Главная >> Статьи >> Разработка и усовершенствование методов оценки устойчивости винограда к стресс-факторам с использованием культуры in vitro

Разработка и усовершенствование методов оценки устойчивости винограда к стресс-факторам с использованием культуры in vitro

УДК 634.8:631.537:581.43
РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ВИНОГРАДА К СТРЕСС-ФАКТОРАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КУЛЬТУРЫ IN VITRO
НИ. Зеленянская, Е.И. Ковбасюк, Н.В. Тулинова
Национальный научный центр «Институт виноградарства и виноделия
им. В.Е. Таирова», г. Одесса, игт. Таирово, Украина, iviv nnc@ukr.net.
Приведены результаты исследований по разработке и изучению биотехнологических и биофизических методов определения засухоустойчивости винограда. Для создания стрессовых условий in vitro установлена возможность применения полиэтиленгликоля - ПЕГ.
За последние годы в Украине все чаще проявляются засухи, расширяется их ареал. И несмотря на то, что, с одной стороны, виноград считают засухоустойчивой культурой, с другой - он очень чутко реагирует на наличие влаги и использует ее [1]. Поэтому в регионе Северо-Западного Причерноморья проблема оценки устойчивости винограда к неблагоприятным факторам среды, и особенно засухе, является актуальной. Основным критерием оценки устойчивости винограда к экстремальным условиям является продуктивность [2]. Но виноград вступает в плодоношение только на 3-4 год после посадки и это усложняет работу, т.к. для характеристики ценных исходных форм желательно получать такую оценку на начальных этапах работы. Для этого целесообразно использовать биофизические методы и методы культуры тканей in vitro, которые позволяют получать результат на протяжении года.
Целью наших исследований была разработка и изучение экспресс-методов определения засухоустойчивости винограда в культуре тканей in vitro.
Работу проводили в отделе питомниководства и размножения винограда на микроклонах винограда сортов Шардоне 4876 и Мускат гамбургский 2034. Засуху создавали путем добавления в питательную среду МС (Мурасиге и Скуга) и ионообменный субстрат Биону осмотически-активного вещества — полиэтиленгликоля (ПЕГ). Концентрация последнего составляла 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 %. Микроклоны контрольных вариантов культивировали на питательных средах без ПЕГ. На стрессовые среды МС+Г1ЕГ пересаживали микроклоны с хорошо развитой корневой системой и одноглазковые черенки. Для определения физиологического состояния микроклонов винограда проводили определение содержания общей и легкоудерживаемой воды в тканях листьев и побегов [3], содержания пигментов [3], индукции флуоресценции хлорофилла (при помощи портативного хронофлуорометра «Флоратест»). Определяли сроки пролиферации пазушных почек, ризогенеза одноглазковых черенков, изменение высоты растений, количества листьев и междоузлий перед посадкой на стрессовую среду и после окончания исследований.
На первом этапе исследований на стрессовые среды (МС, Биона) высаживали одноглазковые черенки. Учет их приживаемости на 20-й, и особенно на 30-й день показал, что в контрольных вариантах этот показатель был самым высоким и составлял 88,0-90,0 %. В опытных вариантах, в зависимости от концентрации ПЕГ и сорта, таких черенков было меньше. Так, на 30-й день исследований количество черенков (среднее по сортам), которые прижились на среде с 2,0 % концентрацией ПЕГ, составляло 70,0-79,0 %, в вариантах с 4,0 % ПЕГ - 65,0-77,0 %. Приживание черенков на средах с 5 и 6 % концентрацией ПЕГ было наименьшим и составляло 54,0-64,0%. В вариантах с высокими концентрациями ПЕГ было и наименьшее количество черенков, у которых развивались пазушная почка и корни: 22,0 % (3,0 % ПЕГ), 19,0 % (4,0 % ПЕГ), 17,0 % (5,0 % ПЕГ) и 9,0% (6,0 % ПЕГ). Между контрольными вариантами и вариантами с низким содержанием ПЕГ в МС и Бионе достоверной разницы не было. Следует отметить, что через 45-50 дней наблюдений черенки, которые культивировали на пита- тельной среде МС и субстрате Биона с ПЕГ 5,0 и 6,0 %, погибали, поэтому в дальнейшие исследования эти варианты не включали.
На втором этапе исследований на питательные среды (МС+ПЕГ 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0 и 4,0 %) высаживали уже укорененные растения высотой 5-7 см. На протяжении первых 5-7 дней микроклоны сортов Шардоне 4876 и Мускат гамбургский 2034 в опытных вариантах с высокими концентрациями ПЕГ (3,0-4,0 %) отличались снижением тургора в листьях и побегах, а через 14-15 дней были четко выраженные признаки осмотического шока - усыхание и скручивание верхушек побегов и листьев (рис. 1).
Микроклоны винограда сорта Мускат Гамбургский
1  - часть усыхающего прироста
Рие. 1. Микроклоны винограда сорта Мускат Гамбургский 2034 на питательной среде МС с добавлением ПЕГ 3,0 % концентрации
За счет усыхания апикальной части растения у микроклонов опытных вариантов уменьшалась высота, количество листьев и междуузлиев. Контрольные растения наоборот, отличались увеличением этих показателей, что свидетельствует об активных ростовых процессах (таблица). Так, по сравнению с начальными данными, через 15 дней после пересадки микроклонов изучаемых сортов на среду МС с содержанием ПЕГ 2,0-4,0 % наблюдали уменьшение высоты растений от 6,0 % до 43,0 %, количества листьев - на 23,0-57,0 %. У растений контрольных вариантов эти показатели увеличивались на 21,0 % (высота растений) и 18,0 % (количество листьев). Подобные результаты развития микроклонов были получены на субстрате Биона. Добавление ПЕГ к питательной среде и субстрату способствовало развитию в тканях листьев, побегов микроклонов водного дефицита и перераспределению фракций воды.
Таблица
Показатели роста и развития микроклонов   Шардоне 4876 на стрессовой среде МС       


Вариант

Перед постановкой исследований

Через 15 дней

высота рас

количество

высота расте

количество ли

тений, см

листьев, шт.

нии, см

стьев, шт.

Контроль

5,7

5,0

7,8

6,0

0,5 % ПЕГ

7,0

5,7

8,0

5.7

1,0 % ПЕГ

6,0

4,1

6,9

4,0

1,5 % ПЕГ

5,9

5,1

7,1

5,6

2,0 % ПЕГ

6,1

5,2

5,6

4,0

2,5 % ПЕГ

5,6

6,0

5,0

5,0

3,0 % ПЕГ

7,0

7,7

3,8

3,3

4,0 % ПЕГ

6,1

5,0

3,8

2,3

Наилучшими показателями водного режима листьев характеризовались микроклоны изучаемых сортов в контрольных вариантах: количество общей воды составляло 87,0 %, легкоудерживаемой воды - 69,0 %. В опытных вариантах (МС, Биона) с концентрацией ПЕГ 3,0 и 4,0 % эти показатели были на уровне 42,0-48,0 % (легкоудерживаемая вода) и 75,0-78,0 % (общая вода). По показателям водного режима побегов между контрольными и опытными вариантами достоверной разницы не было (рис. 2).
% Шардоне 4876                              Мускат гамбургский 2034
Влияние разных концентраций ПЕГ на показатели водного режима прироста микроклонов винограда
Рис. 2. Влияние разных концентраций ПЕГ на показатели водного режима прироста микроклонов винограда сорта Шардоне 4876
Определение ИФХ листьев микроклонов обоих сортов в вариантах с ПЕГ 3,0 и 4,0 % показало, что по сравнению с контролем, значение кривой ИФХ в максимуме увеличивалось, кривая позже (по времени) выходила на стационарный уровень. Это свидетельствует о том, что большая часть поглощенной световой энергии высвечивалась в виде флуоресценции, фиксация углекислоты и синтез органических веществ начинались позже, в результате снижалась интенсивность фотосинтеза (рис. 3). Этот факт можно расценивать как ответную реакцию микроклонов на действие модельной засухи, а названные показатели использовать как критерий оценки на засухоустойчивость.
Влияние ПЕГ на изменение ИФХ листьев микроклонов винограда
Рис. 3. Влияние ПЕГ на изменение ИФХ листьев микроклонов винограда Мускат гамбургский 2034:
а - через 5 дней после пересадки на стрессовую среду; б - через 15 дней
Таким образом, моделирование стрессовых условий в культуре тканей in vitro с применением ПЕГ целесообразною применять для определения устойчивости винограда к засухе, а ИФХ использовать как диагностический критерий.
Литература

  1. Физиология винограда и основы его возделывания / Под рук. и ред. К. Стоева - Т.З - София. Изд-во Болгарской академии наук, 1984. - 328 с.
  2. Кондо, И.Н. Устойчивость виноградного растения к морозам, засухе и почвенному засолению /И.Н. Кондо. - Кишинев: Картя Молдовеняске, 1970. - 96 с.
  3. Практикум по физиологии растений /И.Н. Третьяков [и др.]. - М.; Агропромиздат, 1990.

По материалам Международной научно-практической конференции "Научно-прикладные аспекты развития виноградарства и виноделия на современном этапе" - Новочеркасск, ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2009

 
< Разработка и реализация национальной программы совершенствования сортимента винограда в Украине   Разработка технологии производства красных игристых вин из сортов винограда селекции ИВИВ им. В.Е. Таирова >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх