Способ адаптации растений к нестерильным условиям Советский патент 1993 года по МПК A01H4/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам размножения растений. Изобретение может быть использовано в виноградарстве для ускоренного размножения и оздоровления перспективных сортов винограда, в исследованиях по физиологии винограда. Служит Охране окружающей среды,

Известен способ адаптации растений, размноженных в культуре ткани, к нестерильным условиям, в котором адаптация проходит в два этапа. Сначала укорененные пробирочные растения пересаживают на жидкую питательную среду. Затем через неделю растения пересаживают в автокла- вированную почвенную смесь и накрывают стеклянными сосудами. После снятия покрытия растения высаживают в теплицу для продолжения адаптации.

Недостатком данного способа являются значительные трудовые затраты, а также ис- О пользование дорогостоящей питательной Ю среды. .

Известен способ адаптации растений, rv размноженных в культуре ткани, к условиям уф открытого грунта, когда для этой цели используют пленочные теплицы, в которых со- ч здают специально контролируемые условия с высокой относительной влажностью воз- СО духа и притенением от прямых солнечных лучей на большой площади теплиц.

Недостатком такого способа является то, что он дорогостоящий и сложный.

Известен способ адаптации растений, размноженных в культуре ткани, к несте- . рильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат,

покрытие их прозрачным пластиковым материалом и содержание в контролируемых условиях внешней среды с последующим снятием покрытия,

Недостатками этого способа являются недостаточно высокие качество и выход саженцев.

Це лью изобретения является улучшение качества „и .повышение выхода сажен- цев. . J -- ;

Это достигается Тем, что в способе адаптации растений, размноженных в культуре ткани, к нестерильным условиям, включающим отбор растений-регенерантов, подготовку субстрата, высадку растений-ре- генерантов в субстрат, покрытие их прозрачным пластиковым материалом и содержание в контролируемых условиях внешней среды с последующим снятием покрытия согласно изобретению, отбирают растения-регенеранты, имеющие 3-5 листьев, не менее 2-3 корней длиной 1,5-3 см, которые последовательно обрабатывают 1%-ным раствором мэрганцевокислого калия, а затем в течение 3-5 минут индолилук- сусной кислотой в концентрации 10-15 мг/л, после чего их высаживают в субстрат в тор- фоперегнойный горшочек, затем растения содержат в контролируемых условиях при освещенности 8-10 тыс.лк и 16-часовом фо- топериоде, а снимают покрытие через 7-10 дней.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что новым в заявляемом способе является то, что адап- тацию проводят одноэтапно. Растения из пробирок для адаптации их к нестерильным условиям высаживают в торфоперегнойные горшочки с субстратом - торф:почва:песок, адаптацию растений проводят в индивиду- альных камерах, причем к пересадке растений из пробирок приступают при наличии 3--5, а не 4-10 листьев, что сокращает подготовку растений к адаптации на 20-30 дней. Новизна заключается также в обра- ботке растений после извлечения их из пробирок и перед посадкой в торфоперегнойные горшочки 1%-ным раствором мар- ганцевокислого калия и раствором индолилуксусной кислоты (ИУК) в концент- рации 10-15 мг/л в течение 3-5 минут. Адаптацию растений сначала проводят в за- крытых индивидуальных камерах из прозрачного пластикового материала в торфоперегнойных горшочках в течение 7- 10 дней, а затем 15-20 дней в торфоперегнойных горшочках без покрытия. После того, как растения полностью прошли адаптацию, их пересаживают в теплицу. При проведении поиска по патентной и научнотехнической литературе был обнаружен способ выращивания растений в торфоперегнойных горшочках. Однако в известном способе растения высаживают в торфопе- регнойный горшочек не в целях предварительной адаптации (промежуточное звено) перед окончательной посадкой в грунт, а для непосредственного произрастания в торфоперегнойном горшочке, как в грунте, что является существенным отличием.

Предложенный способ отличается тем, что направлен на повышение устойчивости растений к стрессовым факторам при переносе их из пробирок в нестерильные условия. Первый стрессор - возможность .инфицирования. Для избежания этого проводят обработку растений 1%-ным раствором марганцовокислого калия. Пакеты также обрабатываются этим раствором. Предварительно просеянный и увлажненный субстрат позволяет избежать повреждения нежной корневой системы. А обработка раствором индолилуксусной кислоты способствует закладке новых корневых зачатков. При посадке растения в торфяной горшочек происходит прикрепление корней и растений к субстрату, обеспечивающее устойчивость растений, сохраняющуюся до получения стандартного саженца, что облегчает транспортировку к месту высадки, полностью исключает повреждение корневой системы. Также предотвращается остановка роста растений после пересадки. Кроме того, при возможном прорастании корней из среды субстрата они попадают также в питательную среду торфоперегнойного горшочка, где будут дополнительно получать необходимые для роста и развития вещества. В известном способе рост корневой системы растений ограничен полиэтиленовым пакетом и поэтому возможно ее угнетение. Устойчивая корневая система саженцев способствует улучшению качества растений, соответственно увеличивается и выход готовой продукции, т.е. осуществляется поставленная цель. Применение торфоперегнойных горшочков после извлечения их из пластиковых камер благодаря их пористости обеспечивает доступ кислорода к адаптивным корням, который необходим при корнеобразовании и росте корней, так как при этом расходуется значительное количество энергии, выделяющейся при их дыхании.

.Существенным является также улучшение воздушно-газового режима в связи с тем, что первые десять дней растения находятся в закрытых индивидуальных камерах, а затем в открытых торфоперегнойных горшочках. Благодаря движению вбздушных

масс в помещении, растения имеют возможность извлекать из атмосферы необходимый им углекислый газ, что приводит к усилению фотосинтеза и улучшению развития растений. Создаваемая освещенность в 8-10 тыс. лк и 16-ти часовом фотопериоде способствует улучшению корнеобразова- ния, фотосинтеза, регуляции устьичной проводимости. Интенсивное воздействие света является пусковым эффектом для выработки эндогенных ауксинов, которые обеспечивают оптимальное соотношение и развитие надземной части и корневой системы растения. Растения лучше адаптируются при высокой освещенности, при этом фотосйнтетический аппарат становится высокоактивным и предохраняется от преждевременного старения за счет активного синтеза на свету цитокининов, что сказывается на биологическом и хозяйственном урожае растений.;

Суть изобретения будет понятна из нижеследующего описания примера конкретного осуществления способа..

Способ осуществляют следующим образом. ;: . .

Отбирают клонально-размноженные пробирочные растения винограда. Растения должны иметь 3-5 листьев, не менее 2-3 корней длиной не менее 1,5-3 см. растения с большим числом листьев хуже переносят адаптацию к нестерильным условиям, приживаемость растений снижается.

Затем приготавливают и стерилизуют субстрат. Торф, песок, почву просеивают через сито Диаметром 5 мм, берут в равных частях по объему (1:1:1), тщательно перемешивают и помещают в эмалированные подносы. Подготовленные субстраты и пустые торфоперегнойные горшочки устанавливают в котле стерилизатора ГК-100-3 и проводят стерилизацию в течение 15-20 мин при давлении 0..1-0.15 мПА и температуре 115- 120°С. По окончании стерилизации и после того, как субстрат остынет, его помещают в торфопенёгнойные горшочки и заливают 1%-ным раствором марганцовокислого калия на 30-40 минут, чтобы почва хорошо пропиталась. По истечении этого времении почва к работе готова.

Заранее из полиэтиленовой пленки приготавливают пакеты шириной 18-20 см и длиной 40-45 см. Перед посадкой их моют в дистиллированной воде с добавлением марганца. Когда все приготовлено, приступают к пересадке растений. Растения извлекают из пробирки при помощи пинцета, отмывают от агар-агара и помещают в ванночку с предварительно подготовленным 1%-ным раствором марганцевокислого калия, а затем на 3-5 минут в ванночку с раствором индолилуксусной кислоты (ИУК) в концентрации 10-15 мг/л.

5Из ванночки растения переносят в тор- фоперегнойный горшочек, где в субстрате другим пинцетом сделано углубление, расплавляют их, засыпают и слегка придавливают, чтобы растение приняло вер0 тикальное положение. Затем на торфоперегнойный горшочек с растением надевают пакет, выполненный из пластикового материала (индивидуальную камеру), который снизу соединяют скрепкой. Выса5 женные растения помещают в деревянный ящик, куда.помещают этикетку и ставят для дальнейшего выращивания на стеллажи ускоренного выращивания растений (СУВР). На СУ В Ре растения находятся при темпера0 туре 25-27°С, освещенности 8-10 тыс.лк, световом периоде 16 часов. Через 7 дней пакеты снимают, растения поливают водопроводной отстоянной водой с добавлением (до 1 %-го раствора) марганцевокислого

5 калия. На- растения, по-прежнему, воздействуют искусственным светом, ультрафиолетовое излучение которого беспрепятственно воздействует на открытые растения. Ввиду воздействия света

0 создается комфортная температура окружающей среды, происходят значительные ростовые процессы.

Через неделю растения подкармливают раствором минеральных элементов

5 В.А.Чеснокова. Адаптацию растений на СУВРе производят в течение 22-30 дней, а затем растения в торфоперегнойном горшочке высаживают в пленочную теплицу с частично контролируемыми условиями:

0 полив по бороздам, проветривание путем открытия дверей, затенение путем забеливания пленки известью.

Установлены оптимальные сроки высадки растений в пленочную теплицу - ко5 нец мая-срёдина июня, допустимые - первая декада мая-последняя декада июня. В теплице не строят специальных гряд с питательной смесью. Предварительно поверхность участка тщательно выравнивают

0 грейдером или бульдозером, осенью поднимают плантаж на глубину 45-50 см с последующей тщательной культивацией. В пленочной теплице шириной 3,5 м подготовленную для посадки площадь разбивают с

5 помощью шпагата на пять равных рядов.

Расстояние и ряду между саженцами составляет 10 см. Одновременно в теплице высаживают 1500-2000 саженцев. Посадку проводят два человека. Лопатой выкапывают посадочную ямку размером 25x25 см.

Торфоперегнойный горшочек осторожно устанавливают на дно посадочной ямы. присыпают почвой до верхней части горшочка и поливают. Возле растений устанавливают колышек, к которому его привязывают.

Дальнейший уход за растениями, включающий частые поливы и рыхление, внесе - ние минеральных удобрений, борьбу с болезнями и вредителями, подвязку побегов осуществляют по известной технологии.

Саженцы, высаженные в два крайних ряда (200 шт), не выкапывают, оставляя их на постоянном месте для создания маточнй ка. Саженцы, высаженные в три средние ряда, выкапывают, закладывают на хранение и на следующий год используют для закладки виноградных насаждений.

В ходе осуществления прёдлож нногГо способа адаптации к нестерильным услови- ям в растении происходят следующие физиологические процессы. . :/ .,.,;. ; ,,

При переносе растений, размноженных в культуре ткани (in vitro), в нестерильные условия они испытывают стрессовые реак-. ции, направленные на защиту клеточных структур и устранение неблагоприятных изменений в клетках. То есть наблюдается явление адаптационного синдрома.

Процесс адаптации растения направлен на то. чтобы избежать водный стресс при переносе растения из пробирки с питательной средой (со 100%-ной влажностью) во влажный субстрат, также для сохранения стерильности посадочного материала и Для улучшения дальнейшего развития и роста окрепших (при адаптации) и здоровых саженцев. : -: : : ; ;. . : .;V: Ч; : ....

.При неблагоприятных условиях: в растениях резко возрастает выработка этилена и абсцизовой кислоты (АБК), снижающих обмен веществ, тормозящие ростовые процессы, способствующие переходу растительного организма в состояние покоя. Одновременно в тканях снижается содержание ауксина, цйтокинйна и гиббереллй- нов. При проведении адаптации важную роль играет процесс корнеобразования. В предложенном способе на первом этапе создают условия для преимущественного роста корневой системы при замедленном росте надземной части растения. Этому способствует предварительная обработка индолилуксусной кислотой, а также то, что растения находятся под пленкой в торфопе- регнрйном горшочке с увлажненным субстратом, в котором размещаются корни, находящиеся также, как и в пробирке, в кбм- фортной среде на СУВРе при температуре; способствующей корнеобразованию. Таким образом, растения вначале окореняются,

становятся устойчивыми, что немаловажно. В это же время под пленкой количество углекислого газа резко ограничено. Ввиду этого устьичные щели стебля открыты слабо и

эта часть растения развивается медленнее, более заторможеннр. На этом этапе питательные вещества субстрйта используются в большей мере корнями/ При адаптации недопустимо снятие полиэтиленового пакета раньше 7 дней или позже 10 дней. Если пакет снят раньше, что растение не адаптируется; полностью к снижению влажности воздуха, т.к. влага будет усиленно испарять-. ся из субстрата. Если снять позже, растение

будет угнетатьс/я от недостатка влаги, которая будет уже использована, и от отсутствия

углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. При сйятии пакета в положенный срок устьичные щели стебля открываются

шире, обилие углекислого газа в воздухе и проницацаемость торфоперегнойных горшочков стимулируют фотосинтез, тем самым вызывая активный рост теперь уже

надземной части растения, ;л ;

После Того, как снимают пакет открытое растение подвергается интенсивному воздействию света, который является пусковым эффектом для выработки эндогенных ауксинов, обеспечивающих оптимальное

соотношение и развитие надземной части и

корневой системь растения. : У /;- : -

Из таблицы видно, что предложенный

способ адаптации повышает выход готовых

саженцев, чтр способствует снижению их

себестс1И(у1о с й7 kpb чёство (; ейце§, а именно: вызревание побегов, количество корней, улучшается их; гачёство. То есть получаются саженцы с бол|е ;высокими биологическими

сврйст в а и, с..о кти внь1м и нэ дёЖ м фЬтосинтетическим аппаратом; что в крйечном счете может благоприятно сказываться на развитии растений, выращенных из нйх; и биологическом и хозяйственном урожае

вйн6града.;:/:- - . f --1 . -- .

& о р м у л а И з о б р е т е и и я ; : Способ адаптации растений к несте рйльным условиям, включающий отбор растёний-регенерантов, полученных в культуре Ткани, подготовку субстрата, высадку расте- ний-регенерантов в субстрат, покрытие прозрачным материалом и содержание в контролируемых услЬвиях с последующим

снятием покрытия, о Т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения качества и Повышения выхода саженцев, отбирают растения- регенеранты, имеющие 3-5 листьев и не менее 2-3 корней длиной 1,5-3 см, отобранные растения обрабатывают последовательно 1 %-ным раствором калия мар- ганцевокислого в течение 3-5 мин и раствором индолйлуксусной кислоты в концентрации 10-15 мг/л, высадку расте- ний-регенерантов в субстрат осуществляют

в торфоперёгнЬйные горшочки, при содержании в контролируемых условиях обеспечивают освещённость 8-10 тыс.лк при щестнадцатичасоврм фотопериоде, а покрытиеснимают через 7-10 дней.

Использование: биотехнология, в частности при микроклональном размножении 2 растений. Сущность изобретения: спосб включает отбор растений-регенерантов, полученных в культуре ткани, причем отбирают растения, имеющие 3-5 листьев и не менее 2-3 корнец длиной 1,5-3 см. После этого растения-регенераты обрабатывают последовательно 1%-ным раствором мар- ганцевокислого калия в течение 3-5 мин и раствором индолилуксусной кислоты в концентрации 10-15 мг/л, затем растения высаживают в субстрат в торфоперегнойные горшочки и помещают в контролируемые условия при освещенности 8-10 тыс.млк и 16-часовом фотопериоде, покрывают прозрачным материалом, который снимают через 7-10 дней, 6 табл. СП с

:: ;- ;1й ; / Я - Т абл и ца 3

Влияниеi пёрвондЧал.ьйых параметров растений на дальнейщий рост и развитие

: V;-V Ь йШ Й й ; ;;---: . ;: й;::л : ажёнцёв Агата; донского : ;;. .-...:.. ;.: .;: ;;

Та б л и ц а 1

Та б ли ц а 2

11

Влияние сроков нахождения растений в закрытой камере на показатели качества растений.

Технико-экономические преимущества предложенного технического решения задачи по сравнению с прототипом - способом адаптации

растений, размноженных в культуре ткани, к нестериальным условиям (Гузун Н.И., Литвак А.И. и др. Микроклонирование винограда. В сб.: Культура клеток растений и биотехнология / под ред. Бутенко Р.Г. 1983, с. 117-118) ..

1792269

12 Т а б л и ц а 4

Т а б л и ц а 5

Таблица б

Продолжение табл.6