Введение к работе
Актуальность работы. Потребности народного хозяйства в лесопользовании постоянно возрастают. Удовлетворение их требует увеличения объемов л сокращения сроков лесовосстановлекия, повышения продуктивности и устойчивости, улучшения качественного состава лесов.
Прл разработке конкретных целевых селекционных программ улучшения лесных пород больиое внимание уделяется, в частности, возможности и необходимости использования клонозшс насаждений, отбору и размногению гетерозисних особей.
Вегетативное рагмяоненне иогло бы обеспечить массовое воспроизведение особо ценных генотипов в наиболее короткие сроки, ускорить лесное семеноводство. Однако высокая трудоемкость и низкая продуктивность основного в настоящее время способа вегетативного рззынокения хвойных - прививок - не ыояет удовлетворить нузды лесной селекции. Необходим поиск более эффективных способов клонального разыясгения.
В настоящее время достаточно шірско разрабатываются методы, обещающие значительный прогресс в генетике и селекции растений, один из них - культура клеток и тканей in vitro . Необходимо такзе иметь в виду,что, наряду с банками зародышевой плазмы, изолированные культуры клеток и тканей могут стать способом сохранения и использования мирового генофонда высших растений.
Особенно перспективным метод культивирования изолированных тканей и клеток ыокет оказаться для лесных древесных растений, так как для их исследования большинство классических генетических подходов невозможно или ограничено ввиду длительного периода смены поколений.
Хотя, согласно концепции тотипотентности растительной клетки, могло было окидать, что культивируемая in vitro каллусная клетка любого вида растенпй будет способна дать начало организованным структурам, на практике это удается далеко ке всегда. Наибольшую трудность в этой отношении представляют культуры ткачей голосеменных, в частности, хвойных - основных десообразуших пород большей части территории России.
Древесные растения оказались трудным объектом как для культивирования их тканей in vitro вообще, так и при разработке способов ышсроклональяого размяо~еяия. Несомненно, эти трудно-
ота з первую очередь связаны с недостаточными методическими разработками.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является изучение общих закономерностей и особенностей механизмов, контролирующих пролиферацию и морфогенез в изолированных культурах хвойных различного уровня организации, и разработка на основе этих исследовании способов клонального размножения основных ле-сообразуыднх пород Сибири.
Исходя из этого, перед наїли стояли следукщіе задача:
Получить каллусные культуры кедра сибирского. Изучить особенности длительно пассируемых культур, получить по возможности наиболее полные характеристики их потребности в питании и реакции на экзогевяые регуляторы роста. '
Получить культуры ыикростробилов сосны обыкновенной и исследовать влияние среды культивирования и стадии развития микроспор на ход ростовых процессов,
Исследовать влияние экзогенных регуляторов роста на индукцию морфогенеза в культурах тканей хвойных.
Научная новизна. Результаты, представленные в работе, получены Епервые для изучаемых объектов - хвойных Спбири: кедра сибирского, ели сибирской, лиственницы, кедрового стланика.
Впервые гормональные и трофические потребности изучались параллельно на штаммах разного генетического и онтогенетического происхождения. Получены фактические подтверждения существования значительных шташовых различий в пределах одного вида по гормональным и трофическим потребностям культивируемых тканей.
Оригинальными являются такяе данные по культивированию "опухолевых" тканей сосны обыкновенной из Забайкалья.
Впервые детально изучено происхождение каллусных тканей в культуре ыикростробилов сосны обыкновенной и кедра сибирского.
Получены результаты, показывающие возможность клонального микроразмнокения основных лесообразующих пород Сибири.
Проведенные исследования создают предпосылки для построения целостной картины, характеризующей особенности и закономерности выращивания изолированных культур хвойных.
Щвктичеокая значимость габоты. Изучение морфогенеза в изолированных культурах может иметь значение дош понимания, а главное, для регулирования под действием экзогенных стимуляторов Ростоеых процессов у интактяых растений.
Полученные в работе экспериментальные данные открывают возможности для введения в практику лесного хозяйства нового способа размногения ценных генотипов.
Изучение культур гаплоидных клеток, генезиса тканей в этих культурах, а в перспективе достижение регенерации является определенным вкладом в практику лесной генетики и селекции.
Апробация работы и публикации. Материалы настоящей работы были представлены на I Всесоюзной конференции по проблемам физиологии и биохимии древесных растений (Красноярск, 1974); Ш Есесо-юзпсй конференции по культуре клеток растений (Абовян, 1979); Краевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Красноярск, 1980); Региональной сибирской конференции "Актуальные вопросы генетики и селекции растений" (Барнаул, 1980); I Всесоюзной конференции по регуляторам роста и развития растений (Москва, 1981);Проблемиом совете по лесной генетике и селекции (Гомель, 1986); У съезде ВОГЇІС (І.'осква, 1987); Нелдународной конференции "Вюлогня культивируемых клеток и биотехнология" (Новосибирск, 1988); Ш Всесоюзной конференции по проблемам физиологии л биохимии древесных растений (Петрозаводск, 1989), а также на молодежных конференциях ИПяД (1977, 1979 гг.), заседании Красноярского филиала Сибирского отделения ВОГИС.
По результатам исследований опубликовано 18 работ.
Структура и объем диссетоацид. Диссертационная работа состоит из взоденяя, литературного обзора, главы, посвященной описаний объектов и методов исследования, 4-х глаз с излоненпем результатов экспериментов и их обсуждением, заключения и выводов. Прялсне-няе включает список латинских названий растений, упоминаемых в тексте, и описание состава минеральных сред, используемых для культивирования тканей хвойных. Текст излокен на 135 страницах машинописи, не считая таблиц, рисунков а списка литературы. Иллюстративная часть диссертации содержит 42 таблицы и 37 рисунков, 24 из которых включают 77 фотографий. Прилагаемый список использованной литературы состоит из 407 источников, из них отечественных 102.
Положения, выдвигаемые на защиту:
-
Обоснование возможности и перспективности использования изолированных культур тканей для генетлко-селекнионякх исследований хвойных.
-
Методические основы получения изолированных культур хвой-
них Сибири. Гормональные, трофические факторы среды п физиологическое состояние первичного экспданта определяют ход роотовш: процессов з изолированных культурах.
3. Мдкроразынояение - новей возыоеный способ вегетативного размяокения хвошых Сибири. В изолированных культурах хвойных реализуется тотипотентность растительно;; клетки.