Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по сельскому хозяйству

Повышение эффективности производства семенного картофеля путем оптимизации параметров тканевой технологии в условиях Северо-Западной зоны Российской Федерации

Автореферат докторской диссертации по сельскому хозяйству

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 |

 

Анализируя рисунок 2 видно,а что при клональном микроразмножении сорта Наяда применение 6-БАП целесообразно в изучаемой концентрации 130-140%, а дальнейшее увеличение ее будет вызывать процессы торможения в формировании междоузлий и влиять на апикальное доминирование.

Х1 - концентрация питательной среды, %; аХ2 - дни пассажа, сутки

Рисунок 2- Зависимость количества междоузлий сорта Наяда от концентрации питательной средыа и дней пассажа

Нами установлено что, максимальное количество междоузлий - 6 шт.а у всех изучаемых сортов достигается при концентрации среды от 100Е140% и количестве дней пассажа от 18Е22 дней. Таким образом, применение цитокининов в малых концентрациях не оказывает негативного воздействия на процесс ускоренного микроразмножения растений.

Физиологические эффекты ауксина связаны с его действием на клеточном уровне, которое проявляется в регуляции растяжения, деления и дифференцировки клеток. Установлено, что концентрации ауксинаа ИУК вызвали активный рост растений в высоту. Но все же прослеживаются сортовые различия.

Анализируя уравнения установлено, что у сортов Импала, Удача, Адретта, Снегирь и Кардинал решающее значение на формирование междоузлий имеет количество дней культивирования, а изменение концентрации состава питательной среды влияет значительно меньше, а у сорта Ранний желтый наоборот.

Оптимальное количество междоузлий 9 шт. формировалось на обедненных питательных средах от 50 до 90%, при максимальном количестве дней пассажа 21Е22 дня у ранних сортов Импала, Удача, Адреттаа (рис. 3).а

Х1 - концентрация питательной среды, %; аХ2 - дни пассажа, сутки

Рисунок 3 - Зависимость количества междоузлий от концентрации питательной среды и дней пассажа сорта Адретта

Из литературных источников известно, что ауксины к которым относится и ИУК, являются стимуляторами процесса ризогенеза у растений в условиях invitro.

Результаты исследований влияния различных концентраций ИУК в составе питательной среды и дней пассажа на количество корней представлены в таблице 5.

Таблица 5-Уравнения регрессии зависимостиа количества корней

от состава питательной среды и дней пассажа

Сорт	Вид уравнения
Импала	Y=-1,2474+0,1X1+0,2X2-0,0005X12-0,0014X1X2+0,0063X22
Удача	Y=1,8754-0,0644X1+0,523X2+0,001X12-0,0049X1X2+0,0024X22
Ранний желтый	Y=-7,282+0,24X1+0,0043X2-0,0014X12-0,001X1X2+0,0117X22
Адретта	Y=-1,251+0,151X1+0,14X2-0,0014X12+0,001X1X2+0,0044X22
Снегирь	Y=-18,422+0,51X1+0,41X2-0,0032X12-0,0021X1X2-0,0004X22
Кардинал	Y=-8,5456+0,267X1+0,0566X2-0,0023X12-0,0037X1X2+0,017X22

а

Доказано что ИУК оказывает положительное влияние на процесс ризогенеза у сортов Ранний желтый, Адретта, Кардинал, Снегирь, аа количество дней культивирования оказываета большее влияние на сорта Импала, Удача, тогда как содержание в питательной среде ИУК влияет значительно меньше.

Графическая интерпретация уравнения сорта Кардинал представлена на рисунке 4. Установлено, что максимальное количество корней 10 шт. формируется при составе среды 60Е70% и на а20Е21день культивирования. Но сильное обеднение среды до 50%а или обогащение до 110 % приводит к угнетению процесса ризогенеза.

Х1 - концентрация питательной среды, %; аХ2 - дни пассажа, сутки

Рисунок 4 - Зависимость количества корней от концентрации питательной среды иа дней пассажа сорта Кардинал

Применение ИУК значительно сокращает время между пассажами, что позволяет увеличить выход готовых для высадки растений.

Исследования по совместному влияниюа цитокининов и ауксинов на развитие растений в условиях invitro сортов Сказка и Сантэ,а представлены в таблице 6.

Таблица 6- Уравнения регрессииа зависимости количества

междоузлий от состава питательной среды и дней культивирования

Сорт	Уравнение
Сказка	Y=-12,6474+0,2882X1-0,092X2-0,0014X12+0,0031X1X2-0,004X22
Сантэ	Y=-26,341+0,4973X1-0,068X2-0,0022X12+0,0036X1X2-0,0063X22

Установлено, что у обоих сортов на выход количества междоузлий существенное влияние оказывает состав питательной среды, а количество дней пассажа влияет меньше.

У сорта Сантэ увеличение концентрации фитогормонов в питательной среде положительное влияние оказывает до 140%, затем происходит угнетение развития междоузлий. У сорта Сказка аналогичные показатели.

В результате проведенных экспериментов выявлено, что оптимальное количество междоузлий 7 шт. получается на питательной среде в концентрации 130% и при культивировании 21Е22 дня. Установлено что сложные питательные среды оказывают положительное действие, увеличивая коэффициент размножения и формируя полноценную корневую систему.

В результате проведенных исследований получено, что для инициации морфогенеза бывает достаточно только одного экзогенного гормона, в других случаях требуется смесь двух цитокининов или ауксинов вместо одного.

Физиологическое действие гиббереллинов проявляется главным образом в стимуляции ростовых процессов за счет усиления растяжения клеток и повышения митотической активности меристематических тканей. Влияние концентрации гиббереллина в питательной среде, на процессы морфо- и ризогенеза представлены в таблице 7. Видно, что на процесс формирования корней и междоузлий существенное влияние оказывает количество дней культивирования, а на высоту растений концентрация питательной среды.

Таблица 7-Уравнения регрессии зависимости показателей сорта Наяда ота аконцентрации питательной среды и дней пассажа

Показатель	Вид уравнения
Количество корней	Y=2,691-0,0155X1+0,143X2-0,0002X12+0,00413X1X2-0,0099X22
Количество междоузлия	Y=5,479-0,151X1+0,587X2+0,0007X12+0,0001X1X2-0,012X22
Высота растений	Y=46,32-1,49X1+5,87X2+0,0067X12+0,0053X1X2+0,0455X22

Для формирования количества междоузлий - 6 шт. необходимо увеличение количества дней культивирования до 21 при концентрации питательной среды 120Е130%.

Таким образом,а положительное влияние на увеличение числа междоузлий оказывает среда с половинной концентрацией минеральных солей и присутствие гиббереллиновой кислоты. Дефицит гиббереллинов может определить карликовость растений. А увеличение егоа уровня в среде стимулирует рост, приводя к удлинению побега главным образом за счет увеличения длины междоузлия.

Процессы метаболизма, роста, дифференцировки клеток, морфогенеза у картофеля определяются особенностями генотипа исходного растения, зависят от природы исходного экспланта и контролируются условиями выращивания.

Сравнительное изучение питательных сред при выращивании растений картофеля показало, что сорта различаются по их способности развиваться в культуре invitroв зависимости от ее состава и состояния.а Исследования по влиянию концентрации гиббереллина и состояния среды на процессы морфо- и ризогенеза представлены в таблице 8.

Таблица 8- Уравнения регрессии зависимости показателей морфо-

и ризогенеза ота состава питательной среды и дней пассажа сорта Скарб

Показатель	Вид уравнения
Количество Корней	Y=-39,59+0,896X1+0,2852X2-0,0045X12-0,0001X1X2-0,0064X22
Количество Междоузлия	Y=-13,2+0,291X1+0,054X2-0,0015X12+0,0017X1X2+0,0021X22

аа Из анализа уравнений видно, что на развитие ризогенеза и морфогенеза в процессе культивирования растений существенное влияние оказывает состав жидкой питательной среды, а число дней пассажа влияет значительно меньше.

Максимальное формирование корней 9 штук оказывает влияние концентрация жидкой питательной среды (100Е110%) при полном цикле культивирования 20Е22 дня. При формировании междоузлий наблюдается та же закономерность.

На формирование полноценных растений влияет присутствие в жидкой среде ГК (концентрация 110%). Это объясняется тем, что доступность питательных веществ жидкойа среде лучше.

Проведенными исследованиями установлена целесообразность использования для клонального микроразмножения растений картофеля в культуре invitroв качестве заменителя агара природного материала - перлита.

Высокие концентрации фитогормонов могут вызывать мутации у растений в культуре ткани. Известно, что наибольший мутагенный эффект из изучаемых фитогормонов вызывает ИУК. Однако при использовании 6БАП, Кинетина, ИУК, ГК в рекомендуемых концентрацияха не выявлено морфологических изменений у микрорастений по форме, размеру, опушенности листовых пластинок и стеблей. Поэтому мы можем рекомендовать выделенные питательные среды для ускоренного клонального микроразмножения.

ГЛАВАа 5 Повышение эффективности процесса семеноводства са использованием методов тканевой культуры

Клубнеобразование - это сложный процесс, который контролируется всеми известными фитогормонами. Развитие метода in vitro выявило возможность получения в пробирках микроклубней в качестве базисного материала.

Значительное влияние на способность пробирочных растений формировать микроклубни в культуре оказывают сортовые особенности рис.5.

Процесс образования микроклубней продолжается независимо от сорта в течение первых 3 недель после появления утолщения субапикальной зоны столонов. Но на 25Е30 сутки после индукции интенсивность клубнеобразования снижалась. Это связано с окончанием периода их формирования, така как далее происходило увеличение размеров микроклубней.

Рисунок 5 - Динамика клубнеобразования в зависимости от дней пассажа

С целью изучения и оптимизации показателей получения микроклубней были использованы принципиальные подходы, а именно: повышение содержания сахара в среде, уменьшение длины дня, использование периода холодовой индукции, добавление фитогормонов. Анализируя данные табл. 9 установлено, что укороченный фотопериод оказывает решающее воздействие на клубнеобразование у изучаемых сортов. Менее всего образовывается клубней при 16 часовом фотопериоде; тогда как уменьшение его и постоянная темнота вызывают заметное увеличение образцов с клубнями. Определенное влияние оказывает также понижение температурного режима. Были испытаны, условия холодильных камер с температурой от плюс 4Е100 С. Выявлено, что более благоприятным было сочетание данной температуры с постоянной темнотой.

Установлено, что культивирование при отсутствии света позволяет увеличить выход микроклубней и сократить период их образования.а

Таблица 9 - Клубнеобразование картофеля invitro при разных условиях

культивирования

Сорт	Условия культивирования	Среда	Культивируемых растений, шт.	Растений с клубнями, шт.	растений с клубнями, %
Загадка Питера	Свет, t 20Е25 0C	МС	40	25	62,5
	Свет, t 4Е10 0C			39	97,5
	аБез света, t 20Е250C			36	90
	Без света, t 4Е100C			40	100
	Свет, t 20Е25 0 C	? МС	40	28	70
	Свет, t 4Е10 0C			26	65
	аБез света, t 20Е250C			40	100
	Без света, t 4Е100C			37	92,5
	Свет, t 20Е25 0C	МС+К	40	38	95
	Свет, t 4Е10 0C			34	85
	аБез света, t 20Е250C			40	100
	Без света, t 4Е100C			36	90
Никулинский	Свет, t 20Е25 0C	МС	40	15	45
	Свет, t 4Е10 0C			17	42,5
	аБез света, t 20Е250C			32	80
	Без света, t 4Е100C			40	100
	Свет, t 20Е25 0 C	? МС	40	19	47,5
	Свет, t 4Е10 0C			23	57,5
	аБез света, t 20Е250C			36	90
	Без света, t 4Е100C			37	92,5
	Свет, t 20Е25 0C	МС+К	40	31	77,5
	Свет, t 4Е10 0C			34	85
	аБез света, t 20Е250C			40	100
	Без света, t 4Е100C			36	90
Скарб	Свет, t 20Е25 0C	МС	40	19	47,5
	Свет, t 4Е10 0C			28	70
	аБез света, t 20Е250C			26	65
	Без света, t 4Е100C			39	97,5
	Свет, t 20Е25 0 C	? МС	40	20	50
	Свет, t 4Е10 0C			25	62,5
	аБез света, t 20Е250C			40	100
	Без света, t 4Е100C			37	92,5
	Свет, t 20Е25 0C	МС+К	40	36	90
	Свет, t 4Е10 0C			38	95
	аБез света, t 20Е250C			40	100
	Без света, t 4Е100C			35	87,5

Группа спелости сортов картофеля не оказывает существенного влияния на формирование in vitro микроклубней. В каждой группе имеются сорта, как с высокой, так и со средней и низкой способностью закладывать микроклубни. Определенной закономерности преобладания каких-либо признаков в зависимости от скороспелости сортов не отмечено и это, определяется биологическими особенностями сорта, а не хозяйственными признаками.

Для определения влияния на количество микроклубней в культуре invitroконцентрации минеральной части питательной среды, объема культурального сосуда и дней пассажа получены, уравнения представленные в атаблице 10.

Таблица 10-Уравнения регрессии зависимости количества микроклубней от состава питательной среды, объема сосуда и дней пассажа

Сорт	Вид уравнения
Никулинский	Y=-43,81-0,3283X1+1,186X2+2,199X3-0,00179X1X2+0,00838X1X3--0,002274X2X3+0,001464X12-0,008X22-0,0239X32
Скарб	Y=-83,7158-0,354X1+1,1946X2+5,117X3-0,002676X1X2+0,00719X1X3+0,0061X2X3+0,00154X12-0,078X32аа
Загадка Питера	Y=-52,499-0,275X1+1,6X2+1,934X3-,00078X1X2+0,00595X1X3-0,009X2X3+0,001X12-0,012X22-0,0095X32аа
Жуковский ранний	Y=-23,25+0,01X1-0,35X2+1,85X3+0,0036X1X2-0,01X1X3+0,011X2X3

Из соотношения значимых коэффициентов при аргументах функций следует, что решающим фактором в процессе клубнеобразования растений являетсяа время пассажа иа объем культурального сосуда, состав питательной среды влияет значительно меньше.

Х1 - объем культурального сосуда мл;, аХ2-дни пассажа, сутки

Рисунок 6 - Зависимость количества микроклубней от объема акультурального асосудаа и дней пассажаа сорта Скарб

а

Х1 - состав питательной среды, %;а Х2-дни пассажа, сутки

Рисунок 7 - Зависимость количества микроклубней аот состава питательной средыа и дней пассажаа сорта Скарб

Установлено, что наибольшее количество микроклубней 42шт. образуется приа культивировании более 35дней в сосуде объемом 50 мл на обогащенной питательной среде 150%, что проиллюстрировано на рисунке 6.а На выход микроклубней в культуре у сортов Никулинский, Скарб, Загадка Питера и Жуковский раннийаа наилучшее влияние оказывает количество дней культивирования в пределах 30Е35 дней и объем культурального сосуда оптимальный от 25 до 50 мл., менее значимым является состав питательной среды.

В процессе вегетации микроклубни проходят четыре фазы развития: всходы, бутонизация, цветение и отмирание ботвы, которые существенно зависят от сорта. Показатели фенологических наблюдений представлены в таблице 11.

Таблица 11 -Длительность межфазных периодов

Сорт	Вариант	Число дней межфазного периода				Вегетационный период, дней
		Посадка-полные всходы	Всходы-бутонизация	Бутонизация-цветение	Цветение-отмирание ботвы
Скарб	Микрорастения	24	30	15	27	97
	Микроклубни	20	28	12	25	85
Никулинский	Микрорастения	26	33	16	30	105
	Микроклубни	24	32	14	27	97
Окончание таблицы 11
Загадка Питера	Микрорастения	24	26	12	25	87
	Микроклубни	22	24	12	23	81

Установлено, что наиболее коротким является межфазный период от бутонизации до цветения, длительность которого в среднем от 12Е16 дней.

Сравнительные данныеа по изучению приживаемости растений в условиях invivo представленные в таблице 12, показали, что наибольшая приживаемость 96% наблюдается у сорта Скарб полученного из микроклубней. Приживаемость растений полученных из пробирки колеблется в пределах 75Е89 %. Растения, полученные из микроклубней, легче проходят период адаптации и быстрее набирают вегетативную массу, однако к моменту цветения различия практически нивелируются.

Таблица 12-а Оценка приживаемости пробирочного материала

Сорт	Вариант	Посаженоа растений, шт.	Кол-во кустова к уборке, %
Скарб	Микрорастения	100	75
	Микроклубни	100	96
Никулинский	Микрорастения	100	79
	Микроклубни	100	85
Загадка Питера	Микрорастения	100	89
	Микроклубни	100	78

а

Данные по структуре урожая картофеля полученного из пробирочного материала и микроклубней представлены в таблице 13. Установлено, что растения полученные из микроклубней сорта Никулинский имели наибольшее количество стеблей, высота растений достигала 71,5 см, что позволяло формировать до16,9 клубней с массой 470,1 г/куст. Продуктивным был также сорт Скарб. Применение рассадной технологии при наличии достаточного количества осадков в период вегетации показало лучшие результаты по накоплению массы миниклубней у большинства исследуемых сортов.

Таблица 13 -а Элементы структуры урожая мини растений картофеля

Сорт	Вариант	Кол-во стеблей, шт.	Высота, см	Кол-во клубней, шт.				Масса клубней, г/куст
				мелких	средних	крупных	Всего
Скарб	Микрорастения	2,8	60,5	3,1	3,0	6,2	12,3	398,1
	Окончание таблицы 13
	Микроклубни	3,0	61,0	1,3	2,3	6,5	10,1	439,2
Никулинский	Микрорастения	2,6	70,5	2,8	2,4	5,2	12,4	320,7
	Микроклубни	3,2	71,5	3,6	5,6	7,7	16,9	470,1
Загадка Питера	Микрорастения	1,9	60,0	2,0	3,3	3,8	9,1	356,6
	Микроклубни	2,5	69,0	2,2	2,3	3,9	8,4	315,2
НСР 05		-	-	-	-	-	2,9	26,5

Отмеченные различия показателей продуктивности растений и количественного выхода миниклубней на изучаемых сортах во многом обусловлены не только сортовыми особенностями, но и различной адаптивной способностью биотехнологических микроклубней растений, которые складываются в разные годы в период вегетации.

Для лучшей приживаемости микроклубней и ускорения процесса семеноводства проведены исследования по получению рассады из микроклубней в лабораторных условиях на питательном субстрате Трион. Адаптация пробирочных растений к естественным условиям с помощью снятия пробок с пробирок, на питательном субстрате Трион и на торфосмеси с добавлением перлита. Динамика роста и развития растений в фазу цветения представлена в табл.14. Наибольшая приживаемость 78Е98% выявлена у растений, полученных на субстрате.

Таблица 14 - Динамика роста растений картофеля на ионообменном субстрате (растения invitro)

Сорт	Приживаемость, %	Длина стебля, мм.	Длина корня, мм.	Количество листьев, шт.
Загадка Питера	84	87	47	6,5
Скарб	98	126	53	9,9
Никулинский	89	98	45	6,9
Невский	86	102	41	5,9
Наяда	94	128	57	9,4

Установлено, что питательный субстрат можно использовать как для получения рассады из пробирочных растений картофеля, так и для производства мини-клубней. За одну вегетацию, проведенную в период с концаа апреля по первую декаду мая, технология позволяет получить хорошо развитую рассаду для последующей высадки в открытый грунт или теплицу.

По влиянию разного способа укоренения рассады на выход семенных клубней, установлено, что продуктивнее всего были растения полученные на Трионе. Рассада, полученная таким образом, легче адаптируются и быстрее начинает расти.

Сорт Наяда и Скарб превосходят стандарт Невский по количеству клубней с куста. Наибольшее число клубней получено у сорта Наяда на Трионе - 16 штук, здесь же был и наибольший выход семенной фракции 10шт., таблицаа 15.

Таблица 15- Динамика роста картофеля в условиях in vivo

Сорт		Количество стеблей, шт.	Количество клубней по весовым фракциям, шт.					масса клубней, г/расте-ние
			До 25г	26- 50 г	51- 80 г	81-125г	всего
Невский (St)	енты	1	1	1	3	5	10	301,0
	Трион	2	3	2	4	3	12	412,5
	Пробирки	1	1	3	2	2	8	176,9
Скарб	енты	1	2	4	2	4	12	391,6
	Трион	2	3	1	6	4	14	470,8
	Пробирки	1	2	3	3	3	11	208,1
Наяда	енты	2	2	5	3	4	14	448,0
	Трион	3	3	3	6	4	16	529,2
	Пробирки	2	3	4	3	2	12	218,2
Загадка Питера	енты	2	2	3	5	2	12	262,0
	Трион	2	1	3	4	4	12	361,0
	Пробирки	2	3	1	2	3	9	202,6
Никулинский	енты	2	2	6	5	1	13	387,5
	Трион	3	0	5	6	5	15	534,0
	пробирки	2	1	6	5	2	аа 13	278,6
НСР 0,5		-	-	-	-	-	3,9	28,4

Таблица 16 -а Структура урожая картофеля, полученного из мини-клубнейа

Сорт	Схема посадки, см	Общая масса, кг	Масса клубнейа по фракциям
			10Е50г	%	31Е50г	%	51Е80г	%	81Е120г	%
уговской	70х15 70х20 70х25 70х30	43,9 37,8 35,1 33,0	18,2 13,4 8,8 7,1	42 35 25 22	14,0 10,4 11,7 13,0	31 28 33 39	7,9 8,3 7,9 5,6	18 22 23 17	3,8 5,7 6,7 7,3	9 15 19 22
Невский	70х15 70х20 70х25 70х30	32,3 31,6 30,5 27,8	12,0 9,9 7,6 5,8	37 31 25 21	6,6 9,9 10,7 10,3	20 31 35 37	7,9 7,8 8,4 8,6	25 25 28 31	5,8 4,0 3,8 3,1	18 13 12 11
Наяда	70х15 70х20 70х25 70х30	40,8 37,5 33,5 30,6	12,9 9,9 8,1 6,1	32 26 24 20	10,2 12,8 10,3 8,1	25 34 31 26	11,8 7,7 6,6 8,0	29 21 20 26	5,9 7,1 8,5 8,4	14 19 25 28
Чародей	70х15 70х20 70х25 70х30	24,8 22,5 20,8 19,1	12,4 9,0 6,9 4,8	50 40 33 25	3,7 4,4 4,3 4,8	15 20 21 25	5,0 5,3 5,4 5,4	20 23 26 28	3,7 3,8 4,2 4,1	15 17 20 22

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 |

     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по сельскому хозяйству