Введение к работе
Актуальность проблемы. Потери урожая в мире, вызываемые разнообразными болезнями, составляют около 50 млрд. долларов в год (James, 1981). Среди них одно из ведущих мест занимают вирусные заболевания, которые отличаются широким распространением и исключительной вредоносностью (Атабеков, 1986).
Особенностью вирусных болезней растений, определяющей сложность борьбы с ними, является гетерогенность вирусных популяций, представленных различными вирусами и их штаммами с разнообразными биологическими свойствами, что требует применения комплексных мер борьбы.
В системе борьбы с вирусными болезнями растений важное место занимает получение и применение здорового исходного материала. С целью наиболее эффективного использования разработок по борьбе с вирусными болезнями картофеля система семеноводства этой культуры в нашей стране в конце шестидесятых годов претерпела существенную организационную перестройку. В этом плане проведена концентрация товарного семеноводства в благоприятных по фитосанитарным условиям регионах. Основной их задачей было определено получение высококачественного семенного материала картофеля на основе серологических клоновых отборов (Онищенко с соавт., 1974). Однако в дальнейших исследованиях было установлено, что большинство сортов практически полностью заражены вирусами. Это потребовало применения активных методов получения исходных безвирусных растений. Показана полная зараженность вирусами и других вегетативно размножающихся растений, в частности плодово-ягодных (Вердеревская, 1971; Помазков, 1989), гвоздики ремонтантной (Петерсон и соавт., 1974; Oertel, 1974). В начале 70-х годов в нашей стране начаты работы по широкому применению для оздоровления растений активных методов лечения хронически зараженных сортов - культуры меристемы и термотерапии.
Отсутствие унификации и стандартизации технологических приемов и разработок по массовому применению оздоровленного материала в производстве даже для одной культуры стало причиной того, что метод культуры меристемы оставался достоянием отдельных лабораторий. Не были разработаны также принципы получения больших партий здорового материала, как исходного для получения элиты на безвирусной основе.
Решение проблемы получения безвирусного посадочного материала возможно при создании эффективной, унифицированной технологии оздоровления, отражающей системный подход в защите растеши от вирусных эпифитотий.
Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований явилось идентификация и изуїение биологических свойств вирусов на различных вегетативно размножг .эщихся растениях, разработка, экспериментальное и теоретическое обоснование системы приемов получения исходного
рв знедрения ее в народное
безвирусного посадоч югр ълАЩ$Щ№\
Моск. с«--*ь..>.охЗ>з акада»*іи им. К. А, Ти^ир
Йни. №^
\о*иство организация производства иммунодиагностиктмов Исследования велись в следлющих направленилх
-
Рі'раоотка зі-^перимента іьное и теоретическое обоснование \ ні'фишфованнон техно тогии массового о здоровлення растений от віф\сов на основе двххфазного меюда регенерации растении из апикальных мсрнлсм, изыскание приемов получения бе тіф\сньіх растении in заведомо up ьгенных вир\ сом стеб левых верххлиек
-
Изучение и эксперимента іьное обоснование системы приемов \скоренного размножения оздоровленного материала обеспечивающей saiujrrv от реинфекции
"? Усовершенствование массовой диагностики некоторых вир\сов для применения в прои зводственных четовиях
-
Испыташге унифищфованной технологии о здоровлення на цветочных к\ іьпрах разработка общих принципов семеноводства этих к\лы\р на бе 'В!ф\сной основе внедрение в прои зводство оздоровленного посадочного материала,
-
Изучение видового состава возбудителей віф\сньі\ заболеваний на широко распространенных сортах картофеля цветочных декоративно-лиственных к\ ibTvpax анализ стрчктуры віф\сньі\ потляции изучение
свойств возбхдителеи,
-
Разработка и новых способов пот\чения высокоактивных антисывороток пригодных для проведения нлгчх ноферментного анализа
-
Разработка концепции стандартизации биотехнологии в области клеточной инженерии и прои зволства ли ігностических препаратов
-
Проведение изыскании по созданию специализированного оиотехнологического предприятия длч массового прои зводства безвирхеного посадочного материала шіфокого спектра растений и высокоактивных сывороток
Научная новітні реп іьіпатов иссіедовиїши
На основе нз\-чения вкр\сны\ потляции на различных кхльтурах и вычвтенич общих принципов их стрхктхры делается вывод о целесообразности\тпіфиь.щии основных гсхнотогиче^ких приемов массового овлоровления Остановлена 100% > іраженность промышленных насаждений віф\с шив скрытой форме н і картофеле тго вирхсы X М S Y, скручивания шетьев встречаюшлесч в „мешанной инспекции, на гвоздике это віф\сьі іріпчатости літснтньш пршкилковоикрапчатости на хризантеме-В-вир\ с и і^пермін гомагов хтлттхмныи штамм вир\ с і огуречной мозаики Общим длч этих к\іьт\р гвллется наличие вирхсов входящих в однх гакч-ономіг-іс^клю грхппл Это карлавирхсы (М и Ь-картофетя іагснтньш гво'шкн В-віф\с хризантемы) потивнрхсы (Y-картофехя и прилшлковои кр шчатости гво здики) тобамо вирхсы (ВТМ на хри зантемс ро зах, фатсии и юльцевои пятнистости одо итог то wv мл на растеничх различных видов орхидеи) потексвирхсы (\-віф\і. картофелч віф\с момики шшоидиума) На из\чаемых кх іьгчрач вычвлены и микопывмы их поражает вир\с
огуречной мозаики, вирус мозаики резухи, на картофеле и хризантеме выявлен вирус табачной мозаики в естественных условиях, а на картофеле и гвоздике - вирус мозаики люцерны. Метьюз (1973) относит эти культуры в одну группу по характеру вредоносности вирусов.
Разработаны и внедрены в массовое производство эффективные модификации серологического метода диагностики вирусов на основе радиальной иммунодиффузии и концентрирования антигена в нативном соке, а также повышения чувствительности метода электронной микроскопии путем увеличения адсорбции вирионов при помощи энергии СВЧ (заявка на патент № 04954358/13.) Организовано массовое производство высокоактивных антисывороток к вирусам, поражающих важнейшие цветочные культуры, и полифагам, имеющим значение при работе с различными растениями (цветочными, овощными, плодово-ягодными, техническим, лекарственными, эфиромасличными). Разработан способ повышения титра на основе полученного нового иммуномодулятора -камизола. Технологический процесс обеспечен нормативно-технической документацией.
Разработан, экспериментально и теоретически обоснован двухфазный метод регенерации растений из истинных меристем (0,1 мм). Путем кондиционирования условий питания изолированных меристем на разных этапах морфогенеза удалось сократить сроки получения безвирусных растений, по признакам идентичным данному сорту. Этот метод апробирован на картофеле, гвоздике ремонтантной, хризантеме, гербере, орхидеях, землянике и других культурах.
Выявлен феномен антивирусного кондиционировашія питательных сред при помощи тканей-нянек, полученных от растений-продуцентов антивирусным веществ.
Разработан способ микроразмножения растений в культуре in vitro, обеспечивающий унификацию комплекса технологических приемов для различных культур.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. В системе Минжилкомхоза РСФСР с 1980 г. по инициативе и при непосредственном участии диссертанта организовано крупномасштабное производство сертифицированного посадочного материала цветочных культур. Приказом министра жилищно-коммунального хозяйства РСФСР №205 от 15.04.1985 г. преобразовано в Производственное предприятие меристемных культур. В первый год работы предприятия получено продукции на сумму 550 тыс. руб., балансовая прибыль составила 265 тыс. руб., уровень рентабельности - 109%. В ассортименте -высокоактивные иммунодиагностикумы для выявления различных вирусов и микогшазм, оздоровленный посадочный материал цветочных овощных, картофеля, земляники, киви, винограда, мандарин. В 1996 г. предприятие преобразовано в Нартно-исследовательский центр "Меристемные культуры".
Эффективность применяемого метода оздоровления растений обеспечила возможность включеній в процесс массового производства
о иоровленного посадочного материала клонального микроразмножения в стерильной кхльтллре, обеспечивающего абсолютнлю sauum от всех видов реинфекции > веіичение на нескотью порядков коэффициента размножения и экономию плошади
На основании материалов диссертации разработаны и утверждены Минжичкомчозом УССР "Методические рекомендации по борьбе с вирлсными ботешями в маточных питомниках ремонтантной гвостпш" (1978г)
3d период работы Прои родственного предприятия меристемных кл тьтур произведено и реализовано многочисленным предприятиям СССР около б т нативных антисывароток к различным вирусам, поражающим цветочные и др\гие клтьтуры Получены высокоактивные сыворотки к микоплазмам гвоздики цинерарии габридной гортензии стототра пасленовых, различным \о їчиствам реализовано более 7 5 мтн оздоровленных черенков гвоздики ремонтантной 1,6 млн -хризантемы широкий ассортимент орнаментальных культур Вновь со іданномх в 1990 г Краснодарское НИИ картофелеводства и овощеводства переданы технотогические разработки и исходный материал 4 сортов картофехч
В течение 1980-1997 гт материалы диссертащшиспотыхлотся в нахчно-производственнои дечтельносги Налчно-исследовательского центра "Мернстемные кл льтл-ры"
В 1988-1995 гг матерію ты диссертацгаї использованы для чтения лекции по биотехнологии на кафедре физиологии растении Донецкого государственного л ниверситета
Апробация работы Ре іл тьгаты исследований доложены на іаседанші Ученого совета Украинского налчно-исследовательского инститлла сельско-хоїяиственной микробиотопш нал чно-техиіческих советах Мннжилколіхоза УССР в 1977 г и Минжилкомчоза РСФСР - в 1981 г ыседлнии Президил-ма ВА.СХНИЛ по вопросл ' Налчно-органииционные тдачи поллчения беширленого посадочного материала сьльскохоіяиственньїх клльтлр" 22 08 1984 г (протокол N 28)
Материалы диссертации бы їй представлены на следующих съездах, конференциях, симпозилліах 1 IV Всєсокнном совещании по вирленым болешям растений - г Киев 1971 г 2 VI конференции молодых ученых микробиологов Украины - г Киев 1972 г > III Всесою шом совещании по применению препарата ТУР в растениеводстве - г Москва, 1973 г 4 Всесою шом семинаре-совещании по вирленым болезням овощных клльтлр - г Ереван 1974 г 5 VI Всесоюзном совещании по иммлнитету сстьскохозяйственныхрастений- г Одесса 1975 г 6 Всєсоюзнолісовещании по семеноводств\ картофеля - г Чернигов, 1975 г 7 Всесою шом семинаресовещании "Современные методы поллчения безвирленого картофеля" - г Москва 197* г 8 Республиканской школе-семинаре по применению клтьтуры тканей органов клеток в генетике и селекции - г Киев Институт молекллярнои биологии и генетики АН УССР 1977 г 9 Юбилейной конференции Черниговского филиала Украинского
микробиологического общества - г. Чернигов, 1977. 10. Всесоюзной научно-практической конференции "Выращивание цветочных культур меристемным способом" - г. Рига, 1977 г. 11. VII Всесоюзном совещании по вирусным болезням сельско-хозяйственных растений -г. Ленинград, 1978 г. 12. На координационных совещаниях по проблеме "Усовершенствование системы семеноводства и разработка эффективных приемов и методов выращивания высококачественного семенного картофеля на безвирусной основе" - в 1975, 1976, 1977, 1978 гг. в Украинском научно-исследовательском институте картофельного хозяйства, пос. Немешаево, Киевской обл., 13. II Республиканской научно-теоретической конференции молодых ученых микробиологов. Ташкент, 1978 г. 14. VI конференции молодых ученых-ботаников Украины, г. Киев, февраль 1979 г. 15. Республиканской школе передового опыта по теме: "Передовые приемы выращивания цветочных культур в РСФСР" - г. Ростов на Дону, 1981 г. 16. Школе передового опыта по выращиванию цветочных культур меристемным способом - г. Рига, 1983 г., 17. ^Всесоюзном совещании "Культура клеток растений и биотехнология" - г. Кишинев, 1983 г., 18. VIII Всесоюзном совещании по вирусным болезням сельскохозяйственных растений - г. Вильнюс, 1984 г., 19. VI съезде Украинского микробиологического общества - г. Донецк, 1984 г., 20. Международном симпозиуме "Культура тканей и клеток растений -примене_ние в улучшении урожая" - г. Оломоуц, ЧССР, 1984 г., 21. VIII региональном совещании "Биоценотические связи в насаждениях искусственных фитоценозов", г. Кишинев, 1986 г., 22. Всесоюзной конференции "Вирусы микроорганизмов и растений", - г. Ташкент, 1986 г., 23. Всесоюзной конференции "Новые направлешгя биотехнологии", г. Пущино на Оке, 1986 г., 24. Международной конференции "Биология культивируемых клеток и биотехнология" - г. Новосибирск, 1988 г., 25. Международной конференции "Биометрические и генетические методы в селекции растений", г. Леднице, ЧССР, 1988 г., 26. Конференции по методам диагностики микоплазм, г. Махарадзе, 1988 г., 27. На международных выставках в 1989 г. в Чехословакии (Флора-Оломоуц), ГДР (Internationale Gartenbau Ausstellung) и Москве (Интербытмаш-89), в 1990 г. в Швеции (Советская Россия), неоднократно на ВДНХ СССР, 28. Научной конференции, посвященной 100-летию открытия вирусов Д.И. Ивановским (2-6 сентября 1992 г., г. Ростов-на-Дону), 29. Международном симпозиуме Breeding, propagation, disease control of glasshouse flowers and other ornamental plants, Salaspils, Latvia, 3-5 - September, 1991. Salaspils, 1992, 30. Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург, декабрь 1995 г.), 31. Международной конференции "Биология культивируемых клеток и биотехнология" - г. Москва, 25-28 ноября 1997 г.
Публикации. Материалы диссертации обобщены в 72 опубликованных научных работах, в т.ч. в монографии "Biotechnology in agricultural and forestry", Vol. 20 "High-Tech and Micropropagation IV", Springer-Verlag, 1992 P. 427-447 ( главе 26 "Micropropagation of virus-free ornamental in the USSR"); изданы 3 обзорные информации, получено четыре авторские свидетельства.
поданы три іаявки на выдачу патента Российской Федерации разработаны и мрегистрированы в органах Госстандарта 7 нормативно-технических документов (технические условия методики) соаан научно-популярный фильм' Болезнь века"
Cnw\ кпгура и объем работы. Диссертационная работа состоит hj введения, анатіпа ліггературньїх источников по теме диссертации 6 пав собственных исследований обсуждения ре іутьтатов выводов и рекомендаций прои шодству Библиографический \казатель содержит ^81 наименование, ні них 18" на р\сском языке Работа изложена на 2ь5 страницах машинописного текста, содержігг о 2 таблицы и 46 рис\нков
