ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2020, № 2, С. 147–161


ОПЫТ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ КОЛЛЕКЦИИ ЦЕННЫХ ГЕНОТИПОВ БЕРЕЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЗГОРМОНАЛЬНЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД
Т. М. Табацкая1, О. С. Машкина1,2
1ФГБУ Всероссийский НИИ лесной генетики, селекции и биотехнологии
Россия, 394087 Воронеж, ул. Ломоносова, д.105
2ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет»
Россия, 394006 Воронеж, Университетская пл., 1
E-mail: mashkinaos@mail.ru


Поступила в редакцию 20.09.2018 г.
Проводили исследование 12 коллекционных клонов березы повислой (Betula pendula L.), карельской (B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti), далекарлийской (B. pendula “dalekarlica”(L.f.))  и пушистой (B. pubescens Ehrh.) разной длительности хранения in vitro и оценивали их регенерационную способность, генетическую стабильность, характер проявления ценных признаков в полевых условиях (ex vitro). Выявлено, что в процессе многолетнего хранения in vitro (от года до 26 лет) с использованием питательных сред без гормонов и периодического тиражирования микрорастений для получения посадочного материала все клоны демонстрировали высокую жизнеспособность, хорошую спонтанную укореняемость микрочеренков (87-100%), нормальный рост и развитие с сохранением ростовых и морфологических особенностей. В ходе длительного культивирования клоны проявляли цитогенетическую стабильность, сохраняя плоидность (2n=2х=28, 2n=3х=42 или 2n=4х=56) и миксоплоидную природу материнских деревьев. Полевые испытания (ex vitro) клонов после длительного хранения in vitro выявили их высокую приживаемость и сохранность (71-99%), внутриклоновую однородность и идентичность исходным деревьям (по росту, качеству древесины и молекулярно-генетическим особенностям). Исключение гормонов из состава питательной среды на этапах хранения и клонирования in vitro способствовало уменьшению возможности возникновения сомаклональной изменчивости и обеспечивало генетическую стабильность коллекционных образцов. Это создает основу использования коллекции в длительной пересадочной культуре in vitro для сохранения ex situ и устойчивого воспроизводства ценных генотипов березы, выращивания качественного посадочного материала для создания лесных культур целевого назначения.
Ключевые слова: Betula spp., коллекция in vitro, питательная среда без гормонов, длительное хранение, тестирование растений in vitro и ex vitro.
DOI: 10.31857/S0024114820020084


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Александров А., Пандева Д. Лесные генетические ресурсы Европы, их сохранение и использование // Теоретическая и прикладная экология. 2008. № 1. С. 80–84.

  • Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. 159 с.

  • Буторина А.К. Цитогенетика хозяйственно-ценных форм карельской березы // Генетика. 1985. Т. XXI. № 7. С. 1192–1198.

  • Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф., Кузнецова Т.Ю. Карельская береза: биологические особенности, динамика ресурсов и воспроизводство. Петрозаводск : Изд-во Карельского НЦ  РАН, 2013. 312 с.

  • Газизуллин А.Х., Сингатуллин И.К. Состояние березняков возвышенного Заволжья Республики Татарстан после засухи 2010 года // Вестник КазГАУ. 2014. № 2 (32). С. 99–103.

  • Деменко В.И., Шестибратов К.А., Лебедев В.Г. Укоренение – ключевой этап размножения растений in vitro // Известия ТСХА. 2010. Вып. 1. С. 73–85.

  • Ерицов А.М., Волков С.Н., Ломов В.Д. Катастрофические лесные пожары последних лет // Лесной вестник. 2016. Т. 20. № 5. С. 106–110.

  • Ирошников А.И. Изучение, охрана и рациональное использование генофонда лесов // Биосфера и человек: Сб. статей, М. : Наука, 1975. С.60–62.

  • Исаев А.С., Барталев С.А., Лупян Е.А., Лукина Н.В. Спутниковое зондирование Земли – уникальный инструмент мониторинга лесов России // Вестник РАН. 2014. Т. 84. № 12. С. 1073–1079.

  • Комплексная программа «Развитие биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года» (БИО 2020). 2012. Утв. постановлением Правительства Российской Федерации № 1853п-П8 от 24.04.2012 http://economy.gov.ru/wps/wcm/connect/2c9d7d804b0988f09b2a9ba338dd8a95/biotechdevelopcomprog_2020.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=2c9d7d804b0988f09b2a9ba338dd8a95 (Дата обращения 14.08. 2018 г).

  • Концевая И.И. Длительное хранение микрорастений березы в культуре тканей // Лесоведение. 2009. № 5. С. 50–56.

  • Кунах В.А. Пластичность генома соматических клеток и адаптивность растений // Молекулярная и прикладная генетика. 2011. Т. 12. С. 7–14.

  • Лукина Н.В., Исаев А.С., Крышень А.М., Онучин А.А., Сирин А.А., Гагарин Ю.Н., Барталев С.А. Приоритетные направления развития лесной науки как основы устойчивого управления лесами // Лесоведение. 2015. № 4. С. 243–254.

  • Машкина О.С., Табацкая Т.М., Морковина С.С., Панявина Е.А. Выращивание посадочного материала тополя белого (Populus alba L.) на основе коллекции in vitro и оценка его себестоимости // Лесотехнический журнал. 2016. Т. 6. № 1 (21). С. 28–44.

  • Молканова О.И., Коновалова Л.И., Стахеева Т.С. Особенности размножения и сохранения коллекции ценных и редких видов растений в условиях in vitro // Бюллетень ГНБС. 2016. № 120. С. 17–23.

  • Падутов В.Е., Баранов О.Ю., Воропаев Е.В. Методы молекулярно-генетического анализа. Минск : Юнипол, 2007. 176 с.

  • Писаренко А.И. Защитные леса и защитное лесоводство в устойчивом лесоуправлении // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2014. № 1(21). С. 5–17.

  • План мероприятий («дорожная карта») «Развитие биотехнологий и генной инженерии». Утв. Распоряжением Правительства Российской Федерации № 337-р от 28.02.2018 http://static.government.ru/media/files/v6MiUgQdmSRpmUebtv8Aqzk2KdmZ76CI.pdf (Дата обращения 14.08.2018).

  • Решетников В.Н., Спиридович Е.В., Носов А.М. Биотехнология растений и перспективы ее развития // Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 1. С. 3–17.

  • Саматова И.С., Шарова Е.И., Щипарев С.М., Гавриленко Т.А., Медведев С.С. Динамика физиологических и биохимических показателей микрорастений ежевики при длительном хранении in vitro // Вестник Санкт-Петербургского университета. 2008. Сер. 3. Вып. 3. С. 127–137.

  • Сафразбекян С.А., Урманцева В.В., Катаева Н.В. Роль сахарозы в регуляции морфогенеза каперса in vitro // Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. М.: Наука, 1991. С. 192–197.

  • Табацкая Т.М., Бутова Г.П., Машкина О.С. Объект № 95. Опытные плантационные культуры хозяйственно-ценных форм карельской березы, созданные на основе технологии in vitro // Опытно-производственные селекционно-семеноводческие объекты НИИЛГиС. Воронеж: НИИ лесной генетики и селекции, 2004. Т.2. С. 171–172.

  • Третьякова И.Н., Пак М.Э., Иваницкая А.С., Орешкова Н.В. Особенности соматического эмбриогенеза длительно пролиферирующих эмбриогенных клеточных линий Larix sibirica in vitro // Физиология растений. 2016. Т. 63. № 6. С. 812–822.

  • Cha-um S., Kirdmanee C. Minimal growth in vitro culture for preservation of plant species // Fruit, Vegetable & Cereal Science & Biotechnology. 2007. V. 1. P. 13–25.

  • Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochemical Bulletin. 1987. N 19. P. 11–15.

  • Eliasson L., Bollmark M. Ethylene as possible mediator of light-induced inhibition of root growth // Physiologia Plantarum. 1988. V. 72. N 2. Р. 605–609.

  • Gaidamashvili M., Khurtsidze E., Khechoshv V. Conservation of six threatened tree species of Georgia by in vitro propagation //  Acta Horticulturae. 2017. V. 1187. Р. 189–198.

  • Kulju K.K.M., Pekkinen M., Varvio S. Twenty-three microsatellite primer pairs for Betula pendula (Betulaceae) // Molecular Ecology Notes. 2004. V. 4. N 3. P. 471–473.

  • Kuznetsova O.I., Ash O.A., Gostimsky S.A. The effect of the duration of callus culture on the accumulation of genetic alterations in pea Pisum sativum L // Russian Journal of Genetics. 2006. V. 42. N 5. P. 555–562.

  • Martin M.T., Pedranzani H.E., Sierra de Grado R. Behavior and preservation of an in vitro collection of European aspen in Spain // Biocell. 2007. V. 31. N 1. P. 41–49.

  • Mashkina O.S., Butorina A.K., Tabatskaya T.M. Karelian birch (Betula pendula Roth var. carelica Мerkl.) as a model for studying genetic and epigenetic variation related to the formation of patterned wood // Russian Journal of Genetics. 2011. V. 47. N 8. С. 951–957.

  • Mashkina O.S., Tabatskaya T.M., Starodubtseva L.M. Mass clonal propagation of Karelian birch and poplar through long-term shoot multiplication // Russian Journal of Plant Physiology. 1999. V. 46. N 6. P. 835–837.

  • Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with Tobacco tissue cultures // Physiologia Plantarum. 1962. V. 15. P. 473–497.

  • Popov A.S., Popova E.V., Nikishina T.V., Vysotskaya O.N. Cryobank of plant genetic resources in Russian Academy of Sciences // International Journal of Refrigeration. 2006. V. 29. № 3. P. 403–410.

  • Pritchard H.W., Moat J.F., Ferraz J.B.S., Marks T.R., Camargo J.L.C., Nadarajan J., Ferraz I.D.K. Innovative approaches to the preservation of forest trees // Forest Ecology & Management. 2014. V. 333. P. 88–98.

  • Rathwell R. In vitro propagation and preservation of cherry birch (Betula lenta L.). Guelph, Ontario, Canada: University of Guelph, 2015. 117 p.

  • Shestibratov K.A., Lebedev V.G., Miroshnikov A.I. Forest Biotechnology: methods, technologies, and perspectives // Biotechnology in Russia. 2008. N 5. P. 1–34.

  • Shibli R.A., Shatnawi M., Subaih W.S., Ajlouni M. In vitro conservation and cryopreservation of plant genetic resources: A review // World Journal of Agricultural Sciences. 2006. V. 2. N 4. Р. 372–382.

  • Smykal P., Valledor L., RodríguezR., Griga M. Assessment of genetic and epigenetic stability in long-term in vitro shoot culture of pea (Pisum sativum L.) // Plant Cell Reports. 2007. V. 26. N 11. Р. 1985–1998.

  • Vidyagina E.O., Filippov M.V., Shestibratov K.A. Long-term of different aspen genotypes in vitro without repotting // Plant Cell Biology in Vitro and Biotechnology // Proc. Conf., 2013. Kazan, October 14-18. 2013. Р. 274.