Оптимизация углеводного питания для сохранения генетических ресурсов винограда в системе in vitro

Актуальность. В институте «Магарач» создана «Вегетирующая коллекция растений in vitro перспективных сортов, гибридов и клонов винограда». Актуальными являются исследования по изучению возможности использования питательных сред как с повышенной концентрацией сахарозы, так и без содержания данного вещества при длительном беспересадочном культивировании растений винограда in vitro.

Методы. Цель исследования — изучение влияния углеводного питания для поддержания образцов коллекции растений in vitro в условиях замедленного роста и состояния глубокого покоя. Материалом для исследования были растения винограда in vitrо технических сортов селекции института «Магарач»: Антей магарачский, Гранатовый Магарача, Памяти Голодриги. Культивирование проводили на среде PG, разработанной в институте «Магарач», использовали три варианта среды: без сахарозы, 10 г/л (контроль), 60 г/л.

Результаты. Растения винограда при длительном культивировании in vitro на средах без сахарозы, с сахарозой 10 мг/л и 60 мг/л сохраняют жизнеспособность, при этом морфогенетический потенциал проявляется выше на среде без сахарозы. Отсутствие сахарозы в среде не оказалось ограничительным фактором для морфогенеза растений винограда. Использование среды культивирования с сахарозой в концентрации 60 мг/л для культивирования растений в коллекции винограда in vitro представляется более перспективным. Для поддержания образцов коллекции может быть использован комбинированный режим, состоящий из двух этапов культивирования: первый — свет интенсивностью 1000 лк в условиях 16-часового фотопериода при температуре +25–27 °С, продолжительность периода — до полного одревеснения побега; второй — при низких положительных температурах +2–4 °С в темноте. Период беспересадочного сохранения в комбинированном режиме будет зависеть от генетической специфичности конкретного сорта.

1. Makuev G.A., Isrigova T.A., Mukailov M.D., Salmanov M.M., Magomedov M.G. Technological assessment of native grapes varieties for winemaking in the conditions of southern Dagestan. Improving Energy Efficiency, Environmental Safety and Sustainable Development in Agriculture. International Scientific and Practical Conference. IOP Publishing Ltd. 2022; 979: 012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/979/1/012018

2. Gorbunov I.V., Mikhailovskiy S., Byhalova O. Wild grapes of Kuban, their ecological and biological features of growth. International Scientific Online-Conference “Bioengineering in the Organization of Processes Concerning Breeding and Reproduction of Perennial Crops” 2020. EDP Sciences. 2020; 25: 02007. https://doi.org/10.1051/bioconf/20202502007

3. Gorbunov I.V., Lukyanov A.A. New studies of wild-growing grapes of Kuban: ecology, morphology, variability. E3S Web of Conferences. Series: International Scientific and Practical Conference “Fundamental and Applied Research in Biology and Agriculture: Current Issues, Achievements and Innovations”, FARBA 2021. EDP Sciences. 2021; 254: 01021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202125401021

4. Feyzullaev B.A. Agrobiological and phenological characteristics of Dagestan aboriginal grape varieties in the conditions of the Krasnodar region. International Conference on Ensuring Sustainable Development: Ecology, Energy, Earth Science and Agriculture (AEES2023). Les Ulis. 2024; 494: 4015. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202449404015

5. Решетников В.Н., Спиридович Е.В., Носов А.М. Биотехнология растений и перспективы ее развития. Физиология растений и генетика. 2014; 46(1): 3–18. https://elibrary.ru/tijhov

6. Митрофанова И.В. Соматический эмбриогенез и органогенез как основа биотехнологии получения и сохранения многолетних садовых культур. Киев: Аграрна наука. 2011; 344.

7. Cruz-Cruz C.A., González-Arnao M.T., Engelmann F. Biotechnology and Conservation of Plant Biodiversity. Resources. 2013; 2(2): 73–95. https://doi.org/10.3390/resources2020073

8. Новикова Т.И. Использование биотехнологических подходов для сохранения биоразнообразия растений. Растительный мир Азиатской России. 2013; (2): 119–128. https://elibrary.ru/rivuxz

9. Плаксина Т.В., Пищева Г.Н. Биотехнология в селекции, размножении и сохранении растений. Бюллетень Ботанического сада-института ДВО РАН. 2014; 12: 22–30. https://elibrary.ru/tbpupt

10. Дорошенко Н.П. Оздоровление, клональное микроразмножение и депонирование винограда в культуре in vitro. «Магарач». Виноградарство и виноделие. 2015; (3): 49–51. https://elibrary.ru/ugxknr

11. Молканова О.И., Коновалова Л.Н., Стахеева Т.С. Особенности размножения и сохранения ценных и редких видов растений в условиях in vitro. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2016; 120: 17–23. https://elibrary.ru/wjugwz

12. Дунаева С.Е., Орлова С.Ю., Тихонова О.А., Гавриленко Т.А. Образцы ягодных и плодовых культур и их дикорастущих родичей в коллекции in vitro ВИР. Биотехнология и селекция растений. 2018; 1(1): 43–51. https://doi.org/10.30901/2658-6266-2018-1-43-51

13. Tehrim S., Sajid G.M. In vitro Establishment, Conservation and its Implications for Grape Germplasm Biodiversity. Romanian Biotechnological Letters. 2011; 16(6): 6781–6789.

14. Pavlova I.A., Klimenko V.P., Zlenko V.A., Luschay Е.А., Abdurashitova А.S., Grigorenko M.I. Conservation of grape genetic resources in the system in vitro. BIO Web of Conferences. 2023; 78: 02005. https://doi.org/10.1051/bioconf/20237802005

15. Матушкина О.В., Пронина И.Н. Роль углеводов при клональном микроразмножении садовых растений. Ягодоводство и плодоводство России. 2018; 54: 106–110. https://doi.org/10.31676/2073-4948-2018-54-106-110

16. Дорошенко Н.П., Куприкова А.С., Пузырнова В.Г. Влияние сахарозы на замедление роста и сохранение растений винограда в коллекции in vitro. Плодоводство и виноградарство юга России. 2017; 46: 33–44. https://elibrary.ru/yzjxnp

17. Пузырнова В.Г., Дорошенко Н.П. Особенности применения углеводов для создания коллекции винограда in vitro. «Магарач». Виноградарство и виноделие. 2023; 25(1): 14–23. https://doi.org/10.34919/IM.2023.25.1.002

18. Павлова И.А. Оптимизация среды культивирования для поддерживания вегетирующей коллекции растений винограда in vitro. Актуальные проблемы биотехнологии: оздоровление и размножение плодовых, ягодных, дикорастущих культур и винограда. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Махачкала: АЛЕФ. 2019; 66–71. https://elibrary.ru/czivsx

19. Zlenko V.A., Troshin L.P., Kotikov I.V. An optimized medium for clonal micropropagation of grapevine. Vitis. 1995; 34(2): 125–126. https://doi.org/10.5073/vitis.1995.34.125-126