Балпанов Д.
С., Бакишев Р. С., Байрон Л. Ж., Рахимбеков А. Т.
ТОО «BioProm Technologies»
Республика
Казахстан, Акмолинская область, г. Степногорск
ОЗДОРОВЛЕНИЕ И РАЗМНОЖЕНИЕ КУЛЬТУРЫ БАТАТ
В КАЗАХСТАНЕ С ПОМОЩЬЮ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Батат (Ipomoea batatas) – многолетнее растение семейства Вьюнковые (Comvolvulaceae) происходит из Южной Америки, в культуре возделывают
как однолетнее с периодом вегетации от 3,5 до 8 месяцев [1].
Повышенный интерес к
использованию батата, связан с его высокими продовольственными
качествами. Батат используют на производство муки, крахмала, экологически
безопасных чипсов и многого другого. Батат является диетическим продуктам,
обладает антиоксидантной активностью и применим к употреблению в сыром виде.
Батат имеет высокую адаптивность на маргинальных землях, таких как
засушливые, земли с высокой соленостью, на загрязненных тяжелыми металлами
областях [2]. Батат можно считать растением
комбинированного использования с высоким содержанием питательных веществ [3].
Высокие пищевые
и кормовые достоинства, универсальность использования, хорошая продуктивность
способствовали его распространению во многих странах. Не смотря на то, что
родиной батата считается полоса субтропиков, он отлично может произрастать и на
территории Казахстана.
Республика Казахстан, особенно Южно-Казахстанская область, располагает
обширными земельными угодьями и соответствующими климатическими условиями для возделывания батата.
Так как
батат тропического происхождения, он хорошо адаптируется к теплому климату и
лучше всего растёт в летний период. Батат чувствителен к холоду и его нельзя
высаживать до тех пор, пока сохраняется опасность заморзков.
Выбор
способа размножения очень важен для получения хорошего урожая. Существующие на
данный момент способы размножения позволяют существенно продлить вегетационный
период с целью повышения урожая, что очень актуально, поскольку батат очень
теплолюбивая культура.
Целью
работы являлась отработка технологии получения оздоровленного материала батата для расширения возможностей развития
сладкого картофеля в Казахстане.
В
качестве объекта исследований выбраны разные по степени формирования и созревания клубни
батата, полученные сотрудниками Инжинирингового Исследовательского Центра по
растительным системам (PSERC) Корейского исследовательского института биологических наук и
биотехнологии (KRIBB).
Результаты
Оздоровление сортов батата от вирусов проводили методом
культуры апикальных меристем в условиях in
vitro в сочетании с методом термотерапии, при котором клубни
батата предварительно перед изоляцией верхушечной
меристематической ткани подвергали тепловой температурной обработке при
температуре 35-42оС для ингибирования бактериальной и грибной
инфекции в течение месяца.
Перед
вычленением меристем, верхушки побегов стерилизовали для удаления грибных и
бактериальных инфекций, находящихся на поверхности тканей. В ламинар-боксе меристемы размером 0,2-0,5 мм вычленяли от растений под бинокулярным микроскопом с
20-24-кратным увеличением и переносили на агаризованную питательную среду для роста меристем [5].
В качестве
питательной среды для культивирования апикальной меристемы in vitro подработали модифицированные растворы питательной среды Мурасиге и Скуга.
Компоненты
питательной среды: макросоли - 50 мл/л; микросоли – 1,0 мл/л; CaCl2 х 2H2O – 50,0 мл/л; Fe-хелат - 5,0 мл/л; агар -7000,0 мг/л; аденин – 40,0
мг/л; активированный уголь – 10000,0 мг/л; биотин – 1,0 мг/л; витамин В12 - 0,015 мг/л; гибберелловая
кислота - 1,0 мг/л; кинетин - 1,0 мг/л; мезоинозит - 100,0 мг/л; никотиновая
кислота - 1,0 мг/л;
пантотенат кальция - 10,0 мг/л; пиридоксин - 1,0 мг/л; рибофлавин - 0,1 мг/л;
сахароза - 10000,0 мг/л; тиамин - 1,0 мг/л; феруловая кислота - 0,02 мг/л;
Полученные
из апикальных меристем растения с 5-6 листочками черенковали. Черенки культивировали
в факторостатной комнате, с 16-часовым световым режимом, освещенностью – 5-6
тыс. люкс, температурой – 24-25оС, влажностью – около 70% с последующей регенерацией растений
батата.
На рисунке
1 представлены апикальные меристемы на питальной среде для апикальных
меристем батата (а) и выросшие меристемные
растений (б).
а б
Рисунок 1 – Апикальные меристемы батата на питательной
среде
В
результате, методом апикальных меристем получены меристемные линии сортов
батата. Вычленено 440 верхушечных и боковых меристемных экспланта, которые
помещены в пробирки с модифицированной
питательной средой Мурасиге и Скуга с добавлением активированного угля для
культивирования меристем in vitro.
Через 30-50 дней из выделенных меристем вырастали пробирочные растения.
Полученные из меристемных растения с 5-6 листочками
черенковали методом микроклонального размножения [6]. Меристемные растения в стерильных условиях ламинар-боксов разрезали
черенки с пазушной почкой размером порядка 1 см, затем высаживали черенки с
питательной средой Мурасиге и Скуга.
Микроклональное
размножение меристемных растений батата осуществляли черенкованием с интервалом
в 15-20 дней на питательной среде. Для ускоренного размножения пробирочных
растений батата подработаны варианты состава питательных сред. Оптимальной
средой для роста и развития пробирочных растений оказалась модифицированная
среда на основе Мурасиге-Скуга.
Сравнительное изучение размножения пробирочных растений показало, что наиболее
оптимальными вариантами сред являются питательные среды - В-8а, В-6/1, на которых
отмечен более интенсивный рост, формирование более крепких растений с
утолщенным стеблем, хорошей листовой пластинкой и относительно хорошо
развитая корневая система.
С
целью получения стабильных результатов исследований будет продолжена
оптимизация состава питательных сред для культивирования батата.
Обсуждение
Исследования
по совершенствованию способов ускоренного размножения различных по скорости
созревания сортов батата, выращиваемых в культуре in vitro, и улучшению адаптационных способностей меристемных
растений являются актуальными. Создание посадочного материала ведется в течение
всего года, а не только в весенне-летний сезон, как при клоновом отборе в
полевых условиях.
Это даст
возможность обеспечивать посадочным материалом высокого качества сельскохозяйственные
предприятия, что будет способствовать гарантии получения высоких урожаев.
Литература
1. Artschwager E. On the anatomy of sweetpotato root
with notes on internal breakdown. J.Agric. 1924 – P. 157-166
2. Chatterjee D. A. Sweet potato an important source of subsidiary food //
Science and Culture. – 1959 – P. 354-358.
3. Kuo G., Lin S., Green S. Handling of sweet potato
germplasm. Asian // Vegetable Research and Developement Center. – 1985 – P. 85-234.
4. Бутенко Р.Г. Культура клеток растений и биотехнология. – М.: Наука, 1986.
– С. 81.
5.
Глеба Ю.Ю., Сытник К.М. Клеточная инженерия растений – Киев: Наукова думка, 1984.- С. 45.
6. Калашникова Е.А., Кочиева Е.З., Миронова О.Ю. Практикум
по сельскохозяйственной биотехнологии. – М.: Колос, 2006.– С. 144.