Цены на семенной картофель постоянно растут, это заставляет сельхозпроизводителей искать новые пути для получения посадочного материала. Мы предлагаем рассмотреть один из вариантов решения проблемы - метод фрагментарного клонирования.
Как известно, растения, полученные из одного материнского экземпляра, носят название одноклоновые. В обычных полевых условиях клоновые растения получить очень просто - для этого надо разрезать маточный клубень на несколько частей. Этим способом часто пользуются огородники, если посадочного материала не хватает или надо быстро размножить новый высокопродуктивный сорт. Для того чтобы получить сразу много клоновых растений, разрабатываются новые классические методы, в частности фрагментарное клонирование.
Все помнят, что живые организмы состоят из клеток и тканей, но мало кто знает, что каждая клетка или структурная единица организма любого типа обладает полным набором генов соответствующего вида и способна преобразоваться в новое полноценное растение.
Программа формирования организма закодирована в нуклеиновых кислотах (явление тотипотентности) и располагается в спирально закрученных молекулах ДНК, модели которых были открыты американскими учеными Д. Уотсоном и Ф. Криком. Способность к самовосстановлению организма называется регенерацией. Например, у ящерицы, которой оторвали хвост, он вырастает вновь. Для практического использования регенерационной способности клеток различного происхождения и функционального назначения надо подбирать необходимые условия, различные для каждого типа клеток. Наиболее склонны к созданию регенерационных растений недифференцированные клетки конуса нарастания или клетки раневых поверхностей - каллусные ткани.
Такого рода образования можно искусственно получать из различных органов растений. В естественных условиях каллусы образуются в местах механических повреждений растений или животных как аналоги кожных или эпидермальных покровов, для защиты от попадания туда болезнетворных организмов.
Каллус (каллюс) - защитная ткань растительного организма, способствующая зарастанию ран, срастанию прививок, образованию корней при вегетативном размножении и т. д. Он возникает из недифференцированных клеток в случае повреждения поверхности (надрезы, трещины, срезы черенков и др.) из клеток любого органа растения. Каллус способен расти самостоятельно при культивировании на искусственных питательных средах. Он имеет форму валика или аморфной бесформенной массы. Наиболее активно каллус разрастается, когда в раневой поверхности есть камбий. У споровых растений каллус возникает редко.
Ведущую роль в образовании каллуса играют ауксины. Они индуцируют или стимулируют деление, растяжение или углубляют дифференциацию клеток, способствуют образованию каллуса и опухолей, рост плодов и образование корней, задерживают опадание листьев и цветков. У клубней картофеля в ответ на раневое поражение области деления клеток распределяются случайным образом.
Перенос клетки из системы растительного организма и культивирование ее in vitro позволяет раскрыть ее потенциальные возможности, заложенные в генетическом аппарате. Освободившись от контактного влияния, клетки начинают делиться, создавая каллус и в дальнейшем переходя к формированию дифференцированных структур (почка и первичный корешок), что приводит к регенерации растительного организма с соблюдением всех стадий онтогенеза /Нефели В. И., 1984/. Это явление наблюдали при культивировании паренхимы табака. В каллусной ткани заложение почек индуцируется гормонами, в частности цитокинином. Регенерация растения из трансформированных недифференцированных тканей, в том числе и их каллусов, осуществляется с трудом.
При инкубировании в темноте кубиков из культуры ткани растений табака в колбах на твердой питательной среде в течение девяти недель, они изменяют форму и превращаются в полусферические. Клетки начинают делиться на четвертый день после начала инкубации в поверхностном слое (до седьмого ряда клеток). При этом образуется много шишковатых образований, которые разрастаются, сливаются, по мере увеличения численности вегетативно делящихся клеток. Образуются веерообразные клеточные субстанции, которые в дальнейшем сжимаются и уплотняются. Дифференцированные клетки трахеидного типа часто скапливаются в отдельные группы. Характер роста каллусных клеток определяется их генетическим потенциалом, местоположением и условиями обитания.
Стимулирующими факторами для дифференциации каллусных клеток может служить внедрение в каллусную массу (прививка) стеблевой почки или инъекция в каллусную ткань ауксинов и сахарозы.
Получение растений из меристемы требует соответствующих помещений и специального оборудования и вряд ли под силу рядовому огороднику, а вот получить клоновые растения из более крупных фрагментов клубней и других вегетативных органов картофеля можно не прибегая к высокоспециализированным технологиям. Для этого надо только получить рассаду из фрагментов растений картофеля.
Растения картофеля можно получать из биологических семян, столонов, ростков, мелких клубней и фрагментов крупных клубней.
При выращивании рассады из биологических семян картофеля субстрат для будущих растений готовят путем смешивания одной части перепревшего, хорошо разложившегося навоза и одной части плодородной огородной земли. После появления всходов с розеткой первых листьев их пикируют в ящики со слоем плодородной унавоженной почвы до 25 см, которые расставляют в теплом помещении поближе к естественному свету (можно на подоконники), чтобы растения сильно не вытягивались в длину, или в теплицу с регулируемыми температурой, влажностью почвы и длиной светового фотопериода. На день ящики с растениями можно выносить на открытый воздух, желательно на солнцепек, а затем убирать обратно в помещение на ночь. Для успешной адаптации в открытом грунте за неделю до высадки в открытый грунт ящики с растениями оставляют на открытом воздухе и на ночь, сначала прикрытые крышками, сделанными из соломы, а затем без укрытия. Затем рассаду высаживают в открытый грунт при схеме посадки 50 Х 50 см с обязательным ежедневным поливом до достижения растениями высоты 20-30 см. При этом приживаемость растений составляет 90-100%. Для получения рассады можно воспользоваться полиэтиленовыми пакетами различной емкости с дренажными отверстиями внизу. Полиэтиленовые пакеты заполняют плодородной унавоженной почвой на одну треть и пикируют туда растения картофеля из ящиков по одному. Пакетами с растениями вплотную заполняют другие ящики. Данный способ облегчает процесс посадки в открытый грунт. Перед этой процедурой в пакеты с растениями наливают воду и выносят на место посадки. Влажная почва с растениями легко вынимается из пакетов. Высаживать растения вместе с пакетами не рекомендуется во избежание засорения почвы полиэтиленовой пленкой.
Сотрудники кафедры растениеводства Тимирязевский сельскохозяйственной академии разработали способ ускоренного размножения картофеля путем получения рассады из вычлененных глазков. Вычлененные почки клубней раскладывают на увлажненные ватные подушечки (ТУ 9398-002-11736425-2007) по пять фрагментов на каждую, затем помещают в закрытые прозрачные емкости, высотой 15-20 см, откуда, после появления двух-трех облиственных междоузлий, пересаживают в открытый грунт. /Трофимец Л.Н. и др., 1975/.
Для получения рассады из фрагментов клубней картофеля в опытах, проведенных сотрудниками ФГБНУ ВНИИКХ, использовали в качестве имплантатов вычлененные корневые шейки, ломтики клубней, поперечные срезы ростков с зачатками ростков, корней и столонов, а также кружки, вырезанные из листьев картофеля диаметром 30-40 мм для обоих видов, и ягоды картофеля, разрезанные пополам. Опыты проводили в чашках Петри при температуре +18-22°С и стопроцентной относительной влажности воздуха. Каллусообразование стимулировали 0.001%%-м раствором морской соли. Фрагменты растений раскладывали на стерильную почву, которой покрывали дно чашек. У ломтиков клубней каллус проявился сначала валиком по периферии клубня, а затем распространился по всей поверхности. Развитие регенерационных растений на срезах столонов шло довольно активно, и сползающая на землю ткань распространялась вокруг среза. Отделенный от импланта слой каллуса продолжал некоторое время развиваться на почве, занимая новые пространства. У разрезанных ягод картофеля регенеративные процессы начинались по периферии, постепенно распространяясь вглубь.
Для увеличения числа растений длинные картофельные ростки разрезают по междоузлиям фрагментами длиной 2-3 см и раскладывают на стерильную почву на расстояние 3-5 см друг от друга в деревянные ящики. Ящики закрывают крышками и помещают в термостатированное помещение или в фитотрон и содержат при температуре + 26-28°С. Через 2-3 дня фрагменты растений укореняются, после чего их присыпают землей с таким расчетом, чтобы они были покрыты слоем в 2-3 см.
Через 2-3 недели рассаду пикируют и высаживают в открытый грунт или в теплицу, если выращивание рассады осуществляют в осенне-зимний период. Таким образом, при желании из фрагментов одного клубня можно получить 200-300 полноценных растений.
