Секция – биологические науки,

Подсекция ресурсоведение и интродукция растений

Орлова И.Г.

Ставропольский государственный университет, ЮНЦ РАН

МИКРОКЛОНИРОВАНИЕ РАЗНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ

Восстановление численности популяций многих видов дикорастущих растений в природе затруднено в силу целого ряда причин, поэтому необходим поиск способов ускоренного размножения этих видов для возврата их в естественную среду. Одним из путей решения проблемы могут быть биотехнологические методы, которые позволяют провести клонирование, тиражирование редких и исчезающих видов в культуре in vitro.

Объектами изучения были виды дикорастущей флоры: ландыш закавказский (Convallaria transcaucasica Utkin), ландыш майский (Convallaria majalis L.), ирис карликовый (Iris pumila L. s.), гвоздика Рупрехта (Diantus Ruprechti), из растений интродуцентов - рута пахучая (Ruta graveolens L.), лаванда узколистная (Lavandula angustifolia Mill.), из культурных растений - сенполии, глоксинии. Нами испытывались разные концентрации и соотношения фитогормонов гиббереллина (ГК₃), ауксинов (ИУК, 2,4D), цитокининов (кинетин, 6-БАП) на основе питательной среды Мурасиге-Скуга. Укоренение растений-регенерантов проводилось на питательной среде Уайта без гормонов, с половинным содержанием витаминов и сахарозы. Клонирование осуществлялось разными способами, которые демонстрируются рисунками: 1- образование адвентивных побегов на экспланте; 2- развитие эмбриоидов; 3 – индукция каллуса с последующим возникновением морфогенных структур, побего - листообразованием и регенерацией целых растений; 4 – подавление доминирования апикальной меристемы и активацией пазушных почек. Количество побегов могло достигать 100 и более, что наглядно видно из рисунка 4. Наиболее успешно клонирование происходило у глоксиний, сенполий, лаванды узколистной, гвоздики Рупрехта. Эти растения могут служить объектами лабораторно-практических занятий для студентов, обучающихся на курсах «Биотехнологии» и «Клеточной инженерии».

Рис. 1. Адвентивные побеги Рис. 2. Эмбриоиды

Рис. 3. Растения-регенеранты Рис. 4. Возобновление побегов из пазушных почек

Проблемными объектами для метода in vitro были ландыш и ирис. Возможно, одной из причин явилось наличие твердой оболочки у семян, что затрудняло получение проростков. Известно, что наиболее легко в культуру in vitro вводятся зародышевые и молодые ткани растений [1], но нами получены положительные результаты по клонированию ириса и ландыша. У ландыша побеги на искусственной среде плохо развивались и не укоренялись. Из пазушных меристем ириса индукция побегов начиналась через пять - шесть месяцев после посадки экспланта на питательную среду. Растения-регенеранты выращивались в условиях искусственного освещения при фотопериоде 16 часов (рис. 5). Гибель побегов и растений - регенерантов при укоренении и пересадке в грунт не превышала 10%. Микрорастения ириса после адаптации к внешним условиям были реинтродуцированы в 23-летний фитоценоз, воссозданный методом агростепей Д.С. Дзыбова [2, 3], в котором в отличие от исходного ценоза – донора семян, этот вид отсутствовал.

Рис. 5. Укоренение и пересадка растений ириса в грунт.

Метод агростепей на сегодняшний день самый перспективный и эффективный из всех методов восстановления естественной растительности. Важно, что в этом методе используется не искусственно подобранная человеком смесь семян разных степных видов, а естественная травосмесь семян, убранных в два-три срока с остатков сохранившихся целин. При воссоздании степного ценоза все виды растений изначально находятся в одинаковых стартовых, погодных, климатических условиях и под воздействием одних и тех же антропогенных факторов. Восстанавливаемые таким методом травяные сообщества в первые два года представляют интерес для интродукции микрорастений, полученных биотехнологическим путем, так как отмечается минимальная межвозрастная конкуренция между растениями. До сих пор реинтродукция растений-регенерантов осуществлялась или на делянки коллекций ботанических садов, или в природные уже существующие много лет биогеоценозы [4,5]. Касатик (Ирис) карликовый Iris pumila L. s. относится к редким видам, и внесен в Красную книгу РСФСР [6]. По данным Г.И. Родионенко вид испытывается во многих ботанических садах СССР, но в культуре труден. Даже в сходных с природными почвенно-климатических условиях Ставропольского ботанического сада этот "целинник" в культуре быстро стареет и вымирает [7]. Вот почему клонирование ириса карликового и других редких видов ириса с последующей реинтродукцией растений-регенерантов в агростепь, а не на делянки ботанического сада может способствовать восстановлению их численности популяций в природе. А совместное применение метода in vitro и метода агростепей может обеспечить активное воспроизводство и сохранение биологического разнообразия местной и интродуцированной флоры.

Список литературы

1. Бутенко Р.Г. Экспериментальный морфогенез и дифференциация в культуре клеток растений (XXXV Тимирязевское чтение). – М: Изд-во Наука, 1975.-51 с.

2. Дзыбов Д. С. Метод агростепей. Ускоренное восстановление природной растительности (методическое пособие). Саратов – 2001. С. – 40.

3. Дзыбов Д. С. Агростепи = agrostepi: Монография.- Ставрополь: АГРУС, 2010. – 256 с.

4. Орлова И.Г. Основные пути воспроизводства культурных и дикорастущих растений. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2002. – 143 с.

5. Орлова И.Г. Экологические аспекты восстановления растительных ресурсов луговых степей Центрального Предкавказья: Автореф. дис. д-ра. биол. наук. Краснодар, 2004. 38 с.

6. Красная книга РСФСР. – М., 1988.

7. Родионенко Г.И. Касатик (Ирис) карликовый Iris pumila L. s.// Красная книга РСФСР: «Растения». – М., 1988.