условиях in vitro. Развивающиеся новые листья обладают большим количеством устьиц благодаря высокой влажности (около 65%) и их работа лучше по сравнению с работой устьиц, образованных в культуре in vitro. Таким образом, они представляют промежуточную стадию между формами in vitro и ex vitro. На существование промежуточной формы устьиц указывал Fabri [1]. При переносе растений в фитотрон или в полевые условия происходят изменения в морфологии листа: устьица на новообразованных листьях приобретают достаточное сходство с устьицами растений, растущих в полевых условиях [1-4]. После пересадки в грунт в связи с уменьшением атмосферной влажности индуцируется влагоперенос, активируются процессы растяжения и дифференциации растительных структур, налаживаются системы поддержания их тургора, функционирование устьиц, а также и процессы ксилемогенеза. Однако, для древесных растений, выращиваемых с помощью метода микроклонального размножения, данные процессы изучены недостаточно.

Цель исследования – изучение устьичных характеристик и уровня влагопотери у микроклонально размноженных растений осины на разных этапах адаптации ex vitro.

Материалы и методы исследования. Исследования проводились в лаборатории генетики и биотехнологии Института леса НАН Беларуси. Растительный материал собран с растений осины (Populus tremula L.) клона белорусской селекции V22 на следующих этапах: сразу перед посадкой в условия ex vitro из условий in vitro, через 0,5 месяца после посадки, через 1

255

месяц после посадки, в условиях теплицы, а также в условиях лесных культур 2-летнего возраста. Адаптация растений в первый месяц происходила в условиях комнаты с повышенной влажностью воздуха (90-100%), освещением 2-3 тыс люкс, фотопериодом 16/8. Условия выращивания в теплице: автоматический полив, солнечное освещение. Лесные культуры созданы на вырубке смешанного насаждения березы (7Б3С+Д Ос Олч.) 2010 г, в условиях березняка орлякового.

Содержание сухого вещества (DMC, %), относительное содержание воды (RWC, %) и водный дефицит (WD, %) рассчитывали по Campos и Yordanov [5, 6]. Для подсчета количества устьиц использовался метод лаковых отпечатков с увеличением ×300. Количество и размер устьиц подсчитывались в камере Горяева с использованием объект-микрометра. Статистическую обработку данных проводили, используя программы Microsoft Excel. При проверке статистических гипотез использовали 5% уровень значимости, однофакторный анализ (Tukey HSD test) и корреляционный анализ в программе ПСП Statistica 7.0 (StatSoft Inc.,1984-2004). На рисунках вертикальные линии обозначают доверительный интервал.

В результате проведенных исследований было установлено, что в условиях in vitro в 1 мм2 находится 6,76±0,4 тыс устьиц, со средней длиной замыкающих клеток 1,29±0,07 мкм (рисунок 1). В процессе адаптации количество устьиц снижается почти вдвое через 1 месяц, а длина замыкающих клеток увеличивается почти на 1 мкм к 0,5 месяца адаптации. При этом в условиях лесных культур количество устьиц на листьях растений данного клона составляет 3,0±0,18 тыс шт/мм2, а размеры замыкающих клеток 2,38±0,08 мкм. Это указывает на то, что ультраструктура поверхности листьев изменяется в течение первого месяца адаптации, постепенно адаптируясь к новым условиям. При этом в листьях накапливаются пластические вещества с 9,4±1,8% до 24,9±0,8% (по значению DMC), что указывает на эффективный рост в течение данного периода.

Накопление сухой биомассы происходит постепенно, в течение этапа адаптации, что указывает на непрекращающийся рост регенерантов осины в данный период. Также можно сделать вывод, что стресс, вызванный сменой условий роста микроклональных растений, не вызывает существенной задержки роста и развития организма. Если прирост растений в высоту в данное время заметно не происходит, то изменен характер роста растения – организм растет не за счет растяжения клеток, а за счет их деления.

Относительное содержание воды в листьях колеблется: в условиях in vitro данный параметр составляет 57%, затем в течение полумесяца падает, и снова возрастает до 93%.

Параметр водный дефицит (рисунок 2) самое высокое значение имеет через полмесяца после пересадки, затем постепенно снижается, причем в 1 месяц адаптации его уровень остается почти такой же, как и в условиях in vitro. При соотношении данного параметра с относительным содержанием воды в листьях выявлено закономерное явление, которое заключается в том,

256

что чем больше содержание воды в листьях, тем меньше уровень водного дефицита.

Рисунок 1. Динамика параметров в листьях микроклонально размноженной осины за период выращивания в условиях ex vitro (среднее количество устьиц, средняя длина

замыкающих клеток устьиц, DMC, RWC).

Это неудивительно, т.к. между относительным содержанием воды и водным дефицитом существует высокая отрицательная связь (r = -0,78), как и между количеством устьиц и содержанием сухого вещества (r = -0,81). Очень высокая отрицательная связь была установлена между количеством устьиц и относительным содержанием воды (r = -0,96), а также между значением водного дефицита и содержанием сухого вещества (r = -0,96). Между количеством устьиц и длиной замыкающих клеток установлена значительная отрицательная связь (r= -0,65), а очень высокая положительная связь между количеством устьиц и значением водного дефицита (r = 0,90).

Заключение. Таким образом, для микроклонально размноженных растений осины самым стрессовым периодом в процессе адаптации является первый месяц. За данное время происходят существенные перестройки во всем организме, в том числе изменяются размеры устьиц, снижается их количество, уменьшается содержание воды в листьях, которое затем повышается, что естественно влияет на уровень водного дефицита. Однако в течение этого периода растения успевают адаптироваться к новым условиям

257

роста и приобретают признаки, характерные для осины, растущей в условиях теплицы и лесных культур.

Рисунок 2 – Динамика параметра водного дефицита (WD) в листьях микроклонально размноженной осины за период выращивания в условиях ex vitro

Результаты данного исследования будут использованы для разработки технологии выращивания микроклонально размноженного посадочного материала быстрорастущих древесных пород в Республике Беларусь.

Литературные источники

1.Fabri, A. Anatomical changes in persistent leaves of tissue cultured strawberry plants after removal from culture / A. Fabri // Scientia Horticulturae. –1986. – Vol. 28. – P. 331-337.

2.Wetzstein, H.Y. Leaf anatomy of tissue-cultured Liquidambar styraciflua (Hamamelidaceae) during acclimatization /, H.Y. Wetzstein, E. Sommer // Amer. J. Bot. – 1982.

–Vol. 69. – P. 1579-1586.

3.Gilly, C. Ultrastructure and radiolabelling of leaf cuticles from ivy (Hedera helix L.) plants in vitro and during ex vitro acclimatization / C. Gilly, R. Rohr, A. Chamel //Ann. Bot. – 1997. – Vol. 80. – P. 139-145.

4.Sutter, E. Stomatal and cuticular water loss from apple, cherry, and sweetgum plants after removal from in vitro culture/ E. Sutter // J. Amer. Soc. hort. Sci. – 1998. – Vol. 113. – P. 234-238.

5.Campos, P.S. Effects of drought on phothosyntetic performans and water relantions of four Vigna genotypes / P.S. Campos // Photosyntetica. – 1999. – Vol. 36. – № 1-2. – P. 79-87.

6.Yordanov, I. Interactive effect of water deficit and high temperature on photosynthesis in sunflower and maize plants. Changes in the parameters of chlorophyll fluorescence induction kinetics and fluorescence quenching / I. Yordanov, T. Tsone, V. Goltsev, L. Kruleva, V. Velikova // Photosynthetica. – 1997. – Vol. 33. – P. 391–402.

M.A. Kodun-Ivanova

CHANGES IN ANATOMICAL CHARACTERISTICS OF LEAVES OF

MICROPROPAGATED ASPEN (POPULUS TREMULA)

IN ACCLIMATION TO THE EX VITRO CONDITIONS

SSI "The Institute of Forest of the National Academy of Sciences of Belarus", Gomel

Summary

In this work stomatal characteristics in leaf tissues of aspen (Populus tremula L.) micropropagation of plants growing to the ex vitro conditions was made. Was set to water deficit (WD, %), relative water content (RWC, %) and dry matter content (DMC, %) in the leaves of aspen. Set the level of correlation between these parameters. During the first month of acclimatization to the ex vitro conditions plants have time to adapt to the new conditions of growth and form characteristics of an aspen growing in greenhouses and forest plantations.

258

УДК 581.035.4: 582.912.46

Куделина Т.Н., Мороз Д.С., Васина Е.В.

ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ЭКСПЛАНТОВ ГОЛУБИКИ (VACCINIUM CORYMBOSUM) ПРИ СВЕТОДИОДНОМ ОСВЕЩЕНИИ

ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им В.Ф. Купревича НАН Беларуси», Минск

Актуальность. В настоящее время голубика высокая (Vaccinium corymbosum L.) является весьма перспективной ягодной культурой, благодаря своей высокой питательной ценности, лечебно-профилактическим свойствам и простоте возделывания [1]. Однако для масштабного культивирования голубики необходимо совершенствовать методы получения посадочного материала. Одним из них является способ вегетативного размножения in vitro. Он обладает рядом преимуществ: высоким коэффициентом размножения, сокращением занимаемых площадей, получением за короткий срок однородного посадочного материала, сохранением специфических морфологических и фитохимических свойств [2, 3]. Но у растений, полученных посредством микрочеренкования, снижена скорость роста и процент укоренения [4]. Поэтому, необходим поиск оптимальных условий культивирования растений голубики как in vitro, так и последующим выращивания эксплантов ex vitro.

Как известно, свет является одним из наиболее значимых факторов, оказывающих воздействие на рост и развитие растений. Следует отметить, что такие традиционно используемые при выращивании растений источники света как люминесцентные и натриевые лампы высокого давления имеют ряд недостатков: первые характеризуются высоким потреблением электроэнергии, а вторые несбалансированным спектром и высокой теплоотдачей [5]. Разработка специализированного излучателя позволит избежать всех этих недостатков, поскольку светодиоды характеризуются высокой светоотдачей, длительностью работы, возможностью подбора спектра излучения, экологической и эксплуатационной безопасностью. Кроме того, разделение теплового и светового потока в пространстве позволяет размещать светодиоды в непосредственной близости от выращиваемых растений, что особенно значимо при культивировании растений на многоярусных стеллажах

[6, 7].

В работе приводятся результаты сравнительного анализа воздействия светодиодных осветителей и натриевых ламп высокого давления на рост и развитие голубики высокой при культивировании ex vitro.

Материалы и методы исследования.

Объектом исследования являлись растения голубики высокой сорта Bluecrop, после 16-недельного культивирования in vitro на среде WPM с люминесцентным освещением, а затем пересаженные ex vitro на ионообменный субстрат и выращиваемые в течение 2 месяев при температуре

259

22 ºС. Варианты освещения представлены в таблице 1. Фотопериод составлял

16/8 часов.

Таблица 1 – Характеристика вариантов освещения.

В качестве теста на эффективность режима освещения исследовали морфометрические показатели, состав фотосинтетических пигментов, жизнеспособность растения оценивали по времени сохранения максимального тургора клеток мезофилла листа. Концентрацию пигментов определяли посредством регистрации спектров поглощения экстрактов листьев в 100% ацетоне на спектрофотометре СФ-46 [8]. Время сохранения максимального тургора клеток мезофилла листьев измеряли с помощью установки электронного мониторинга. На электронно-измерительной установке получали кривые изменения объема и массы предварительно насыщенной водой ткани листа в процессе ее дегидратации. По величине стартового участка кривой изменения объема ткани судили об уровне жизнеспособности растения. Чем более продолжителен стабильный отрезок начального участка кривой, тем выше жизнеспособность растения [9].

Результаты и обсуждение результатов исследования.

Растения, выращиваемые под светодиодными излучателями, характеризовались большей длинной стебля, большими количеством листьев и их площадью по сравнению с растениями, выращиваемыми под лампами ДНаТ. За 2 месяца растения голубики значительно вытянулись, у них образовались новые листья, площадь которых превышает площадь листьев растений in vitro в 5 -10 раз (таблица 2). Кроме того, у растений, выращиваемых под светодиодным излучателем 2 варианта, наблюдалась наибольшая площадь листьев по сравнению с другими вариантами. Следует отметить, что во всех вариантах достаточно велик разброс значений внутри группы и однофакторный дисперсионный анализ различий между ними не выявил.

Таблица 2 – Морфометрические показатели при выращивании эксплантов голубики ex vitro

Поскольку пигментный состав листьев растений является весьма чувствительным показателем к качеству света, у растений голубки,

260