Длительное хранение растений земляники in vitro и его влияние на характер плодоношения

УДК 581.1:634.75
ДЛИТЕЛЬНОЕ ХРАНЕНИЕ РАСТЕНИЙ ЗЕМЛЯНИКИ IN VITRO И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ХАРАКТЕР ПЛОДОНОШЕНИЯ
В.А. Высоцкий, Н.С. Рыжкова Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства, г. Москва О.Н.Высоцкая
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва
В полевых условиях изучат и характеристики растений земляники садовой после длительного депонирования in vitro и после кратковременного пребывания in vitro. Показано превалирующее влияние генотипа на такие характеристики, как фертильность пыльцы, число генеративных образований, биологическая урожайность, число и длина цветоносов. Отмечена неодинаковая реакция сортов земляники на длительное депонирование in vitro.
В последнее время для создания и хранения коллекций растений все шире привлекаются методы биотехнологии. В основу этих методов положена возможность поддержания жизнеспособности пробирочных растений или их отдельных органов в течение длительного времени. Преимущество данного способа состоит в том, что он позволяет значительно снизить затраты на оздоровление вегетативно размножаемых растений, обеспечить сохранность ценных форм, сортов и видов растений. Для создания коллекции не нужно ни большого количества посадочного материала, ни обширных площадей. Коллекция защищена от негативных воздействий биотических и абиотических факторов.
Однако при содержании коллекций in vitro возникают определенные трудности. Период хранения таких растений ограничен, и поэтому правильнее рассматривать коллекции in vitro как дополнение к полевым насаждениям. Кроме того, существует риск потери исходных генотипов из-за генетической нестабильности материала in vitro, возникающей в результате сомаклональных вариаций.
В связи с этим актуальной задачей является наиболее полное изучение в полевых условиях влияния хранения in vitro на стабильность проявляемых признаков как у пробирочных растений, так и у полученных из них растений-регенерантов. Целью исследований было изучение длительного хранения in vitro (12-15 лет) на продуктивность растений земляники садовой в полевых условиях.
В качестве экспериментального материала использовали 12-15- летнюю культуру in vitro земляники из депонированной в Институте физиологии растений коллекции. Контролем служили регенеранты, полученные в результате трех субкультивирований in vitro. После адаптации к нестерильным условиям в зимней теплице, растения были высажены в полевой маточник, где за ними в течение двух лет вели наблюдения.
В первый сезон вегетации растения, выведенные из культуры in vitro не цвели.
Во второй год (2004 г.) растения, подвергнутые длительному хранению, начинали цвести несколько раньше (на 1-2 дня), чем недавно введенные в культуру in vitro. Если начало цветения у растений после хранения было отмечено еще 27 мая, то контрольные растения зацвели лишь 5 июня.
Плоды опытных растений также начинали созревать несколько раньше (на 1-2 дня), чем контрольные. Исключение составили сорта Трибьют и Кокинская поздняя, у растений которых начало созревания в вариантах с хранением и контролем совпадало.
У высаженных в грунт растений оценивали также генеративную продуктивность. Определяли такие параметры, как число и высота цветоносов, число генеративных образований на растение и на цве- тонос. Как показали результаты наблюдений, у растений сорта Найдена добрая (4,5-4,7) зарегистрировали наибольшее количество цветоносов в обоих вариантах, а у растений сорта Женева (4,4) - в варианте после хранения. Наименьшее количество цветоносов наблюдали у контрольных растений сортов Женева (1,5) и Холидей (1,4).
Максимальное количество генеративных образований на кусте (44,4) у сорта Женева (хранение), меньшее их количество (27-30) у сортов Найдена добрая (в обоих вариантах) и Дукат (контроль). Наименьшее количество генеративных образований (6,0) отмечено у сорта Холидей (контроль).
Подсчет количества генеративных образований на цветонос выявил следующую зависимость: сорта, имеющие большее количество цветоносов, образовывали меньшее количество цветков и завязей на одном цветоносе, и наоборот, сорта с небольшим количеством цветоносов имели большее количество генеративных образований на одном цветоносе. Например, у сортов Зенит и Трибьют  в вариантах с растениями, не подверженными хранению, этот показатель составил 9,2-9,3, тогда как количество цветоносов было равным 2,3-3,2. У сортов Найдена добрая (оба варианта) и Дукат (контроль), у которых было отмечено наибольшее число цветоносов, количество генеративных образований на цветонос составило 5,9-7,3. Исключение составил сорт Женева (хранение), растения которого имели большое количество и цветоносов и генеративных образований как на кусте, так и на цветоносе.
Наиболее высокие цветоносы (15,5-17,1 см) отмечены у сортов Трибьют (оба варианта), Кокинская поздняя (контроль) и Холидей (хранение). От 10,1 до 14,3 см составляла высота цветоносов у растений сортов Кокинская поздняя (хранение), Женева, Найдена добрая и Дукат (оба варианта). Наименее высокие цветоносы (6,3-9,6 см) зарегистрированы у сортов Зенит (оба варианта) и Холидей (хранение).
Учет генеративной продуктивности также выявил определенные различия между растениями одного сорта. Математическая обработка результатов показала, что растения сортов Холидей и Женева после хранения образовывали существенно большее количество цветоносов и генеративных образований по сравнению с контрольным вариантом. Высота цветоносов у растений сорта Кокинская поздняя контрольного варианта была существенно больше, чем у растений опытного варианта.
Необходимо также отметить, что у нейтральнодневного сорта Трибьют не наблюдали второй волны цветения ни в контроле, ни в опыте. Тогда как у ремонтантного сорта Женева повторное цветение было отмечено, но лишь у растений из вариантов с хранением. Растения сорта Женева (после хранения) в августе-сентябре цвели обильнее, чем в июне, причем образовывали большее число цветоносов и большее число генеративных образований.
Параллельно изучали фертильность пыльцы у опытных и контрольных растений. Пыльцу с учетных растений собирали в период их массового цветения и окрашивали в ацетокармине. При этом в трех полях зрения микроскопа подсчитывали процент хорошо окрашенных пыльцевых зерен (фертильных) от их общего количества, которое составляло от 50 до 150.
Как показали результаты исследований, растения не подверженные хранению, в большинстве случаев обладали пыльцой большей фертильности, однако эти различия были несущественными (Рф<Ртеор). Исключение составили сорта Женева и Кокинская поздняя, у которых растения после длительного депонирования имели больший процент фертильности по сравнению с контрольными вариантами, но и здесь разница не была недостоверной.
Однако значительные отличия по этому показателю проявились между сортами (рис. 1). Наибольшей фертильностью обладала пыльца сорта Дукат (95 % - контроль, 99 % - хранение). Меньшей фертильностью обладала пыльца сортов: Найдена, Зенит и Холидей (80-90 %). Остальные сорта (Женева, Трибьют, Кокинская поздняя) имели фертильность пыльцы 40-50 %.
Таким образом, длительное хранение в культуре тканей не оказывало влияния на фертильность пыльцы, тогда как ее качество зависело от сортовых особенностей.
Изучение урожайности сортов земляники проводили по общепринятой методике по трем сборам, которые проводили не реже чем через каждые два дня. Учитывали среднюю массу ягод, долю мелких и крупных ягод и процент ягод, пораженных серой гнилью. Согласно полученным данным, самые крупные ягоды были отмечены в первых сборах, затем, по мере увеличения номера сбора, доля крупных ягод уменьшалась, а мелких увеличивалась. Также прослеживалось увеличение процента пораженных серой гнилью ягод по мере увеличения номера сбора. Подсчет средних данных за три сбора позволил разделить сорта по крупноплодности.

Рис. 1. Фертильность пыльцы (%) различных сортов земляники, подверженных длительному депонированию in vitro и контрольных

Очень крупные ягоды (более 12 г) были отмечены у сортов Холидей и Дукат, крупные (от 9 до 12 г) - у сортов Кокинская поздняя, Зенит, Трибьют, средние по массе ягоды имели сорта Женева и Найдена добрая. Наибольшее количество ягод, пораженных серой гнилью, зарегистрировано у сортов Найдена добрая и Кокинская поздняя (более 7 %). 5-7 % пораженных ягод выявлено у сортов Женева, Холидей, Дукат и менее 5 % пораженных плодов отмечено у сортов Зенит и Трибьют.
При сравнении вариантов внутри одного сорта также были найдены определенные отличия. Практически у всех сортов в вариантах с контрольными растениями, средняя масса ягод была выше, чем у растений после хранения, за исключением сорта Кокинская поздняя. То же самое было отмечено и в отношении процента крупных ягод.
Почти у всех сортов, за исключением сортов Дукат и Холидей, доля ягод массой более 20 г у контрольных растений была больше, чем у опытных растений. Однако в контроле по сравнению с хранением растения имели больший процент поражения ягод серой гнилью. Исключение составили сорта Женева и Дукат (таблица).
Таблица
Средняя масса, доля крупных и мелких и % поражения серой гнилью ягод земляники (среднее за три сбора)

Также была рассчитана биологическая продуктивность, которая позволила выявить наиболее урожайные сорта (рис. 2). Наибольшая урожайность была отмечена для сортов Дукат (контроль), Холидей (хранение), Женева (хранение). Наименьшая биологическая урожайность (36,5 ц/ra) была у сорта Холидей (контроль).
Отличия по биологической урожайности выявлены также между вариантами внутри сорта. Большей урожайностью обладали растения, не подверженные хранению, по сравнению с растениями после депонирования. Наибольшая разница по этому показателю у сорта Дукат (163 ц/га - контроль и 103 ц/га - хранение). Исключение составили сорта Женева и Холидей, у которых растения из хранения обладали значительно большей урожайностью по сравнению с контрольными растениями. У сорта Женева эта разница составила 86 ц/ra, у сорта Холидей - 121 ц/га. Отмеченные факты являются, по-видимому, следствием сортовой реакции на процесс депонирования.

Рис. 2. Биологическая урожайность растений земляники, подверженных длительному хранению in vitro и контрольных