ТЕХНОЛОГИЯ КЛОНАЛЬНОГО РАЗМНОЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ IN VITRO

ТЕХНОЛОГИЯ КЛОНАЛЬНОГО РАЗМНОЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ IN VITRO

Кулагина Екатерина Александровна

магистрант, российский университет дружбы народов, аграрно-технологический институт, агробиотехнологический департамент,

РФ, г. Москва

АННОТАЦИЯ

Цель исследования: предложить комплексное решение по получению посадочного материала в условиях низкого уровня доверия между производителями посадочного материала и производителями ягод. Для решения вопроса была использована технология клонального размножения растений in vitro. Описанный метод позволяет заблаговременно оценивать генетическое соответствие полученных в ходе микроклонального размножения растений исходному. Избежав тем самым необходимость проводить долгосрочную и дорогостоящую процедуру оценки соответствия сорта партии уже в поле. С помощью описанного метода можно еще на этапе адаптации растений к субстрату в любой момент времени вернуться к конкретной линии растений и изъять ее из программы дальнейшего размножения в случае возникновения генетического отклонения.

ABSTRACT

The purpose of the study: to offer a comprehensive solution for obtaining planting material in conditions of a low level of trust between planting material producers and berry producers. To solve the problem, the technology of clonal reproduction of plants in vitro was used. The described method allows us to assess in advance the genetic correspondence of the plants obtained during microclonal reproduction to the original one. Thus avoiding the need to carry out a long-term and expensive procedure for assessing the conformity of the batch variety already in the field. With the help of the described method, it is possible to return to a specific plant line at any time at the stage of plant adaptation to the substrate and remove it from the program of further reproduction in the event of a genetic deviation.

Ключевые слова: клональное размножение; растений; in vitro.

Keywords: clonal reproduction; of plants; in vitro.

Растущий рыночный спрос на посадочный материал ягодных культур неминуемо ведет к появлению всё большего количества классических питомников и лабораторий по микроклональному размножению растений. Но в связи со слабым уровнем сотрудничества между научными диагностическими организациями и производителями посадочного материала, качество саженцев оставляет желать лучшего [1].

В настоящее время активный рост отрасли происходит в контексте нарушенных связей и отсутствия проверенной репутации как у производителей ягод, так и у поставщиков посадочных материалов. Учитывая высокий уровень инвестиций, трудозатраты и абиотические риски, наличие качественного посадочного материала становится краеугольным элементом. Вторым фактором служит низкий уровень знаний агробиотехнологий в области селекции и размножение растений в современной России. Значимым следствием из озвученного выше служит низкий уровень доверия к производимому в России посадочному материалу, отсутствие единого взгляда на методику оценки его качества [2].

В подтверждении высказанной гипотезы, можно привести наблюдаемый опыт в европейских странах с высоким уровнем развития селекции и агрономии в целом:

• количество лабораторий по микроклональному размножению растений кратно выше чем в странах соседях;
• количество посадочного материала, произведенного с помощью современных биотехнологий больше 70%;
• наличие устойчивых связей между фермерами и производителями посадочного материала.

Для получения качественного посадочного материала авторами разработана технология клонального размножения растений in vitro. Этот  метод позволяет получить генетически однородной материал, свободный от вирусов. Однозначным преимуществом метода является высокий коэффициентом размножения.

Текущий ассортимент сортов российской селекции земляники садовой очень ограничен. Для производителя ключевыми параметрами отбора сорта являются внешний вид, вкус (показатели брикс). По этим показателям отечественные сорта существенно отстают от сортов иностранной селекции. В короткие сроки селекционерам будет сложно восстановить, нагнать и предложить рынку новые сорта. В связи с этим необходимо внедрять опыт зарубежной селекции. Причём выстраивать его, используя всевозможные методы по интенсификации и контролю качества полученного посадочного материала. Ведь только используя качественный посадочный материал, фермеры в дальнейшем смогут получить хороший урожай, а значит рентабельность бизнеса. Причем сейчас всё больше хозяйств уходит в выращивание ягод в тоннелях и с помощью малообъемных технологий. Данные технологии очень актуальны для исследуемой климатической зоны, т.к. позволяют сделать условия более контролируемыми [3].

Исследование проведено на растениях, полученные в лаборатории компании ООО “ГарденЛаб”. Основным недостатком метода микроклонального размножения in vitro, в том, что возможна нежелательная самоклональная изменчивость растений в ходе микрочеренкования. Для промышленных плантаций чистота сорта - это ключевой выбор посадочного материала. Только так возможно создать «конвейер» плодоношения и спланировать загруженность работы всей плантации. Ошибка в сорте на некоторых культурах, например, голубике, видна не сразу, а только когда растение вырастет и вступит в плодоношение (может занять несколько лет).

Изучение сомаклональной изменчивости перспективного для промышленного производства посадочного материала, что и обусловило постановку темы, целей и задач нашего исследования [4].

Цель исследования: предложить комплексное решение по получению посадочного материала в условиях низкого уровня доверия между производителями посадочного материала и производителями ягод.

Задачи исследования: 

• описать и сравнить разные способы получения посадочного материла;
• изучить разные способы оценки генетического соответствия;
• на основе полученных данных подобрать наиболее подходящую методику;
• провести экспериментальное исследование генетического соответствия растений полученных путем выделения меристемы и дальнейшего микроклонального размножения с исходным растением, а также с растением “из поля” того же сорта;
• исходя из полученных результатов, скорректировать выбранную методику и адаптировать её для постоянного использования в лаборатории микроклонального размножения.

По итогам проведенного исследования, получены следующие результаты:

• метод микроклонального размножения in vitro обладает важными преимуществами по производству посадочного материала в сравнении с классическими методами;
• метод ПЦР с дальнейшим гель-электрофорозем является оптимальным по соотношению между точностью полученных результатов и стоимостью проведения анализа;
• проведено экспериментальное исследование генетического соответствия растений, полученных путем выделения меристемы и дальнейшего микроклонального размножения с исходным растением, а также с растением “из поля” того же сорта;
• по итогам экспериментального исследования предложена адаптированная методика оценки генетического соответствия для дальнейшего использования в лаборатории микроклонального размножения.

Полученные результаты приводят к тому, что использование метода микроклонального размножения растений in vitro в сочетании с методом оценки генетической идентичности обеспечивают высокое качество посадочного материала вместе с надежной гарантией, убеждающей производителей ягод. Также предложенное решение является надежным инструментом контроля в условиях высокорискового производства [5].

Немаловажным является практическая ориентированность работы. Промышленное предприятие ООО “ГарденЛаб”, на базе которого было осуществлено данное исследование подтвердило возможность использования в своих производственных целях данного подхода, что является безусловно положительным итогом данной работы.

Ягодный рынок в России находится в начале своего пути. В открытых источниках по рыночной статистике потребления ягод на душу населения в год удалось найти данные только по потреблению фруктов в целом (на 2017 год), Россия находится в диапазоне 50-75 кг фруктов.

В связи с этим внедрение метода контроля генетического соответствия сортов растений, размноженных in vitro очень востребован сейчас среди лабораторий микроклонального размножения. Но, к сожалению, пока что очень мало используется.

Описанный метод позволяет заблаговременно оценивать генетическое соответствие полученных в ходе микроклонального размножения растений исходному. Избежав тем самым необходимость проводить долгосрочную и дорогостоящую процедуру оценки соответствия сорта партии уже в поле. С помощью описанного метода можно еще на этапе адаптации растений к субстрату в любой момент времени вернуться к конкретной линии растений и изъять ее из программы дальнейшего размножения в случае возникновения генетического отклонения.

На базе предприятия будут проводить дальнейшую работу над подбором наилучшим образом работающих праймеров под разные ягодные культуры и над созданием апробированной методики по оценке качества посадочного материала, которая будет внедрена в процесс производства.

В настоящее время в сельском хозяйстве активно ведутся работы как по селекции новых сортов, так и генетической паспортизации для защиты патентных прав владельцев сорта.  К сожалению, в Российской Федерации еще не используется (ни практически, ни на законодательном уровне) контроль использования сортов, защищенных патентом правообладателя. Тем не менее, многие организации начинают работать в этой сфере и планируют на опережение вводить в регламент производства посадочного материала нормы, которые уже используются в Европе и США [6].

Повсеместное введение контроля качества посадочного материала и соблюдение прав на размножение сортов, закрытых от размножения селекционерами-правообладателями подстегнет к развитию наши селекционные центры и станет тем самым мостиком между научной селекцией и коммерческими компаниями.

Список литературы:

1. Авксентьева О. А., Петренко В. А. Биотехнология высших растений: культура in vitro – учебно-методическое пособие. – Х. : ХНУ имени В. Н. Каразина, 2011
2. Бублик О.М., Андреев Е.В., Спиридонова Е.В., Можилевская В.А., Питательные среды для культивирования in vitro тканей ungernia victoris // Ж-л «Бioтехнологiя» Т.4, №6, 2011
3. Бондаренко Е. Д., Кисель II. И. Особенности клоналmyjго размножения in vitro сортов земляники ананасной // Сельскохозяйственная биология. 2002
4. Зорина В.В. Основы полимеразной цепной реакции : метод. пособие. М. : ДНК-технологии, 2012.
5. Кутлунина, Н. А. Молекулярно-генетические методы в исследовании растений : учеб.-метод. пособие. 2017
6. Леонова Н.В. Оптимизация состава питательной среды при размножении земляники садовой in vitro // Вестник Брянской ГСХА. 2013
7. Хезер, Дж. М. и Чейн, Б. Последовательность секвенаторов: история секвенирования ДНК. 2016.