Адаптация к условиям почвы отселектированных на устойчивость к засолению in vitro регенерантных линий березы. С. 78-92

УДК

630*161.443.6:57.085

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-3-78-92

Аннотация

Тканевая и клеточная селекция растений в культуре in vitro является перспективным направлением, дополняет и ускоряет традиционную селекцию. Моделирование стресса в строго контролируемых условиях на селективных средах позволяет проводить отбор по устойчивости к негативным факторам среды (в т. ч. к засухе и засолению), сохранять и клонировать in vitro варианты с искомыми признаками. Для лесных древесных растений вопросы, касающиеся адаптации толерантных генотипов к условиям ex vitro, изучены недостаточно. В рамках данного исследования рассмотрены особенности адаптации к нестерильным условиям почвы 3 линий березы: пушистой, карельской и далекарлийской – отселектированных в культуре in vitro на устойчивость к засолению (NaCl и Cd(NO3)2). Оценивали приживаемость, рост и развитие растений в зависимости от возраста, состава субстрата и схемы адаптации. Выявлено, что для успешной приживаемости регенерантов березы в условиях почвы их подготовка к этому этапу должна начинаться на стадии микроразмножения. Показана целесообразность использования питательной среды ½ MS без гормонов для получения регенерантов с активным спонтанным ризогенезом, нормальным ростом и развитием, без признаков сомаклональной изменчивости, сбалансированных по размеру побегов и корневой системы. Наиболее высокая приживаемость ex vitro (в среднем 97–99 %) получена при 2-этапной схеме адаптации растений: 14 суток в условиях лаборатории, затем 14 суток в теплице (по сравнению с 1-этапной адаптацией – 28 суток в лаборатории) с последующей высадкой в мае в защищенный грунт теплицы. Показана предпочтительная высадка 1-месячных регенерантов высотой 4,5–6,0 см в контейнеры с субстратом из торфогрунта в сочетании с перлитом в соотношении 3:1. У всех 3 линий установлено активное боковое ветвление корней – в среднем 6–7 корней 1-го порядка и 18–29 корней 2-го порядка. По-видимому, более низкая кратковременная ночная температура в теплице в весенний период по сравнению с дневной стимулирует формирование развитой разветвленной корневой системы. Это обеспечивает лучшее снабжение растений водой и элементами питания, способствуя полной реализации их адаптивного потенциала. После 1–2 лет доращивания в теплице устойчивые к засолению саженцы соответствовали размерам стандартного посадочного материала, который может быть использован для целей защитного лесоразведения и создания испытательных культур.

Сведения об авторах

О.С. Машкина^1,2*, канд. биол. наук, доц.; ResearcherID: H-7362-2014,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8252-2192
Т.М. Табацкая¹, ст. науч. сотр.; ResearcherID: ABB-2914-2021,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1104-4255

¹Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии, ул. Ломоносова, д. 105, г. Воронеж, Россия, 394087; mashkinaos@mail.ru*, tatyana.tabacky@gmail.com
²Воронежский государственный университет, Университетская пл., д. 1, г. Воронеж, Россия, 394018; mashkinaos@mail.ru*

Ключевые слова

береза, толерантные линии, микроразмножение, субстрат, адаптация, рост, корнеобразование, in vitro, ex vitro

Для цитирования

Машкина О.С., Табацкая Т.М. Адаптация к условиям почвы отселектированных на устойчивость к засолению in vitro регенерантных линий березы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 3. С. 78–92. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-3-78-92

Литература

1. Бовичева Н.А., Шабунин Д.А., Жигунов А.В., Подольская В.А. Выращивание саженцев триплоидной осины из регенерантов, полученных по технологии in vitro // Тр. СПбНИИЛХ. 2006. Вып. 3 (16). С. 68–76.
2. Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф. Влияние кадмия на геммо- и ризогенез карельской березы // Физиология растений. 2022. Т. 69, No 4. С. 408–416. https://doi.org/10.1134/S1021443722040197
3. Гигалошвили Т.С., Родькин О.И., Реуцкий В.Г. Условия микроклонирования формируют специфический культуральный фенотип // Биология клеток растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда. М.: ИФР РАН, 1997. С. 413.
4. Деменко В.И., Лебедев В.Г. Адаптация растений, полученных in vitro, к нестерильным условиям // Изв. ТСХА. 2011. Вып. 1. С. 60–70.
5. Жигунов А.В. Применение биотехнологий в лесном хозяйстве России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2013. No 2. С. 27–35.
6. Кодун-Иванова М.А. Показатели водного стресса микроклонально размноженных растений осины Populus tremula при их выращивании в условиях ex vitro // Тр. БГТУ. 2017. Сер. 1, No 2. С. 146–155.
7. Коллекция in vitro клонов ценных генотипов лиственных древесных растений. Научно-технологическая инфраструктура Российской Федерации. Режим доступа: https://ckp-rf.ru/catalog/usu/569228/ (дата обращения: 03.03.24).
8. Красинская Т.А., Кухарчик Н.В., Кастрицкая М.С. Адаптационный процесс растений-регенерантов, выращенных в культуре in vitro, в условиях ex vitro и способы его улучшения // Плодоводство. 2010. Т. 22. С. 309–320.
9. Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений: в 2 т. Т. 2. М.: Юрайт, 2023. 459 с.
10. Макаров С.С., Антонов А.М., Александрова Ю.В., Лебедева О.П., Кузнецова И.Б. Адаптация триплоидной осины к условиям ex vitro с применением гидропонной установки // Сиб. лесн. журн. 2023. No 3. С. 27–33. https://doi.org/10.15372/SJFS20230304
11. Машкина О.С., Табацкая Т.М., Внукова Н.И. Технология долгосрочного хранения в культуре in vitro ценных генотипов березы и выращивание на ее основе посадочного материала // Биотехнология. 2019. Т. 35, No 3. С. 57–67. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2019-35-3-57-67
12. Михин В.И., Михина Е.А. Особенности формирования защитных насаждений из березы повислой с Центральной лесостепи России // Лесотехн. журн. 2019. No 4. С. 41–49. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2019.4/5
13. Рахтеенко И.Н. Рост и взаимодействие корневых систем древесных растений. Минск: АН БССР, 1963. 254 с.
14. Робонен Е.В., Чернобровкина Н.П., Егорова А.В., Зайцева М.И., Нелаева К.Г. Морфометрические критерии оценки качества контейнерных сеянцев хвойных пород // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. No 5. С. 42–57. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-42-57
15. Табацкая Т.М., Машкина О.С. Опыт долговременного хранения коллекции ценных генотипов березы с использованием безгормональных питательных сред // Лесоведение. 2020. No 2. С. 147–161. https://doi.org/10.31857/S0024114820020084
16. Титов А.Ф., Шибаева Т.Г., Икконен Е.Н., Шерудило Е.Г. Реакции растений на кратковременные ежесуточные понижения температуры: феноменология и механизмы // Физиология растений. 2020. T. 67, No 6. С. 599–615. https://doi.org/10.31857/S0015330320060184
17. Худолеева Л.В., Куцоконь Н.К. Порiвняння солестiйкости представникiв родин Populus i Salix в умовах in vitro // ScienceRise: Biological Science. 2018. No 2 (11). С. 35–38. https://doi.org/10.15587/2519-8025.2018.129702
18. Chornobrov O., Melnyk O., Karpuk A., Vasylyshyn R. Peculiarities of Plant Adaptation of Interspecific Hybrid Betula ex vitro. Scientific Horizons, 2023, vol. 26, no. 11, pp. 49–57. https://doi.org/10.48077/scihor11.2023.49
19. Fernández R., Bertrand A., Casares A., García R., González A., Tamés R.S. Cadmium Accumulation and its Effect on the in vitro Growth of Woody Fleabane and Mycorrhized White Birch. Environmental Pollution, 2008, vol. 152, iss. 3, pp. 522–529. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2007.07.011
20. Jan N., Qazi H.A., Ramzan S., John R. Developing Stress-Tolerant Plants Through in vitro Tissue Culture: Family Brassicaceae. Biotechnologies of Crop Improvement, 2018, vol. 1, pp. 327–372. https://doi.org/10.1007/978-3-319-78283-6_10
21. Kou J., Yan D., Qin B., Zhou Q., Liu C., Zhang L. Physiological Response Mechanism of European Birch (Betula pendula Roth) to PEG-induced Drought Stress and Hydration. Frontiers in Plant Science, 2023, vol. 14, art. no. 1226456. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1226456
22. Mashkina O.S., Tabatskaya T.M., Korchagin O.M. In vitro Selection of Birch for Tolerance to Salinity Stress. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 875, art. no. 012082. https://doi.org/10.1088/1755-1315/875/1/012082
23. Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assays with Tobacco Tissue Cultures. Phisiologia Plantarum, 1962, vol. 15, iss. 13, pp. 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
24. Rai M.K., Kalia R.K., Singh R., Gangola M.P., Dhawan A.K. Developing Stress Tolerant Plants through in vitro Selection – An Overview of the Recent Progress. Environmental and Experimental Botany, 2011, vol. 71, iss. 1, pp. 89–98. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.10.021
25. Rohr R., Iliev L., Scaltsoyiannes A., Tsoulpha P. Acclimatization of Micropropagated Forest Trees. Acta Horticulturae, 2003, vol. 616, pp. 59–69. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2003.616.3
26. Terletskaya N., Khailenko N., Zhambakin K. Stability of Cereal Crops to Drought and Saline Stress in vivo and in vitro. Journal of Life Sciences, 2013, vol. 7, no. 2, pp. 135–144. https://doi.org/10.17265/1934-7391/2013.02.006