Способ ускоренного размножения растений картофеля с использованием фотосинтезирующих метамеров побега Российский патент 2024 года по МПК A01G22/25 A01G7/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам ускоренного размножения оригинального посадочного материала растений картофеля, которые предполагают отделение побегов растения картофеля от материнского клубня с последующим культивированием в естественной среде.

Известен способ размножения оздоровленных растений картофеля, который, включает получение пробирочных растений, высадку ростковых черенков в кюветы на влажную фильтровальную бумагу, укоренение их с получением рассады. Подготовленные растения в виде укоренившихся черенков или кусочков клубней с проросшими глазками или проросшие мини-клубни перед проращиванием обрабатывают 1%-ным раствором бактериального препарата Экстрасол и/или нематодно-бактериальным комплексом при титре 1000 инвазионных личинок энтомопатогенных нематод в 1 мл препарата. При этом в качестве питательного раствора используют 1-3%-ный раствор минеральных удобрений, 0,01-0,05%-ный раствор микроэлементов и 1%-ный раствор биоудобрений. После проращивания в кюветах на влажной фильтровальной бумаге и появления корешков их высаживают в бумажные стаканчики емкостью 40-80 см³ или выращивание растений осуществляют в полиэтиленовой пленке с комочком питательного субстрата на основе цеолита, или торфа, или почвенного агара [1].

Недостатком способа является сложная технология подготовки исходного материала, а также использование большого количества химических реагентов.

Известен также способ увеличения коэффициента размножения клубней картофеля, включающий стимуляцию роста этиолированных ростков посредством надрезов апикальной части и обработки раствором тиомочевины, проращивание клубней в темноте при температуре 14-16°С и относительной влажности воздуха 90-95%, отчуждение апексов у базовых этиолированных ростков первого порядка в момент формирования на базовых этиолированных ростках первого порядка 3-4 узлов и высаживание клубней в почву при формировании на базовых этиолированных ростках первого порядка 3-5 боковых этиолированных ростков второго порядка и побегов каллюсового происхождения [2].

Недостатком данного способа является недостаточно высокий коэффициент размножения клубней.

В качестве прототипа рассмотрен способ размножения клубней картофеля в культуре in vitro, при реализации которого питательная среда должна содержать достаточное количество углеродосодержащих органических соединений, витаминов, гормонов и микроэлементов. Однако подобные питательные среды являются хорошим субстратом для широкого спектра микроорганизмов, что вынуждает проводить культивирование в стерильных условиях. Кроме того, биологически активные компоненты питательных сред способны вызывать генетические изменения в клетках, что приводит к генетической вариабельности получаемых регенерантов. Оборудование для реализации данного способа имеет высокую стоимость. Его использование также связано с большими трудовыми, финансовыми затратами и требует высококвалифицированных специалистов [3].

Задачей изобретения является упрощение технологии ускоренного размножения оздоровленных семенных клубней картофеля.

Поставленная задача достигается за счет того, что из алгоритма размножения оздоровленных клубней согласно прототипу исключают процедуры, связанные с приготовлением питательной среды сложного химического состава и большим количеством компонентов. Отпадает необходимость в ее стерилизации, а также поддержания в стерильном состоянии изолированного помещения, в котором осуществляют размножение оздоровленных растений картофеля. Исключается также необходимость в приобретении и использовании дорогостоящего оборудования для обеспечения специфического микроклимата, который включает несколько строго регламентированных экологических факторов.

Для решения задачи упрощения технологии ускоренного размножения оздоровленных семенных клубней картофеля фотосинтезирующий побег картофеля, который образовался из оздоровленного клубня, переводят в горизонтальное положение. После завершения у него отрицательной геотропической реакции и изгиба вершины побега в вертикальное положение первый от изгиба в сторону базальной части стебля метамер помещают в сосуд и изолируют от света увлажненным стерильным гидрофильным материалом. Вследствие этого в зоне узла метамера формируется специфический микроклимат, характеризующийся высокой влажностью воздуха и оптимальным режимом воздухообмена в пористой среде. Эти условия стимулируют деятельность латеральной меристемы, посредством которой формируется боковой побег и система придаточных корней.

Когда материнский побег удлинится, в момент начала образования в узле первого метамера придаточных корней и бокового побега, участок материнского побега картофеля в сторону апекса от первого метамера, переводят в горизонтальное положение. После завершения у него отрицательной геотропической реакции и изгиба вершины побега в вертикальное положение первый в сторону базальной части материнского побега от второго изгиба узел помещают в сосуд и изолируют от света увлажненным стерильным гидрофильным материалом. Гидрофильный материал, в котором находится первый метамер, заменяют питательным субстратом. По завершении формирования придаточной корневой системы и формирования бокового побега у первого метамера полученную систему метамеров отделяют от материнского клубня посредством разрезания стебля материнского побега в точке, отстоящей в сторону базальной его части от первого изолированного от света укорененного метамера. После формирования корневой системы и образования бокового побега у второго изолированного от света метамера подобным образом формируют третий, изолированный от света метамер, а первый изолированный от света укорененный метамер с собственной придаточной корневой системой и собственным боковым побегом отделяют от системы - второй и третий изолированные от света метамеры, соединенные между собой стеблем материнского побега. Цикл формирования новых метамеров повторяют по описанному выше алгоритму.

Каждый полученный метамер с собственной придаточной корневой системой и собственным побегом выращивают автономно в соответствии с общепринятыми правилами агротехники.

С каждым полученным клоном, который представляет собой укорененный изолированный метамер, цикл повторяют по описанному выше алгоритму. В качестве исходного материала при этом используют не оздоровленный клубень, а взрослые растения (клоны), полученные от оздоровленного клубня.

Каждый полученный посредством укорененного метамера клон выращивают при оптимальных для вегетации растений картофеля и формирования клубней условиях: по освещению, температуре, влажности воздуха и влажности субстрата, а также защите растений от болезней и вредителей в соответствии с общепринятыми правилами агротехники.

Указанный технический результат, заключающийся в упрощении технологии ускоренного размножения оздоровленных от инфекции растений картофеля, определяется тем, что:

1) в предложенной технологии ускоренного размножения отсутствует необходимость в приготовлении питательной среды, для которой используется большое количество химических реагентов, ее стерилизации, а также поддержания ее в стерильном состоянии;

2) нет необходимости в поддержании стерильной среды в помещении, в котором происходит процесс размножения оздоровленных растений картофеля;

3) не нужно приобретать дорогостоящее оборудование для реализации технологии, а также специальную одежду для работников;

4) отпадает необходимость участия в процессе высококвалифицированных специалистов;

5) минимально достаточная подготовка работников, занятых в реализации предложенной технологии, заключается в проведении инструктажа и демонстрации алгоритма этапов процесса.

Таким образом, технический результат, получаемый от использования предлагаемого изобретения, заключается в упрощении технологии ускоренного размножения оздоровленных от инфекции растений картофеля, согласно указанным выше условиям и приемам.

Алгоритм реализации предлагаемого способа показан в следующих иллюстрациях.

Фиг. 1. Оздоровленное вегетирующее растение для ускоренного размножения с использованием фотосинтезирующих метамеров побега.

Условные обозначения:

1 - апекс материнского побега;

2 - узел;

3 - междоузлие;

4 - питательный субстрат;

5 - материнский побег;

6 - оздоровленный клубень;

7-сосуд;

М - метамер.

Фиг. 2. Исходный материал для размножения.

Условные обозначения:

4 - питательный субстрат;

5 - материнский побег;

6 - оздоровленный клубень.

Фиг. 3. Перевод материнского побега в горизонтальное положение.

Фиг. 4. Завершение реакции «отрицательный геотропизм» (переход апикальной части материнского побега в вертикальное положение).

Фиг. 5. Формирование первого метамера.

Условные обозначения:

1 - апекс материнского побега;

4 - питательный субстрат;

5 - материнский побег;

6 - оздоровленный клубень;

8 - зачатки корневой системы;

9 - стерильный гидрофильный материал;

10 - первый изолированный от света метамер.

Фиг. 6. Переход к формированию второго метамера.

Условные обозначения:

4 - питательный субстрат;

5 - материнский побег;

6 - оздоровленный клубень;

8 - зачатки корневой системы;

9 - стерильный гидрофильный материал;

10 - первый изолированный от света метамер;

11 - второй геотропический изгиб.

Фиг. 7. Формирование второго метамера.

Условные обозначения:

4 - питательный субстрат;

6 - оздоровленный клубень;

8 - зачатки корневой системы;

9 - стерильный гидрофильный материал;

10 - первый изолированный от света метамер;

12 - второй изолированный от света метамер;

13 - боковой побег от материнского побега.

Фиг. 8. Отделение спаренных метамеров от клубня.

Условные обозначения:

4 - питательный субстрат;

6 - оздоровленный клубень,

9 - стерильный гидрофильный материал;

10 - первый изолированный от света метамер;

12 - второй изолированный от света метамер;

13 - боковой побег от материнского побега;

14 - сформированная корневая система первого метамера;

15 - боковой от материнского побег на первом метамере;

16 - придаточные корни второго метамера.

Фиг. 9. Завершение цикла - формирование автономного укорененного метамера с собственным побегом.

Условные обозначения:

4 - питательный субстрат;

9 - стерильный гидрофильный материал;

10 - первый изолированный от света метамер;

12 - второй изолированный от света метамер;

14 - сформированная корневая система первого метамера;

15 - боковой от материнского побег на первом метамере,

17 - сформированная корневая система второго метамера;

18 - изолированный от света третий метамер;

19 - боковой от материнского побег на втором метамере.

Фиг. 10. Формирование придаточной корневой системы и бокового побега на помещенном в увлажненный гидрофильный материал фотосинтезирующем метамере материнского побега картофеля.

Фиг. 11. Придаточная корневая система и боковой побег на помещенном в питательный субстрат фотосинтезирующем метамере материнского побега картофеля.

Конкретный пример осуществления предлагаемого изобретения

Для получения исходного материала оздоровленный клубень помещают в сосуд с питательным субстратом, например, почвой (фиг. 1). Полученный от оздоровленного клубня материнский побег (фиг. 2) переводят в горизонтальное положение (фиг. 3). После завершения реакции материнского побега на отрицательный геотропизм и переход апикальной части материнского побега в вертикальное положение (фиг. 4) формируют первый метамер для укоренения. Для этого первый от геотропического изгиба в сторону базальной части материнского побега узел помещают в сосуд и изолируют от света посредством увлажненного стерильного гидрофильного материала, например, ваты (фиг. 5).

После удлинения материнского побега и начала формирования придаточной корневой системы и бокового побега у первого изолированного от света метамера (фиг. 10) удлиненную часть материнского побега переводят в горизонтальное положение. После завершения реакции материнского побега на отрицательный геотропизм и переход апикальной части материнского побега в вертикальное положение (фиг. 6) формируют второй метамер для укоренения (фиг. 7). Для этого первый в сторону базальной части от второго изгиба узел помещают в сосуд и изолируют от света увлажненным стерильным гидрофильным материалом. Гидрофильный материал, в котором находится первый метамер, заменяют питательным субстратом.

По завершении формирования у первого изолированного от света метамера придаточной корневой системы и собственного бокового побега (фиг. 11) связанную между собой систему метамеров, состоящую из следующих элементов: первый изолированный от света укорененный метамер и второй изолированный от света метамер, отделяют от материнского клубня (фиг. 8). Для этого разрезают материнский побег в точке, отстоящей в сторону базальной части материнского побега от первого изолированного от света укорененного метамера.

Завершают цикл получением первого изолированного укорененного метамера с собственным боковым побегом (фиг. 9). Для этого отделяют первый изолированный от света укорененный метамер с собственным боковым побегом от системы: второй изолированный от света укорененный метамер с собственным боковым побегом и третий изолированный от света метамер с зачатками корневой системы и бокового побега. При этом до формирования собственной корневой системы у третьего метамера все функции обеспечения минеральными, а также пластическими веществами, необходимыми для нормального роста и развития третьего метамера, осуществляются за счет корневой системы, а также ассимиляционного аппарата второго метамера.

Каждый полученный укорененный метамер с облиственным побегом (фиг. 10 и 11) представляет собой клон оздоровленного клубня, который был использован для размножения. Его применяют для последующего размножения растений картофеля по изложенному алгоритму, а также для получения клубней нового поколения.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам ускоренного размножения оригинального посадочного материала растений картофеля. Фотосинтезирующий материнский побег картофеля, образовавшийся из оздоровленного клубня, переводят в горизонтальное положение. После изгиба вершины побега в вертикальное положение первый от изгиба в сторону базальной части побега узел помещают в сосуд и изолируют от света увлажненным стерильным гидрофильным материалом, образуя первый изолированный от света метамер. С данным материнским побегом указанный прием повторяют несколько раз, образуя систему из нескольких связанных посредством общего стебля изолированных от света метамеров. С началом образования на первом метамере придаточных корней и бокового побега осуществляют замену гидрофильного материала на питательный субстрат. После формирования на первом метамере придаточной корневой системы и бокового побега стебель материнского побега между первым метамером и материнским клубнем разрезают. После формирования придаточной корневой системы и бокового побега на втором метамере стебель между ним и первым метамером разрезают, получая первый автономный метамер, который представляет собой клон материнского клубня. Цикл формирования новых автономных метамеров с собственной корневой системой и собственным ассимиляционным аппаратом повторяют по описанному выше алгоритму. Полученные клоны используют для размножения описанным способом, а также для получения нового урожая клубней. 11 ил.

Способ ускоренного размножения растений картофеля с использованием фотосинтезирующих метамеров побега, включающий изоляцию метамера от света и создание в зоне узла метамера влажного микроклимата, отличающийся тем, что фотосинтезирующий побег картофеля, который образовался из оздоровленного клубня, переводят в горизонтальное положение, после завершения у него отрицательной геотропической реакции и изгиба вершины побега в вертикальное положение первый от изгиба в сторону базальной части стебля узел помещают в сосуд и изолируют от света увлажненным стерильным гидрофильным материалом, например, увлажненной стерильной ватой, после удлинения материнского побега в момент начала образования в узле первого метамера придаточных корней и бокового побега, участок материнского побега картофеля в сторону апекса от первого метамера, переводят в горизонтальное положение, после завершения у него отрицательной геотропической реакции и изгиба вершины побега в вертикальное положение первый в сторону базальной части материнского побега от второго изгиба узел помещают в сосуд и изолируют от света увлажненным стерильным гидрофильным материалом, например, увлажненной стерильной ватой, а гидрофильный материал, в котором находится первый метамер, заменяют питательным субстратом, например, почвой, после завершения формирования придаточной корневой системы и образования бокового побега у первого метамера полученную систему метамеров отделяют от материнского клубня посредством разрезания стебля материнского побега в точке, отстоящей в сторону базальной его части от первого изолированного от света укорененного метамера, после формирования корневой системы и образования бокового побега у второго изолированного от света метамера подобным образом формируют третий изолированный от света метамер, а первый изолированный от света укорененный метамер с собственной придаточной корневой системой и собственным боковым побегом отделяют от системы, представленной вторым и третьим изолированными от света метамерами, соединенными между собой стеблем материнского побега, цикл формирования новых метамеров повторяют по описанному выше алгоритму.