Способы ускоренного размножения растений

Модуль 1. Лекция 1.5. Микроклональное размножение как способ ускоренного размножения и оздоровления декоративных культур

Для современной селекции, ботаники, интродукции растений чрезвычайно важным является сохранение существующего генофонда растений и выделение новых форм и сортов.

Хранение семян может обеспечить сохранение генофонда для некоторых культурных растений, но данный метод не может быть применен для сохранения видов, чьи семена быстро теряют всхожесть или, как махровые сорта сирени, неспособных образовывать семена.

Бутенко Р.Г. (1979) выделено три главных направления практического использования метода микроклонального размножения: 1) генетико-селекционные работы, культура зародышей, культура семяпочек, завязей, микроспор и пыльников; 2) быстрое микроклональное размножение растений; 3) освобождение посадочного материала от вирусной и другой инфекции.

Культура клеточных тканей и клеток может способствовать созданию лучших сортов, более быстрому использованию ценного материала и уникальных форм. Задачи, решаемые методом культуры тканей в селекции, группируют в три взаимно связанные группы: 1) расширение генетической базы селекции растений путем получения нового исходного материала; 2) сохранение и размножение ценных элитных растений и линий; 3) получение и сохранение безвирусного материала растений.

Обычные методы селекции, основанные на внутривидовой гибридизации и отборе, как правило, ведут к обеднению генетической изменчивости и сужению генетической базы, что влечет за собой потерю устойчивости создаваемых генотипов и их популяций.

Сохранение и размножение in vitro ценных элитных растений и линий применяется с целью получения генетически однородных клонов. При этом обеспечиваются: сохранение и размножение отдельных генотипов как исходных форм для решения специфических селекционных задач; быстрое эффективное размножение новых ценных сортов; сохранение и эффективное размножение линий для производства гибридных семян растений; экономичное размножение высокопродуктивных генотипов; сохранение сортимента вегетативно размножающихся культур и важнейших перекрестноопыляемых растений.

С точки зрения селекции для ускоренного размножения представляют интерес растения, обладающие декоративными качествами, не характерными для данного вида – карликовые, с нетипичной кроной (плакучие, стелющиеся, пирамидальные и т.д.), с различной величиной, формой и окраской листьев.

Методы культуры тканей особенно необходимы, когда применение обычных методов размножения затруднены или при наличии трудностей фитосанитарного контроля.

Применение биотехнологических методов значительно ускоряет селекцию древесных пород, при обычном выращивании дающих семена в 35-40 летнем возрасте. Методом микроклонального размножения можно с одного гибридного сеянца в течение шести месяцев получить более 250 побегов для черенкования и укоренения.

Микроклональное размножение интенсивно развивается благодаря следующим причинам: в некоторых случаях традиционный метод вегетативного размножения нерентабелен или низкопродуктивен; размножение отдельных растений невозможно традиционными способами вегетативного размножения; часто при селекции растений необходимо быстро получить несколько растений с идентичным генотипом; при промышленном размножении растений необходимо получение растений, освобожденных от патогенов.

Метод микроклонального размножения имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами вегетативного размножения. Это высокие коэффициенты размножения, сокращение сроков получения посадочного материала, ускорение селекционного процесса, освобождение от патогенных микроорганизмов, и возможно, от вирусов, однородность получаемых растений, экономия площадей под маточными растениями, выращивание растений круглый год, размножение трудноразмножаемых растений.

Преимущества и недостатки микроклонального размножения отражены во многих теоретических работах по этой тематике. В.А.Высоцкий (2001) к преимуществам относит возможность комплексного оздоровления посадочного материала; высокий коэффициент размножения; возможность получения большого количества растений за короткий срок; возможность хранения и накопления растений для высадки в оптимальные сроки; возможность тиражирования форм, обладающих пониженной способностью к репродукции в обычных условиях и получения материала с увеличенным потенциалом к дальнейшему размножению за счет повышенной способности к ризогенезу и образованию большего числа побегов у древесных растений. К недостаткам отнесены: использование биотехнологических методов требует создания специальных лабораторий с соответствующим оборудованием, необходимость высококвалифицированного штата сотрудников, необходимость тщательного отбора исходных форм. Кроме того, в результате микроклонального размножения часто получают материал, плохо подготовленный для выращивания в нестерильных условиях, требующий дополнительных затрат для достижения растениями стандартных показателей. Те же недостатки отмечены в более ранних работах по этой тематике.

Применение микроклонального размножения:

• в селекции для поддержания и размножения небольшого числа отдельных генотипов или новых перспективных сортов, включая и все продукты генной инженерии, полученные in vitro;
• ускоренное размножение (до нескольких тысяч в течение месяцев) новых выведенных сортов, экономя затраты и время на начальных стадиях их внедрения в промышленное производство;
• быстрое получение больших количеств заведомо безвирусного материала как для непосредственной высадки в грунт, так и для дальнейшего размножения обычными методами у тех растений, размножение которых обычными способами не представляет трудностей, но подверженных вирусным заболеваниям (лилии, картофель, земляника и т.д.);
• сохранение генотипа при размножении декоративных форм некоторых гетерозиготных растений, обычно размножаемых семенами (гербера, антирриум);
• получение из определенных клонированных родительских форм семян F1 (цветная капуста), поддержание неинфицированных линий с признаками мужской стерильности (лук) и т.д.
• размножение древесных растений, разведение и селекция которых осуществляется медленно вследствие длительности процесса полового размножения, кроме того, многие из этих видов плохо поддаются традиционному вегетативному размножению.

• получение каллусной ткани с последующей индукцией органогенеза или соматического эмбриогенеза;
• индукция развития побегов непосредственно из ткани экспланта;
• пролиферация пазушных побегов.

Источник

21. Использование клеточных и тканевых культур для ускоренного размножения ценных сортов растений. Микроклональное размножение.

Клональное размножение — это использование техники ин витро для быстрого неполового получения растений, идентичных исходному. Обязательным условием клонального микро размножения является использование объектов, полностью сохраняющих генетическую стабильность на всех этапах. Этому условию удовлетворяют апексы и пазушные почки органов стеблевого происхождения.

Этапы и преимущества микроклонального размножения.

Процесс клонального микро размножения можно разделить на несколько этапов:

1. Выбор растения-донора, изолирование и стерилизация эксплапта, создание условии для его роста на питательной среде ин витро.
2. Собственно, размножение путем: а) размножения черезкаллусную и суспензионную культуру; б) индукции образования адвентивных почек тканями листа, стебля, чешуйками и донцем луковиц, корневищем, зачатками соцветий без образования ими каллусной ткани; в) стимуляции развития всех пазушных почек экспланта в результате подавления апикального доминирования как химическим путем, так и при микрочеренковании побегов.
3. Укоренение размножаемых побегов и адаптация пробирочных растений к условиям ин витро.
4. Выращивание извлеченных из культуральных сосудов растений в условиях теплицы в почве. Подготовка к реализации или высадке в поле.

Преимущества клонального микроразмножения растений:

1. Значительно более высокие коэффициенты размножения, достигающие миллиона растений в год, по сравнению с 5-100 растениями от одного, полученными обычными способами за этот срок.
2. Миниатюризация процесса, приводящая к экономии площадей, занятых маточными и размножаемыми растениями, и позволяющая поддерживать на относительно небольшой площади в лабораторных условиях круглогодичный рост растений, что дает возможность планировать их выпуск к определенному сроку.
3. Оздоровление посадочного материала oт нематод, грибов, бактерий и вирусов, вызывающих болезни растений.
4. Возможность создания нужного для селекционера количества копий уникальных генотипов (линий, гибридов, мутантов, трансгенных растений).
5. Возможность размножить и укоренить те растения, которые совсем не размножаются или плохо размножаются обычными способами, например, быстрое клональное размножение лучших экземпляров взрослых лесных деревьев, особенно хвойных.

Таким образом, имеется реальная возможность создания «банка» или коллекции ценных форм оздоровленных сортов, а также редких и исчезающих видов растении путем длительного хранения пробирочных растении при пониженной температуре. Однако самой крупномасштабной областью применения клонального микроразмножения является быстрое размножение вновь созданных и уже существующих ценных хозяйственных сортов с целью получения массового оздоровленного посадочного материала, освобожденного от вирусной инфекции.

Источник

Приемы ускоренного размножения новых сортов.

Для увеличения коэффициента размножения дефицитных и перспективных сортов на семенных посевах зерновых культур создают высокий фон плодородия, применяют пониженные нормы высева, широкорядные и ленточные способы посева. В течение вегетации за такими посевами проводят тщательный уход: подкармливают их, уничтожают сорняки, рыхлят междурядья. Эти приемы составляют основу технологии ускоренного размножения семян новых сортов в большинстве почвенно-климатических зон. Важнейшими ее элементами являются: посев в оптимальные сроки по черному удобренному пару; норма высева 1,5—2 млн. семян на 1 га; способ посева — рядовой, или широкорядный (с междурядьями 30—45 см), или ленточный (15x15x45 см); подкормки в период вегетации минеральными удобрениями; обработка посевов против болезней, вредителей и сорняков

Для увеличения коэффициента размножения дефицитных и перспективных сортов на семенных посевах зерновых культур создают высокий фон плодородия, применяют пониженные нормы высева, широкорядные и ленточные способы посева. Многие колхозы совхозы для быстрого внедрения новых перспективных сортов озимой пшеницы высевают на участках размножения по 40-50 кг семян на 1 га и получают урожаи 4-5 т с 1 га, коэффициент размножения при этом достигает 80-100. В течение вегетации за, такими посевами проводят тщательный уход: подкармливают их, уничтожают сорняки, рыхлят междурядья. Эти приемы составляют основу технологии ускоренного размножения семян новых сортов в большинстве почвенно-климатических зон. Важнейшими ее элементами, например на семенных посевах озимой пшеницы в Ростовской области, являются: посев в оптимальные сроки черному удобренному пару; норма высева 1,5-2 млн. семян 1 га; способ посева -рядовой, или широкорядный (с междурядьями 30-45 см), или ленточный (15х 15х 45 см); подкормки в период вегетации минеральными удобрениями; обработка посевов против болезней, вредителей и сорняков. В увлажненных лесостепных и предгорных районах Сибири при пониженных нормах высева может затягиваться созревание семенных посевов, вследствие этого семена получаются с пониженными урожайными качествами. Поэтому здесь целесообразнее добиваться получения высоких коэффициентов размножения семян путем повышения урожайности при обычной густоте стояния растений. Многолетние травы -люцерну, клевер -для быстрейшего размножения семян высевают широкорядным или гнездовым способом без покровного растения при небольших нормах высева.

Профилактические меры обеспечения высокой сортовой чистоты.

Между посевами разных сортов и гибридов должны соблюдаться следующие расстояния: подсолнечника — 1000м, а при наличии естественных преград — 500м. Наряду с сортопрополками и фитосанитарными прочистками на посевах проводится контроль полноты стерильности.

Предшественник – ограничение распространения трудно-отделимых культурных растений.

Подготовка почвы – своевременное уничтожение падалицы как источника видового и сортового засорения

Подготовка семян к посеву – протравливание – барьер на пути распространения болезней

Размещение посевов – уменьшение вероятности механического и биологического засорения у перекрестноопыляющихся культур

Организация посева и уборки – ограничение засорения семенами низших репродукций, других сортов и культур

Организация послеуборочной обработки семенного зерна и хранения – предупреждение появления болезней, передающихся семенами

Источник