Любченко А.І. Клітинна селекція цикорію коренеплідного (Cichorium intybus L.) на стійкість до абіотичних факторів середовища

Краткое содержание

РОЗДІЛ 1. ЗАСТОСУВАННЯ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ МЕТОДІВ У СЕЛЕКЦІЇ РОСЛИН НА СТІЙКІСТЬ ДО ДІЇ СТРЕСОВИХ ЧИННИКІВ (огляд літератури)

На основі аналізу джерел літератури викладено теоретичні засади та нові селекційні схеми вирішення наукової проблеми зі створення стійкого до екстримальних умов навколишнього середовища вихідного матеріалу сільськогосподарських культур, зокрема цикорію коренеплідного. Вищезазначені питання для цикорію коренеплідного вивчено недостатньо, що стало підставою для проведення наших досліджень.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ, МАТЕРІАЛи та МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНь

Дослідження за темою дисертації проводили в біотехнологічній лабораторії кафедри генетики, селекції рослин та біотехнології Уманського державного аграрного університету (УДАУ) протягом 2004–2009 років.

Рослини для введення в культуру вирощували в тепличному комплексі та на дослідних ділянках кафедри генетики, селекції рослин та біотехнології. Як вихідний матеріал використовували сорти цикорію коренеплідного Уманський 97 та Уманський 99 селекції Інституту коренеплідних культур УААН (м. Умань).

Рослинний матеріал в умовах in vitro вирощували при 16-годинному фотоперіоді з інтенсивністю освітлення 2–5 кЛк, температурному режимі 20–24°С та відносній вологості повітря 75 %. Тривалість одного пасажу становила 30–35 діб.

Вихідними експлантати для отримання калюсної тканини слугували проростки, апікальна меристема, сегменти черешків та листкових пластинок цикорію коренеплідного. Культивували біоматеріал на живильних середовищах за прописами Мурасіге-Скуга, Гамборга та Шенка-Хильдебранта, які модифікували різними концентраціями (0,1; 0,5; 1,0; 1,5 мг/л) регуляторів росту ауксинової    (2,4-дихлорфеноксиоцтова кислота (2,4-Д)) та цитокінінової (6-бензиламінопурин (6-БАП)) природи.

Для визначення інтенсивності наростання калюсів біоматеріал зважували на початку та в кінці кожного пасажу. Відносний приріст визначали за формулою Кепліна:

де W – відносний приріст маси;

W₀ – початкова маса калюсу;

W_t – кінцева маса калюсу.

Для проведення клітинної селекції на стійкість до засолення морфогенні мікрокалюси висаджували на середовища з додаванням різних концентрацій NaCl і Na₂SO₄  (0,25; 0,5; 1,0; 1,5 %). Після першого пасажування калюсних тканин на селективних середовищах відбирали клітинні лінії, які здатні рости на середовищах з різним рівнем засолення. Калюсні лінії, отримані на субстратах з низьким вмістом солей, в наступних пасажах пересаджували на середовища з вищими концентраціями солей, збільшуючи тиск стресового агента.

Клітинну селекцію на стійкість до негативної дії іонів важких металів проводили на середовищах з додаванням солей BaCl₂ у концентраціях 0,1; 0,5; 1,0; 1,5 мМ. Калюсні лінії, які зберігали життєздатність на середовищах з низькою концентрацією хлориду барію, поступово переносили на середовища з вищим вмістом селективного чинника.

Приріст біомаси в стресових умовах вираховували у відсотках до контролю (тобто до наростання калюсної тканини на неселективному середовищі). Основним показником стійкості калюсних ліній до стресових факторів була різниця між наростанням калюсу на селективних середовищах у порівнянні з контролем та збереження ними морфогенної властивості.

Для отримання рослин-регенерантів цикорію коренеплідного калюсну тканину переносили на середовище Мурасіге-Скуга, до якого додавали 1,0 мг/л 6-БАП. Укорінення рослин проводили на середовищі з додаванням ІОК у концентрації 1,0 мг/л. Вкорінені рослини висотою 5–7 см відмивали від агаризованого середовища і висаджували в торфоперегнійні горщечки. Через 17–20 днів адаптації в умовах тепличного комплексу рослини висаджували у відкритий грунт.

Для ідентифікації плоїдності рослин-регенерантів підраховували кількість хромосом у давлених препаратах, отриманих із калюсу та соматичних клітин апікальної меристеми клонованих рослин цикорію коренеплідного. Цитологічний аналіз проводили з використанням мікроскопу МБІ–13.

Стійкість матеріалу до дії стресових факторів визначали за методикою Удовенка, згідно з якою критерієм стійкості рослин до стресових чинників слугують показники проростання насіння в умовах стресу та контролю. Пророщування насіння проводили рулонним методом.

Створені форми цикорію коренеплідного вирощували протягом 2007–2009 років на дослідних ділянках Уманського державного аграрного університету.

Апробацію маточних посівів і репродуктивних рослин проводили двічі:

-          у стадії технічної стиглості коренеплодів першого року життя. Аналізували форму, забарвлення та довжину листків; форму, довжину та масу коренеплоду; продуктивність (урожайність т/га, вміст інуліну %, збір інуліну т/га).

-          оцінку репродуктивних рослин проводили за ознаками багатостебельності, насіннєвою продуктивністю, термінами цвітіння та дозрівання насіння.

РОЗДІЛ 3. ІНДУКЦІЯ, ФОРМУВАННЯ, ПАСАЖУВАННЯ ТА МОРФОГЕНЕЗ КАЛЮСНОЇ ТКАНИНИ ЦИКОРІЮ КОРЕНЕПЛІДНОГО

Для отримання та пасажування морфогенної калюсної тканини цикорію коренеплідного на першому етапі роботи підбирали тип експланта, склад живильного середовища та концентрацію і співвідношення в його складі регуляторів росту.