Клональное микроразмножение подвоев плодовых культур в Италии

0
52

Термин «микроразмножение» (или in vitro — размножение в пробирке) относится к технике выращивания микрорастений, то есть миниатюрных растений, в стеклянных банках или пластиковых контейнерах

Джулиано Дради — питомник плодово-ягодных

и декоративных растений «

Vivai Piante Battistini«

(г.Чезена, Италия)

(giulianodradi@battistinivivai.com)

Маурицио Ламбарди, Е. Айлин Озудоргу —

IVALSA / Институт исследования древесины и древесных пород,

Национальный Исследовательский Совет (CNR)

(г.Флоренция, Италия)

(lambardi@ivalsa.cnr.it)

Термин «микроразмножение» (или in vitro — размножение в пробирке) относится к технике выращивания микрорастений, то есть миниатюрных растений, в стеклянных банках или пластиковых контейнерах (рис. 1). Находясь в стерильных условиях (в противном случае они были бы подвержены заражению бактериями и грибами) и, будучи помещенными в гелифицированную среду, которая обеспечивает всеми необходимыми для роста питательными веществами (минеральными солями, витаминами, сахарозой, регуляторами роста), микрорастения могут «питаться» и пролиферировать (т.е. быстро размножаться). Последний термин относится к их свойству наращивания вегетативной массы.

Банки с выращиваемыми культурами содержатся в специальных климатических камерах с регулярным контролем температуры, интенсивности света и светового дня. Микрорастения практически не способны к фотосинтезу, разве что на минимальном уровне, так как интенсивности освещения, которую они получают, и концентрации углекислого газа в банках недостаточно для данного процесса. Тем не менее, сахароза (то есть конечный продукт фотосинтеза) просто добавляется в питательную среду, что, в свою очередь, и способствует росту микрорастений. Микрорастения не цветут и не имеют вторичного роста (например, у них не образовывается кора), так как условия размножения in vitro сопутствуют их «омоложению». Тем не менее, их можно «заставить» размножаться до бесконечности или формировать корни путем изменения типа и концентрации регуляторов роста, содержащиеся в питательной среде.

В Италии впервые in vitro как новый метод вегетативного размножения и альтернатива традиционным способам черенкования и прививки впервые был введён 50 лет назад. С тех пор, за исключением некоторых периодов, популярность этого метода постоянно растет и в основном специализируется в производстве подвоев, и в меньшей степени, фруктовых сортов. Согласно результатам последних исследований, более чем 26 миллионов растений в мире ежегодно получаются путем вегетативного размножения in vitro. Более 70% производства in vitro — фруктовые подвои и сорта; в этом секторе Италия является лидером в Европе как по количеству, так и по качеству размножаемых растений.

Несмотря на то, что предложение все еще остается слабо дифференцированым (один только подвой персика GF677 составляют более 40% от всего производства в пробирке), в последние годы серьезные усилия были приложены крупными коммерческими лабораториями по микроразмножению с целью внедрения широкого спектра фруктовых сортов и подвоев в производственный цикл вегетативного размножения в условиях

in vitro. Например, в таблице 1 представлен перечень фруктовых подвоев, производимых в лабораториях in vitro «Vivai Piante Battistini», большого питомника растений, расположенного в г.Чезена (северо-восток Италии), лидера этой страны в отрасли вегетативного размножения подвоев высокого стандарта качества. В большой климатической камере (рис. 2) компания производит около 5,5 млн. растений ежегодно, из которых 70% продукции — подвои плодовых деревьев, а 30% — корнесобственные растения сортов плодовых культур, ягодных и декоративных. Сразу после цикла лабораторных условий микрорастения проходят акклиматизацию (т.е. помещаются в природные условиях полевой культуры) в теплицах питомника (рис. 3).

Таблица 1. Основные подвои, выращиваемые в питомнике плодово-ягодных и декоративных растений «Vivai Piante Battistini», г.Чезена, Италия.

Плодовые породы

Выращиваемые подвои

АБРИКОС

Mirabolano 29C (P. cerasifera)

MRS 2/5 (P. cerasifera x P. spinosa)

Marianna 2624 (P. cerasifera x P. munsoniana)

Torinel® Avifel (P. domestica

)

ВИШНЯ,

ЧЕРЕШНЯ

CAB 6B and 11E (P. cerasus)

Gisela 3®, 5® and 6® (P. canescens x P. cerasus)

Maxma Delbard® 14 and 60 (P. mahaleb x P. avium)

Piku1® (P. avium x P. canescens x P. tomentosa)

PHLC® (P. avium x P. cerasus)

ПЕРСИК

GF677 (P. persica x P. amigdalus)

Barrier 1® and Cadaman® (P. persica x P. davidiana)

Isthara® (P. cerasifera x P. persica)

Garnem® (P. amygdalus x P. persica)

Adesoto® (Puebla de Soto) (P. insititia)

Penta® (P. domestica)

S. Giuliano 655/2 (P. insititia x P. brompton)

Tetra® (P. domestica)

ГРУША

Fox® 11 (Pirus comunis)

СЛИВА

Mirabolano 29C (P. cerasifera)

Marianna 2624 and GF 8/1 (P. cerasifera x P. munsoniana)

MRS 2/5 (P. cerasifera x P. spinosa)

Torinel® Avifel (P. domestica)

S. Giuliano 655/2 (P. insititia x P. brompton)

Wavit® (P. domestica “Wangenheim)

Стоит подчеркнуть большую живучесть сектора in vitro в Италии, которому, однако, в скором времени придется конкурировать с новообразовавшимися лабораториями стран Восточной Европы (Польша, Чехия, Словакия, Греция, Турция), где стоимость рабочей силы гораздо ниже. Как следствие, итальянским компаниям придется инвестировать в научные исследования и разработки, сконцентрировав свои усилия на эффективности производства — большему разнообразию поставок, а также на наивысшем качестве производимых растений.

В этом смысле итальянские исследования в области микроразмножения в пробирке всегда были очень активными, отвечая спросу коммерческого сектора. Это подтверждают как многочисленные публикации в специализированных журналах, так и участия в национальных и международных собраниях. В ноябре 2008 года, например, более 150 человек приняли участие в «Первой национальной конференции по микроразмножению в Италии: современное состояние и перспективы» (материалы этой конференции, содержащие тезисы на английском языке, могут быть запрошены у авторов этой публикации).

Кроме того, в Лиссабоне во время недавно состоявшегося при содействии общества ISHS «Международного конгресса садоводства» (22-27 августа 2010) на двухдневном заседании, посвященном технологиям in vitro, было представлено свыше 70 докладов, в том числе устные и стендовые доклады, со значительными научными проектами исследовательских групп из Италии.

Этапы микроразмножения

Традиционно цикл микроразмножения состоит из 4 последовательных этапов:

1. Введение и стабилизация эксплантов в in vitro;

2. Пролиферация побегов;

3. Укоренение;

4. Акклиматизации микрорастений.

Первый и второй этапы введения эксплантов в условия

in vitro и их быстрое размножение являются ключевыми шагами в цикле такого размножения и связаны со сложными проблемами, присущими многим видам и подвоям плодовых культур, связанными с загрязнением и потемнением растений у многих фруктовых сортов и подвоев, низкими темпами пролиферации и свойственными процессу in vitro заболеваниями (например, типичными в лабораторных условиях заболеваниями, таких как стеклование, омертвение кончика побега, замедление жизненных процессов культур). В этом контексте сотрудники лаборатории микроразмножения питомника «Vivai Piante Battistini» упорно трудятся уже довольно значительный период с целью совершенствования и оптимизации состава питательной среды, которая гарантировала бы достижение наилучших результатов с точки зрения качества и количества производства микрорастений для разных групп подвоев, причем особое внимание уделяется подвоям вишни и черешни (Gisela 5 ® и Гизела 6), нововыведенным подвоям персика (Ishtara ®, Adesoto ®, Garnem ®) и подвоям абрикоса (Wavit ®, Torinel ®, Mirabolano 29C).

На сегодняшний день важным аспектом микроразмножения является также использование соответствующих контейнеров, применяемых в технологиях

in vitro. Компания «Vivai Piante Battistini» по-прежнему широко использует традиционные стеклянные банки объёмом 500 см3, которые характеризуются сравнительно низкой стоимостью и практически неограниченной выносливостью при автоклавировании. В настоящее время научные сотрудники компании проводят испытания новых типов контейнеров, отличающихся по форме, качеству материала и проницаемости газов, которые накапливаются в процессе цикла выращивания. Речь идёт об одноразовых стерильных пластиковых лотках, которые, впрочем, уже используются в лабораториях других компаний, поскольку их преимущество в снижении себестоимости производства почти на 10%. Такой тип контейнеров используется и в «Vivai Piante Battistini» при перевозке посадочного материала. Также в сотрудничестве с CNR-IVALSA во Флоренции компанией проводятся инновационные исследования по тестированию различных видов контейнеров (VitroVent ®, Microbox ®, ECO2 ®, StarPac ®) на их способность к газообмену при длительном хранении микрорастений при низких температурах (4-5 °С).

Что же касается третьей и четвертой стадий укоренения и акклиматизации, в настоящее время разрабатываются экспериментальные исследования, чтобы объединить этих два этапа с целью снижения высокого уровня конечной стоимости производства микропропагированных ростков. По сравнению с традиционным укоренением микрорастений, когда они всё еще находятся в стеклянных банках, ex vitro укоренение (т.е. этап, когда микрорастения находятся уже вне банки культуры) способствует акклиматизации и производству растений с более функциональной корневой системой, способной к быстрому восстановлению их фотосинтетических свойств. В этом направлении в Италии ведутся интересные исследования департаментом экологии и растениеводства г. Анкона, в сотрудничестве с «Vivai Piante Battistini», г. Чезена, по субстратах для акклиматизации.

Сохранение культуры

Сохранение микрорастений при низкой температуре в условиях медленного роста является важным аспектом производства коммерческих in vitro лабораторий, так как в этом случае постепенно снижается частота появления субкультур и риск загрязнения, связанный с ними. Также это сопутствует увеличению количества видов и сортов, предлагаемых лабораторией, и облегчает процесс планирования производства. К этому времени наула уделяла немного внимания изучению параметров, которые могут повлиять на данный этап микропропагирования. Поэтому в коммерческих лабораториях используются обычные холодильные камеры с температурой 4-5 оС и с полным отсутствием света. С другой стороны, частные компании, занимающиеся микроразмножением, не имеют возможности отвести отдельно несколько климатических камер для сохранения различных видов или групп видов растений с обеспечением каждой из них оптимальными условиями температуры и освещения.

Однако недавние исследования, проведенные на базе CNR-IVALSA во Флоренции в сотрудничестве с «Vivai Piante Battistini «, показали, что, помимо температурного воздействия в 4 °С и отсутствия света, период сохранения клонированных растений плодовых может продлеваться путем простого изменения состава субстрата и типа контейнеров. Использование субстрата, обогащённого углеводным компонентом (до 60 г/л сахарозы), например, последовательно улучшило качество подвоя культур «Gisela 5 ®» и «Mirabolano 29 С», продлив их сохраняемость до 18 месяцев при 4 °С и в темноте. Результаты проведённых исследований показали, что газохроматографический анализ накопления CO2 и этилена в стеклянных банках помогает контролировать уровень микрометаболизма растений и их физиологическое состояние.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here