Корма: культуры, биотехнологии, контроль качества

ÑÅËÜÑÊÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÀß ÁÈÎËÎÃÈß, 2014, ¹ 4, ñ. 106-111
Êîðìà: êóëüòóðû, áèîòåõíîëîãèè, êîíòðîëü êà÷åñòâà
ÓÄÊ 635.928:581.143.6:[573.6.086.83+577.21]
doi: 10.15389/agrobiology.2014.4.106rus
ÏÎËÓ×ÅÍÈÅ ÌÍÎÃÎËÅÒÍÈÕ ÒÐÀÂ, ÓÑÒÎÉ×ÈÂÛÕ Ê ÕËÎÐÈÄÍÎÌÓ
ÇÀÑÎËÅÍÈÞ, Ñ ÏÎÌÎÙÜÞ ÊËÅÒÎ×ÍÎÉ ÑÅËÅÊÖÈÈ
Å.À. ÃËÀÄÊÎÂ1, 2, 3, Þ.È. ÄÎËÃÈÕ1, Î.Â. ÃËÀÄÊÎÂÀ2
Âîçìîæíîñòü âîçäåëûâàíèÿ êóëüòóðíûõ ðàñòåíèé íà çàñîëåííûõ çåìëÿõ îïðåäåëÿåòñÿ ñîäåðæàíèåì è õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì ñîëåé â êîðíåîáèòàåìûõ ñëîÿõ. Ðàçëè÷àþò ñóëüôàòíîå, ñóëüôàòíî-õëîðèäíîå, êàðáîíàòíîå, õëîðèäíîå çàñîëåíèå. Íàêîïëåíèå õëîðèäà íàòðèÿ, õëîðèäà ìàãíèÿ è õëîðèäà êàëüöèÿ îòìå÷àåòñÿ êàê â ïî÷âàõ àãðîýêîñèñòåì, òàê è â ãîðîäñêèõ óñëîâèÿõ èç-çà
èñïîëüçîâàíèÿ ýòèõ ñîåäèíåíèé â êà÷åñòâå ïðîòèâîãîëîëåäíûõ ðåàãåíòîâ. Ôîðìèðîâàíèå ñîëîíöåâàòîñòè êðàéíå íåáëàãîïðèÿòíî, ïîñêîëüêó ïðåïÿòñòâóåò ðàçâèòèþ êîðíåâîé ñèñòåìû.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ìû ïîëó÷àëè ðàñòåíèÿ îâñÿíèöû êðàñíîé (Festuca rubra L.) è ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé (Agrostis stolonifera L.) in vitro, óñòîé÷èâûå ê âûñîêèì êîíöåíòðàöèÿì õëîðèäà íàòðèÿ.
Ôèòîòîêñè÷íîñòü õëîðèäà íàòðèÿ, õëîðèäà ìàãíèÿ, õëîðèäà êàëüöèÿ îöåíèâàëè ïî âñõîæåñòè
ñåìÿí è ðîñòó ðàñòåíèé. Ïî íàøèì äàííûì, èñõîäíûå ðàñòåíèÿ ïîëåâèöû è îâñÿíèöû äåìîíñòðèðóþò ïîâûøåííóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê çàñîëåíèþ. Íà ìîäèôèöèðîâàííîé ñðåäå Ìóðàñèãå-Ñêóãà
(MS) ñ 1 è 2 % NaCl áûëè îòîáðàíû óñòîé÷èâûå êëåòî÷íûå ëèíèè îâñÿíèöû è ïîëåâèöû. Äëÿ
îòáîðà ñîëåóñòîé÷èâûõ êëåòîê êàëëóñû (ïîëåâèöà ― 2100, îâñÿíèöà ― 750) êóëüòèâèðîâàëè â
òå÷åíèå äâóõ ïàññàæåé íà ñðåäàõ MS ñ äîáàâëåíèåì 1 èëè 2 % NaCl. Ðåãåíåðàöèþ è óêîðåíåíèå
ðàñòåíèé èç âûæèâøèõ êëîíîâ òàêæå ïðîâîäèëè íà ñðåäàõ MS ñ 1 è 2 % NaCl, çàòåì ðåãåíåðàíòû ïåðåñàæèâàëè â ïî÷âó.  ïî÷âå â âàðèàíòàõ c 1 è 2 % NaCl ó ïîëåâèöû óêîðåíèëîñü ñîîòâåòñòâåííî 132 è 18 ðàñòåíèé, ó îâñÿíèöû ― 26 è 9. Äëÿ îöåíêè ñîëåóñòîé÷èâîñòè â ïî÷âó âíîñèëè
NaCl (0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 %). Ó áîëüøèíñòâà îáðàçöîâ ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé è îâñÿíèöû êðàñíîé ýòîò ïðèçíàê ðåàëèçîâàëñÿ íà óðîâíå öåëîãî ðàñòåíèÿ. Ïîêàçàíî íàñëåäîâàíèå óñòîé÷èâîñòè
ê õëîðèäó íàòðèÿ è äðóãèì ñîëÿì ó ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé. Ðàçðàáîòàííûé ìåòîä ìîæåò áûòü
èñïîëüçîâàí äëÿ ïîëó÷åíèÿ êîðìîâûõ è ãîðîäñêèõ òðàâ, óñòîé÷èâûõ ê çàñîëåíèþ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: îâñÿíèöà, ïîëåâèöà, ñîëåóñòîé÷èâîñòü, êëåòî÷íàÿ ñåëåêöèÿ.
Çàñîëåíèå ïî÷â — ñåðüåçíàÿ ïðîáëåìà ñîâðåìåííîãî ðàñòåíèåâîäñòâà è ãîðîäñêîãî îçåëåíåíèÿ (1, 2). Çàñîëåííûå ïî÷âû â Ðîññèè ñîñòàâëÿþò 53 997 òûñ. ãà, èëè 3,3 % îò îáùåé ïëîùàäè (1). Âîçìîæíîñòü âîçäåëûâàíèÿ êóëüòóðíûõ ðàñòåíèé íà òàêèõ çåìëÿõ îïðåäåëÿåòñÿ êîíöåíòðàöèåé è õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì ñîëåé â êîðíåîáèòàåìûõ ñëîÿõ. Ðàçëè÷àþò ñóëüôàòíîå, ñóëüôàòíî-õëîðèäíîå, êàðáîíàòíîå, õëîðèäíîå çàñîëåíèå. Ïîñëåäíåå îñîáåííî òîêñè÷íî äëÿ ðàñòåíèé. Ôîðìèðîâàíèå ñîëîíöåâàòîñòè êðàéíå íåáëàãîïðèÿòíî, ïîñêîëüêó ïðåïÿòñòâóåò ðàçâèòèþ êîðíåâîé ñèñòåìû ðàñòåíèé è, êàê ñëåäñòâèå, ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ óðîæàéíîñòè è êà÷åñòâà ïðîäóêöèè (3).
Äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ çàñîëåííûõ åñòåñòâåííûõ êîðìîâûõ óãîäèé è
ñîçäàíèÿ êóëüòóðíûõ ïàñòáèù èñïîëüçóþò ìíîãîëåòíèå òðàâû. Òîëåðàíòíîñòü è óðîæàéíîñòü êîðìîâûõ òðàâ ðåçêî ðàçëè÷àåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò
èõ áèîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé, ñòåïåíè çàñîëåííîñòè ïî÷âû è ýêîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðîâ. Èññëåäîâàíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ðÿäà êîðìîâûõ òðàâ ê
çàñîëåíèþ ïîêàçàëî, ÷òî ìåæäó âûñîòîé ïðîðîñòêîâ è ïîêàçàòåëÿìè çàñîëåíèÿ ïî÷âû ñóùåñòâóåò çàâèñèìîñòü, áëèçêàÿ ê ïðÿìîëèíåéíîé, âûÿâëåíû
èçìåíåíèÿ ðîñòà ïðîðîñòêîâ êîðìîâûõ êóëüòóð (ïðåèìóùåñòâåííî ìíîãîëåòíèõ òðàâ) íà îáðàçöàõ ÷åðíîçåìà, óâëàæíåííîãî NaCl (â äèàïàçîíå çàñîëåíèÿ 1-18 ã/ë), ïðè âëàæíîñòè, áëèçêîé ê íàèìåíüøåé âëàãîåìêîñòè (4).
Ïîëåâèöà ïîáåãîíîñíàÿ è îâñÿíèöà êðàñíàÿ ÷óâñòâèòåëüíû ê çàñîëåíèþ.
Ñîâðåìåííûå áèîòåõíîëîãèè ïîçâîëÿþò óñêîðèòü ïðîöåññ ñåëåêöèè óñòîé÷èâûõ ê çàñîëåíèþ ôîðì ðàñòåíèé. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî êëåòî÷íàÿ ñåëåêöèÿ — ýòî ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñíàÿ òåõíîëîãèÿ ñîçäàíèÿ
106
àäàïòèâíûõ ôîðì ðàñòåíèé, èñïîëüçóþùàÿ ïðèðîäíûå ðåçåðâû èõ èçìåí÷èâîñòè. Òåõíîëîãèè êëåòî÷íîé ñåëåêöèè õîðîøî çàðåêîìåíäîâàëè ñåáÿ
ïðè ïîëó÷åíèè ðàñòåíèé, òîëåðàíòíûõ ê çàñóõå, çàñîëåíèþ, òÿæåëûì ìåòàëëàì (5-7). Ó íåêîòîðûõ âèäîâ îòîáðàíû ñîëåóñòîé÷èâûå êëîíû. Ðåãåíåðàíòû, ïîëó÷åííûå èç íèõ, òàêæå òîëåðàíòíû ê çàñîëåíèþ (8-10).  òî æå
âðåìÿ ïîñëå ðåãåíåðàöèè ñîëåóñòîé÷èâîñòü ñîõðàíÿåòñÿ íå âñåãäà.
 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ â êëåòî÷íîé ñåëåêöèè íà ñîëåóñòîé÷èâîñòü
â êà÷åñòâå ñåëåêòèâíîãî àãåíòà èñïîëüçóþò õëîðèä íàòðèÿ. Òàêæå ïðèìåíÿþò àíàëîãè íåêîòîðûõ àìèíîêèñëîò è îñìîòè÷åñêè àêòèâíûå âåùåñòâà
(ïîëèýòèëåíãëèêîëü, ìàííèò, ñîðáèò). Èñïîëüçîâàíèå NaCl êàê ñåëåêòèâíîãî àãåíòà èìååò ðÿä ïðåèìóùåñòâ, ïîñêîëüêó äàåò âîçìîæíîñòü îòáèðàòü
ñîëåóñòîé÷èâûå êëåòî÷íûå ëèíèè íåçàâèñèìî îò ìåõàíèçìà, îáåñïå÷èâàþùåãî àäàïòàöèþ. Îáû÷íî ÷àñòîòà ñîëåóñòîé÷èâûõ êëåòîê â ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ NaCl áîëüøå, ÷åì ñ äðóãèìè, áîëåå ñïåöèôè÷åñêèìè ñåëåêòèâíûìè ñèñòåìàìè, òàê êàê îí â îòëè÷èå îò îñìîòèêîâ (ÏÝÃ, ïðîëèí è äð.)
îáëàäàåò åùå è òîêñè÷åñêèì äåéñòâèåì.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî ïîëó÷åíèå ðàñòåíèé ïîëåâèöû è
îâñÿíèöû, óñòîé÷èâûõ ê âûñîêèì êîíöåíòðàöèÿì õëîðèäà íàòðèÿ.
Ìåòîäèêà. Îáúåêòàìè èññëåäîâàíèÿ áûëè äâà âèäà ìíîãîëåòíèõ
òðàâ: îâñÿíèöà êðàñíàÿ (Festuca rubra L.) è ïîëåâèöà ïîáåãîíîñíàÿ (Agrostis stolonifera L.). Ðåàêöèþ èñõîäíûõ ðàñòåíèé íà çàñîëåíèå õëîðèäîì
íàòðèÿ, õëîðèäîì ìàãíèÿ è õëîðèäîì êàëüöèÿ îöåíèâàëè ïî âñõîæåñòè
ñåìÿí è ðîñòó. Ñåìåíà îáðàáàòûâàëè ìàðãàíöîâîêèñëûì êàëèåì, ïðîìûâàëè âîäîé, âûêëàäûâàëè â ÷àøêè Ïåòðè íà ôèëüòðîâàëüíóþ áóìàãó, ñìî÷åííóþ ðàñòâîðîì îäíîé èç ñîëåé (0,5 è 1 %, êîíòðîëü ― âîäà).
Êàëëóñ ïîëó÷àëè èç ñåìÿí íà ìîäèôèöèðîâàííîé àãàðèçîâàííîé
ñðåäå Ìóðàñèãå-Ñêóãà (MS) ñ äîáàâëåíèåì 3 ìã/ë 2,4-äèõëîðôåíîêñèóêñóñíîé êèñëîòû (2,4-Ä). Ñåìåíà ïðåäâàðèòåëüíî ñòåðèëèçîâàëè êîììåð÷åñêèì îòáåëèâàòåëåì «Áåëèçíà» è òðèæäû ïðîìûâàëè ñòåðèëüíîé äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé. Äëÿ ðîñòà êàëëóñà èñïîëüçîâàëè ñðåäó MS ñ äîáàâëåíèåì 1 ìã/ë 2,4-Ä. ×óâñòâèòåëüíîñòü êàëëóñíûõ òêàíåé ê çàñîëåíèþ îïðåäåëÿëè ïî óâåëè÷åíèþ ñûðîé ìàññû èíîêóëþìîâ ïîñëå 1 ìåñ êóëüòèâèðîâàíèÿ íà ñðåäàõ MS ñ 1 è 2 % NaCl (êîíòðîëü ― ñðåäà MS áåç NaCl). Ðåãåíåðàöèþ è óêîðåíåíèå ðàñòåíèé ïðîâîäèëè íà ñðåäå MS áåç ãîðìîíîâ.
Äëÿ îòáîðà ñîëåóñòîé÷èâûõ êëåòîê 2100 êàëëóñîâ ïîëåâèöû è 750 îâñÿíèöû êóëüòèâèðîâàëè â òå÷åíèå äâóõ ïàññàæåé íà ñðåäàõ ñ äîáàâëåíèåì 1
èëè 2 % NaCl (êîíòðîëü — ñðåäà MS áåç NaCl). Ðåãåíåðàöèþ è óêîðåíåíèå ðàñòåíèé èç âûæèâøèõ êëîíîâ òàêæå ïðîâîäèëè íà ñðåäàõ ñ 1 è 2 %
NaCl, çàòåì 40 ðàñòåíèé ïîëåâèöû è 20 îâñÿíèöû ïåðåñàæèâàëè â ïî÷âó.
Ïîñëå àäàïòàöèè â ãðóíò âíîñèëè NaCl (0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 %) è ÷åðåç 1 ìåñ
îöåíèâàëè äîëþ âûæèâøèõ ðàñòåíèé è óâåëè÷åíèå èõ âûñîòû, çà 100 %
ïðèíèìàÿ ñðåäíèé ïðèðîñò ðàñòåíèé â ïî÷âå áåç ñîëè (êîíòðîëü). Îñòàëüíûå ðåãåíåðàíòû èñïîëüçîâàëè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñåìÿí.
Äëÿ îöåíêè óñòîé÷èâîñòè ê çàñîëåíèþ ó ïîòîìêîâ ðåãåíåðàíòîâ
ñåìåíà 10 ðàñòåíèé (ïî 30-100 øò. â êàæäîì îïûòå) ïðîðàùèâàëè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ 1 % õëîðèäà íàòðèÿ (êîíòðîëü — âîäà). Ðåçóëüòàòû ó÷èòûâàëè ÷åðåç 7-14 ñóò. Ïîòîìñòâî íàèáîëåå ïðîäóêòèâíûõ êëîíîâ èñïîëüçîâàëè äëÿ äàëüíåéøåãî îïðåäåëåíèÿ ñîëåóñòîé÷èâîñòè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ
è ïî÷âåííûõ óñëîâèÿõ ïðè 1 % çàñîëåíèè. Ïîòîìñòâî íåêîòîðûõ ðåãåíåðàíòîâ ïðîàíàëèçèðîâàëè â 4 ïîêîëåíèÿõ. Äëÿ îöåíêè óñòîé÷èâîñòè ê
äðóãèì ñîëÿì ñåìåíà îäíîãî èç ðåãåíåðàíòîâ ïðîðàùèâàëè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ñ 1 % áèøîôèòà (õëîðèä ìàãíèÿ) èëè 1 % õëîðèäà êàëüöèÿ.
Ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå ðàññ÷èòûâàëè ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììû
107
Microsoft Excel 2003.
Ðåçóëüòàòû. Çàìåäëåíèå âñõîæåñòè ðàñòåíèé â ÷àøêàõ Ïåòðè íà
ïåðâîì ýòàïå èññëåäîâàíèé íàáëþäàëè óæå ïðè êîíöåíòðàöèè õëîðèäà
íàòðèÿ 0,5 %, îäíàêî ÷åðåç 10-14 ñóò áîëüøàÿ ÷àñòü ñåìÿí íà÷èíàëà ïðîðàñòàòü. Ïðè ñîäåðæàíèè áèøîôèòà 0,5 % âñõîæåñòü îâñÿíèöû êðàñíîé ñîñòàâèëà 82 %, â âàðèàíòå ñ 0,5 % õëîðèäà êàëüöèÿ — 63 %. Çàñîëåíèå ñóùåñòâåííî âëèÿëî è íà ðîñò ðàñòåíèé ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé, ïðè÷åì
íàèáîëüøåé òîêñè÷íîñòüþ îáëàäàë õëîðèä íàòðèÿ (òàáë. 1).
Ñðåäè êóëüòóðíûõ ðàñòåíèé íàè1. Ðîñò ïîáåãîâ (ê êîíòðîëþ, %)
ó ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé Ag- ìåíåå ñîëåâûíîñëèâû êóêóðóçà, ñîðãîrostis stolonifera L. ïðè ðàçíûõ âûå, ïðîñî, ïîëåâîé ãîðîõ, ëþöåðíà,
êîíöåíòðàöèÿõ õëîðèäîâ â ñðåäå ñðåäíåóñòîé÷èâû õëîï÷àòíèê, ÿ÷ìåíü,
(ëàáîðàòîðíûé îïûò)
ðîæü, ñïàðæà, êîðìîâàÿ òðàâà òèìîôååâêà, äîííèê, ïøåíèöà, èç îòíîñèòåëüÀíàëèçèðóåìàÿ
Êîíöåíòðàöèÿ, %
ñîëü
íî óñòîé÷èâûõ ìîæíî âûäåëèòü ñàõàð0,5
1,0
Õëîðèä íàòðèÿ
70±6,7
41±4,1
íóþ ñâåêëó (11). Ïî íàøèì äàííûì,
Õëîðèä ìàãíèÿ
80±8,2
51±5,6
ïîëåâèöà è îâñÿíèöà èìåëè ïîâûøåíÕëîðèä êàëüöèÿ
75±7,6
51±5,0
íóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê çàñîëåíèþ.
Äëÿ îòáîðà ìóòàíòíûõ êëåòîê, îáåñïå÷èâàþùèõ ñòàáèëüíóþ ñîëåóñòîé÷èâîñòü, ïåðâè÷íûé êàëëóñ êóëüòèâèðîâàëè íà ñðåäàõ ñ âûñîêîé
êîíöåíòðàöèåé õëîðèäà íàòðèÿ, ïîñêîëüêó ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ ó êëåòîê
âîçíèêàåò îáðàòèìàÿ àäàïòàöèÿ ñ ïîòåðåé òîëåðàíòíîñòè â îòñóòñòâèè ñîëè. Çàñîëåíèå ñíèæàëî æèçíåñïîñîáíîñòü êàëëóñíûõ òêàíåé. Ïðè êóëüòèâèðîâàíèè íà ñðåäå ñ 1 % NaCl äîëÿ âûæèâøèõ êàëëóñîâ ó îâñÿíèöû ñîñòàâèëà 70±7,4, ó ïîëåâèöû ― 68±7,2 %, ñ 2 % ― ñîîòâåòñòâåííî 56±5,6 è
50±5,8 % (âûæèâàíèå â êîíòðîëå ― 100 %). Îòîáðàííûå ýêñïëàíòû âíîâü
ïîìåùàëè íà ñåëåêòèâíóþ ñðåäó ñ 1 èëè 2 % NaCl. Ïîñëå äâóõ ïàññàæåé
íà ñðåäå, ñîäåðæàùåé 1 % NaCl, è ó îâñÿíèöû, è ó ïîëåâèöû âûæèëî ìåíåå ïîëîâèíû êàëëóñîâ. Èíòåíñèâíîñòü ðîñòà îòñåëåêòèðîâàííûõ êëîíîâ
áûëà ñîïîñòàâèìà ñ òàêîâîé ó èñõîäíûõ êëåòîê íà ñðåäå áåç ñîëè. Ñòðåññîâûå ôàêòîðû è äëèòåëüíîå êóëüòèâèðîâàíèå óìåíüøàëè ðåãåíåðàöèîííóþ ñïîñîáíîñòü òêàíè, ïîýòîìó íåîáõîäèìî ñîêðàùàòü ïðîäîëæèòåëüíîñòü êóëüòèâèðîâàíèÿ. Ïîñëå êóëüòèâèðîâàíèÿ â òå÷åíèå äâóõ ïàññàæåé
êàëëóñû ïåðåñàæèâàëè íà ñðåäó äëÿ ðåãåíåðàöèè.
Èíîãäà ìåòàáîëèçì óñòîé÷èâûõ êëåòîê ïåðåñòðàèâàåòñÿ ïî ãàëîôèòíìó òèïó è îíè ëó÷øå ðàñòóò íà ñðåäå ñ ñîëüþ, ÷åì â êîíòðîëå. Äëÿ
ïîâûøåíèÿ âåðîÿòíîñòè îòáîðà òîëüêî óñòîé÷èâûõ ìóòàíòíûõ âàðèàíòîâ
ðåãåíåðàöèþ ðàñòåíèé èç îòîáðàííûõ êëîíîâ òàêæå ïðîâîäèëè íà ñðåäå ñ
NaCl. Òîëüêî 60 êàëëóñîâ îâñÿíèöû è 200 êàëëóñîâ ïîëåâèöû ïðè 1 % çàñîëåíèÿ ñôîðìèðîâàëè ðàñòåíèÿ, ÷àñòü êîòîðûõ ïîãèáëà ïðè ïåðåñàäêå â
ïî÷âó (òàáë. 2).
2. Ðåçóëüòàòû îòáîðà in vitro òîëåðàíòíûõ ê NaCl ðàñòåíèé ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé Agrostis stolonifera L. (Ï) è îâñÿíèöû êðàñíîé Festuca rubra L. (Î)
Îáùåå ÷èñëî
Êîíöåíòðàöèÿ
êàëëóñîâ, øò.
NaCl, %
Ï
Î
1
2
1500
600
450
300
×èñëî, øò.
óñòîé÷èâûõ êëîíîâ ðåãåíåðàíòîâ in vitro ðåãåíåðàíòîâ â ïî÷âå
Ï
Î
Ï
Î
Ï
Î
590
150
180
86
200
50
60
25
132
18
26
9
Ïðè ïðîâåäåíèè ñåëåêöèè â áîëåå æåñòêèõ óñëîâèÿõ (ñðåäà, ñîäåðæàùàÿ 2 % NaCl) çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü êàëëóñíîé òêàíè òåðÿëà æèçíåñïîñîáíîñòü â òå÷åíèå 2 íåä. Áîëüøèíñòâî ýêñïëàíòîâ ïðèîáðåòàëî ÷åðòû íåýìáðèîãåííîãî êàëëóñà, è ëèøü íåêîòîðûå êëîíû ñîõðàíÿëè ýìáðèîãåííóþ ñïîñîáíîñòü è èìåëè ïðèðîñò áèîìàññû. Èç íèõ áûëè ïîëó÷åíû ðàñ108
òåíèÿ-ðåãåíåðàíòû, îäíàêî ñ ìåíüøåé ÷àñòîòîé, ÷åì ïðè ïðîâåäåíèè ñåëåêöèè íà ñðåäå ñ 1 % NaCl. Èñïîëüçîâàíèå âûñîêèõ êîíöåíòðàöèé òîêñèêàíòà ïðèâåëî ê ñóùåñòâåííîìó óâåëè÷åíèþ ãèáåëè ðàñòåíèé ïðè ïåðåñàäêå â ïî÷âó, îêîëî 30 % ðåãåíåðàíòîâ èìåëè ìîðôîëîãè÷åñêèå îòëè÷èÿ
îò èñõîäíûõ ðàñòåíèé — íèçêîðîñëîñòü, îòñóòñòâèå êóùåíèÿ, áîëåå æåñòêèå ëèñòüÿ, äðóãîé îòòåíîê ëèñòüåâ.
Ñëåäîâàòåëüíî, ïðèìåíåíèå âûñîêèõ êîíöåíòðàöèé òîêñèêàíòà íåýôôåêòèâíî. Áîëåå öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü ñõåìó êëåòî÷íîé ñåëåêöèè
ñ 1 % NaCl, òàê êàê â ýòîì ñëó÷àå ïðèæèâàåìîñòü ðàñòåíèé â ïî÷âå áûëà
çíà÷èòåëüíî âûøå ïî ñðàâíåíèþ ñ òàêîâîé â áîëåå æåñòêèõ óñëîâèÿõ è ìû
ïîëó÷èëè ðåãåíåðàíòû, äàâøèå ñåìåíà.
Äëÿ ïðîâåðêè ñîëåóñòîé÷èâîñòè ÷àñòü ïîëó÷åííûõ ðåãåíåðàíòîâ (40
ðàñòåíèé ïîëåâèöû è 20 — îâñÿíèöû) ïîñëå ñåëåêöèè â ñðåäå, ñîäåðæàùåé 1 % õëîðèäà íàòðèÿ, âûñàæèâàëè â ñîñóäû ñ ïî÷âîé è âíîñèëè NaCl
â êîíöåíòðàöèÿõ 0,5-2,0 %.  ïî÷âå áåç ñîëè ïðèðîñò çà 1 ìåñ áûë îäèíàêîâûì ó èñõîäíûõ ðàñòåíèé è ðåãåíåðàíòîâ, ñîñòàâèâ 5 ñì äëÿ îâñÿíèöû è 4 ñì — äëÿ ïîëåâèöû.  âàðèàíòå ñ çàñîëåíèåì âûæèâàåìîñòü ðåãåíåðàíòîâ áûëà âûøå, ÷åì ó èñõîäíûõ ðàñòåíèé, ïðè âñåõ êîíöåíòðàöèÿõ
NaCl. Ñ óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè ñîëè ðàçíèöà óâåëè÷èâàëàñü. Ïðè 1,5 %
çàñîëåíèè ó èñõîäíûõ ðàñòåíèé ïîëåâèöû ñðåäíèé ïðèðîñò çà ìåñÿö ñîñòàâëÿë 18 %, ó ñîëåóñòîé÷èâûõ ðåãåíåðàíòîâ — 56 %, ó èñõîäíûõ ðàñòåíèé îâñÿíèöû — 20 %, ó ðåãåíåðàíòîâ — 50 %. Ïðè ýòîì èíäèâèäóàëüíûå
ðàñòåíèÿ äåìîíñòðèðîâàëè ðàçëè÷íóþ ðåàêöèþ íà NaCl. Íàïðèìåð, ïðè
1,5 % çàñîëåíèè 20 % ðåãåíåðàíòîâ ïîëåâèöû ïîãèáëè.
Íå ó âñåõ ðàñòåíèé, ïîëó÷åííûõ èç îòñåëåêòèðîâàííûõ êëåòî÷íûõ
êëîíîâ, ïðèçíàê óñòîé÷èâîñòè ïðîÿâëÿëñÿ íà óðîâíå öåëîãî îðãàíèçìà.
Âîçìîæíî, ÷òî ïîñëå îòíîñèòåëüíî íåïðîäîëæèòåëüíîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ
íà ñåëåêòèâíîé ñðåäå â ïîïóëÿöèè ìîãëè îñòàòüñÿ ÷óâñòâèòåëüíûå êëåòêè,
èç êîòîðûõ áûëè ïîëó÷åíû ðàñòåíèÿ. Îäíàêî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðèçíàê óñòîé÷èâîñòè ê çàñîëåíèþ ñîõðàíÿëñÿ ó öåëîãî ðàñòåíèÿ.
Ïîñêîëüêó ñåëåêöèîííóþ è ýêîëîãè÷åñêóþ öåííîñòü ïðåäñòàâëÿåò
òîëüêî íàñëåäóåìàÿ ñîëåóñòîé÷èâîñòü, íåîáõîäèìî áûëî ïðîâåðèòü ðåàêöèþ íà çàñîëåíèå ó ðàñòåíèé, âûðàùåííûõ èç ñåìÿí ðåãåíåðàíòîâ. Íåñìîòðÿ íà îòñóòñòâèå ó áîëüøèíñòâà ðàñòåíèé ìîðôîëîãè÷åñêèõ îòëè÷èé
îò êîíòðîëÿ, ðåãåíåðàíòû ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àëèñü ïî ñåìåííîé ïðîäóêòèâíîñòè. Ó îâñÿíèöû çàöâåëî òîëüêî îäíî ðàñòåíèå, íî ÷èñëî ñåìÿí îêàçàëîñü ñëèøêîì ìàëî äëÿ àíàëèçà.  ïåðâûé ãîä ó ïîëåâèöû ñåìåíà çàâÿçàëèñü ó 10 ðåãåíåðàíòîâ (âñåãî çà âðåìÿ íàáëþäåíèÿ ― ó 26). Ó çíà÷èòåëüíîé ÷àñòè ðåãåíåðàíòîâ ñåìåííàÿ ïðîäóêòèâíîñòü áûëà íåáîëüøîé.
Ñåìåíà 10 ðåãåíåðàíòîâ ïðîòåñòèðîâàëè íà óñòîé÷èâîñòü ê NaCl â
âîäíûõ ðàñòâîðàõ, è 9 èç 10 ðàñòåíèé ïðîäåìîíñòðèðîâàëè ïîâûøåííóþ
ñîëåóñòîé÷èâîñòü, ïîòîìñòâî íàèáîëåå ïðîäóêòèâíûõ êëîíîâ áûëî èñïîëüçîâàíî äëÿ äàëüíåéøåãî îïðåäåëåíèÿ ñîëåóñòîé÷èâîñòè.
Ïîòîìêè ðåãåíåðàíòîâ ¹¹ 32 è 33 ïðîäåìîíñòðèðîâàëè âûñîêóþ
ñîëåóñòîé÷èâîñòü, âñõîæåñòü ñåìÿí è äëèíà ïðîðîñòêîâ ïðè 1 % NaCl áûëè â 2 ðàçà áîëüøå ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîêàçàòåëåé ó èñõîäíûõ ðàñòåíèé. Ó
ïðîðîñòêîâ èñõîäíûõ ðàñòåíèé â âàðèàíòå ñ ñîëüþ êîðíè ïîÿâèëèñü òîëüêî ó åäèíè÷íûõ ðàñòåíèé, ó áîëüøèíñòâà ðåãåíåðàíòîâ íå îòìå÷àëè èíãèáèðîâàíèÿ êîðíåîáðàçîâàíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëåì.  ïî÷âåííûõ
óñëîâèÿõ 1 % çàñîëåíèå íå îêàçûâàëî âëèÿíèÿ íà ðîñò ïîòîìêîâ ðåãåíåðàíòîâ. Îöåíêà ðàñòåíèé ÷åòûðåõ ñåìåííûõ ïîêîëåíèé â âîäíûõ ðàñòâîðàõ õëîðèäà íàòðèÿ ïîêàçàëà, ÷òî ïðèçíàê ñîëåóñòîé÷èâîñòè ñîõðàíÿëñÿ.
Îäíàêî ñòåïåíü åãî ïðîÿâëåíèÿ ó ïîòîìêîâ ðåãåíåðàíòîâ áûëà ðàçëè÷íîé.
109
Òàê, ïîòîìêè ðåãåíåðàíòà ¹ 56 îáëàäàëè ñóùåñòâåííî áîëüøåé òîëåðàíòíîñòüþ ê çàñîëåíèþ, ÷åì ïîòîìêè ðåãåíåðàíòà ¹ 58. Ðàçëè÷íàÿ ñòåïåíü
óñòîé÷èâîñòè ê NaCl áûëà, âåðîÿòíî, ñëåäñòâèåì ñåãðåãàöèè ãåíîâ, êîíòðîëèðóþùèõ ðåàêöèþ íà çàñîëåíèå. Âñõîæåñòü è ïðèðîñò ïðè ñîäåðæàíèè â ñðåäå 1 % NaCl îñòàâàëèñü íåèçìåííûìè ó ïîòîìêîâ ðåãåíåðàíòà
¹ 56 íà ïðîòÿæåíèè ÷åòûðåõ ïîêîëåíèé, ñëåäîâàòåëüíî, ïðèçíàê óñòîé÷èâîñòè ê çàñîëåíèþ ó ýòîãî ðåãåíåðàíòà áûë ñòàáèëüíûì (ðèñ.). Ïðîÿâëåíèå ñîëåóñòîé÷èâîñòè â ïîòîìñòâå ðåãåíåðàíòîâ, ïîëó÷åííûõ ïîñëå êëåòî÷íîé ñåëåêöèè, ñâèäåòåëüñòâóåò î ìóòàöèîííîé ïðèðîäå ýòîãî ïðèçíàêà.
Âñõîæåñòü ñåìÿí (à) è ðîñò (á) ó ïîòîìêîâ ðàñòåíèÿ-ðåãåíåðàíòà (R) ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé
Agrostis stolonifera L. ¹ 56 â âîäíîì ðàñòâîðå ñ 1 % NaCl (À) è 1 % MgCl2 (Á) (ëàáîðàòîðíûé îïûò).
Òîêñè÷åñêîå äåéñòâèå íà ðàñòåíèÿ îêàçûâàþò íå òîëüêî èîíû õëîðà, íî è íàòðèÿ, ïîýòîìó ìû îöåíèëè òîëåðàíòíîñòü ê äðóãèì õëîðèäàì.
Ñåìåíà îäíîãî èç ðåãåíåðàíòîâ ïðîðàùèâàëè ñ 1 % õëîðèäà ìàãíèÿ èëè
1 % õëîðèäà êàëüöèÿ. Â âàðèàíòå ñ âîäíûì ðàñòâîðîì áèøîôèòà èñõîäíûå
ðàñòåíèÿ îòñòàâàëè â ðîñòå îò ïîòîìêîâ ðåãåíåðàíòîâ (ñì. ðèñ.).  ïî÷âå 1 %
õëîðèäà ìàãíèÿ íå îêàçûâàë ñóùåñòâåííîãî âëèÿíèÿ ðîñò ðåãåíåðàíòîâ.
Ïðè äåéñòâèè 1 % õëîðèäà êàëüöèÿ íàáëþäàëîñü ñóùåñòâåííîå èíãèáèðîâàíèå êîðíåé ó íåòîëåðàíòíûõ ðàñòåíèé, ó íåêîòîðûõ èç íèõ îòìå÷àëèñü
ïðèçíàêè õëîðîçà (â îòëè÷èå îò óñòîé÷èâûõ ê õëîðèäó íàòðèÿ ðàñòåíèé).
Òàêèì îáðàçîì, ó áîëüøèíñòâà ïîëó÷åííûõ èç ñîëåóñòîé÷èâûõ êëåòî÷íûõ ëèíèé ðàñòåíèé-ðåãåíåðàíòîâ ïîëåâèöû ïîáåãîíîñíîé è îâñÿíèöû
êðàñíîé ïðèçíàê ñîëåóñòîé÷èâîñòè ðåàëèçóåòñÿ íà óðîâíå öåëîãî ðàñòåíèÿ. Äëÿ ïîëåâèöû ïîêàçàíî íàñëåäîâàíèå òîëåðàíòíîñòè ê NaCl è ïåðåêðåñòíàÿ óñòîé÷èâîñòü ê äðóãèì ñîëÿì. Ñëåäîâàòåëüíî, îòáîð êëåòîê íà
ñðåäå ñ NaCl îêàçàëñÿ ýôôåêòèâíîé ñåëåêòèâíîé ñõåìîé, îáåñïå÷èâàþùåé
óñòîé÷èâîñòü ê íåêîòîðûì äðóãèì õëîðèäàì. Áîëüøèíñòâî ïîëó÷åííûõ
ðàñòåíèé ñóùåñòâåííî óâåëè÷èëè ïðåäåë òîëåðàíòíîñòè ê çàñîëåíèþ, ïðîäåìîíñòðèðîâàâ ñïîñîáíîñòü ïåðåíîñèòü âûñîêîå ñîäåðæàíèå ñîëåé â ñðåäå, â îòëè÷èå îò èñõîäíûõ ðàñòåíèé, ó êîòîðûõ äàæå ïðè ñðåäíåé ñòåïåíè
çàñîëåíèÿ íàáëþäàëîñü ñóùåñòâåííîå èíãèáèðîâàíèå ðîñòà è ñíèæåíèå äåêîðàòèâíûõ êà÷åñòâ. Èñïîëüçîâàíèå êëåòî÷íîé ñåëåêöèè ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ïðåäåë òîëåðàíòíîñòè ðàñòåíèé ê çàñîëåíèþ ïî÷âû, ÷òî ñóùåñòâåííî
óâåëè÷èâàåò âåðîÿòíîñòü èõ âûæèâàíèÿ â íåáëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ.
1Èíñòèòóò
ôèçèîëîãèè ðàñòåíèé ÐÀÍ
èì. Ê.À. Òèìèðÿçåâà,
127276 Ðîññèÿ, ã. Moñêâà, óë. Áîòàíè÷åñêàÿ, 35,
e-mail: gladkovu@mail.ru;
2Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé
ìàøèíîñòðîèòåëüíûé óíèâåðñèòåò,
105066 Ðîññèÿ, ã. Ìîñêâà, óë. Ñòàðàÿ Áàñìàííàÿ, 21/4;
3Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé
110
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ
25 àïðåëÿ 2013 ãîäà
óíèâåðñèòåò èì. Í.Ý. Áàóìàíà,
105005 Ðîññèÿ, ã. Ìîñêâà, 2-ÿ Áàóìàíñêàÿ óë., 5, ñòð. 1
In vitro SELECTION FOR TOLERANCE TO SOIL
CHLORIDE SALINIZATION IN PERENNIAL GRASSES
E.A. Gladkov1, 2, 3, Yu.I. Dolgikh1, O.V. Gladkova2
1K.A.Timiryazev
Research Institute of Plant Physiology, Russian Academy of Sciences, 35, ul. Botanicheskaya, Moscow, 127276 Russia, e-mail gladkovu@mail.ru;
2Moscow State University of Mechanical Engineering, 21/4, ul. Staraya Basmannaya, Moscow, 105066 Russia;
3N.E. Bauman Moscow State Technical University, 5, str. 1, ul. 2-ya Baumanskaya, Moscow, 105005 Russia
Received April 25, 2013
doi: 10.15389/agrobiology.2014.4.106eng
Abstract
Plant cultivation under soil salinity depends on the level and composition of salts in the
root zone. Of sulphates, sulphate-chlorides, carbonates and chlorides exactly chlorides are the most
toxic causing root growth violation. Accumulation of NaCl, MgCl2 and CaCl2 occurs in agroecosystems and also in urban soils if anti-icing agents are used. The article presents the results of Festuca
rubra L. and Agrostis stolonifera L. in vitro selection for tolerance to the high NaCl levels. Phytotoxicity of NaCl, MgCl2 and CaCl2 was estimated basing on the seed germination and plant growth
parameters. It was found out an enhanced sensitivity to the salinization in parental plants of these
grasses if compared to another cultivated plants. Resistant cell lines were selected after two passages
of 2100 calli of the bent grass and 750 calli of the fescue on modified MS medium with 1 or 2 %
NaCl. For regeneration and rooting plants of the survived clones, the MS media with 1 or 2 % NaCl
were used. To asses a tolerance level, the regenerants were planted into the soil containing 0, 0.5, 1.0,
1.5, 2.0 % NaCl. The obtained rooted regenerants (132 and 18 plants of the bent grass at 1 and 2 %
NaCl, respectively, and 26 and 9 plants of fescue at 1 and 2 % NaCl, respectively) were tolerant.
The possessed tolerance to NaCl and other salts were shown to be inherited. The developed method
can be used to select in vitro the fodder and urban grass resistant to salinity.
Keywords: Festuca rubra L., Agrostis stolonifera L., cell selection, salt-tolerance.
REFERENCES
1.
K a z a k o v a L.A. Kompleksnaya melioratsiya oroshaemykh solontsovykh i zasolennykh pochv
Nizhnego Povolzh'ya. Doktorskaya dissertatsiya [Comprehensive reclamation of irrigated solonetzic and saline soils in Nizhnee Povolzh’e. DSc Diss.]. Volgograd, 2007.
2. Doklad o sostoyanii okruzhayushchei sredy v gorode Moskve v 2011 godu (Departament prirodopol'zovaniya i okhrany okruzhayushchei sredy goroda Moskvy) [Report on environmental conditions in Moscow in 2011 (Department of Natural Resources and Environmental Protection of
Moscow)]. Moscow, 2012.
3. S h i k h m u r a d o v A.Z. Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2009, 1:
34-37.
4. Z a i t s e v a R.I., Z h e l n a k o v a L.I., N i k i t i n a N.S. Byulleten' Pochvennogo instituta imeni
V.V. Dokuchaeva (Moskva), 2009, 63: 25-40.
5. G l a d k o v E.A. Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2010, 6: 33-36.
6. G l a d k o v E.A., G l a d k o v a O.V. Biotekhnologiya, 2007, 1: 81-85.
7. G l a d k o v E.A., G l a d k o v a O.N., G l u s h e t s k a y a L.S. Estimation of heavy metal
resistance in the second generation of creeping bentgrass (Agrostis stolonifera) obtained by cell
selection for resistance to these contaminants and the ability of this plant to accumulate heavy
metals. Applied Biochemistry and Microbiology, 2011, 47(8): 776-779.
8. G u b a n o v a N.Ya., D u b r o v n a y a O.V., C h u g u n k o v a T.V. Fiziologiya i biokhimiya
kul'turnykh rastenii, 2000, 32(5): 362-369.
9. S e r a z e d i n o v a L.D., P o l i m b e t o v a N.S., L e s o v a Zh.T., Z h u l o v c h i n o v a S.O.,
K a n i e v B.K., A l i k u l o v Z.A., K a r a b a e v M.K., Z h a r d e m a l i Zh.K. Fiziologiya i
biokhimiya kul'turnykh rastenii, 2000, 32(4): 302-309.
10. L u p o t t o E., L o c a t e l l i F., L u s a r d i M.C. In vitro selection for salt tolerance in maize.
In: Biotechnology in agriculture and forestry. V. 25. Maize. Y.P.S. Bajaj (ed.). Springer-Verlag,
Berlin. Heidelberg, 1994: 314-330.
11. K o s u l i n a L.G., L u t s e n k o E.K., A k s e n o v a V.A. Fiziologiya ustoichivosti rastenii k
neblagopriyatnym faktoram sredy [Physiology of plant resistance to adverse environmental factors]. Rostov-na-Donu, 1993.
111