Оздоровление картофеля от вирусной инфекции

Обновлено: 15.04.2024

ОЗДОРОВЛЕНИЕ КАРТОФЕЛЯ МЕТОДОМ ХИМИОТЕРАПИИ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO

Аннотация

Ключевые слова: оздоровление, меристема, ингибиторы вирусов, вирусы, иммуноферментный анализ.

Ryabtseva T.V. 1 , Kulikova V.I. 2 , Ilkevich O.G. 3

IMPROVEMENT OF POTATOES BY THE CHEMOTHERAPY METHOD IN CULTURE OF IN VITRO

Abstract

In article results of research work on use of inhibitors of viruses at improvement of potatoes are stated by method of an apikalny meristem on the basis of FGBNU “the Kemerovo NIISH”. 12 grades of potatoes and 3 inhibitors of viruses are studied, optimum concentration of antiviral preparations for successful regeneration of meristems of potatoes in culture of in vitro are marked out.

Keywords: improvement, meristem, inhibitors of viruses, viruses, immunofermental analysis.

Сорта картофеля, созданные в селекционных учреждениях является носителями патогенов в латентной форме, которые передаются клоновому потомству. Освобождение семенного картофеля от вирусной и бактериальной инфекций а также от других болезней, сохранение высокопродуктивных качеств сортов обеспечивается системой безвирусного семеноводства картофеля. Основная её задача это оздоровление и ускоренное размножение безвирусного материала с последующим включением в процесс репродуцирования.

Особое значение при оздоровлении картофеля методом апикальной меристемы в сочетании с химиотерапией является подбор препаратов подавляющий вирусный патогенез и их концентраций, с учётом сортовых особенностей и степени поражения патогенами сортов картофеля (Лапшинов Н.А., Рябцева Т.В., Куликова В.И., Аношкина Л.С. 2014) [1, 2].

Применение веществ как синтетического, так и природного происхождения, которые способны ингибировать развитие вирусов картофеля, допустимо только в том случае, если они не окажут губительного действия на клетки растений и не приведут к изменению их генетического аппарата.

Целью исследований являлось – изучить влияние ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля в культуре in vitro, обеспечивающих максимальный выход растений регенерантов свободных от вирусного патогенеза.

Результаты и обсуждения

Исследованиями проведенными Ж.В. Блоцкой (2000) установлено, что свободная от вирусной инфекции часть апикальной меристемы, очень мала – 0,1 – 0,3 мм (Блоцкая Ж.В. 2000) [3]. Вычленение апексов маленьких размеров ведет к трудностям регенерации меристем, больших размеров повышают приживаемость регенерантов, сокращают сроки регенерации, но не способствуют освобождению от вирусной инфекции.

В биотехнологическом цикле культивирования растений картофеля наиболее ответственным этапом является введение меристем в культуру in vitro. На данном этапе необходимо добиться хорошего роста и развития меристем, а также подавления вирусного патогенеза.

Применение ингибиторов вирусов при оздоровлении картофеля методом апикальной меристемы в сочетании с химиотерапией, благоприятно повлияло на приживаемость меристем изучаемых сортов. Самая низкая жизнеспособность меристем от 8,3 % до 25,0 % выявлена при добавлении в питательную среду виразола (0,01 %) и интерферона (0,01 %, 0,05 %). Максимальное количество меристем тронувшихся в рост отмечали в двух вариантах опыта при совместном добавлении препаратов: виразол (0,01 %)+интерферон (0,05 %)+хитозан (0,05 %) – 46,9 %, интерферона (0,1 %)+хитозана (0,1 %) – 47,9 %.

При проведении диагностики растений регенерантов на наличие инфекции методом иммуноферментного анализа было установлено, что подавление вирусной инфекции по вариантам опыта различно. Наименьшее количество оздоровленных растений регенерантов получили при добавлении виразола (0,01 %) – 3,2 % и интерферона (0,05 %) – 9 %. Средние величины данного показателя получили при применении ингибиторов вирусов в чистом виде и сочетании двух препаратов, они были близки и составили от 10,5 % до 22,7 %. Наибольшее число растений регенерантов свободных от вирусной инфекции получили при совместном применении трех препаратов от 38,6 %.до 41,0 % (рисунок).

При оздоровлении картофеля методом апикальной меристемы в сочетании с химиотерапией установлены оптимальные концентрации ингибиторов вирусов, при совместном использовании препаратов, для регенерации меристем сортов: Танай – виразол (0,01 %)+интерферон (0,01 %)+хитозан (0,01 %); Жуковский ранний и Фиолетовый – виразол (0,01 %)+интерферон (0,05 %)+хитозан (0,05 %); интерферон (0,1 %)+хитозан (0,1 %); Красавчик – виразол (0,01 %)+интерферон (0,05 %)+хитозан (0,05 %) (таблица 1).

Применение противовирусных препаратов увеличило приживаемость меристем у сортов: Елизавета до 32,4 %; Лазарь – 68,7 %, Танай от 25,0 до 66,0 %, Антонина от 33,0 до 66,0 %, Жуковский ранний и Кемеровчанин до 100 %.

На приживаемость меристем влияние оказали взаимодействие факторов: сортовые особенности и противовирусный препарат – 29,62 %; сортовые особенности и степень поражения вирусами – 23,80 %; степень поражения вирусами и выбор ингибитора вирусов – 14,54 %.

Таблица 1 – Приживаемость меристем сортов картофеля оздоровленных с применением ингибиторов вирусов (лучшие варианты 2011-2014 гг.)

* хит. – хитозан, инт. – интерферон, вир. – виразол

Среди изучаемых генотипов наиболее активными в росте и развитии меристем оказались сорта картофеля ранней и среднеранней групп спелости Танай, Лазарь, Кемеровчанин, жизнеспособность которых составила 22,2 %, 27,7 % и 28,9 % соответственно.

Таким образом, для успешной регенерации меристем и подавления вирусов, как отдельных, так и их комплексов выявлены наилучшие концентрации ингибиторов вирусов, применяемые как в чистом виде (хитозан 0,01 %, интерферон 0,05 %, 0,1 %) так и при сочетании препаратов (виразол 0,01 % + хитозан 0,05 % + интерферон 0,05 %; виразол 0,01 % + хитозан 0,01 % + интерферон 0,01 %; хитозан 0,1 % + интерферон 0,1 %;), позволяющие получить в зависимости от сорта от 25 до 100 % оздоровленных растений картофеля и сократить сроки введения новых сортов и гибридов в культуру in vitro.

ОЗДОРОВЛЕНИЕ КАРТОФЕЛЯ МЕТОДОМ ХИМИОТЕРАПИИ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO

Аннотация

Ключевые слова: оздоровление, меристема, ингибиторы вирусов, вирусы, иммуноферментный анализ.

Ryabtseva T.V. 1 , Kulikova V.I. 2 , Ilkevich O.G. 3

IMPROVEMENT OF POTATOES BY THE CHEMOTHERAPY METHOD IN CULTURE OF IN VITRO

Abstract

Keywords: improvement, meristem, inhibitors of viruses, viruses, immunofermental analysis.

Результаты и обсуждения

* хит. – хитозан, инт. – интерферон, вир. – виразол

В статье представлены данные научно-исследовательской работы по использованию ингибиторов вирусов виразол, хитозан, интерферон, ламивудин, циклоферон в концентрациях: 0,1 %, 0,05 %, 0,01 % как в чистом виде, так и в сочетании препаратов при оздоровлении картофеля методом апикальной меристемы. Изучены перспективные гибриды 3-21с-11 и 22103-10. Установлено, что приживаемость меристем определялась следующими факторами: сортовыми особенностями – 68 % с наименьшим влиянием ингибиторов вирусов – 31 %. Выделены лучшие концентрации противовирусных препаратов применяемых в чистом виде ламивудин (0,01 %, 0,05 %) циклоферон (0,05 %, 0,01 %) позволяющих получить в зависимости от гибрида от 30 % до 50 % здоровых растений регенерантов в культуре in vitro.

Ключевые слова: гибриды, оздоровление, меристема, вирусы, ингибиторы вирусов, иммуноферментный анализ.

IMPROVEMENT OF PERSPECTIVE HYBRIDES OF POTATOES BY CHEMOTHERAPY METHOD IN CULTURE IN VITRO

Kulikova V.I. 1, *, Khodaeva V.P. 2 , Gantimurova A.N. 3 , Lapshinov N.A. 4 , Isachkova O.A. 5

1 ORCID: 0000-0002-6204-7555;

2 ORCID: 0000-0003-1447-6141;

3 ORCID: 0000-0002-2945-6381;

4 ORCID: 0000-0001-9869-2372;

5 ORCID: 0000-0002-8912-7556;

1, 2, 3, 4, 5 Kemerovo Research Institute of Agriculture – Branch of SFSCA RAS, Kemerovo, Russia

Abstract

The article presents research data on the use of virus inhibitors: virazole, chitosan, interferon, lamivudine, cycloferon in concentrations: 0.1%, 0.05%, 0.01% both in pure form and in combination of drugs during potato rehabilitation by the apical meristem method. Prospective hybrids 3-21c-11 and 22103-10 were studied. It was established that the survival rate of the meristem was determined by the following factors: varietal characteristics – 68% with the lowest influence of virus inhibitors – 31%. The best concentrations of antiviral drugs used in lamivudine pure form (0.01%, 0.05%) cycloferon (0.05%, 0.01%) were obtained, allowing to obtain, depending on the hybrid, from 30% to 50% of healthy plants regenerants in culture in vitro.

Keywords: hybrids, recovery, meristem, viruses, virus inhibitors, enzyme immunoassay.

Производство оригинальных семян картофеля обеспечивает получение высококачественного материала. Оригинальное семеноводство включает в себя оздоровление и микроклональное размножение здорового материала. Реализация потенциала сорта возможна лишь на основе высококачественного семенного материала [1, С. 195], [2, С. 14].

B безвирycнoм ceмeнoвoдстве кaртoфeля используются методы биотехнологии. Единственным эффективным способом получения здорового посадочного семенного кaртoфeля является метод оздоровления апикальной меристемой [3, С. 377]. Использование метода культуры ткани позволяет ускорить процесс размножения новых сортов, перспективных гибридов и оздоровить при необходимости отечественные сорта востребованные сельхозпроизводителями и частным сектором [4, С. 32], [5, С. 28], [6, С. 19].

Однако существуют сложности при оздоровлении образцов картофеля методом апикальной меристемы. Большая проблема это выделяемый эксплант, маленькие меристемы считаются более чистым материалом от вирусов, но плохо регенирируют, большие – оказываются зараженными. В связи, с чем большой объем работ при оздоровлении связан c низким выходом здоровых меристем [7, С. 143], [8, С. 55]. Так же отмечается недостаток этого метода оздоровления, что не всегда возможно освободить некоторые сорта картофеля от мозаичных вирусов и вироида веретеновидности клубней, содержание которых не допускаются в исходном семенном мaтeриaлe ГОСТ 33996-2016 [9, С. 12].

Эффективность оздоровления картофеля повышается при комплексном применении метода апикальной меристемы с химиотерапией, с добавлением в питательную среду противовирусных препаратов, ферментов, влияющих на нуклеиновые кислоты (РНК-азы) [10, С. 1-40], [11, С. 17], [12, С. 54], [13, С. 59], [14, С. 98].

На последних этапах селекционного процесса, нашего учреждения, (питомник КСИ), выделившиеся гибриды включаются в процесс оздоровления и вводятся в культуру in vitro, для получения исходного материала.

Aвторами указывается необходимость выбора препаратов обладающих противовирусной активностью с различной концентрацией, с учетoм генотипических ocобенностей и cтeпeни поражeннoсти пaтoгенaми сортов картофеля [15, С. 136], [16, С. 212], [17, С. 11].

Пoиск химитeрапевтичeских вeщeств избиратeльнoгo действия на вирусную инфекцию, и не оказывающих угнетающего действия на растения является актуальным.

Целью работы является изучение влияния вирус подавляющих препаратов на оздоровление перспективных гибридов картофеля обеспечивающих увеличение количества безвирусных растений регенерантов.

Материалы и методы

Исследования проведены в 2017-2018 гг. В научно-исследовательскую работу привлечены новые генотипы картофеля для оздоровления методом верхушечной меристемы с применением антивирусных препаратов. По визуальной оценке отбирали клубни здоровых растений, но имеющие положительную реакцию на вирусы по результатам диагностического тестирования. Объекты исследований: 2 перспективных гибрида картофеля 3-21c-11, 22103-10 (пораженные скрытыми вирусами MBK, SBK), 5 ингибиторов вирусов (виразол, хитозан, интерферон, ламивудин, циклоферон). Противовирусные препараты введены в питательную среду в чистом виде с концентрацией 0,01 %, 0,05 % и в смеси.

Результаты и обсуждения

Апикальная меристема представляет собой конус активно делящихся клеток и является чистой от вирусного патогенеза и чрезвычайно мала 0,1 – 0,3 мм. Наибольшая зона чистая от вирусов ABK, YBK, ВСЛК; наименьшая от XBK, MBK, SBK. Получение зоны маленьких размеров ведет к трудностям регенерации меристем, чем меньше размер вычлененных эксплантов, тем ниже их регенерирующая способность. Выращивание верхушечных эксплантов в условиях in vitro, по сравнению с культурой меристемы, повышает приживаемость регенерантов и сокращает сроки регенерации, но не способствует освобождению от вирусной инфекции [18, С. 74].

В биотехнологическом процессе выращивания растений картофеля наиболее важным этапом является введение меристем в культуру in vitro. На этом этапе необходимо добиться активного роста и развития меристем, а это возможно при использовании питательной среды, минеральный состав которой обеспечивает сбалансированное количество элементов питания необходимых для максимального выхода безвирусных растений регенерантов [19, С. 36-37].

Использование вирус подавляющих препаратов при оздоровлении картофеля методом верхушечной меристемы оказало положительное действие антивирусных препаратов на приживаемость меристем гибридов 3-21с-11, 22103-10. Наибольшее число живых меристем отмечено в 2-х вариантах опыта: при выращивании меристем с добавлением в питательную среду циклоферона в концентрациях 0,01 % и 0,05 % и составило 54 %. Выявлено снижение выживаемости меристем от 7,0 % до 18,0 % при добавлении в питательную среду комплекса ингибиторов: виразол 0,01 % + хитозан 0,05 % + интерферон 0,05 %.

Результатами диагностической оценки растений регенерантов на наличие в латентной форме вирусных инфекций методом ИФА установлено различное заражение вирусным патогенезом по вариантам опыта. Высокое количество здоровых растений регенерантов получили при добавлении циклоферона в концентрациях 0,01 %, 0,05 % и составило от 35 % до 45 %. При комплексном применении антивирусных препаратов виразола (0,01 %) + хитозана (0,05 %) + интерферона (0,05 %) получено меньшее количество безвирусных растений регенерантов – 4,7 %.

Оздоровление перспективных образцов картофеля 3-21с-11, 22103-10 методом апикальной меристемы с применением ингибиторов вирусов (виразола, хитозана, интерферона, ламивудина, циклоферона) оказало терапевтическое действие на приживаемость растений регенерантов и достигнута высокая эффективность оздоровления (таблица).

Таблица 1 – Приживаемость растений регенерантов гибридов картофеля, с применением ингибиторов вирусов, % (2017 – 2018 гг.)

По результатам проведенных исследований для регенерации меристем определены оптимальные концентрации противовирусных препаратов для гибридов: 3-21с-11 ламивудин (0,05 %), циклоферон (0,01 %, 0,05 %); 22103-10 ламивудин (0,01 %), циклоферон (0,01 %, 0,05 %).

Выявлена большая чувствительность ингибирующего действия препаратов ламивудин и циклоферон на жизнеспособность меристем изучаемых гибридов. У гибрида 3-21с-11 приживаемость составила от 30 % до 50 % при применении вирус подавляющих препаратов: ламивудин (0,01 % и 0,05 %), циклоферон (0,01 % и 0,05 %). У гибрида 22103-10 нет достоверного превышения приживаемости растений регенерантов при при применении вирус подавляющего препарата ламивудин (0,01 %. У данного гибрида (22103-10) достоверное превышение контрольного варианта отмечено только при добавлении в питательную среду циклоферона (0,01 % и 0,05 %) и приживаемость меристем составила 45-50 %.

Установлено, что приживаемость растений регенерантов определялась следующими факторами: генотипом картофеля (А) – 68 % с наименьшим влиянием ингибиторов вирусов (В) – 31 %.

Выводы

Таким образом, для успешной регенерации меристем и подавления в растениях картофеля комплекса вирусов (МВК, SBK) определены оптимальные концентрации противовирусных веществ, применяемых в чистом виде, ламивудин (0,01 %, 0,05 %), циклоферон (0,01 %, 0,05 %) позволяющих увеличить выход безвирусных растений картофеля в 1,5-5,0 раз в зависимости от генотипа.

Список литературы / References

Список литературы на английском языке / References in English

В фазу активного роста отбирают внешне здоровые раст., зимой проращивают клубни, луковицы. 1 вариант: термообработка раст., вычленение меристем и введение в культуру in vitro. 2 вариант: снятие ростков с клубней, вычленение меристем или ростков. 3 вар.: вычленение меристем из верхушек побегов. 4 вар.: термообраб. раст., клубней и вычленение меристем из ростков.

17. Использование термо- и химиотерапии при оздоровлении от вирусных болезней.

Термо-: применяется критическая для растений температура, которая снижает конц. вирусов и увелич. безвирусную зону в верхушечной меристеме. Это позволяет увеличить размер экспланта, и увел. % приживаемости in vitro. Режимы: 1) для клубней, 37-38 град., круглосут., освещ. 1-1,5 кЛюкса, влаж. 80-90%. Продолж. 10-20 сут. 2) Растения в горшках, 37-38 град, 4-6 кЛюксов, вл: 90-95%, 15-25 сут. 3) Растения in vitro, темпер. вверху проб. 40-41 град, внизу 37-38 град. (поставить низ в воду), 10-20 сут. Свободная от вирусов зона увел. в апексе до 0,25-0,5 мм. Химиотерапия – основывается на доб. в пит. среду в-в ингибиторов вирусов. Для раст. безвредна. Применяют РНК-азу (панкреатич. рибонуклеаза). Доб. на поверх. среды 0,01 % р-р, после стериализуют. Увел-ся на 30-40%, приживаемость на 10-35%, выход здор-х раст. в 2 раза. Антибиотики.

18. Биотехнология оздоровления картофеля от вирусных инфекций и других, патогенов.

Этапы: 1) подготовка клубней, хемотерапия, проращивание (1-2 см. ростки), проверка на вирусы методом ИФА. 2) взятие эксплантов: верх. ростки, их стерилизуют и вычленяют меристемы. 3) размножение меристем, потомство проверяют на отсутствие вирусов электр. микроскопом или ИФА. Здоровые размн. микрочеренкованием, а больные выбраковывают. 4) при накоплении in vitro их пересаживают в почву, подращивают и высаживают в теплицы. Проверка ИФА. 5) ускоренное размн. всеми доступными способами ( черенкование побегов, деление клубней). 6) размножение тепличных клонов в полевых условиях. 7) поддержание коллекции сортов in vitro.

Уборка: за 10 дней скашивают ботву (кожура будет плотней), копают, закладывают клубни каждого мешка в отдельный мешочек. Хранят при 1-3 град., влаж.: 85%. Весной клубни просматривают, в случае обнаружения больных клубней, бракуют весь мешок. Остальные высаживают в поле (питомник размножения).

19. Схема оздоровления древесно-кустарниковых растений.

(Роза). Древ.-куст. породы имеют большое значение в озеленении. Перспективные методы размн. новых сортов, гибридов, устойчивых к болезням, эстетичны, солее- и газоустойчивы. Древ. культур более 200 видов. Этапы: 1) введение в культуру in vitro. 2) индукция морфогенеза. 3) ризогенез. 4) пересадка регенератов в субстрат. Для клонирования экспланты брать у молодых деревьев. У 100-летней сосны приживаемость – 2 экспланта, у 5-летней – 98. Финны восст. леса из in vitro.

Можжевельник – берут отрезки побегов, стерилизуют 3 мин. в спирте, 5 мин. в р-ре сулемы. Промыть стерильной водой. Остальное также.

Читая в интернете очень много всяких советов, как получить урожай картофеля, высокий и надежный урожай, пять секретов урожая картофеля, двадцать пять секретов урожая картофеля, я вижу, что во всех этих публикациях упускается один очень важный момент, который стал актуальным пять-семь лет назад. Это большая проблема картофеля, которая распространена повсеместно. К сожалению, это вирусы картофеля. Вирусы картофеля тем опасней, чем больше картофеля выращивается в зоне, в которой находится ваш огород.

Поскольку картофель является одной из наиболее распространённых культур, избавиться по соседству от картофеля практически невозможно. Переносчиком вирусных заболеваний картофеля является тля. Лёт тли начинается еще до начала цветения картофеля. Укусив больное растение, тля перелетает на другие растения и заражает их. Это особенно страшно тогда, когда вы используете собственный посадочный материал.

Как правило, семена картофеля, которые продаются надежными питомниками, надежными поставщиками, освобождены от вирусов картофеля, и даже почти освобождены от вируса картофеля. Но такие семена, как правило, обладают высокой ценой. Поэтому, купив один раз дорогие семена, вы конечно -же захотите сохранить их на несколько лет, а еще и поделиться с соседями. Поэтому мероприятия по защите картофеля от тли, при соблюдении всех остальных условий получения хороших урожаев, а это и подкормки, это и защита от колорадского жука, это и своевременная посадка, это и глубина посадки, это и теплые гряды, это органические удобрения,минеральные, и весь тот комплекс мероприятий, про которые так много информации в интернете.

Так вот, при соблюдении всех этих условий, вы получите действительно высокий урожай, а также качественные собственные семена, только при условии защиты вашего картофеля от вирусных болезней. Их очень много, разных. Они вредоносны ужасно, и от них невозможно избавится путем какого-то оздоровления в обычных домашних условиях. Ведь меристемных лабораторий у нас ни у кого дома нет. Поэтому для того, чтобы избавиться от тли уже до начала цветения картофеля, начинайте мероприятия по защите картофеля от тли. Это защитит ваш картофель от вирусов. Для приверженцев органического земледелия, мы вам советуем несколько способов контроля тли, с помощью растительного масла и сыворотки. Смотрите их в наших следующих выпусках и я надеюсь что вы их не пропустите.

Читайте также: