Способ получения искусственных семян на основе меристем культуры паслёна клубненосного (Solanum tuberosum L.) Российский патент 2020 года по МПК C12N5/04 A01H4/00 

Область техники

Изобретение относится к области биотехнологии и физиологии растений, может быть использовано для массового получения оздоровленного посадочного материала для семеноводческих хозяйств.

Уровень техники

Искусственные семена (ИС) можно описать как инкапсулированные в искусственную оболочку и искусственный эндосперм растительные ткани, способные к регенерации целого растения в условиях in vitro, сохраняющие эту способность после хранения в условиях пониженных положительных температур [Dhabhai R. Production and Applications of Artificial seeds: A Review / Dhabhai R., Prakash A. // International Research Journal of Biological Sciences, 2012, Vol. 1 No. 5, 74-78 pp., Hussain A. Synthetic seed: Prospects and limitations / Hussain A., Uma J., Jaiswal V.S. // Current Science, 2000, Vol. 78 No. 12, 1438-1444 pp.].

Ранее получение ИС связывалось исключительно с инкапсуляцией соматических эмбрионов [Murashige Т. Plant growth substances in commercial uses of tissue culture. In Frontiers of Plant Tissue Culture, edited by T.Thrope, pp.15-26, Calgary: International Association of Plant Tissue Culture (1978)].

В настоящее время для получения ИС используются не только соматические эмбрионы, но и меристемы пазушных и верхушечных почек, стебля и т.д. Искусственный эндосперм ИС содержит питательные вещества, витамины и гормоны, необходимые для развития проростка. Искусственная семенная оболочка защищает содержимое ИС от дегидратации и контаминации.

Имеются работы по инкапсулированию фрагментов меристем растений рода Rauvolfia [Alatar A. Encapsulation of Rauvolfia tetraphylla microshoots as artificial seeds and evaluation of genetic fidelity using RAPD and ISSR markers / Alatar A., Faisal M.// Journal of Medicinal Plants Research, 2012, Vol. 6 No. 7, 1367-1374 pp., Mohammad F. Assessment of genetic fidelity in Rauvolfia serpentina plantlets grown from synthetic (encapsulated) seeds following in vitro storage at 4 ̊ C / Mohammad F., Alatar A. A., Ahmad N., Anis M., Hegazy A. K. // Molecules, 2012, Vol. 17, 5050-5061 pp.]

В вышеуказанных работах решались задачи по генетическому анализу и криосохранению растительного материала.

При выращивании культуры Solanum tuberosum L. основной задачей являются периодическое оздоровление, а также защита от контаминации.

Задача

Задачей создания нового способа получения искусственных семян на основе меристем культуры паслёна клубненосного (Solanum tuberosum L.) является массовое получение оздоровленного растительного материала, защищенного от контаминации.

Решение задачи

Поставленная задача решается использованием нового способа получения искусственных семян на основе меристем культуры паслёна клубненосного (Solanum tuberosum L.), заключающемся в сегментировании меристем стебля на фрагменты длиной 1-2 мм с последующей инкапсуляцией их в альгинатную оболочку, содержащую питательную среду с добавлением биоцида PhytoGlobe Belvetorix в 1% концентрации.

Сущность изобретения

Сущность нового способа получения искусственных семян на основе меристем культуры паслёна клубненосного (Solanum tuberosum L.) заключается в инкапсуляции фрагментов меристем молодых стеблей паслёна клубненосного в гелевых капсулах, содержащих биоцид. Питательные вещества поддерживают жизнеспособность растительных фрагментов в альгинатных капсулах, а содержание в гелевом матриксе биоцида защищает ИС от контаминации. Кроме того, наличие в питательной среде стимуляторов роста способствует развитию проростков. Таким образом, при воспроизведении культуры паслёна клубненосного из ИС можно получить оздоровленные, хорошо растущие проростки.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Искусственные семена получают из культуры паслёна клубненосного, культивируемой в условиях in vitro.

Молодые стебли, с которых предварительно были удалены листовые пластинки, вручную разрезаются на фрагменты длиной 1-2 мм, которые затем помещаются в гелеподобный 2% раствор альгината натрия, содержащий питательные вещества культуральных сред. В состав гелевого матрикса входят фитогормоны, а также биоцид PhytoGlobe Belvetorix. Затем фрагменты меристем стебля, диспергированные в гелевом матриксе, переносятся капельным методом в 0.1 молярный раствор хлорида кальция, что приводит к образованию капсул из альгината кальция. Капсулы дополнительно выдерживаются в растворе хлорида кальция в течение 15 минут до полного отвердевания, после чего промываются дистиллированной водой.

Состав питательной альгинатной среды

Нитрат аммония (NH4NO3) – 1650 мг/л;

Хлорид кальция (CaCl2 · 2H2O) – 440 мг/л;

Сульфат магния (MgSO4 · 7H2O) – 370 мг/л;

Гидрофосфат калия (КH2РО4) – 170 мг/л;

Нитрат калия (КNО3) – 1900 мг/л;

Борная кислота (Н3ВО3) – 6,2 мг/л;

Хлорид кобальта (CoCl2 · 6Н2О) – 0,025 мг/л;

Сульфат меди(II) (CuSO4 · 5Н2О) – 0,025 мг/л;

Сульфат железа(II) (FeSO4 · 7Н2О) – 27,8 мг/л;

Сульфат марганца(II) (MnSO4 · 4Н2О) – 22,3 мг/л;

Йодид калия (КI) – 0.83 мг/л;

Молибдат натрия (Na2МoО4 · 2Н2О) – 0,25 мг/л;

Сульфат цинка (ZnSO4·7H2О) – 8,6 мг/л;

Натрий железная соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (NaFe-ЭДТА) – 5 мг/л;

Альгинат натрия – 20 г/л;

Сахароза – 20 г/л;

Тиамин – 0,5 мг/л;

Никотиновая кислота – 0,5 мг/л;

Пиридоксин – 0,5 мг/л;

Глицин – 2 мг/л;

Инозитол – 100 мг/л;

Бензиламинопурин (БАП) – 1 мг/л;

Нафтилуксусная кислота (НУК) – 0,1 мг/л;

PhytoGlobe Belvetorix – 10 мг/л;

pH – 5,6 – 6,0.

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения искусственных семян на основе меристем культуры паслёна клубненосного (Solanum tuberosum L.), заключающийся в инкапсуляции фрагментов меристем молодых стеблей паслёна клубненосного в гелевых капсулах, содержащих биоцид. Питательные вещества поддерживают жизнеспособность растительных фрагментов в альгинатных капсулах, а содержание в гелевом матриксе биоцида защищает ИС от контаминации. Кроме того, наличие в питательной среде стимуляторов роста способствует развитию проростков. Таким образом, способ позволяет при воспроизведении культуры паслёна клубненосного из ИС получить оздоровленные, хорошо растущие проростки. 1 пр.

Способ получения искусственных семян на основе меристем культуры паслёна клубненосного (Solanum tuberosum L.), заключающийся во фрагментировании меристем стебля длиной 1-2 мм, помещении их в гелеподобный 2% раствор альгината натрия, содержащий питательные вещества культуральных сред, при этом в состав гелевого матрикса входят фитогормоны, а также биоцид PhytoGlobe Belvetorix, перенесении капельным методом фрагментов меристем стебля, диспергированных в гелевом матриксе, в 0,1 молярный раствор хлорида кальция, дополнительном выдерживании образовавшихся капсул в растворе хлорида кальция в течение 15 минут до полного отвердевания, последующем промывании дистиллированной водой, при следующем составе культуральной среды:

Нитрат аммония (NH₄NO₃) – 1650 мг/л;

Хлорид кальция (CaCl₂ · 2H₂O) – 440 мг/л;

Сульфат магния (MgSO₄ · 7H₂O) – 370 мг/л;

Гидрофосфат калия (КH₂РО₄) – 170 мг/л;

Нитрат калия (КNО₃) – 1900 мг/л;

Борная кислота (Н₃ВО₃) – 6,2 мг/л;

Хлорид кобальта (CoCl₂ · 6Н₂О) – 0,025 мг/л;

Сульфат меди(II) (CuSO₄ · 5Н₂О) – 0,025 мг/л;

Сульфат железа(II) (FeSO₄ · 7Н₂О) – 27,8 мг/л;

Сульфат марганца(II) (MnSO₄ · 4Н₂О) – 22,3 мг/л;

Йодид калия (КI) – 0,83 мг/л;

Молибдат натрия (Na₂МoО₄ · 2Н₂О) – 0,25 мг/л;

Сульфат цинка (ZnSO₄·7H₂О) – 8,6 мг/л;

Натрий железная соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (NaFe-ЭДТА) – 5 мг/л;

Альгинат натрия – 20 г/л;

Сахароза – 20 г/л;

Тиамин – 0,5 мг/л;

Никотиновая кислота – 0,5 мг/л;

Пиридоксин – 0,5 мг/л;

Глицин – 2 мг/л;

Инозитол – 100 мг/л;

Бензиламинопурин (БАП) – 1 мг/л;

Нафтилуксусная кислота (НУК) – 0,1 мг/л;

PhytoGlobe Belvetorix – 10 мг/л;

pH 5,6 – 6,0.