Способ микроклонального размножения in vitro микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ Российский патент 2024 года по МПК A01H4/00 A01G22/25 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, биотехнологии и семеноводству картофеля на этапе ускоренного размножения оздоровленного исходного материала в культуре in vitro. Изобретение может быть использовано для получения оздоровленных микрорастений картофеля, свободных от вирусных и бактериальных инфекций, подготовленных для пересаживания на аэрогидропонные установки для получения миниклубней. Результаты работы могут использоваться в организациях, занимающихся исследованиями в сфере растениеводства, а также селекцией и семеноводством картофеля.

Известен способ микроклонального размножения картофеля in vitro сорта картофеля АЛЕНА из патента РФ №2637361, A01H 4/00, опубл. 04.12.2017 [1]. Изобретение представляет собой способ микроклонального размножения картофеля, при котором выделяют апикальные этиолированные проростки (1-1,5 см), стерилизуют в 0,3%-ном растворе диацида в течение 3-5 минут с последующей трехкратной промывкой стерильной H₂O, культивируют меристемы, получают оздоровленные растения, проводят микрочеренкование, черенки вносят в стеклянные банки с металлической крышкой. Для микрочеренкования и образования микроклубней в питательную среду дополнительно вносят тиамин 1-1,2 мг/л, аскорбиновую кислоту 2,1-4 мг/л, Fe-хелат 374-390 мг/л, сахарозу 81000-85000 мг/л, аденин 1-1,5 мг/л, кинетин 1-2 мг/л, индолилуксусную кислоту (ИУК) 0,5-1,5 мг/л, получение микроклубней картофеля осуществляют при температуре 19-20°C, при условии светового дня 8 часов (5000 лк) и полной темноты 16 часов при относительной влажности воздуха 70-80%. Полученные микроклубни отделяют от растений и переносят в условия пониженных температур (4±2)°C на 2-3 месяца для дальнейшей реализации или высадки в грунт. Изобретение позволяет возродить и получить в короткие сроки оздоровленный сибирский сорт картофеля “Алена”, повысить коэффициент размножения растений-регенерантов, размер и количество микроклубней, ускорить рост эксплантов, обеспечить техническую простоту культивирования и снизить трудоемкость работы.

Недостатком заявляемого способа является дополнительное внесение в питательную среду следующих компонентов: сахароза 81000-85000 мг/л, аденин 1-1,5 мг/л, кинетин 1-2 мг/л.

Известен способ микроклонального размножения картофеля в культуре in vitro из патента РФ №2788851, A01H 4/00, 25.01.2023 [2]. Изобретение представляет собой культивирование микрочеренков картофеля на питательной среде с подобранным составом: макро- и микроэлементы по прописи Мурасиге-Скуга уменьшают в два раза, вводят агар-агар 6500 мг/л, кинетин 0,02 мг/л, ИУК 0,5 мг/л, сахарозу 15000 мг/л, пиридоксин 1 мг/л, тиамин 0,2 мг/л, аскорбиновую кислоту 0,2 мг/л, гидролизат казеина 40 мг/л. Изобретение позволяет сократить время регенерации микрорастений, повысить коэффициент размножения.

Недостатком данного способа является дополнительные компоненты питательной среды, а именно добавка, гидролизат казеина 40 мг/л.

Известен способ микроклонального размножения картофеля in vitro сорта ХОЗЯЮШКА из патента РФ №2789460, A01H 4/00, 03.02.2023 [3]. Изобретение представляет собой способ микроклонального размножения картофеля, включающий размножение пробирочных растений картофеля in vitro при использовании питательной среды Мурасиге-Скуга, содержащей макросоли, микросоли, Fe-хелат, агар-агар, витамины по Уайту и сахарозу, глюкозу, агар. При этом осуществляют предварительное оздоровление исходных растений картофеля от вирусной инфекции стерилизацией апикальных меристем (0,2-0,5 мм) в 0,3%-ном растворе диацида в течение 3-5 минут с последующей трехкратной промывкой стерильной дистиллированной H₂O. Для культивирования оздоровленных растений (эксплантов) картофеля в питательную среду вносят феруловую кислоту 0,5 мг/л, кинетин 1мг/л, РРТ 0,01 мг/л при следующем соотношении компонентов: макросоли 50 мг/л, микросоли 1 мг/л, Fe₂SO₄⋅7H₂O - 5,0 мг/л, CaCl₂⋅2H₂O - 440 мг/л, мезо-инозит - 100 мг/л, тиамин - 1,0 мг/л, пиридоксин - 1,0 мг/л, сахароза - 20 000 мг/л, агар - 7000 мг/л, рН 5,7-5,8. Культивирование растений (эксплантов) осуществляют в культуральной комнате при освещенности 5000 люкс, фотопериоде 16 часов, температуре 25°С и влажности воздуха 70-80%. Способ позволяет повысить эффективность размножения пробирочных растений картофеля, свободных от вирусных и бактериальных инфекций в условиях in vitro, прост в использовании и может быть использован на предприятиях для получения стерильного семенного картофеля.

Недостатком данного способа является использование в среде Мурасиге-Скуга дополнительных добавок в виде феруловой кислоты 0,5 мг/л, кинетина 1мг/л, РРТ 0,01 мг/л.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения оздоровленных миниклубней картофеля из патента РФ №2715604, A01G 31/00, A01G 22/25, опубл. 02.03.2020 [4]. Способ получения оздоровленных миниклубней картофеля, выращенных из меристемных растений, включает одновременное воздействие на растения картофеля потоком красно-оранжевого излучения в расширенном диапазоне 600-700 нм и синего излучения в диапазоне 420-450 нм. Меристемные растения картофеля в течение первых 28 дней выращивают в пробирках, высаживают их в адаптационный модуль аэрогидропонной установки для предварительного доращивания, а затем помещают в основной модуль. Воздействие на растения картофеля потоками излучения осуществляют с 44 дня выращивания в основном модуле аэрогидропонной установки. Техническим результатом является увеличение количества оздоровленных миниклубней картофеля.

В известном изобретении решается проблема увеличения количества оздоровленных миниклубней картофеля. А в предлагаемом изобретении решается проблема подготовки микрорастений оздоровленного в культуре in vitro картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ к пересаживанию на аэрогидропонные установки для получения миниклубней.

Технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа микроклонального размножения in vitro микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ.

Техническим результатом способа является получение оздоровленных микрорастений с развитой корневой системой, подготовленных для пересаживания на аэрогидропонные установки для получения миниклубней картофеля.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе микроклональное размножение in vitro микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ из меристемных растений осуществляют при использовании питательной среды Мурасиге - Скуга и освещения светодиодными лампами, при этом применяют лампы полноспектральные мощностью 42 W и питательную среду Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара 4 г/л и добавлением индолилуксусной кислоты (ИУК) в концентрации 0,5 мг/л.

Раскрытие сущности изобретения.

Оздоровленные материнские микроклоны картофеля Solanum tuberosum L. сорта СОЛНЕЧНЫЙ получены из апикальных меристем путем культивирования на питательной среде Мурасиге - Скуга с модификациями и использованием различного освещения. Черенки картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ культивировали при температуре 20-22°С, с фотопериодом 16/8 часов свет/темнота, в пробирках в течение 28 суток. Для подготовки микрорастений картофеля сорта Солнечный к пересадке на аэрогидропонные установки рекомендуется использовать полноспектральные светодиодные лампы и питательную среду Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара 4 г/л и добавлением индолилуксусной кислоты (ИУК) в концентрации 0,5 мг/л.

Сорт картофеля СОЛНЕЧНЫЙ среднеспелый, пригоден для переработки на картофелепродукты. Товарная урожайность - 178…290 ц/га. Клубень округлый с глазками средней глубины. Кожура гладкая, желтая, мякоть желтая. Масса товарного клубня 139…290 г. Содержание крахмала 14,4…16,0 %. Вкус хороший. Товарность 85…98 %, лежкость 94%. Сорт устойчив к возбудителю рака картофеля, слабо поражается золотистой картофельной цистообразующей нематодой. Включен в Госреестр РФ по Западносибирскому (10) региону.

Для проведения эксперимента испытывали влияние разных составов питательной среды и разных источников освещения на морфометрические показатели микрорастений.

Были выбраны условия для подготовки микрорастений для пересаживания их на аэрогидропонные установки для получения миниклубней. В таблице 1 представлены составы питательных сред для выращивания микрорастений картофеля.

Таблица 1 - Состав питательных сред, применявшихся в эксперименте, мг/л

№ п/п Наименование компонентов состава питательной среды Мурасиге-Скуга (МС) (стандартная
для контроля) Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара (4 г/л) и добавлением ИУК в концентрации 0,5 мг/л
(модифицированная для предлагаемого способа) Макросоли 1 NH₄NO₃ 825 825 2 KNO₃ 950 950 3 CaCl₂⋅2H₂O 220 220 4 MgSO₄⋅4H₂O 185 185 5 KH₂PO₄ 85 85 Микросоли 6 H₃BO₃ 3,1 3,1 7 MnSO₄⋅4H₂O 11,15 11,15 8 CoCl₂⋅6H₂O 0,0125 0,0125 9 ZnSO₄⋅7H₂O 4,3 4,3 10 CuSO₄⋅5H₂O 0,0125 0,0125 11 Na₂MoO₄⋅2H₂O 0,125 0,125 12 KI 0,415 0,415 Хелат железа 13 Fe₂SO₄ 7H₂O 13,9 13,9 14 Na₂-ЭДТА⋅2H₂O 18,65 18,65 Витамины 15 Тиамин 2,5 2,5 16 Пиридоксин 5 5 17 АС-К 2,5 2,5 Регуляторы роста 18 Сахароза 30000 30000 19 Агар-агар 7000 4000 20 ИУК - 0,5

Были подобраны лампы для экспериментов. Характеристика ламп представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика ламп

Варианты эксперимента Тип ламп Мощность, Вт Световой поток, Лм Цвет 1. Контроль Люминесцентная лампа Osram 36 2500 Холодный дневной свет 2. Предлагаемый способ Светодиодная лампа полноспектральная 42 800-1000 Розовый цвет

Во время эксперимента микрорастения культивировали при температуре 20-22°С, с фотопериодом 16/8 часов свет/темнота, в пробирках в течение 28 суток. Освещение микрорастений выравнивали количеством ламп и их мощностью до достижения освещенности 5 тыс. люкс. На 28 сутки измеряли показатели, характеризующие развитие растений (высота растения, количество листьев и междоузлий на одно растение, масса корневой системы, побега, листьев, стебля и площадь листовой поверхности). В таблице 3 представлены морфометрические параметры микрорастений картофеля.

Таблица 3 - Влияние различных условий выращивания на морфологические показатели оздоровленных микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ на 28 день культивирования

Варианты эксперимента Высота, см Количество междоузлий, шт. Количество листьев, шт. Масса листьев, г Масса стебля, г Масса побега, г Масса корневой системы, г Длина корневой системы, см Суммарная площадь листовой поверхности, см² 1. Контроль 6,06 5,22 6,20 0,48 0,44 0,91 0,41 5,92 4,31 2. Предлагаемый способ 5,78 3,94 5,32 0,37 0,39 0,77 0,89 6,23 2,64

У растений с использованием полноспектральных светодиодных ламп, питательной среды Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара (4 г/л) и добавлением ИУК в концентрации 0,5 мг/л было уменьшено число междоузлий и листьев. На 28 сутки культивирования разница по числу междоузлий составила 25% (1,3 шт.), по числу листьев - 14%. У растений данного варианта было ускоренное корнеобразование, и на 28 сутки выращивания масса корневой системы была на 117% больше, чем в контроле. При этом суммарная площадь поверхности листовых пластин была снижена на 39%. В таблице 4 представлены условия выращивания микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ.

Таблица 4 - Условия опыта по выращиванию микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ

№ варианта эксперимента Источник освещения Питательная среда 1. Контроль Люминесцентные лампы OSRAM
холодный дневной свет
мощность 36 W Мурасиге-Скуга 2. Предлагаемый способ Светодиодные лампы полноспектральные мощность 42 W Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара (4 г/л) и добавлением ИУК в концентрации 0,5 мг/л

Предлагаемый способ выращивания рекомендуется для подготовки микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ к пересадке на аэрогидропонные установки для получения миниклубней.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, биотехнологии и семеноводству картофеля на этапе ускоренного размножения оздоровленного исходного материала в культуре in vitro. Изобретение может быть использовано для получения оздоровленных микрорастений картофеля, свободных от вирусных и бактериальных инфекций, подготовленных для пересаживания на аэрогидропонные установки для получения миниклубней. Результаты работы могут использоваться в организациях, занимающихся исследованиями в сфере растениеводства, а также селекцией и семеноводством картофеля. Предложен способ микроклонального размножения in vitro микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ из меристемных растений. Микроклональное размножение in vitro микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ из меристемных растений осуществляют при использовании питательной среды Мурасиге-Скуга и освещения светодиодными лампами, при этом применяют лампы полноспектральные мощностью 42 W и питательную среду Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара 4 г/л и добавлением индолилуксусной кислоты (ИУК) в концентрации 0,5 мг/л. Техническим результатом способа является получение оздоровленных микрорастений с развитой корневой системой, подготовленных для пересаживания на аэрогидропонные установки для получения миниклубней картофеля. 4 табл.

Способ микроклонального размножения in vitro микрорастений картофеля сорта СОЛНЕЧНЫЙ, выращенных из меристемных растений, отличающийся тем, что размножение in vitro микрорастений картофеля осуществляют при использовании питательной среды Мурасиге-Скуга и освещения светодиодными лампами, при этом применяют лампы полноспектральные мощностью 42 W и питательную среду Мурасиге-Скуга с пониженным содержанием агар-агара 4 г/л и добавлением индолилуксусной кислоты (ИУК) в концентрации 0,5 мг/л.