Образование на картофеле столонов у картофеля

Содержание
  1. Выращивание картофеля от А до Я часть1. Репродукция картофеля столоны этиолированный стебель.
  2. Что такое репродукция картофеля?
  3. Что такое меристемный метод размножения картофеля?
  4. Что такое миниклубни картофеля?
  5. Что такое репродукция картофеля?
  6. Что такое столоны картофеля?
  7. Что такое белый этиолированный стебель у картофеля?
  8. Зачем сажать картофель ростками вниз?
  9. Веерная посадка картофеля.
  10. Видео » Выращивание картофеля от А до Я. Часть 1″
  11. Картофель – строение корней
  12. Культура столонов и регуляция роста растений и клубнеобразование у картофеля in vitro Назарова Нигора Нурахмадовна
  13. Генетически-модифицированные растения как модель изучения физиолого-биохимических процессов устойчивости к стрессовым факторам среды
  14. Генмодифицированный картофель и вопросы регуляции клубнеобразования
  15. Образование столонов картофеля в зависимости от сроков посадки черенков in vitro
  16. Динамика накопления биомассы органов картофеля у различных генотипов in vitro

Выращивание картофеля от А до Я часть1. Репродукция картофеля столоны этиолированный стебель.

Что такое меристемное размножение? Что такое столоны? Что такое репродукция картофеля? Что такое миниклубни? Где белый этиолированный стебель у картофеля? Видео.

Эта статья – теоретическая часть о выращивании картофеля. Многие огородники, выращивая картофель всю жизнь, не знают, что такое репродукция картофеля, что такое столоны, меристемное размножение, миниклубни и многое другое.

Что такое репродукция картофеля?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать, что картофель размножается двумя способами:

Семенной способ (ботанические семена), используют селекционеры для выведения новых сортов.

При вегетативном размножении сохраняется генотип материнского растения. Вегетативный способ это — размножение клубнями, листоклубнями, кусочками клубней, глазками, ростками, черенками, а так же меристемный метод размножения растений.

Что такое меристемный метод размножения картофеля?

Меристемный метод осуществляется с помощью микрочеренкования и может проводится только в лаборатории. В растениях верхушка является зоной роста и состоит из активно делящихся клеток. Если отделить участок, размер которого не превышает несколько сот микрон, и поместить в специальную среду в пробирке, то клетки продолжат делиться, в итоге вырастет маленькое растение.

Избавить сортовой картофель от вирусов возможно только применяя меристемный метод размножения.

Что такое миниклубни картофеля?

Миниклубни получают от меристемных растений, выращенных в пробирке. Для их получения используется гидропоника или аэропоника. Выращенные таким образом миниклубни свободны от болезней.

Если вам сосед расскажет, что он вырастил миниклубни сам, посадив ботанические семена на рассаду, а потом высадил рассаду в огород, то вам будет понятно, что сходство миниклубней соседа с миниклубнями из меристемных растений только одно – это размер, и те и другие клубни маленькие. Сосед же, вырастив картошку из ботанических семян, получил расщепление сорта, и может при желании заняться отбором и выведением своего, собственного сорта.

Что такое репродукция картофеля?

Репродукция — это обозначение этапа размножения картофеля.

В условиях лабораторий осуществляется посадка миниклубней в изоляторы, в искусственный грунт. Урожай, полученный из миниклубней, называется преэлитой или первой ПОЛЕВОЙ репродукцией.

1 год – миниклубни, которые получают из меристемного растения

2 год – первая ПОЛЕВАЯ репродукция или преэлита.

3 год — супер-суперэлита.

5 год – элита. Ее обычно, нам предлагают купить на посадку

6 год — первая репродукция. Не первая ПОЛЕВАЯ, а просто — первая репродукция. Продается очень часто, при этом выдается за элиту.

7 год — вторая репродукция

8 год — третья репродукция

Считается, что после третьей репродукции сажать картофель нет смысла, картофель выродился, накопил кучу болезней, и нужно покупать новый посадочный материал, обновлять сорт.

Про немецкие и голландские сорта я ничего не могу сказать, но отечественные сорта, если произвести отбор клубней на посадку, дают хороший урожай и на пятой, и на шестой репродукции, об отборе клубней на посадку можно прочитать в статье «Как вырастить ведро картошки с куста пятой репродукции.» — ТУТ

Что такое столоны картофеля?

Чтобы ответить на этот вопрос, разберемся как растет картофель. Я часто пишу, что столоны растут на белой, этиолированной части стебля. Поэтому для начала:

Что такое белый этиолированный стебель у картофеля?

В данном случае мы можем поставить знак равенства между белым этиолированным стеблем и белыми ростками, которые видит каждый из нас при проращивании картофеля в темноте. Белые ростки — это и есть будущие этиолированные стебли.

Столон — вытянутый боковой побег растения, на котором развиваются укороченные побеги – клубни картофеля.

Но у картофеля есть и основные корни, и на то, где они находятся, или будут находится, мало кто обращает внимание. Они находятся в месте крепления ростка к клубню.

У картофеля есть маленькие корешки на белом этиолированном стебле, маленькие корешки на столонах, и основные корни.

Многие из вас слышали про посадку картофеля ростками вниз, объясняется это тем, что ростки обогнув клубень, пойдут вверх, и белый этиолированный стебель станет длиннее, в отличии от посадки ростками вверх.

Это, конечно правильно, но это еще не все. Главная причина посадки ростками вниз – это основные корни картофеля. А где они находятся? В месте крепления ростка к клубню!

Зачем сажать картофель ростками вниз?

Когда картофель только начинает прорастать, и появляются ростки по 5 мм, то я переворачиваю клубни ростками вниз. Ростки, по мере роста, огибая клубень тянутся вверх, и это делает посадку удобной, а главные корни уходят быстро в землю. Перевернуть клубни с маленькими ростками несложно.

Если посадить клубень ростками вверх, то получится, что мы посадили и корнями вверх. Конечно, картошка и так вырастет, но ведь я рассказываю о мелочах, этих мелочей много, собрав их воедино мы получим неплохой результат. Итак, наша цель положить клубень при посадке так, чтобы основные корни как можно быстрее ушли в некопанную землю, именно в некопанную, не в рыхлую, насыпную. Ростки могут быть разного размера, поэтому в каждом случае смотрим по месту, как расположить клубень.

Если клубень с маленькими ростками, и они выросли так, что положить ростками вниз нет возможности, то можно положить набок. Что интересно, пока ростки маленькие, они очень хрупкие, но когда вырастает вот такой лес, клубни становятся вялыми, а ростки перестают быть хрупкими, и при посадке их можно крутить как хочешь.

Ростки картофеля перед посадкой

Веерная посадка картофеля.

При посадке, по возможности разводим ростки в стороны. Ростки не должны быть собраны в пучок, такое расположение ростков я называю веерным, когда ростки взойдут это даст нам большие преимущества. Как засыпать такие ростки? Над кончиками ростков должна быть земля слоем в 2 см, этого достаточно.

Веерная посадка картофеля

Преимуществом является то, что первое время каждому ростку будет вдоволь света, а от того, как освещен росток в первое время, зависит урожай. Чем дальше ростки расположены друг от друга, тем лучше. Да, конечно придется повозиться с посадкой, чтобы получить урожай 300 кг, мне потребуется посадить таким образом 90 клубней, это примерно 5 кг посадочной картошки, при этом площадь грядок будет 15 кв.м.

При посадке кусочками мы также стараемся расположить ростки по кругу, зная, что куст мы должны составить из 4-5 ростков. Как резать клубни перед посадкой, и какой получается урожай можно прочитать ТУТ

Читайте также:  Рецепт засолки огурцов в огуречном соке

Если такие ростки отделить от клубня, то можно посадить и их, в этом случае лучше сажать в ровик, по одному, конечно же не собирать их в пучок, на сайте есть статья на эту тему — ТУТ

Слышала, что многие обламывают белые, этиолированные ростки, этим огородники лишают себя как минимум половины урожая. При посадке картофеля с такими ростками у нас масса преимуществ: уже есть белые этиолированные стебли, после засыпки и полива корни вырастают за 2-3 дня, а через 5 дней, максимум через неделю, картофель всходит.

Видео » Выращивание картофеля от А до Я. Часть 1″

Источник

Картофель – строение корней

Рис. Подземная часть куста картофеля: 1 – старый клубень; 2 – столоны; 3 – новые клубни; 4 – корни.

Подземная часть картофеля устроена довольно сложно (рис.). Помимо клубней она состоит из подземных побегов – столонов – и обычных корней. Столон отходит от старого клубня, из которого вырос этот куст, а на его боковых «вепсах» – более тонких столонах – со временем появляются новые клубни.

Именно по клубням сорта картофеля отличаются больше всего: у них разное количество глазков, разные цвета и оттенки, как у кожуры, так и у мякоти, и, конечно же, вкус.

А выбрать подходящий вам сорт поможет статья «Лучшие сорта картофеля».

Количество и длина корней у картофеля очень сильно зависят от внешних условий и разных обстоятельств. Большая часть корней находится на глубине около 20-25 см, но в достаточно рыхлой почве они «расселяются» и вбок, и вглубь, а у семенной картошки главный корень и вовсе может достигать полутора метров в длину. Поэтому для получения большего урожая землю под картофель по возможности надо обрабатывать на глубину до 70 см (огородники чаще копают только до 30 см), ведь чем более развита у куста подземная часть, тем больше клубней на ней появится.

Надземный стебель у картофеля травянистый, толстый, сочный, местами разветвленный, в одном кусте их обычно несколько – ровно столько, сколько было у клубня глазков (обычно до 8 штук). Чаще всего он зеленый, но у некоторых сортов бывает с красным или фиолетовым оттенком, Листья сложные (состоят из нескольких листочков поменьше), зеленые, опушенные, поверхность их как бы разделена на мелкие дольки. Они не слишком отличаются у разных сортов, зато по их виду, размеру и расположению легко определить, хорошо ли чувствует себя куст и хватает ли растению удобрений, особенно азотных, и влаги. Если листочки слишком мелкие, стебли слишком бледные или желтые, значит, растение или забелело, или ему чего-то не хватает. Если же листья, наоборот, слишком пышно разрослись, это может говорить о том, что куст «жирует» от избытка азота. В этом случае клубней на нем образуется очень мало и сами они будут мельче тех, которые образуются на неперекормленных кустах, поэтому «жирования» следует избегать.

При этом и стебель, и листья у картофеля ядовиты. Настой из них даже можно использовать для опрыскивания других растений от вредителей.

Цветки картофеля похожи на пятиконечные звездочки, они могут быть белыми, розовыми, синими, лиловыми или фиолетовыми разных оттенков (и это уже сортовой признак), но, поскольку обычно картофель все огородники размножают клубнями, подробно останавливаться на строении цветков не стоит. У некоторых сортов цветение и вовсе очень слабое, а плоды сами не завязываются, хотя картофель – растение самоопыляющееся. Если опыление все-таки произойдет, завяжутся плоды, напоминающие крохотные помидорчики. Как и стебли с листьями, они ядовиты, есть их нельзя.

Картофель-уроженец довольно теплых (но не жарких) краев, однако, поскольку его культивируют давно, он хорошо приспособился не только к умеренному климату (в Америке ему это удалось и без помощи человека, во многом благодаря наличию клубней), но и к более суровому северному – некоторые его сорта даже в тундре выращивают. При этом надземная часть растения плохо выносит холод (и потому в северных регионах России обычно выводят раннеспелые сорта, чтобы они успели дать урожай за короткое северное лето), тогда как клубни, наоборот, больше страдают от сильной жары (поэтому на юге приходится выращивать сорта, устойчивые к высоким температурам). Быстрее всего картофель растет при температуре почвы +18°C, в этом случае всходы появляются через 14 дней после посадки, а иногда и на пару дней раньше.

Источник

Культура столонов и регуляция роста растений и клубнеобразование у картофеля in vitro Назарова Нигора Нурахмадовна

Содержание к диссертации

2. Обзор литературы 11

2.1. Меристемы как саморегулирующая система и вопросы роста и развития растений in vitro 11

2.2. Механизмы возникновения сомаклональной изменчивости растений 19

2.3. Генетически-модифицированные растения как модель изучения физиолого-биохимических процессов устойчивости к стрессовым факторам среды 26

2.4. Гормональная и углеводная регуляция клубнеобразования 32

2.5. Генмодифицированный картофель и вопросы регуляции клубнеобразования 33

3. Экспериментальная часть 37

3.1. Объекты и методы исследований 37

3.2. Методика оздоровления картофеля 38

3.2.1. Столонообразование in vitro 38

3.2.2. Культивирование столонов in vitro 39

3.2.3. Фотопериодическая реакция генотипов картофеля к КД и ДД 40

3.2.4. Условия образования микроклубней картофеля 41

3.2.5. Имуннофермептный анализ вирусов картофеля 42

4. Результаты исследований 43

4.1. Образование столонов картофеля в зависимости от сроков посадки черенков in vitro 44

4.2. Особенности образования столонов in vitro 55

4.3. Рост и развитие регенерантов из столонов картофеля in vitro 61

5. Регуляция клубнеобразования различных генотипов картофеля in vitro 73

5.1. Действие сахарозы на репродукционные процессы in vitro 73

5.2. Динамика накопления биомассы органов картофеля у различных генотипов in vitro 77

Список литературы 101

Актуальность проблемы. Прогресс в области современной биотехнологии растений непосредственно связана с разработкой методических приемов культивирования клеток in vitro. Этим методом получен ряд сомаклональных линий, форм и сортов растений с ценными хозяйственными признаками, которые используются во всех экономически развитых странах мира.

С другой стороны, человеческое сообщество остро нуждается в новых знаниях и технологиях, с тем, чтобы увеличить производство продовольствия, улучшить состояние здравохранения и охрану окружающей среды. В решение этих проблем биотехнология вносит большой вклад. Поэтому применение методов биотехнологии в Республике Таджикистан является одним из важнейших факторов повышения урожайности и, следовательно, экономического потенциала.

С использованием методов генной и клеточной инженерии получен ряд линий, форм культурных растений (картофель, соя, кукуруза и др.), обладающих признаками устойчивости к вирусам, патогенам и пластичности к стрессовым экологическим факторам. Благодаря этому сокращаются сроки получения новых сортов с хозяйственно полезными признаками и получения свободных от вирусов и патогенов семенного материала, что имеет большую перспективу для Республики Таджикистан.

В теоретическом плане представляет интерес изучение степени сортовой вариабельности ДНК, выявленой методом полимеразной цепной реакции (PCR), и физиологических процессов в культуре in vitro с целью разработки методов микроклонального размножения и микроклубнеобразования картофеля.

Зависимость клубнеобразования от действия таких факторов, как световой режим (фитохром), гормонов и, углеводов и т.д. показано в ряде работ X. Чайлахян, (1984; 19.88; Аксенова и др., 2002; Кузнецов, Кулаева, 2004).

Читайте также:  Сад огород своими руками сорта огурцов

Вместе с тем, вопрос о конкретных путях действия фитогормонов и углеводов и их взаимодействие в процессе инициации клубнеобразования остается открытым, т. к. имеющиеся результаты не всегда можно итерпретировать однозначно (Hussey, Stacey, 1995; Davies,1984).

Так, для перехода регенерантов к клубнеобразованию in vitro необходимо наличие высокой концентрации сахарозы (5-10%), но есть сведения о tqm, что сахароза мало влияет на инициацию клубнеобразования. Также много неясного относительно роли фитогормонов в инициации клубней. Так показано, что гиббереллины способствуют росту столонов, но ингибируют формирование клубней (Simko, 1994; Xin Уи et.al, 1998; Irving, 1995).

Для активизации процесса клубнеобразования использовались различные сочетания гормонов и углеводов (Бутенко,1990; Palmer, Smith, 1987). Но эффективного образования микроклубней не было достигнуто, так как повышенное содержание сахарозы или кинетина не индуцировали дополнительного образования столонов с последующим образованием клубней. Не было получено положительных результатов и при культивировании микрочеренков картофеля в темноте по методу G. Hussey и N.L Stacey (1984), а также при изменении температурного режима (+12, +16 С). Поэтому исследование условий, стимулирующих столоно- и клубнеобразование у картофеля in vitro остаётся актуальной задачей. Нам известно всего лишь две публикации (Sassey, Stacey, 1984; Mingo-Castel et.al. 1976), где сделана попытка культивировать столоны картофеля in vitro.

В последние годы многие используют новый подход для регуляции клубнеобразования картофеля in vitro. Так, в частности используются генетически трансформированные регенеранты картофеля с изменённым гормональным статусом, такие, как трансформанты, несущие гены roLB и roLC Agrobacterium Rhizogenes (Аксёнова и др., 2002).

Считаем, что изучение процессов инициации и роста клубней in vitro с использованием культуры столонов позволит выяснить роль углеводов и гормонов в инициации роста клубней и применить возможности методов биотехнологии для клонального размножения картофеля, что и явилось целью наших исследований.

Цель и задачи исследований^ Целью настоящей работы является изучение особенностей культивирования изолированных столонов, возможности их использования в микроклоналыюм размножении, зависимости различных этапов клубнеобразования у генотипов картофеля. В соответствии с этим, поставлены следующие задачи исследований: разработка условий культивирования изолированных столонов картофеля; изучение ростовых процессов регенерантов, полученных из изолированных столонов; изучение процессов микроклубнеобразования у различных генотипов в зависимости от условий фотопериода; сравнительный анализ этапов инициации и роста клубнеобразования картофеля в зависимости от воздействия углеводов в культуре in vitro.

Научная новизна работы:

При изучении роста и размножения регенерантов картофеля in vitro обнаружена сезонность их морфогенной потенции, проявляющая в процессе микроклубнеобразования у пробирочных растений, а также при образовании столонов.

Обнаружены некоторые особенности индукции роста изолированных столонов при изменении условий их культивирования in vitro. Полученные из столонов регенераты обладают более высокой способностью к клубнеобразованию по сравнению с исходными к^меристемными растениями.

Раработана эффективная методика культивирования столонов in vitro.

Обнаружена сезонная зависимость калусообразования у пробирочных растений, индуцируемых из столонов.

Установленно, что процесс клубнеобразования зависит от содержания углеводов и является фенотипической реакцией генотипов картофеля. При сравнении клубнеобразования различных генотипов картофеля (исходный сорт Жуковский-ранний и его температуроустойчивой линии-регененранта) показана неоднозначная реакция по ряду характерных параметров роста, развития и индекса урожая на уровне пробирочных растений. Наиболее существенным отличием является усиление иннициации и роста клубней у клеточно-модифицированных растений под влиянием высокой концентрации сахарозы в культуральной среде, по сравнению с исходным сортом Жуковский-ранний.

Обнаружено, что процесс иннициации и темпа роста микроклубней в зависимости от концентрации сахарозы однонаправленны, но не тождественны, так как масса сформировавшихся клубней в заключительной фазе их роста во многом определяется генотипом и, следовательно, требуют дифференцированных условий инициации и роста клубней in vitro.

Установлена зависимость действия углеводов и гормонов в процессе дифференцировки столоновых клеток картофеля в культуре тканей in vitro, вызывающая активацию морфогенетической потенции растений.

Практическая значимость. Показана возможность использовния культуры столонов in vitro в практической биотехнологии картофеля. Регенеранты, полученные из культуры столонов, обладают значительно более высокими темпами микроклубнеобразования и свободны от вирусов и патогенов, что позволяет наладить новую технологию микроклонального размножения с целью их ускоренного внедрения в семеноводство картофеля. Апробация работы: Материалы диссертации доложены/ представлены на следующих конференциях и симпозиумах:

Актуальные проблемы и перспективы развития физиологии растений, Душанбе 2004;

Республиканский симпозиум экономики и науки ГБАО: прошлое, настоящее, будущее, Хорог, 2005.

Научно-практическое совещание «Использование оздоровленного материала в семеноводстве картофеля», Муминобад, 2005.

Конференции молодых ученых Таджикского аграрного университета, Душанбе, 2003-2005 гг.

International Congress BioVision Alexandria, 2006.

Структура и объем работы: Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 117 стр., содержит 26 рисунков, 9 таблиц. Количество цитированных источников 125.

Публикации. По материалам диссертаций опубликовано 6 экспериментальных работ, 7 тезисов.

Генетически-модифицированные растения как модель изучения физиолого-биохимических процессов устойчивости к стрессовым факторам среды

Изучение физиолого-биохимических изменений, вызываемых природными стрессовыми факторами является основой для создания трансгенных растений с повышенной устойчивостью к широкому кругу фитопатогенов, воздействию неблагоприятных факторов среды, таких как засуха, повышение или понижение температуры, засоленность почв и т.д.

В настоящее время созданы трансгенные растения, экспрессирующие гены-ингибиторы протеиназ (Ryan, 1990) и токсины из Bacillus thuringiensis (Perlak et.al., 1991), обладающие высокой устойчивостью к насекомым. С помощью мутагенеза in vitvo нитрозогуанидином был получен мутантный ген aroA E.Coli кодирующий устойчивость к глифосфату фермент-ЕРБР-синтетазе в результате замены Ала-104–Про в аминокислотной цепи (Piruzian et.al., 1988). Этот ген был экспрессирован в растениях картофеля под контролем промотора 35S CaMV. Эти растения картофеля выдержали обработку глифосфатом в концентрации 4-раза превышающую концентрации, применяемые на полях (Simonova et.al., 1994).

Генмодифицированный картофель и вопросы регуляции клубнеобразования

Известно, что цитокинины принимают участие в морфофизиологических процессах, таких как регуляция роста, развитие. В одних случаях они могут инициировать, в других замедлять. Эти процессы кроме того, цитокинины играют существенную роль в проявлении устойчивости к некоторым стрессовым факторам (Кузнецов, Кулаева, 2003). В связи с этим в последние годы широкое распространение получили работы в части генетической интерпретации, целенаправленно изменяющих гормональный статус растений. Одной из возможностей получения трансгенных растений с повышенным содержанием цитокининов явилось обнаружение в геноме Agrobacterium tumefaciens ipt-гена, кодирующего изопентенилтрансферазу, фермента, катализирующего синтез цитокининов в растениях (Schmulling et.al., 1989; Beinsberger et.al., 1991; Алексеева и др., 2000). Были созданы разнообразные конструкции, в которых экспрессия ipt-гена управлялась разными промоторами, одним из таких промоторов был чувствительным к температурному шоку (Schmulling et.al., 1989). Внедрение в растения агробактериального гена ipt открыло новые возможности для изучения роли цитокининов в различных физиолого-биохимических и молекулярно-генетических процессах, протекающих в растительной клетке.

Одним из перспективных подходов к исследованию регуляции клубнеобразования у картофеля могут стать трансгенные растения с измененным уровнем цитокининов. Для этого необходимо получение трансгенных растений картофеля, содержащих в геноме новый агробактериальный ipt-ген или другие гены, меняющие метаболизм углеводов, оказывающие гормоноподобный или гормональный эффект. В этом плане наиболее приемлемым для внедрения в растения картофеля оказался дрожжевой ген-инвертаза. Присутствие в трансгенном картофеле инвертазы представляется важным с учетом роли сахарозы в индукции клубнеобразования in vitro, а также как источника материала для синтеза крахмала в клубнях.

Читайте также:  Помидоры для среднего урала в теплице сорта

Так, в ряде работ у картофеля изучались экспрессия инвертазы, катализирующий распад сахарозы с образованием глюкозы и фруктозы (Slitt, Sannewald, 1995; Kossman et.al., 1996; Sonnewald et.al., 1997). Они показали, что в случае, когда внедренный ген инвертазы дрожжей находился под контролем клубнеспецифичного промотора пататина класса I (ВЗЗ-промотор), находящегося в цитоплазме, имело место снижение урожая, более того, происходило уменьшение среднего веса клубней. Наоборот, при локализации дрожжевого гена инвертазы в анопластном пространстве вес клубней увеличивался, а их число уменьшалось.

Другим звеном метаболизма картофеля является синтез крахмала, при этом ключевую роль играет АДФ-глюкозо-пирофосфарилазы (AGP). Поэтому для работ с растениями картофеля, с измененным углеводным метаболизмом, были выбраны трансгенные растения, в которых экспрессия гена AGP ингибированным химерным геном, содержащим кодирующий фрагмент В-субъединицы AGP из картофеля, присоединенный в антисмысловой ориентации к 358-промотору ВМК (Muller-Rober et.al., 1992). При этом показана, что у линии 35S-aAGP обнаружено резкая активизация роста клубней, при высоком содержании сахарозы (8%). В таком случае наличие ИУК мало влияло на размер клубней, а кинетин-вызывал даже его уменьшение (Аксенова и др., 2000). Они показали, что действие фитогормонов проявилось сильнее при концентрации сахарозы, близкой к пороговой для клубнеобразования. Более того, растения с геном ВЗЗ-rolB и особенно ВЗЗ-inv имели сниженный порог концентрации сахарозы для инициации клубней (Аксенова и др., 2000). Таким образом, в вышеперечисленных работах выявлены особенности клубнеобразования у картофеля в условиях in vitro, что может служить основой для дальнейшего изучения взаимосвязи гормональной и углеводной регуляции in vivo как у трансгенных так и у нормальных растений картофеля.

Трансгенные растения картофеля обычно содержат гены rolB и rolC из Agrobacterium rhirogenes (Gaudin et.al., 1994; Лутова и др., 1998; Аксенова и др., 1999). Гены rolB и rolC обычно вызывают гормоноподобные морфогенетические изменения у растений, но не однотипно. Эффект гена rolB напоминает эффект действия ауксинов, гена rolC-цитокининов (Shmulling et.al., 1988). Механизмы действия этих генов в растительных организмах до конца не выяснен. Известно, что in vitro продукт гена rolB способен гидролизовать коньюгаты ауксинов, а rolC-коньюгат цитокининов (Ectruch et.al 1991а; Estruch et.al., 19916). Появились данные о том, что in vivo rol-гены могут менять не столько концентрацию фитогормонов, сколько чувствительность клетки к ним (Лутова и др. 1998; Vreugdenhil, Struik, 1990).

Образование столонов картофеля в зависимости от сроков посадки черенков in vitro

Это, возможно, является следствием антагонизма в акцептировании питательных веществ между донорами (стебли) и акцепторами (корни и клубни) в конкретной экспериментальной системе. Процесс клубнеобразования in vitro состоит из ряда последовательных этапов, среди них можно выделить процессы индукции столонов и образование клубней.

Изучали динамику образования столонов и микроклубней у пробирочных растений в течение года при разных сроках черенкования. Черенкование проводили с интервалом 25-28 дней в начале и середине каждого месяца. Из представленных результатов видно, что у растений, черенкованных в марте-августе, столонообразование начинается не раньше, чем через 40 дней после культивирования (табл.1). У растений, черенкованных в течение сентября-февраля, столонообразование задерживается, их рост наступает не раньше 50 дней от начала посадки растений. Примечательно, что чем раньше проводили черенкование (весенний период), тем раньше отмечалось начало столонообразования и тем больший процент растений имели столоны. Высокий уровень образования столонов отмечен у растений, черенкованных в начале марта и в конце апреля. Количество столонов в этом периоде составляло 42% после 40 дней выращивания и к 50 дню доля растений, имеющих столоны, составляла 97%. Этот показатель не изменялся в последующий период выращивания растений in vitro.

Высокий уровень образования столонов также был отмечен у растений, черенкованных в начале мая и конце июня. Столонообразование к 40 дню выращивания наблюдалось у 37% растений и выросло до 98% после 50-60 дней выращивания. Следует отметить, что растения, черенкованные в июле-августе, развивались медленнее и образовывали столоны в 2 раза меньше. Растения, черенкованные в период с сентября по начало февраля, гораздо медленнее развивались и столонообразование практически не наблюдалось. Образование столонов у этих растений было отмечено в конце вегетации и в незначительных количествах, что видно из данных табл.1 (всего у 8-12% растений).

Н а этот период наблюдаеся образование воздушных столонов и клубней (рис. 5, 6.). Образование воздушных клубней отмечен во всех вариантах опыта. Массовое появление воздушных клубней в этот период посадки черенков, видимо связано с изменением температурного режима и влажности воздуха, которое характерно для июля-августа месяцев. Регулирование этих факторов в культивационном домене в даный момент технически не возможно. Воздушные клубни имеют несколько меньшую массы по сравнению с клубнями образовавшимися в нижней части растений (корней).

Сравнение динамики роста столонообразования с динамикой роста растений (табл.2) показало, что у растений, выращенных в пробирках, наблюдается определенная зависимость между темпами роста вегетативных частей и образованием столонов.

Динамика накопления биомассы органов картофеля у различных генотипов in vitro

Поскольку клубнеобразование является эволюционно сформировавшимся, генетически детерминированным и экологически пластичным признаком картофеля, то для его изменения необходим поиск новых подходов. Такой методический инструмент, влияющий на генетическую систему, основан на использовании методов современной биотехнологии (молекулярная биология, клеточная и генная инженерия).

Для выяснения морфогенетических процессов и увеличения фотосинтетической продуктивности в последние годы широко используются трансгенные растения картофеля (Аксёнова и др, 2002; Гришунина и др., 2004), как перспективное направление, имеющее как фундаментальное, так и прикладное значение.

В целях изучения роли физиологических факторов в клубнеобразовании в настоящей работе приведены результаты исследования эффекта различных факторов на фотопериодическую реакцию клубнеобразования клеточно модифицированного картофеля, выращенного в различных условиях фотопериода. Ранее нами было показано, что культивируемые in vitro растения картофеля являются удобной моделью для изучения реакции клубнеобразования (Давлятназарова и др. 2003).

Динамика инициации образование клубней с регенерантами (растениями) генотипов контрольных (сорт Жуковский ранний) и ТУ-регенеранты при выращивании их на длинном (ДД) и коротком (КД) дне при различных концентрациях сахарозы, внесенных в культуральную среду, показана на рис.15.

Контрольные растения при всех концентрациях сахарозы (5;7;9%) сформировали клубни как на ДД, так и на КД (кривые 1,2). Содержание сформировавшихся клубней у этих растений на КД было выше по сравнению с растениями на ДД. При 7% сахарозе контрольные растения формировали наибольшее количество клубней, чем при 5 и 9% сахарозе. Эти различия проявились чётко после 40-дневного культивирования растений. У модифицированных растений ТУ-регенерантов наибольшая инициация клубней отмечена при 9% концентрации сахарозы (кривая 4). ТУ-регенеранты проявили большую чувствительность к ингибирующему действию ДД, чем контрольные растения при такой же концентрации сахарозы (кривая 3,4,). Следовательно, ТУ регенеранты обладали короткодневной фотопериодической реакцией клубнеобразования. Сравнение динамики инициации клубней у опытного варианта (ТУ-регенеранты) при 5,7,9 % содержания сахарозы показало также зависимость ингибирующего действия ДД от уровня углеводного питания растений в условиях in vitro.

Источник

Обо всем на свете