Лаборатория In vitro

Не все тополя можно легко размножить в естественных условиях. Некоторые - только при помощи микроклонального размножения в лаборатории. Как удалось вырастить целые коллекции из пробирок?

Ранее попыток размножить турангу было множество. Но они успехом не ученчивались. И вот 2016-2017 гг в Институте биологии и биотехнологии растений Министерства образования и науки подошли к вопросу с научной точки зрения. В это время была выполнена научная работа: «Разработка биотехнологического регламента клонирования коммерчески ценных трудно размножаемых видов и гибридов тополя». Основная цель проекта была - ускорить процесса производства элитных саженцев коммерчески ценных трудноразмножаемых видов и гибридов тополя.

Перед лабораторными опытами, юыли обследованы природные популяции туранги разнолистной (Populus diversifolia Schrenk), и насаждения гибридных тополей в АО «Лесной питомник» и РГП «Республиканский лесной селекционный центр». В них же для создания клоновых коллекций отобраны плюсовые деревья, лучшие по селекционным признакам – быстрорастущие, высокодекоративные, устойчивые к засолению и засухе, обладающие ровным стволом и красивой, объемной кроной (туранга – 4 клона, гибридные формы тополя 2/67, 1/86, №39 и гибрид Превосходный).

Уже в лаборатории, были оптимизированы протоколы изоляции эксплантов тополя в асептическую культуру, клонального микроразмножения и ризогенеза микрорастений in vitro, а также пересадки в нестерильные условия in vivo. Установлен оптимальный период изоляции побегов в условия in vitro.

Опытным путем было выяснено, что лучшая инициация роста побегов происходит из спящих почек черенков после прохождения периода покоя в январе-марте, и в период активного роста в июне-августе. Проращивание почек хорошо проводить в растворе ½ макро- и микроэлементов по Мурасиге и Скугу (МС) с добавлением 1,0 мг/л гибберелловой кислоты, рН 5,6. Лучшим стерилизующим препаратом от сапрофитной микрофлоры оказался 1% HgCl2 в экспозиции 5 мин (эффективность 95%).

Установлено, что на регенерацию и размножение тополя в культуре in vitro оказывают влияние минеральный и гормональный состав питательных сред. Из рекомендованных, стандартных сред для древесных культур – Woody Plant Medium (WPM), Мурасиге и Скуга (МС) лучшей оказалась МС (коэффициент размножения 1:9 за пассаж), а лучшими регуляторами роста: 6-бензиламинопурин (БАП) в концентрации 0,3 мг/л и β-индолил-3-масляная кислота (ИМК) – 0,01 мг/л.

Модифицирован состав питательной среды для клонального микроразмножения тополя, отличающийся от МС повышенным в 2 раза содержанием микроэлементов и пониженным в 2 раза содержанием CaCl2 и MgCl2. На такой среде значительно увеличивается коэффициент размножения (1:15 за пассаж) и улучшается качество побегов.

        

Лучшей средой для ризогенеза является агаризованная среда МС, содержащая ½ концентрации макро- и микроэлементов с предварительным замачиванием микропобегов в 25 мг/л ИМК в течение 16 часов. На которой  у 80-85% минипобегов формируется корневая система. Благоприятным субстратом для пересадки асептических побегов в нестерильные условия является – торф верховой, торф низинный, песок, мука известняковая, дренаж керамзитовый, комплексное минеральное удобрение при pH – 5,5-6,5 (приживаемость 65-70%).  Приживаемость адаптированных в теплице саженцев из контейнеров в питомник составляет 85-90%.

На основе полученных результатов разработан биотехнологический регламент клонального микроразмножения тополя, состоящий из 5 этапов:  изоляция образцов in vitro, клонирование в асептических условиях, ризогенез, адаптация в нестерильных условиях in vivo, пересадка растений в открытый грунт.

Созданы клоновые коллекции in vitro включающие 4 клона туранги разнолистной и 4 клона гибридных тополей (2/67, 1/86, №39 и гибрид Превосходный).