06 | 12 | 2016
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Исcледование эффективности применения системы временного погружения в клональном микроразмножении растений на примере культуры in vitro банана

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

ИСCЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ВРЕМЕННОГО ПОГРУЖЕНИЯ В КЛОНАЛЬНОМ МИКРОРАЗМНОЖЕНИИ РАСТЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ КУЛЬТУРЫ IN VITRO БАНАНА (МUSA SPP.).

Введение. Одной из актуальнейших мировых проблем в настоящее время является увеличение населения, не имеющего адекватного доступа к качественным продуктам питания. Данная проблема касается как развитых, так и развивающихся стран и ставит их перед необходимостью поиска более совершенных научно-технических решений данной проблемы. Это делает приоритетным для всех содействие развитию новых технологий, которые будут способствовать повышению продуктивности, снижению себестоимости, повышению качества продуктов питания и защите окружающей среды. Среди этих технологий, несомненно, Биотехнология наиболее значимая и современная.

В процессе развития конкурентноспособности отечественного сельского хозяйства возникла крайняя необходимость в создании условий для преимущественного развития Биотехнологий, как инструмента для развития сельского и лесного хозяйства, рационального использования наших природных ресурсов.

Хотя технология клонирования растений in vitro хорошо знакома и используется для размножения различных видов растений в Украине, по своей стоимости растения, произведенные посредством этих технологий, не в состоянии конкурировать с растениями, полученными традиционными методами. Высокая стоимость конечного продукта, в совокупности с низкой продуктивностью, высокими энергозатратами, стоимость реактивов и оборудования, использование высококвалифицированных работников, отсутствие автоматизации производственного процесса, ограничивают коммерциализацию и интерес к растительной Биотехнологии со стороны сельхозпроизводителей.

В стране функционируют биотехнологические лаборатории, созданные на базе учебных и научных учреждений. Однако большинство из них занимается в основном исследованиями, связанными с селекцией растительных культур и получением небольшого количества растений путем микроразмножения для дальнейшего использования в научных целях.

Применяемое ими классическое микроразмножение - это хорошо разработанная и используемая на коммерческом уровне технология, которая имеет почти полувековой опыт.

Ее главная положительная особенность - это относительная простота технологий, которая гарантирует высокую генетическую стабильность растительного материала. При этих технологиях микроразмножения растений используют полужидкие питательные среды гелифицированные агар-агаром, стоимость которого составляет почти 50% от всей стоимости среды, большое количество лабораторной посуды, большое количество работников для манипуляции растительного материала на различных этапах микроразмножения. Это, естественно делает работу по микроразмножению дорогой и увеличивает стоимость производства растений in vitro, ограничивая их коммерциализацию, несмотря на огромные преимущества полученного in vitro растительного материала.

Цель настоящего исследования – сравнение скорости и качества размножения растений in vitro при использовании классического микроразмножения на агаризированных полужидких средах и микроразмножения с использованием жидких сред в Системах Временного Погружения.

Объекты и методы исследований. Исследования проводились в лаборатории Биотехнологии Государственного университета им. Педро Руиз Гайо, департамента Ламбайеке, Перу. Объектами данного исследования были выбраны сорта банана (Мusa spp.) подгруппы Cavendish, генома ААА, - Cavendish gigante, и сорт Harton, генома ААВ, пользующиеся наибольшим коммерческим спросом у производителей в зоне исследований.

Для инициации культуры in vitro использовались экспланты, полученные из Интернационального центра по поддержанию и распространению генофонда банана (Бельгия).

Для классического размножения in vitro были использованы традиционные агаризированные (агар-агар - 6г/л), питательные среды для микроразмножения банана на основе модифицированной среды Мурасиге-Скуг (100% концентрации макро-и микроэлементов) с добавлением 6-бензиламинопурина (БАП - 5 мг/л), на этапе мультипликации для пролиферации множественных побегов. Для индукции ризогенеза использовалась агаризированная среда (агар-агар, 6г/л) на основе Мурасиге-Скуг (100%) с добавлением индолилуксусной кислоты (УИК – 0,2 мг/л) и 2г/л – активированного угля. Питательные среды для микроразмножения разливались по 20 мл в магенту. Культивирование растений производилось в инкубационных залах при температуре 30±10С, с 16- часовым фотопериодом и с заданным режимом освещения. Проводилось 2 субкультивирования через каждые 30 дней, при среднем коэффициенте размножения 1:5,2 и 1:4,9. По истечении 60 дней было получено 271 витрорастений сорта Cavendish gigante, и 241- сорта Harton, которые высадили в питательную среду для индукции ризогенеза (5 штук на магенту). Через 30 суток сформированные растения, с живым весом не менее 8г, с соблюдением всех технологических процессов, были высажены в специальные растильни с повышенным содержанием влажности, содержащие субстрат, состоящий из песка, чернозема и измельченного мха в соотношении 1:1:1. Через 30 дней каждое витрорастение пересаживалось в индивидуальные садовые пакеты с тем же составом субстрата и оставлялось в теплице еще на 30 суток для закаливания и достижения соответствующего размера для высадки в полевые условия.

Параллельно с этим были смонтированы два модуля Систем временного Погружения с сосудами емкостью на 3 литра. В один из модулей были помещены экспланты сорта Cavendish gigante, а во второй, соответственно, экспланты сорта Harton. Использовалась жидкая модифицированная питательная среда на основе Мурасиге-Скуг (50% концентрации макро-и микроэлементов) с добавлением регуляторов роста. Культивирование проводилось в инкубационных залах при температуре 30±10С, 16- часовым фотопериодом и с заданным режимом освещения.

Через 30 дней с начала культивирования витрорастения в количестве 158 штук сорта Cavendish gigante и 176 сорта Harton, были извлечены из Системы и пересажены в агаризированную среду для индукции ризогенеза. По прошествию 30 суток все они были высажены в растильни и помещены в теплицу, где и продолжили свое развитие, аналогичное витрорастениям, полученным традиционным микроразмножением в полужидких средах.

Описание: DSC00494  Микроразмножение бананов в полужидких питательных средах Микроразмножение бананов в Системах временного погружения

Микроразмножение бананов в полужидких питательных средах

Микроразмножение бананов в Системах временного погружения

Результаты и обсуждение. Все расчеты, представленные в данной работе, проводились по истечению 30 суток после инициации культуры in vitro. Во время оценки результатов исследования во внимание принимались только витрорастения с живым весом не менее 8 гр. Коэффициент размножения вычислялся по формуле: IM= № побегов (30 дней)/№ эксплантов(0 дней) (таблица 1.).

Сравнительный анализ микроразмножения двух сортов банана (Мusa spp.), основанных на традиционной технологии размножения и инновационной - в Системах Временного Погружения показал: коэффициент размножения в Системах Временного Погружения для данной культуры более чем в 3 раза превышает коэффициент размножения на полужидких средах.

Снижается потребность ручного манипулирования витрорастений в процессах субкультивирования. Почти в два раза сокращается время инкубации, что соответственно, ведет к экономии электроэнергии. Значительная экономия в приготовлении питательных сред за счет:

а) отказа от использования агар-агара, стоимость которого составляет более 50% стоимости питательной среды;

б) снижения концентрации макро-и микроэлементов.

Таблица 1.

Сравнительный анализ микроразмножения в агаризированных средах и Системах временного погружения на примере двух сортов банана

(Мusa spp.)

Показатели

Классическое микроразмножение в агаризированных средах

Микроразмножение в Системах временного погружения

Сорт Cavendish gigante

Сорт Harton

Сорт Cavendish gigante

Сорт Harton

Кол. эксплантов для инициации

10

10

10

10

Кол. субкультур

2

2

1

1

Кол. дней в культуре

In vitro

60

60

30

30

Кол. полученных витрорастений

271

241

158

176

Коэффициент размножения

5.2

4.9

15,8

17,6

Выводы. Промышленное производство растений in vitro в основном зависит от скорости и высоких уровней размножения растений на этапе мультипликации, что стало возможным благодаря использованию в основном жидких питательных сред. Однако при традиционном размножении использование жидких питательных сред приводит к витрификации растительного материала и к потере ими жизнеспособности.

Использование Систем Временного погружения в массовом размножении растений in vitro на основе жидких питательных сред способно превратить уже существующие биотехнологические лаборатории не только в высокопродуктивные, но и в высокорентабельные предприятия. При этом производительность процесса увеличивается более чем в 10 раз, а себестоимость выпускаемой продукции снижается на 50% и более.

Разработка данных технологий дает возможность для массового производства растений путем органогенеза без риска снижения генетической стабильности растительного материала, со значительным увеличением качества получаемых растений, существенным снижением традиционных потерь в процессе акклиматизации.

Преимущества: Увеличение скорости микроразмножения растительных культур, пользующихся коммерческим спросом или сортов новой селекции; Автоматизация процессов производства; Снижение себестоимости получаемой продукции; Гибкость при необходимости смены одних растительных культур на другие в процессе производства.

Системы Временного Погружения представляют собой технические инновации в относительно традиционных системах производства семян. Сравнительный анализ показателей между традиционными системами производства и производства в Системах Временного Погружения на культуре банана подтверждает преимущества, которыми обладают последние и их стратегическую ценность.

Список литературы

1. Blanco Ibarra F. Contabilidad de cjstes y de gestion para la eficiencia empresarial// El impacto del ABC. Edicion Deusto. 1993.Espana.

2. Hеctor E., Diaz B., Torres A., Garces N., Hueva R., Roque A., Godoy L., Isidron M., Tirado A., Cabanas M., Creme Y., Diaz A., y Proenza R.// Efecto de Liplant y el Bioston en la propagacion in vitro del platano macho (Musa spp. AAB). Memorias AGROTROP – 2002. UNAH.

3. Hernandez B. Aparicion de variaciones en vitroplantas de platano macho procedentes de diferentes subcultivos// Scientia et Technica. 2000. vol.6, no 13, p. 3-9.

4. Feher A.// Plant Cell, Tissue and Organ Culture.-2003.-Vol.74.- p. 201-208.

5. García М. Cálculo del costo de producción en biofábricas. VI Conferencia Internacional de Ciencias Económicas. Camagüey - 2000.- Cuba

6. García М., Rodríguez Corominas Е. El costo de produccion en procesos de micropropagacion para biofabricas de multiples cultivos. Facultad de Ciencias Empresariales, Universidad Central de Las Villas.- 2002.-Куба.

7. Moreira А. Tendencias actuales en la utilización de vitroplantas// Anales del Tercer Coloquio Internacional de Biotecnología Vegetal.- 1996.-Куба.

8. Zaffari G. R. Kerbavy G. B. Kraus J. E. Romano E. C. Hormonal and historical stadies ralated to in vitro banana bud formation. Plant, cell, tissue and organ culture, 2002, vol.63. p/187-192.

Г. Б. Де Кастаньеда, зав. лабораторией научных исследований в области инноваций Институт эфиромасличных и лекарственных культур УААН


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить