ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ЭХИНАЦЕИ
СПОСОБ МИКЮКАОНААЬНОГО РАЗМНОЖЕНИЯ СОРГОВ И ГИБРИДОВ ЭХИНАЦЕИ Землянухина О.А.', Кондратьева А .М. 2 , Карпеченка И.Ю. 2 , Вепринцев В.Н. , Карпеченка К . А . 3 , Карпеченка Н.А. 2 , Калаев В.Н . 3
2
'В НИИ сахарной свеклы и сахара им. А.А. Ма злумо ва ,
Рамань Воро н ежской обл., Россия, 2
oz54@mail.ru,
ФГУП "Научно-исследовате л ьски й и нститут лесной генетики
и селекции, Воронеж, Рос с ия , 3
knuyta_ 2007@mail.ru,
ФГБОУ ВПО "Воронежский госуд арственный университет",
Воронеж, Россия,
Dr_Huixs@mail.ru
Резюме. Высокий спрос на растения эхинацеи рождает
необходимость п олучения пла нтаци онных количе ств расте ний.
Целью настоящей статьи является разработка метода
микроклонального размножения эхинацеи в
культуре
ткани,
адаптация выращенных расте ний к тепличному грунту, наблю дение за перезимовавшими в разных условиях (обогреваемая
теплица , открытый грунт) растениями. Экс плантами для куль тивирования
in vitro
взяты семена и листовые высечки, сохра
нившие крупное жилкование. Стерилиза цию проводили с ис
п ользованием
(0, 0 15%).
отбеливающего
средс тва
и
мертиолята
Средой инкубации листьев являлась баз овая МС,
дополненная
1
мгjл БАП. Спонтанный ризогенез наблюдал ся
в о тсутств ие гормонов. Рекомендована прямая высадка адап тированных лабораторных растений в усл овия нес терильного открытого грунта с по следующим укр ытием под зиму.
Summary. А grea t demand in Echiпacea is the reason to expend plaпtatioпs. The goal of this research is to estaЫish protocol for micropгopagation of Echinacea angustifo/ia and Е. purpurea О. С. and some hybrids and new stгains, plant adaptation to green house soil as we/1 as obseгvation of Ьу pass the winter plants in different conditions such as heated green house or open soil. Th e obtained data revealed that seeds steгilization with Cf·' ( 4%) fol/owed Ьу 70 % ethanol for 30 sec gave the best results for seed germination and suгvival percentage. Leaf sterilization was reached Ьу the use of 4% Cf·' and О, О 15 % meгthiolate for 15 min. Leaf explants were used for callus formation . The best results for leaf regeneration were oЬtained with MS medium supplemented with 1. О mg/ 1ВА and as for seeds it was oЫained with the use of hormone free basal medium. Rooting of regenerated shoot explants was successful оп
56
Раздел 1. БИОЛОГИЯ , ИНТРОДУКЦИЯ И ВЫРАЩИВАНИЕ ЭХИНАЦЕИ
Murashige and Skoog medium without the addition indo/e-3-butyric acid or indoleacetic acid. lt was recommended to implement straight transplanting of adapt laboratory plants to unsterilise open soil with the following up covering them for the winter period. Одним из наиболее привлекательных с декоративной точки зре ния растений является эхинацея. За последнее де с ятилетие по яви лось множество новых сортов, которые ранее трудно было даже во
образить. Каждый год появ Аяется около десятка новых наименова ний, селекцио не рами выведе ны сорта, обладающие душистым запа хом, с малиново-розовыми, оранжевыми, желтыми и белыми махро вы.vrи,
поникающим и,
с
возвышающимися
венчиками
цветками.
О б ычн о растения размн ожают либо семенным размножением, либо деАением куста . В связи с высокой ценнос тью, выяв л ением все боАь шего медицинского значени я, а также практически н еограниченным
спросом на новые декорати вные сорта возникает н еобход имость в создании ПАантаций эхина цеи. Этого можно достичь с помощью раз
множения растений в условиях iп
vitro.
Особо сто ит отметить, что
современные гибриды обла даю т частичной ИАИ полной ст ерильнос тью
[2] ,
поэтому их р азмножа ют Аибо делением корней, либо путем
мик рочерен кова ния . В оте честв енной Аитературе нет досто вер ных источников по ми кр окло н аА ьному размн ожению этих цветов, одн а
ко белорусский питомник Нимфея про дает множ ество сорто в эхи нацеи, выращенных способом
in vitro [ 1].
В иностранных источниках
qасто дАя обра:~ования адвентивн ых поб егов, их изоАирования и р и зоге не за испоАьзуют нескоАько типов гормонов
[3, 8].
Целью работы была разработка метода микрокАонаАьно г о раз множения эхинацеи в ку,lЬтуре ткани, адаптации выращенных расте
ний к те пАи'-lному грунту, набАюдение за пере зимо вавшими растени ями в разных усло виях (те пАица, отк рыты й грунт). В качестве объекта иссАедования быАи испол ьзов а ны растения э. узколистной и п урпурной, произрастающие на территории бота
нического сада им. пр оф. Б.М. Ко зо- Полянекого Вороне жско го го суниверситета, а так же купленные со рта
Mi lkshake, Indiaca, Hot
рауа, Cocuпut Lime (nитомник Селиной, сайт
Р а
(http: / / www.selina-
m.ru/index.pbp), Стари нно е вин о , Осеннее полнолуние (питомник Сады России, сайт http:/ / sad-i-ogorod.ru), Secret Joy, Secret Lust (питомник Р озо вый Сад, сайт http:/ / www.rozovysad.ru), DouЬie de57
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ЭХИНАЦЕИ
ker, Green Envy (nитомник Сад Мечты, сайт http:/ / www .sad-
mechty.ru/ .). Для введения в культуру ткани использовали семена и молодые и з релые листья. Стерилизацию семян проводили с предварительным отмыванием в п ро точной воде в мар;1евых мешочках
(20-30
мин.).
Дал ь нейшую работу проводили в стерильных условиях. Отмытые се
мена помеща11и на
20
мин. в емкости, содерж:а щие 4 %-й раствор бы
тового отбел ивателя "Бели з на", затем переносили в 7 % -й этанол на
30
сек. Трижды отмытые стерильной дистиллированной водой семена
помещали в условия 16-часового фотопериода на поверх ность базо
вой безгормональной питательной среды М урас иге и Скуга (МС)
[7 ].
На пе рвой стадии стерилизации листьев их протир али раствором стирального
порошка,
за тем
помещали
Д ;1Я
улучшения
смачивания
поверхности в раствор любо г о моющего с р едства, з аменяющего до рогостоящий
Tween.
Емкост и с листьями накрывали мар 11ей, промы
вали под прото ч ной водой для удал ения сапрофитной микрофлоры
в течение
20
ми н. Далее экспланты с терилизовали смесью 0,015/а
мертиолята и 4/о "Б елизны" в течение
15-20
мин. По сле тр ехкратно
го отмывания стерильной водой высечки листьев размером 1х1, 2х2 см помещали на поверхность полной МС, дополненной бензиламинопу
рином (БАП) в концентрации 1 мг/ л . Питател ьные среды были доведены до рН ны п ри
121 , С
и
1,2
атм. в течение
кой горячим паром
(10
20
5,7±0,1,
автоК;1а в ирова
мин. с предварительной п родув
мин .) . В качестве культивационных сосудо в
ис по льзовали пенициллиновые пузырьки (семена), а также пАасти ковые контейнеры для культуры ткани
Примерно че рез
2 неде11и
Magenta
В ох ,
ASCO.
инкуб ирования на базальной части экс
плантов (в случае листовых высечек) начи нае тся образование мо р фагенного каллус а. При переносе таких растений на безгормонаАь ную среду начинается вытягивание эксп11а нта и спонтанное образо вание корней. На протяжении
2-3
посл едующ их недель у основания
появляются адв е нтивные побеги, кото рые изолировали и пересажи ваАи на среду того же состава.
Предлагаемый нами способ выг одно отличается от имеющихся использованием только одного гормона
-
БАП, тогда как укорене
ние экс л лантов происходи т спонтанно, независимо от того, исполь
зуются семена или высечки лис тьев . Для микроразмножсния можно
58
Раздел
1.
БИОЛОГИЯ , ИНТРО ДУ КЦИЯ И ВЫРАЩИВАНИЕ ЭХИН АЦЕИ
также использовать стеблевые экспланты с пазушными п очками (по типу размножения древесных и кустарников). Однако если стоит цель
размножать
растение,
не
достигшее
стадии
цвет ения,
вполне
можно довольствоваться высечками листьев, сохраняющих главное
жилко в ание. На рисунке представлены стадии микрокАонального
размножения эхинацей (рис.). Некоторыми авторами при микрокло нальном
размножении
эхинацей
использоваАи
активированный
уголь с целью притенения базальных участ ко в для лучшего кар необразования
[5, 6, 10]. Американские -
способ микрора з множения р асте ний
ученые применяли еще один
соматический эмбриогенез .
Н а до отметитh, что образующиеся при этом специфические каАлус ные ткани могут при регенерации привести к нарушению чистоты ли
нии за сqет эффек та сомаклональной изменqивости. Однако неко то рые исследоватеАи,
несмотря
на
з начительное удорожани е и удли
нение процесса, применяют как этот метод, так и генетиqескую ин
женерию для получения новых сортов и гибридов растений
Р ис.
1. Стадии
[5,9,10].
:uикро7(л она ль но zо размнож ения эхина ц еи: А - образоба
ни е корней на выс е ~ках листьеВ; Б- изолиров а нны е побеги ; В - укорениВ ши ес я noбezu перед Высадкой в грунт.
Укорененные растения были пикированы в nрозрач н ые пластико
вые емкости, на 2/ 3 за полненные грунтом, с остоящим из чернозема, торфа и песка в с оотношении
1:1:1.
Растения извлекали и з пит атель
ной среды и сажали в емкость, предварительн о проАитую водой . Мо
мент изв лечения этих побегов и их адаптация к новым условиям окру
женощей среды критичен из- за быстрой потери тургора тканями побе га (отсутствие нормально развитых устьиц, функционирование мета-
59
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ЭХИНАЦЕИ
болических циклов, пе характерных для растений
in vivo).
Нами дела
лось в почве углубление, куда ставили черенок, расправ;1ЯЯ r.;о рни и
осторожно подсыпая почву , аккуратно поливая ее для более полного обхвата корней. Посаженные растения накрывали стеклом или плас тиковыми стаканчиками, помещали в ус ;1овия 16-часового фотопери
ода и лервые
2-3
дня не открывали. В после дующи е дни растения пе
риодически проветривали, остав;1ЯЯ узкую щель для притока воздуха.
На первых порах исследований контейнерные растения, независи мо от их происхожд ения
-
купленный корень в торфе, р астен ие в
горшке или пол ученное микроклонально- переводили для зимовки в
отапливаемую поликарбонатную теплицу. Однако это привело к вы падению практически все х растений весной из- за грибных бо11езней, проявлявшихся р ан ее, чем растение входило в рост . Поэтом у наш и
рекомендации включ ают прямую высадку адаптированных ла бора торных растений в ус11овия нестерю\ьного открытого грунта с после
дующим укрытием под зиму . Для более успешной зимовки К;\ониро ванные растения необходимо получать в конце весны
-
нача 11е лета,
тогда к осени у них образуется хорошо разветвленная ко рневая сис
тема, чего не наблюдается с растениями, выращенными в середине ле та и осенью. Поэтому хотя микроклональное размножение чер ез
стеблевую куль туру удобнее по ц елому ряду параметров, для успеш
ной зимовки подходит размножение высечками листьев через обра зование каллуса и прямой регенерации укоренившихся экспла нт ов .
Несмотря на многочисленные данные о пониженной всхожести семян эхинацеи, практика показывает, что е сА и по окончании цвете
ния не убра ть корзинки семян, то через некотор о е время они могут
заполонить весь участок, превращаясь в обычный сорняк, требую щий постоянного отслеживания и удаления. Но та кая благополуч ная
картина
размножения
относится
не
ко
всем
сортам
эхинацеи,
например, к гибридам , менее устойчивых к вымерзанию. Тем н е ме нее со второго года выращивания в условиях Центрального Чернозе
мья растения не требуют зимнего укрытия. Известно , что рынок России на водне н европейским п осадоч ны м
материаАом , окоАо 90/о саженцев привезсны из- за границы . Даже отечественные п и томни ки, сосредоточенные в большинстве своем в Москве, работают изначально на им портном материа л е. Проходит неско;1ь ко 11ет, пока с по мощью традиционных с пособов размноже-
60
Раздел 1. БИОЛОГИЯ , ИНТРОДУКЦИЯ И ВЫРАЩИВАНИЕ ЭХИНАЦ Е И
ния п оявится достаточное количество растений для продажи . В г . Воронеже, являющимся центром Черноземья, создан уникальный проект "ИНВИТРО", вкл.ючающий л.абораторный и тешшчный ком пАексы для проведения биохимических, мол е кулярных, селекцион ных ис сле дований, а также для д ора щивания поса доч: ного материа ла, созданного с приме н ением микроклонального ра з множения .
В заключ:е н ие необходимо отметить, что эксперименты, проводи мые на гибри дны х растениях, не имели цели коммерческого их раз
множения и были использованы только для отраб о тки методики, поскольку боА ьшинство новых гибридов запате нт ованы, что деАае т
их свободн ое распространениене за конным
[ 4].
Библиография
1.
Белорусский питомник
"Нимфея". [Эмктронный ресурс]
:
Ьttp:// ny.p!ant.by/ prices/ mnogo!etniki/.
2.
Сорта рода Эхинацея . Мат ериаА из Википедии [Электронный
ресурс] : http:// ru. ,"".j kipedia.org/
3. Berto!i А. Phytocllemica! characterization of in vitro regenerated slloots of Ecinacea angustifo!ia DC. // Acta Hort. (ISHS).- 2009. V. 812. - Р. 25 7- 264. 4. Carey D., Avent Т .. Echinacea Explosion. The Conef!ower Chronicles. Plaпt Delight Nu rs ery , Inc. [Электр он ный ресурс]. h ttp:/ / www. plan tde lights.com/ Echinacea-Coneflowers-for-tfle-Garden/ products/ . 5. Choffe K.L. In vitro regeneration of Ecinacea purpurea L.: direct somatic embryogenesis and indirect shoot orgaпogenesis in pe tiole culture // In Vitro Cell. Dev. Biol. - Plant. - 2000. - V. 36. - Р.ЗО-36. 6. Koroch A.R. In vitro regeneration ofEcinacea pa!lida from leaf explants. // In Vitro Cell. Dev. Вiol.- Plant. - 2003.- V. 39.- Р. 415-418. 7. Murashige Т., Skoog F. А revised medium for rapid growth and Ьiо assays with tobacco tissue cultures // Physiol . - Plant. - 1962 . V . 15. - Р. 47 3-497. 8. Taha H.S. In vitro studies and RAPD analysis of Ecinacea angustifolia / /J. of American Science.- 2010. - V. 6. - N9 10. - Р. 781-790. 9. US Patent and Trademark Office. Patent application fu\1 text and image data base. [Электронный рес у рс]: http:// а ppft.uspto.gov/ netacgi.
61
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ЭХИНАЦЕИ
10. Zobayeda S.M.A., Saxenaab Р.К. In Vitro regeneration of Ecinacea purpurea L.: enhancement of somatic embryogenesis Ьу indolebutyric acid and dark pre-incubation 11 In Vitro Се11. Dev. Biol. - Plant. 2003.- V. 39.- Р. 605-612. ИНТЮДУКЦИЯ ВИДОВ ЮДА ЭХИНАЦЕЯ
(ECHINACEA MOENCH)
В НИКИТСКОМ
БОТАНИЧЕСКОМ САДУ НААН Логвиненко Л.А . Никитекий ботанический сад- Национальный н аучный центр НААН Резюме. Приведены результаты интродукционного изуче ния видов в роде
Echinacea
Моепсh в условиях > га Украины.
Summary. Т/Jе results of iпtroduced plants study in genus Echinacea Moench in conditions of South of the Ukraine have been given . Интродукционное изучение видов из рода
Ech inacea
Моепсh как
ценного /lекарст ве нного растени я Ники теки м ботаническим садом ведется с
1994
года. За этот период путем выписки семян по дел.екту
сам был.о прив л.ечено
81 образец из Германии, США, Ш вейцарии, Ве
ликобритании , Франции, Слова кии , Румынии и Австрии . Семенной материал, полученный из разных эколого-географических усл.ов и й позволяет проводить разносторонние исследования разных видов и
образцов одного род а в равноценных почвеш~о-климатических усАо виях. На сегодня в изучении находится пять видов Echinacea: Е. angustifolia DC. , Е. pallida (Nutt.) Nutt . , Е. paradoxa (Nort.) Britt, Е. tennessensisSmoll., Е. purpureaMoench, последняя представ ,,ена 3 сортами: The Kiпg, White luster , Flore aiba . С целью выявления наиболее перспектинных образцов проводит ся индивидуальнос изучение интродуцентов. Основное внимание об ращается на характер жизненных форм, сохранение надземных и подземных частей растений, темп роста и П ;\одошения, продолжи
тельность цветения, а также возмож:ный способ размножения и их хозяйственную ценность.
62
633.88+615.32 :58 42.14+53.52 и 66
УДК
БЕК
Инновационные подходы к изучению зхипацеи: Материал ы Между
И66
народной научной конференции. Полтава: Дивосвiт ,
2013. - 228
-
П олтава,
25-27
июня
2013
г.
-
с.
ISBN 978-617-633-073-8. О с вещены результаты интродукции ра:шичных видов рода Эхинацся (Ec hiпa
cea Moenclt),
особенности их биологии, культивиров ания , фитохимни и фRр:\с\ако
логи и, использования в гуманитарной медицине, зоотехнии. Изл ожены резу.~ь таты ра з работки технологий изготовления препаратов и функци о нальных про дуктов с эхинацеей.
Представленi результати iнтроду"цii рi з них видiв род у Ехiнаuея (l<; c l1 iпacea
Moench) , особливостi
iхньоi бiологil, "ультивування , фiтoxiмii
i
фар :\с\акологii , ви
користання в гуманiтарнiй медипинi, зоотехнi1. Ви"л аденнi результати роз р обки
технологiй виготовлення препаратiв та функцiональних продуктiв з ехiнапеею .
The results of different species of Echinacea genus introduction (Echinacea Moench), peculiarities of th.eir Ьiology, cultivation, photochemistry апd phaпnacology, usag·e in humaпitariaп and veterinary medicine, zootechnics are given. The results of working out the technology of preparations апd functional products with Echinacea are stated. Ergebnisse der Introduktion von verschiedenen Arten der Echinacea Gattung (Echinacea МоеnсЬ), Besordenheiten ihrer Biologie, Kul tivieren , Phitochemien und Pharmakologie, Beпнtztшg in Ншnав - 1.111d \' eteriп armediziп , ZootecJшie (Tierzucl1tlehre) sind erlaнtert. Da bei sind die Erg ebnisse der A usarbeitung der Heгste llнng stechnologoe der funktionellen Produkte aus Echiпacea dargestellt. Ре дакционная коллегия: С.В. По спелов ( ответственный редактор), В .Н . Самородов (научный редактор),
Л.А . Г.:~ущенко, И.В. Корнев, Н . Н . Опара, П . В. Пи саренко, В.Ф. Почерняева .
На первой странице обложки- новый сорт эхинацеи nурпурной
Moencl1)
(Echinacea purpшea (1.)
"Герхард Мадаус" . (Авторы В.Н. СаtVюрод ов, С. В. Поспе.Jiов). Фото С. В. Поспелова.
М а териалы поготовлены к печати Полтавским отделениеNI Укра инекого ботаничеr: кого общества, напечатаны на языке оригинала.
УДК ББК
633.88+ 615.32:58 42.14+53.52
© Полтавская государственная аграрная академия,
ISBN 978-617-633-073-8.
© Дивосвiт, 2013 .
2013.