Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время весьма актуальным является создание нового, ценного для селекции исходного материала, совмещающего высокую продуктивность, устойчивость к болезням и вредителям, генетическую стабильность. Большую помощь в успешном решении этой задачи могут оказать широко используемые в современных исследованиях биотехнологические методы, к которым относится культивирование на искусственных питательных средах пыльников и микроспор (андрогенез in vitro). Основной интерес к культуре пыльников связан с тем, что это эффективный и быстрый способ получения гаплоидных и гомозиготных растений и линий. Использование таких растений в селекции позволяет сократить срок создания сорта. Метод культуры пыльников разработан для получения гаплоидных и гомозиготных сельскохозяйственных растений, в основном зерновых и овощных. Однако у такой популярной ягодной культуры, как земляника, андрогенез in vitro пока не имеет широкого практического применения, поскольку технологии получения гаплоидных и гомозиготных растений на его основе недостаточно разработаны. Это обусловлено большой трудностью индукции у них как первичных андрогенных образований (каллусов, эмбриоидов), так и морфогенетических, регенерационных процессов, отличающихся к тому же нестабильностью и плохой воспроизводимостью. В то же время, несмотря на указанные трудности, определенные успехи по культивированию пыльников различных сортов земляники имеются. Для отдельных генотипов были определены условия получения с различной частотой, но не всегда высокой, каллусов и растений-регенерантов. Однако разработанные для отдельных сортов приемы получения гаплоидов часто оказываются не эффективными для других, поэтому требуются исследования в этом направлении.
Цель и задачи исследований. Цель работы – изучить влияние различных факторов на процессы андрогенеза in vitro и разработать на этой основе методы получения андрогенных каллусов и растений-регенерантов у ряда сортов земляники.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
изучить влияние физиологически активных веществ, генотипа растений-доноров, стадии развития пыльцы, холодовой предобработки пыльников на каллусогенез в культуре in vitro;
дать оценку формирования каллусной ткани;
индуцировать морфогенетические процессы в андрогенных каллусах;
выделить генотипы с наиболее высоким андрогенетическим потенциалом;
определить условия размножения и укоренения побегов-регенерантов;
провести морфологическое и цитологическое изучение растений-регенерантов.
усовершенствовать способы адаптации растений-регенерантов к условиям открытого грунта;
определить экономическую эффективность производства посадочного материала андрогенных растений земляники с применением метода клонального микроразмножения.
На защиту выносятся следующие основные положения.
-
Приемы индукции каллусной ткани и регенерация растений в культуре пыльников земляники.
-
Условия размножения и укоренения полученных побегов-регенерантов.
-
Морфологическая и цитологическая оценка растений-регенерантов.
-
Способы адаптации растений-регенерантов к условиям открытого грунта.
Научная новизна. Выделены генотипы с наиболее высоким андрогенетическим потенциалом в культуре пыльников земляники (Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Привлекательная, Золушка). Выявлены морфологические особенности андрогенных каллусов. Подобраны оптимальные физиологически активные вещества, на основе которых разработаны питательные среды, дающие высокий выход каллусов и растений-регенерантов. Определена наиболее благоприятная продолжительность холодовой предобработки пыльников (3 суток), которая оказывает положительное влияние на выход андрогенных образований. Установлено, что одноядерная стадия развития пыльцы является лучшей для индукции андрогенеза in vitro у земляники. Впервые получены андрогенные растения-регенеранты у сортов Урожайная ЦГЛ, Фейерверк с частотой около 10 %, у сорта Золушка до 46 %. Разработаны условия успешного размножения и укоренения андрогенных побегов-регенерантов сортов Золушка, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк. Получены растения различных уровней плоидности: диплоидные (60 %), гаплоидные (26,7 %), у остальных регенерантов в соматических тканях встречались как гаплоидные, так и диплоидные клетки в соотношении 1:1. Усовершенствованы способы адаптации растений-регенерантов к условиям открытого грунта, позволяющие достигать до 90 % их приживаемости.
Практическая значимость. Разработаны воспроизводимые эффективные методики получения андрогенных регенерантов для сортов Урожайная ЦГЛ, Фейерверк и Золушка, позволяющие получать растения различных уровней плоидности, в том числе гаплоидные. Создана коллекция ценных андрогенных растений земляники, которые могут быть широко использованы в селекционной работе при создании гомозиготных растений и линий, а также в генетических исследованиях.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на Международной науч.-практ. конф., посвященной 75-летию со дня рождения лауреата государственной премии РФ, заслуженного деятеля науки, проф. В.А. Потапова – Мичуринск-наукоград РФ, 14–16 окт. 2009; Всерос. науч.-практ. конф., посвященной 130-летию со дня рождения С. Ф. Черненко, Мичуринск-наукоград РФ, 21–23 ноября, 2007; 61-ой научно-практической конференции студентов и аспирантов, Мичуринск-наукоград РФ, 2009.
Публикация материалов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 из них в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ к защите кандидатских диссертаций («Агро ХХI», 2009; Доклады РАСХН, 2010).
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 122 листах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций производству, списка используемой литературы из 206 наименований (129 отечественных и 77 иностранных). Диссертация иллюстрирована 37 рисунками, включая фотоснимки, и содержит 13 таблиц.
