Вегетативное размножение картофеля лабораторная работа

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 21.09.2024

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области картофелеводства, а именно к способу размножения картофеля зелеными черенками, и может быть использовано в семеноводстве и селекции картофеля. Предложен способ размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью. Способ включает обработку черенков водным раствором биологически активного вещества - пероксида водорода - концентрации 5·10 -5 - 1·10 -3 М (1,7·10 -3 - 3,4·10 -2 г/л). Перед посадкой в грунт черенки замачивают в водном растворе пероксида водорода и затем обработке подвергают надземную поверхность черенков. Способ позволяет существенно повысить жизнеспособность черенков - возрастает выживаемость растений после промораживания и в условиях дефицита влаги, ускоряется процесс корнеобразования и увеличивается содержание хлорофилла. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр.

Картофель (Solarium tuberosum L.) - одна из важнейших и распространенных с/х культур, приобретающая все большее стратегическое значение, поскольку является пищевой, лекарственной и технической культурой.

Самый распространенный способ воспроизведения картофеля - это посадка в грунт клубней, сохраненных от предыдущего урожая, следовательно, любое внесенное в запасы семенного картофеля заболевание будет присутствовать в последующих размножениях клубнями. Реже практикуется размножение растений картофеля методом черенкования зелеными побегами. Очевидными преимуществами метода черенкования является следующее: частичное оздоровление посадочного материала и ускорение воспроизводства наиболее перспективных сортов с одновременным увеличением количества посадочного материала от одного исходного клубня за сезон.

Для более полного оздоровления посадочного материала используют либо пробирочные растения (RU 2311744, А01С 1/00, A01N 63/00, A01G 7/00, 10.12.2007; Замотаев А.И., Трофимец Л.Н. и др. Методы ускоренного размножения в первичном семеноводстве картофеля. Издательство МСХ СССР, ВДНХ, 1981. Буклет; RU 2206976, A01G 1/00, A01G 9/00, 27.06.2003), либо ростки тканевых культур картофеля (RU 2411715, A01G 9/26, А01Н 4/00, 20.02.2011), но эти методы отличаются длительностью, требуют дорогостоящего оборудования, специальных сред и условий для выращивания и приводят к некоторому падению жизнеспособности выращиваемых растений.

Если высаживать картошку в максимально ранние сроки под пленку, такой способ может достигать коэффициента размножения 1:700, то есть из 1 кг можно получить до 700 кг картофеля. Недостатком способа-прототипа является низкая жизнеспособность черенков.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью, и к тому же использующего экологически чистое, широко доступное, низкое по цене, удобное и простое в применении средство.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом размножения картофеля зелеными черенками, включающим обработку черенков водным раствором биологически активного вещества и посадку их в грунт, в котором в качестве биологически активного вещества используют пероксид водорода в концентрации 5·10 -5 - 1·10 -3 М (1,7·10 -3 - 3,4·10 -2 г/л), при этом перед посадкой в грунт черенки замачивают в водном растворе пероксида водорода и затем обработке подвергают надземную поверхность растений.

Обработку надземной поверхности растений можно проводить с использованием разбрызгивающих оросительных устройств при норме расхода водного раствора пероксида водорода 400-500 л/га.

Предлагаемый способ размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью, был испытан в условиях, приближенных к полевым.

Жизнеспособность растений обычно оценивают по их устойчивости к стрессовым ситуациям, в частности к действию отрицательных температур или дефицита влаги. Важнейшим показателем жизнеспособности является содержание хлорофилла - в аграрных технологиях по оценке количества хлорофилла судят о физиологическом состоянии растений (RU 2314349, 10.01.2008). О жизнеспособности растений можно судить также по степени интенсивности процесса корнеобразования.

Приводим примеры проведенных испытаний.

Пример 1. Оценка интенсивности процесса корнеобразования

На 4-е и 7-е сутки после посадки черенков в грунт путем случайной выборки выкапывали по 15 черенков на опытных и контрольных делянках, отмывали и оценивали количество черенков (в %), образовавших корни. Результаты приведены в таблице 1.

Оптимальными концентрациями, ускоряющими процесс корнеобразования, являются концентрации ПВ 5·10 -5 - 1·10 -3 М. Следует отметить, что в опытных вариантах испытаний к 7-м суткам корни у черенков были более крепкими и большего диаметра, чем у контрольных.

Пример 2. Оценка устойчивости к действию отрицательных температур

На 6-е сутки после посадки черенков в грунт, не повреждая корней, выкапывали по 15 черенков на опытных и контрольных делянках и помещали в холодильную камеру с температурой +3°С на 12 часов для закалки, затем в морозильную камеру с температурой минус 6-7°С на 24 часа, размораживали при +3°С в течение 5 часов, переносили на исходное место, доращивали в течение 5 суток и оценивали количество жизнеспособных растений. Жизнеспособными считали черенки, сохранившие тургор и естественную зеленую окраску. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 3. Оценка устойчивости к действию почвенной засухи

Черенки после посадки в грунт выращивали в течение 5 суток, поливая через день одинаковым объемом путем орошения из опрыскивателя: на контрольных делянках -дистиллированной водой, на опытных - раствором ПВ в концентрации от 1·10 -5 М до 5·10 -3 М. Затем полив прекращали и через 10 и 20 суток оценивали количество жизнеспособных растений. Жизнеспособными считали черенки, сохранившие тургор и естественную зеленую окраску. Результаты приведены в таблице 3.

Пример 4. Определение содержания хлорофилла в листьях и стеблях контрольных и опытных черенков картофеля.

Черенки после посадки в грунт выращивали в течение двух недель, поливая через день одинаковым объемом путем орошения из опрыскивателя: на контрольных делянках - дистиллированной водой, на опытных - раствором пероксида водорода (ПВ) в концентрации от 1·10 -5 М до 5·10 -3 М. Измерение содержания хлорофилла проводили через одну и две недели по следующей методике: у контрольных и опытных растений (случайная выборка 10 стеблей и 10 листьев в опыте и контроле) отсекали на одинаковой высоте часть побега одинаковой длины, если количество хлорофилла определяли в стебле. Если содержание хлорофилла определяли в листьях, то и у контрольного и у опытного растения брали листья, номер которых по ходу роста совпадал. Исследуемый образец взвешивали (навески 1-5 г), затем растирали в фарфоровой ступке с небольшим количеством СаСО₃. Затем материал погружали в этанол объемом 5 мл, после чего смесь ставили в перемешивающее устройство с контролируемой скоростью перемешивания на одно и то же время. Далее после отделения центрифугированием нерастворимой фазы 100%-ным ацетоном доводили объем раствора с хлорофиллом до 25 мл. После этого в растворе с хлорофиллом на длинах волн λ=662 и 644 нм измеряли оптическую плотность с использованием спектрофотометра HACH DR-4000V (США). Полученные результаты представлены в таблице 4.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ размножения картофеля зелеными черенками позволяет существенно повысить жизнеспособность черенков - возрастает выживаемость растений после промораживания и в условиях дефицита влаги, ускоряется процесс корнеобразования и увеличивается содержание хлорофилла.

Влияние ПВ на засухоустойчивость растений и криопротекторные свойства ПВ исследовались нами и ранее (RU 2423813, А01С 1/00, 20.07.2011; RU 2264070, А01С 1/00, A01G 7/00, 20.11.2005).

Влияние ПВ на образование хлорофилла в процессе развития высших растений до настоящего времени не исследовалось и является предметом отдельной заявки, поданной одновременно с данной.

Хлорофилл является уникальным соединением, определяющим интенсивность фотосинтеза, от которого зависит как жизнеспособность зеленого растения, так и его урожайность и пищевая ценность. Стимулирование образования хлорофилла благоприятно сказывается на скорости роста растений - развитии его надземной части и корневой системы, и в сочетании со стимулированием образования крахмала под действием водных растворов ПВ (исследованным нами ранее: RU 2253235, A01N 59/00, А01С 1/00, A01G 1/00, 10.06.2005) повышается устойчивость растений в стрессовых ситуациях.

Дополнительным объяснением механизма защитного действия ПВ в условиях низких температур и дефицита влаги может быть представление о том, что устойчивость растений к стрессовым воздействиям зависит от соотношения в клетках свободной и связанной воды.

Нами были проведены специальные эксперименты с использованием метода протонной спин-спиновой релаксации. Процессы спин-спиновой релаксации описываются временем релаксации Т₂, по изменению значений Т₂ в опыте по отношению к контролю можно судить об увеличении либо уменьшении подвижности протонов внутриклеточной воды, то есть об изменении соотношения свободной и связанной воды.

На 7-е сутки после посадки черенков в грунт путем случайной выборки от 10 опытных и контрольных черенков отрезали образцы из средней части стебля и помещали в специальные ампулы диаметром 10 мм. Измерение времени спин-спиновой релаксации Т₂ проводили на приборе МИНИСПЕК PC 120 с рабочей частотой по протонам 20 МГц. Во всех опытных образцах растений, обработанных водным раствором ПВ методом орошения надземной части, наблюдали уменьшение времени спин-спиновой релаксации Т₂ на 20-25% по отношению к контролю. Это свидетельствует об уменьшении подвижности протонов внутриклеточной воды, то есть об усилении взаимодействия внутриклеточной воды с неводными клеточными структурами, в результате количество свободной внутриклеточной воды уменьшается и устойчивость растений к стрессовым воздействиям возрастает.

Таким образом, предложен простой и эффективный способ размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью. В способе используется экологически чистое, широко доступное и низкое по цене средство - водный раствор ПВ низкой концентрации - не более 3,4·10 -3 %. Способ удобен и прост в применении.

1. Способ размножения картофеля зелеными черенками, включающий обработку черенков водным раствором биологически активного вещества и посадку их в грунт, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества используют пероксид водорода в концентрации 5·10 -5 -1·10 -3 М (1,7·10 -3 -3,4·10 -2 г/л), при этом перед посадкой в грунт черенки замачивают в водном растворе пероксида водорода и затем обработке подвергают надземную поверхность растений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку надземной поверхности растений проводят с использованием разбрызгивающих оросительных устройств при норме расхода водного раствора пероксида водорода 400-500 л/га.

Г.М. Сафроновская, кандидат с.-х. наук.

Отличный вкус картофеля — это не только признак сорта, но и грамотно применённая агротехника. Вкус любого сорта картофеля портится при нарушении агротехники выращивания. Клубни одного и того же сорта в разные годы, выращенного на разных почвах, отличаются по вкусу. Это объясняется различием в составе биохимических элементов. Наилучшие кулинарные качества имеет картофель при соотношении крахмала и белков 12:16. При преобладании крахмала над белками в 8 раз — клубни не разварятся, а при свыше в 16 раз — они растрескаются при варке в кожуре. Особенный вкус картофелю придают глютаминовая и аспарагиновая кислоты. На вкусовые качества также влияют содержащиеся в нем жиры, эфирные масла и спирты.

С течением времени картофель вырождается. Особенно быстро это происходит при несбалансированном питании. Поэтому сортовой состав культуры периодически требует обновления. При приобретении семенного картофеля в первую очередь интересуются его возрастом (репродукцией). Чем моложе семенной материал, тем он здоровее и дороже стоит.

Сегодня, кроме традиционных методов размножения картофеля (выращивания из семян и клубней), его оздоровленный семенной материал получают путем микроклонального (меристемного) размножения. Микроклональное размножение незаменимо для постоянного получения в короткие сроки значительного количества качественного семенного безвирусного картофеля (использование зараженного посадочного материала ведет к значительному недобору урожайности и качества клубней, увеличивает затраты на химические методы борьбы с болезнями).

Как оздоравливают посадочный материал? Используют культивирование картофеля из апикальной меристемы (in vitro). Меристема — это особая ткань растений, которая сохраняет способность к образованию новых клеток, угнетая синтез вирусных нуклеопротеидов (вирус не поражает меристемы на верхушках побегов). За счет деления меристемы растения растут, образуя листья, стебли, корни и цветки. Меристемная ткань сохраняется в узлах побега, почках, кончиках корней, у основания черешков листьев и цветоносах.

На первом этапе меристемные ткани отделяют от нужного экземпляра растения и помещают на питательные среды в стерильные пробирки, выдерживая их в специальном шкафу в течение 20-40 дней при освещении до 14 часов в сутки.

Через 1,0-1,5 месяца на микрочеренках образуются зачатки всех вегетативных органов растения. Подрощенные микрочеренки делят на 5-7 частей, которые снова проращивают в пробирках в течение 20-30 дней.

Когда меристемные микрочеренки образуют достаточную корневую систему, проводят их укоренение и адаптацию. Их пересаживают из пробирок в заполненные легким торфом горшочки, которые для привыкания растений к естественным условиям выращивания помещают в защищенную среду на 4-6 недель. В этот период растения уязвимы и плохо приживаются.

После укоренения и адаптации новые растения картофеля доращивают по свойственной картофелю агротехнике, высаживая в теплицу, а затем и в открытый грунт.

Полученный микроклональным способом оздоровленный картофель наследует все признаки конкретного сорта и в дальнейшем может размножаться любым способом. При микроклональном размножении сорт картофеля не приобретает никаких новых свойств.

Важное преимущество полученного микроклональным размножением оздоровленного семенного картофеля — повышение урожайности клубней на 30-70% и предотвращение их потерь во время хранения на 30-50%.

Перед существующими традиционными способами размножения этот метод имеет следующие преимущества:

получение генетически однородного посадочного материала;
освобождение растений от вирусов;
высокий коэффициент размножения;
сокращение продолжительности селекционного процесса;
ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития;
возможность проведения работ в течение года и экономия площадей для выращивания посадочного материала.

Выращивание картофеля по современным технологиям

Меристемный метод размножения (in vitro) давно и широко применяется в современных технологиях выращивания семенного картофеля. В странах ЕС для производства столового картофеля введено требование использования только девирусированных семян, что позволяет получать высокую урожайность и снижать применение химических СЗР.

Известно, что такой технологический прием на посадках картофеля, как декапитация (механическое удаление верхушек стеблей на 5 см), позволяет увеличить общую листовую поверхность. При этом влияет на формирование высокой фотосинтетической площади листьев и урожайность, снижает поражаемость клубней некоторыми болезнями (Гаспарян И.Н., Евстратова Л.П.).

Современные научные исследования. Приведём результаты исследований доктора наук Людмилы Трипольской из Вокеского ф-ла Центра аграрных и лесных наук Литвы (Вильнюс), по изучению влияния биологически активных продуктов на основе аминокислот, а также декапитации стеблей на продуктивность меристемных микроклонов раннего картофеля сорта Goda и позднего сорта Aista.

Однако при пересадке микроклонов в теплицы частично нарушается корневая система. Растения попадают в среду с большей концентрацией солей, изменяющимся температурным режимом и часть микроклонов плохо приживается. Испытывая стресс, растения могут снижать продуктивность. Поэтому после посадки микроклонов в субстрат для снижения стресса применяли биоактивный продукт Prolis (пролиновую аминокислоту), а также увеличивающий осмос клетки Pompa (глютаминовая аминокислота + K2SO4), что защищало растения от повышенной концентрации солей. Спустя 30 дней биоактивные продукты вносили повторно по листьям согласно схеме опыта. Удаление верхушек стеблей проводили в начале и в фазу полной бутонизации картофеля.

Фон (N60P40K80 кг/га).
Prolis после посадки микроклонов в субстрат.
Prolis + Pompa после посадки микроклонов в субстрат.
Prolis после посадки микроклонов в субстрат и через 30 дней по листьям.
Prolis + Pompa после посадки микроклонов в субстрат и через 30 дней по листьям.
Декапитация верхушек стеблей картофеля в начале бутонизации (ВВСН 50).
Декапитация верхушек стеблей картофеля в фазу полной бутонизации (ВВСН 57).

Полученные из микроклонов семенные клубни дифференцировали по величине: большими считали клубни с диаметром более 2 см, средними — 1-2 см, а менее 1 см относили к мелким и их повторно высаживали в теплице. Количество клубней, выращенное из одного микроклона растения, достигало 7-18 штук.

В период вегетации раннего и позднего сортов картофеля исследовали влияние изучаемых биопродуктов и удаления верхушек стеблей на биохимический состав растений — содержание азота в растениях и накопление сахаров в листьях в период цветения ( рис. 1).

Рис. 1. Содержание азота (%) в листьях раннего и позднего картофеля в фазу цветения при обработке микроклонов биопрепаратами и декапитации

Реакция раннего и позднего сортов картофеля разная. Установлено, что растения позднего сорта картофеля Aista накапливали азота в период цветения больше, чем раннего Goda. Декапитация также увеличивала ассимиляцию азота растениями в фазу цветения, но срок проведения декапитации не влиял на поглощение азота.

Биоактивные препараты и особенно декапитация значительно снижали накопление сахаров в листьях в период цветения, скорее всего, в силу их интенсивного оттока в столоны и формирующиеся клубни картофеля.

Изучение продуктивности картофеля раннего сорта Goda показало, что на фоне с минеральными удобрениями формировалось в среднем 8,6 клубней при средней массе 1 клубня 14,8 г (рис. 2, 3). Их количество увеличивалось при обработках микроклонов биопродуктом Prolis до 9,1-9,5 штук/раст. Декапитация на количество клубней не влияла, но в период полной бутонизации она увеличивала массу клубня до 18,1 г. Наибольшая масса 1 клубня (19,9 г) была при двукратной обработке сорта Goda биопрепаратами Prolis + Pompa. Только при двукратном применении этих биопрепаратов получили увеличение массы клубней с 1 растения до 144 и 155 г и масса клубней коррелировала с содержанием азота в листьях в период цветения. Для семенного картофеля важен размер клубней. При двукратной обработке Prolis и Pompa и декапитации в период полной бутонизации на клубни более 2 см приходилось 60% и меньше всего (10-11%) была доля клубней менее 1 см.

ТОП-13 вредителей картофеля

На продуктивность картофеля позднего сорта Aista исследуемые продукты оказывали несколько иное влияние. Отмечалась более сильная зависимость массы клубней от содержания азота в фазу цветения в листьях. Количество клубней на 1 растении увеличивалось от 7,4 шт. на фоне до 9,6 штук от однократного применения смеси биопрепаратов Prolis и Pompa, да и декапитация оказывала большее влияние. Чем меньше было количество клубней на растении, тем меньше была масса одного клубня. Наибольшее количество клубней формировали растения при применении продукта Prolis один раз за вегетацию.

Рис. 2. Масса клубней (г) с 1 растения микроклона раннего и позднего картофеля при обработке биопрепаратами и декапитации

Рис. 3. Влияние обработки биопрепаратами и декапитации на массу 1 клубня (г) у микроклонов раннего и позднего картофеля

В итоге установлено, что влияние биоактивных препаратов на продуктивность микроклонов зависело от генотипа картофеля. От обработки микроклонов растений биопрепаратами отмечалась лишь тенденция повышения массы клубней раннего картофеля. Декапитация в фазу полной бутонизации значительно увеличивала массу клубней.

Продуктивность микроклонов позднего картофеля существенно возрастала от уменьшающего стресс биоактивного препарата Prolis и его смеси с увеличивающим осмос клетки биопрепаратом Pompa дважды за вегетацию. Более эффективным на позднем сорте картофеля было удаление стеблей растений в фазу полной бутонизации (ВВСН 57).

Безушибочный картофель, итоги семеноводства

По мнению ученого из Литвы, экономическая оправданность обработок растений картофеля биопрепаратами и удаление верхушек в период бутонизации понятны. Такие приёмы увеличения продуктивности семенного картофеля широко используются в экологических хозяйствах Нидерландов.

Читайте также: