Теория и практика производства сертифицированного посадочного материала

УДК 634.8.037
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРОИЗВОДСТВА СЕРТИФИЦИРОВАННОГО ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА
Г.П. Малых, Т. Г. Киселева ГНУ
Всероссийский НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко.
г. Новочеркасск П. Г. Малых МИП «Центр питомниководства», г. Анапа
Раскрывается создание суперинтенсивных базовых маточников сортов- подвоев (гибридов между американскими видами) через семенное размножение. Разработка технологии направленного выращивания высоких урожаев высококачественных черенков на маточнике суперинтенсивного типа семенного происхождения позволит в кратчайшие сроки увеличить производство черенков винограда, повысить выход привитых саженцев.
Одной из главных причин отставания виноградарства России от развитых стран - отсутствие базы маточников подвоя и привоя, свободных от бактериальных и вирусных болезней. В настоящее время вопросами оздоровления посадочного материала занимаются у нас многие лаборатории на основе in vitro, но пока еще не создано промышленных оздоровленных маточников этим методом. Практическое решение этой проблемы возможно, так как теоретические вопросы создания сортовых базисных маточников разработаны достаточно хорошо.
Однако переориентация отрасли на максимальное увеличение площадей базисных маточников требует коренной перестройки всей теории и практики организации и выращивания саженцев. Известно, что виноградная лоза в течение тысячелетий размножается вегетативно, что дает возможность бактериальным и вирусным болезням беспрепятственно переходить от поколения к поколению, от старых посадок к новым виноградным насаждениям.
Первый способ оздоровления и закладки базисных маточников строится на фитосанитарном контроле и фитосанитарном отборе, первичном размножении и выращивании вегетативного потомства растений в контролируемых условиях. Получение клонов, свободных от бактериальной и вирусной инфекции, представляет собой систему сложных взаимосвязанных этапов проверки кустов на отсутствие хронических болезней, с применением современных дорогостоящих методов диагностики.
Второй способ создания базисных маточных растений на основе in vitro также основан на вегетативном размножении. Естественно, что зараженный виноградный куст, содержащий патоген почти в каждой клетке, не может дать здоровые кусты при таком размножении даже при современных технологиях термотерапии. На протяжении последних тридцати лет реклама этого способа интенсивно проводилась за рубежом, а в настоящее время ведется у нас в стране, и для развития этого направления выделяются не малые денежные средства. По этой тематике защищены десятки кандидатских и докторских диссертаций в России и за рубежом. Но почему же до настоящего времени в России не имеется ни одного гектара маточника, вступившего в плодоношение из саженцев, полученных in vitro'? Причин много. Одна из них - чрезмерно высокая стоимость саженцев, полученных in vitro, и то, что они не доживают до плодоношения, погибая от филлоксеры либо от повреждения корневой системы морозами. Поэтому нам не предоставляется возможность увидеть хотя бы гектар таких виноградников, вступивших в плодоношение, убедиться в их высокой продуктивности.
В странах СНГ промышленные виноградники были заложены саженцами in vitro и доведены до плодоношения только на Украине и Молдове, однако, сведений об их урожайности в доступной нам литературе не найдено. M.C.Murtines, Montilla, провели сравнительное изучение растений полученных in vitro из апексов размером 0,2- 0,5 мм и из черенков. Установлено, что виноградники in vitro менее продуктивны, чем виноградники, выращенные из черенков [1]. A.Deloir, M.Charpentuer, C.Berlios и др., также пришли к выводу, что вегетативное размножение in vitro нельзя использовать для закладки промышленных виноградников пока не будет решена проблема нормальной их продуктивности [2].
В целом, это направление размножения и оздоровления посадочного материала винограда не оказало влияния на производство сертифицированных саженцев и практическое развитие виноградарства в России. В любом случае, исходный материал с маточников, выращенных in vitro, необходимо тестировать, т.е. проверять на скрытое заражение раком и вирусными болезнями, так как при размножении in vitro потомству легко передаются состояние плазмы клеток, рак, вирусные и другие болезни [3]. Кроме того, наличие термостабильных штаммов не позволяет применять в борьбе с бактериальным раком термотерапию [4].
Нами предложен третий способ: оздоровление семян винограда, позволяющий разработать и применить в хозяйствах Ростовской области конкурентоспособную ресурсосберегающую технологию производства черенков (базисных класса А), свободных от бактериальной и вирусной инфекции. Параллельно J1.M. Малтабар, П.К. Заманиди, В.Ф. Сацук, П.П. Радчевский занимались проблемой создания базисных безбактериальных и безвирусных подвойных маточников путем посева семян ряда подвойных сортов в Краснодарском крае. По нашей технологии произведена закладка маточников суперинтенсивного типа в ВПИИВиВ им. Я.И. Потапенко, ООО «Ключевое». В ООО «Лоза» Ростовской области в 2005 году выращивается из семян, полученных нашим методом, два миллиона сеянцев. Технология оригинальна, основана на половом размножении, проста в исполнении, не требует дорогостоящего оборудования и не имеет аналогов в мировой практике. Закладка маточников, выращивание посадочного материала, свободного от бактериальной и вирусной инфекции, проводится строго по технологии, разработанной нами, сеянцами, выращенными из семян гибридов между американскими видами в стаканчиках без пикировки растений, в тепличных условиях при изоляции и профилактике вторичного заражения (рис. 1). Для предупреждения контаминации семян винограда возбудителями бактериального рака и вирусов соцветия винограда перед цветением обрабатывают органическими кислотами в суббактериалогической концентрации и укрывают кусты полиэтиленовой пленкой, под которой в естественных условиях создается температура до 50 °С.

Рис. 1.
С увеличением содержания в бактериях, например щавелевой кислоты, нуклеиновая кислота, содержащаяся в бактериях, оказывается обнаженной и нарушается равновесие между синтезом и распадом бактерий и вирусов. Концентрация их уменьшается, а при температуре выше 35 °С, которая складывается при укрытии соцветий полиэтиленовой пленкой, исключается всякая возможность выживания вирусов и бактерий, что и обеспечивает получение здоровых семян. Нами разработана технология получения здоровых семян, увеличения выхода и подготовки их к посеву.
Одним из элементов в производстве оздоровленного посадочного материала винограда является повышение всхожести семян. Наши опыты показали эффективность обработки их эпином в концентрации 0,02 % с последующим отбором по энергии прорастания проклюнувшихся семян. Это позволяет на раннем этапе отобрать наиболее жизнеспособные растения.
Определены способы стратификации семян, сроки высева их в стаканчики и высадки семян в открытый грунт. Наилучшие результаты по всходам семян, росту и развитию сеянцев получаются при посеве их в термоцеллюлозные стаканчики с питательной смесью, предложенной нами (рис. 2).

Рис. 2.
Сеянцы выращивают в теплицах до образования на них 4-5 настоящих листочков. Плантаж под закладку маточников готовят не позже мая и в течение лета обрабатывают как пар. Во избежание вторичного заражения, оздоровленные растения высаживают в почву, свободную от нематод (переносчиков вирусов) и возбудителя бактериального рака. Высадку в поле зеленых сеянцев производят со стаканчиком на глубину 10-15 см при схеме посадке 3x0,5 м. Приживаемость их составляет 90-98 %. Повысить приживаемость, улучшить рост и развитие сеянцев можно за счет предварительного мульчирования почвы в ряду полиэтиленовой пленкой. В течение первого года удаляют пасынки, поливают, совмещая с 4-8 минеральными подкормками для того, чтобы получить прирост не менее 1,5 м в первый год вегетации. Ведут борьбу с сорняками и болезнями. Весной второго года побеги обрезают на два глазка, оставляя на кусте два побега. В последующие годы - 4-5 побегов. Ведение куста осуществляют на вертикальной шпалере по общепринятым правилам. В наших опытах урожайность стандартных черенков на 4-летних маточниках составляет более 200 тыс. штук с гектара, вместо 20-30 тыс. штук по старой технологии.
Новизна наших исследований заключается и в теоретическом обосновании использования сеянцев подвоя для закладки супер-супер элитных маточников. В силу генетического потенциала, отсутствия латентной инфекции, они обладают преимуществами роста, развития, толерантности к неблагоприятным условиям внешней среды и большему выходу стандартных черенков по сравнению с исходными вегетативно размножаемыми формами.
Согласно технологии, корневая система растений, выращенных из семян, значительно отличается от растений, вегетативно размноженных.
Корневая система первых стержневая, уходит в более глубокие горизонты почвы. Корни сеянцев развиваются так быстро, что уже в первый год жизни образуют в пахотном слое густую сеть тонких корешков, а сам стержневой корень достигает глубины более 1,5 м. На второй год корневая система развивается еще более мощно и принимает мочковатый характер, в результате чего увеличивается ее поглотительная способность, корни третьего и четвертого порядка обрастают всасывающими корешками длиной 1-2 см. Это более деятельная часть корней, составляющая основную массу питающих корней.
При посадке маточников вегетативно полученными саженцами Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ корневой штамб не трансформируется в корень и плохо образовывает стержневой.
При закладке маточника сеянцами подземный штамб практически отсутствует, образуется мощная стержневая корневая система, улучшаются условия питания и влагообеспеченности, что способствует их быстрому росту и развитию. Наши многолетние наблюдения показывают, что при любом расщеплении у сеянцев подвоя Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ сила роста, устойчивость к морозу и фил- локсере остаются в большей степени достаточными для закладки продуктивных, оздоровленных маточников.
Сравнительная оценка жизненности семенного и вегетативного потомства показала: растения полового размножения первого вегетативного потомства сеянцев имели более высокую приживаемость, отличались более сильным ростом, площадью листовой поверхности, по сравнению с растениями вегетативно размножаемого исходного сорта. Данная корреляция отмечается и при выращивании привитых саженцев методом настольной прививки на подвой первого вегетативного потомства сеянцев (таблица).

Таблица 1
Влияние семенных и вегетативных подвоев на выход привитых саженцев винограда (подвой Берландиери х Рипариа Кобер 5ББ, привой Саперави Северный, Кристалл, 2004 г.)

Выход привитых саженцев был в среднем на 10-15 % выше при использовании для прививки черенка подвоя 1-го вегетативною потомства.
Н.П, Кренке отмечал для растений, длительно размножающихся вегетативно, необходимо периодическое омоложение семенным размножением. Он рассматривает старость растений как целостный процесс, определенный этап в индивидуальном развитии организма, который совершается в единстве с условиями жизни и связан со старением белков, протоплазмы, ослаблением обмена веществ [5].
Так, например, у инфузории туфельки для сохранения типа исторически выработалась периодическая перестройка в цикле обычного вегетативного размножения. Организмы, способные размножаться вегетативным и половым путем, после длительного вегетативного размножения приступают к половому, как средству обновления.
Применение нашей технологии направленного выращивания высоких урожаев высококачественных черенков на маточнике суперинтенсивного типа семенного происхождения позволит в кратчайшие сроки не только увеличить производство черенков винограда, но также повысить выход привитых саженцев.
Считаем, что сеянцы могут быть разнородны генетически, но в достаточной степени выравнены по хозяйственно-биологическим показателям: силе роста, структуре корневой системы, зимостойкости, устойчивости к филлоксере, совместимости с привоем. В таком случае на генетически неоднородном подвое наблюдается довольно выравненное состояние привоев. Привитые растения одного сорта менее разнообразны по росту и другим качествам, чем те подвои, на которых они привиты.
Генетическая и хозяйственно-биологическая неоднородность семенных подвоев является важной, но не единственной, а порой и не главной причиной неоднородности привитых растений. Важную роль играет экологическая приспособленность подвоя, привоя и условия произрастания, уровень агротехники.
Чем менее благоприятны для данного подвоя и привоя условия произрастания, тем больше будет неоднородность в росте привитых растений и, наоборот, чем благоприятнее условия, тем больше выраненность. В практике встречаются случаи, когда на вегетативно размноженном подвое в силу его недостаточной экологической приспособленности, низкому уровню агротехники растения более пестры по росту и продуктивности, чем на семенном генетически разнородном, но экологически и биологически более приспособленном.
Известно, что подвой влияет на рост, долговечность, начало плодоношения, урожайность, зимостойкость, устойчивость к филлоксере привитого растения, прохождение фенофаз, качество урожая.
В 1999 году в селекцентре ВНИИВиВ были высеяны семена, полученные or свободного опыления подвоя, выращены сеянцы. В 2000 году сеянцы привиты методом окулировки, с последующей посадкой на постоянное место в гибридный питомник по схеме 3 х 0,5 м. Формировка - веерная многорукавная. Нагрузка зелеными побегами 6-8 на куст.
В 2004 году условия вегетации были неблагоприятными для получения качественного урожая. Из-за частых дождей насаждения сильно повреждены милдью и оидиумом. Механический анализ гроздей сорта Талисман показал, что сильного варьирования показателей не наблюдается. Масса гроздей составляла от 266,6 до 360 г, урожай с куста от 0,68 до 4,34 кг. Средняя урожайность составила 193,3 ц/га, при средней сахаристости 14 г/100 см³, кислотности 7,6 г/дм³.
По сорту Платовский масса грозди составляла от 93,3 до 143,3 г, урожай с куста от 0,75 до 1,45 кг. Средняя урожайность - 73,3 ц/га, при сахаристости 21,4 г/100 см³, кислотности 6,3 г/дм³. Грозди были сильно повреждены осами.
По сорту Кристалл масса грозди варьировала от 154 до 235,7 г урожай с куста от 1,17 до 2,59 кг. В пересчете на один гектар урожайность - 117,9 ц, при сахаристости 18,1 г/100 см', кислотности 4,4 г/дм³.
Специфические сортовые качества гроздей, ягод привоя от прививки на сеянцы подвоя не изменяются, качественные показатели урожая (сахаристость, кислотность) не подвержены заметным колебаниям.
Для создания маточников привоя на подвойных растениях семенного происхождения делают прививку требуемых привойных сортов свободных от вирусных и других болезней. Себестоимость закладки таких насаждений в 15-20 раз ниже по сравнению с существующими в настоящее время технологиями. Предложенный метод освобождения растений от этих болезней целесообразно использовать как при выведении новых сортов, так и по созданию маточников.
В 2004 году нами получено семян по нашему методу свободных от бактериальной и вирусной инфекции только сорта Рипариа х Рупестрис 101-14 в количестве 60 кг, которыми можно заложить 750 га суперэлитных маточников подвоя. Имеются семена и других сортов. Стоимость 1 кг семян не превышает 150 рублей. Реализация технологии на предприятиях отрасли позволит быстро и дешево заложить здоровые маточники, что обеспечит высокий выход сертифицированного привитого и корнесобственного материала.
Создание суперинтенсивных базовых безвирусных маточников сортов-подвоев (гибридов между американскими видами) через семенное размножение - одна из первостепенных задач нашей работы. Как показали исследования, при вегетативном размножении происходит слабое омоложение клеток, связанное с неполной ювенилизацией тканей, которое обуславливает не только слабое укоренение и плохое срастание подвойно-привойных комбинаций, но и низкую продуктивность насаждений. Эта особенность устраняется при переводе подвоев гибридов между американскими видами на семенное размножение. В этом случае признаки подвоев хорошо наследуются, обеспечивается высокая жизненная активность, плодоносность и долговечность растений. Как видно, ограниченность омоложения тканей при вегетативном размножении достаточно распространена в плодоводстве. Плодовые деревья становятся долгожителями в основном при семенном размножении. Вегетативно размноженные - менее продуктивны и погибают значительно раньше. Таким образом, в нашей технологии достаточно хорошо отработаны теоретические вопросы и в настоящее время осуществляется создание базисных маточников.

Литература

1. Murtines М.С, Montilla. Morphological and field caparison between vitis vinifera Lev Albarino Grown from cuttis and from in vitro propagation. // A. J. of Enology and Viticulture. - 1995. - 46/2. - P. 195-203.
2. Deloir A., Charpentuer M., Berlios C., Colin A. and Cimonnet. Mierop ropagation of the Grapevine, Results of 10 Veers of Experiments in the Champagne Vineyard and Results of the Eirst Vinifications. // Am. J. of Enology and Viticulture. - 1995. - 46/4.-P. 571-578.
3. Teylor P.H., Hewitt W.B. Austz. J. Agric. Res. - 1964. - P. 15, 571-585.
4. Гвоздяк P.M., Симонович И.Д. Изучение серологических свойств фитопатогенных бактерий // Бактериологические болезни растений. - Москва: Колос, 1981. - С. 146-156.
5. Кренке Н.П. Теория циклического старения и омоложения растений и ее практическое применение. - Москва: Колос, 1970. С. 135.

По материалам конференции: Современные достижения биотехнологии в виноградарстве и других отраслях сельского хозяйства, Новочеркасск, 29-30 июня 2005 г. / ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко.