Глава 1. Литературный обзор
Оглавление.
Введение.
Глава 1. Литературный обзор.
1.1. Биология земляники.
1.1.1. История культуры и главные виды.
1.1.2. Распространение и ареал возделывания.
1.1.3. Рост и развитие земляники.
1.1.4 Цветение и плодоношение.
1.1.5 Размножение земляники.
1.2. Болезни.
1.3. Возбудители, требующие проверки на землянике для категорий «безвирусный» и «протестированный на вирусы» посадочный материал
1.4. Оздоровление растений земляники от вирусов и других патогенов.
1.5. Производство посадочного материала земляники.
1.6. Микроклональное размножение земляники.
1.7. Культура меристем для оздоровления (из истории).
1.8. Факторы, влияющие на рост меристем.
1.8.1. Выбор растений-доноров.
1.8.2. Питательные среды.
1.8.3. Условия освещения и температура.
1.9. Тестирование материала.
1.10. Этапы микроклонального размножения.
1.10.1. Инициация культуры invitro.
1.10.2. Этап размножения invitro.
1.10.3. Этап укоренения invitro.
1.10.4. Этап адаптации exvitro.
1.10.5. Депонирование invitro.
1.11. Качество растений, размножаемых invitro.
Глава 2. Экспериментальная часть.
2.1. Цели и задачи исследования.
2.2. Материалы и методы.
2.3. Приготовление питательных сред.
2.4. Объекты исследования.
2.5. Результаты исследования.
Глава 3. Организационно экономическая оценка способа укоренения микропобегов земляники сорта Трибьют в нестерильных условиях.
Глава 4. Охрана труда.
Выводы и предложения.
Рекомендации производству.
Список использованной литературы.
Введение.
Плоды и ягоды – питательные продукты, являющиеся источником витаминов, минеральных веществ, органических кислот и микроэлементов. Они являются неотъемлемой частью рациона человека (по медицинским нормам человеку в год требуется минимум 100 кг плодов и ягод). Стоимость их мирового валового продукта превышает стоимость картофеля и уступает только зерновым культурам.
Ягодным культурам отводится существенная роль в решении проблемы улучшения снабжения населения и перерабатывающей промышленности продуктами садоводства. К числу важнейших ягодных культур относится земляника, которая является одной из самых распространенных ягодных культур в мире.
Эта ягодная культура произрастает во всех зонах плодоводства России. Спрос населения на свежие ягоды и продукты переработки обусловлен их высокими вкусовыми качествами, нежной консистенцией мякоти и приятным ароматом. Ягоды земляники содержат сахара (4…10%), органические кислоты (0,8…1,3%), витамины С, Р, В9, соединения фосфора, железа, кальция, микроэлементы.
Урожайность земляники, как правило, составляет 6…13т/га (и даже до 30т/га). Однако потребность населения и перерабатывающей промышленности в ягодах удовлетворяется далеко не полностью.
Естественная способность земляники легко и быстро обновлять себя с помощью усов, давая вегетативное потомство, выгодно отличает ее от других культур. Но наряду с положительными сторонами, вегетативное размножение создает серьезную проблему, так как потомство может быть заражено различными вредителями и болезнями, а в последствии – массово тиражироваться. В свою очередь массовое заражение насаждений приводит к снижению урожайности, а иногда к гибели растений.
Важное значение в решении задачи увеличения валового сбора земляники имеет сокращение ущерба, наносимого различными вредителями и болезнями, главным образом вирусами, микоплазмами, нематодами, клещами. Это в свою очередь определяется тем, как решается проблема выращивания оздоровленного посадочного материала.
Основным эффективным методом получения оздоровленного посадочного материала земляники в настоящее время является сочетание термотерапии и культуры верхушечных меристем или микроклональное размножение.
Микроклональное размножение состоит из следующих этапов: инициация, пролиферация и ризогенез.
Система размножения invitro имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным способом размножения: более высокий коэффициент размножения, высокая генетическая однородность получаемого посадочного материала, возможность быстрого и эффективного размножения ценных сортов из минимального количества материала, высокая жизнеспособность регенерантов и, как следствие, возможность получения большего количества усов и увеличения урожайности, выполнение работ независимо от сезона и погодных условий, что позволяет получить нужное количество посадочного материала к определенному сроку, возможность длительного хранения растений в пробирках при относительно низких затратах и создание генофонда ценных сортов и видов invitro, а также возможность обмена растительным материалом без риска переноса карантинных инфекций и вредителей.
Однако имеется и ряд недостатков. Хорошо известно, что корни, сформированные invitro, утолщенные и без корневых волосков. Они растут горизонтально, часто закручиваются, они ломкие и легко повреждаются. Также известно, что микропобеги, выращенные в тканевой культуре, имеют низкую фотосинтетическую активность, плохой водный баланс, и их анатомия и физиология далеки от оптимальной (Donnellyand Vidaver, 1984 и др).
Поскольку эти проблемы уменьшают приживаемость растений при адаптации, были предприняты попытки усовершенствовать метод микроклонального размножения. Некоторые коммерческие лаборатории внедрили в практику садоводства укоренение микропобегов земляники в exvitro. При этом способе устраняются некоторые недостатки традиционного укоренения invitro. У растений, укорененных таким способом, облегчается процесс адаптации к условиям exvitro. Особенно важно при этом резкое уменьшение уровня инфицирования грибковыми заболеваниями.
Кроме того, укоренение – наиболее дорогой этап в технологии микроклонального размножения. Поэтому стоимость растений уменьшается на 40…50%, если укоренение микропобегов, полученных invitro проводить invivo.
В связи с выше изложенным, данная работа будет посвящена проблеме укоренения сортов земляники садовой exvitro.
Глава 1. Литературный обзор.
Биология земляники.
1.1.1. История культуры и главные виды. Все виды и сорта земляники относятся к семейству Розанные –Rosaceae Juss., роду Земляника –Fragaria L.. Сорта земляники имеют разное происхождение. Мелкоплодные, ремонтантные сорта земляники представляют собой отборные формы дикорастущей лесной земляники F.VescaL.. Сорта крупноплодной земляники объединяются в один вид – земляника садовая крупноплодная –F.GrandifloraEhrh.. Этот вид произошел в результате гибридзации и последующего отбора от двух американских видов – чилийской –F.chiloensisEhrh. и виргинской –F.VirginianaMill. земляники. Виргинская земляника была завезена во Францию из Америки в 1624 году, а в 1714 году в Парижский ботанический парк была завезена чилийская земляника. Естественные гибриды между этими двумя видами дали начало многочисленным сортам крупноплодной садовой земляники, которые впервые появились в Голландии в 1720-ом году. С их появлением и началось массовое выращивание садовой земляники.
В России крупноплодная земляника стала выращиваться с конца XVIIIвека (Бурмистров, 1985).
1.1.2. Распространение и ареал возделывания.
Вследствие широкой способности к адаптации к различным окружающим условиям, земляника может выращиваться практически на любой территории мира. На урожай и качество ягод сильное влияние оказывают фотопериод, температура, длина периода покоя, болезни и вредители, почвенные условия, и влажность почвы и воздуха. В результате имеется много разновидностей культивируемых растений, каждая из которых адаптирована к ряду регионов или внешних условий. Некоторые культивируемые растения могут выживать в условиях ужасно холодных зим Аляски, а другие хорошо себя чувствовать при длинных, жарких сезонах Претории, Южной Африки.
Промышленное выращивание земляники сосредоточено, главным образом, в Северной Америке и Европе. Эти две территории производят около 80% общемирового урожая культуры. Другие 15% принадлежат России и Японии, и остальные 5% продукции приходятся на другие континенты.
Общая прибыль фермерских хозяйств от земляники в США была оценена приблизительно в 545 миллионов долларов в 1987 году. В Европе прибыль может быть оценена в 1.540 миллионов долларов (Hightechandmicropropagation.Vol18, 1992).
1.1.3. Рост и развитие земляники.Земляника является многолетним травянистым растением с явно выраженным корневищем, в верхней части которого находятся рожки с розетками прикорневых листьев. Земляника имеет сильно разветвленную надземную часть, расположенную у поверхности почвы, которая состоит из трех типов побегов и листьев.
К первому типу относятся укороченные одногодичные приросты длиной 1 - 1,5см, которые обычно называются рожками. Каждый вполне сформировавшийся рожок имеет верхушечную почку, розетку из 3–7 листьев, боковые пазушные почки и у основания прироста – придаточные корни. В год роста укороченного однолетнего побега – рожка, помимо верхушечной, в пазухах всех листьев закладываются боковые (пазушные) почки. Из верхушечной и пазушных почек верхних листьев на следующий год образуются цветонос.
Второй тип побегов – усы. Это длинные шнуровидные побеги. Они формируются из вегетативных почек нижней части рожка. В массе усы появляются после плодоношения. На усах формируются дочерние растения – розетки и усы. Как правило, на четном междоузлии уса любого порядка ветвления развиваются розетки, а на нечетном – боковые ответвления. Каждое маточное растение может дать 10-30 усов.
Третьим типом побегов являются цветоносы, которые развиваются из верхушечной и около верхушечной пазушных почек. Цветоносы имеют неодинаковую высоту, степень ветвления и разное количество цветков. Не одновременность распускания цветков и формирование их на разных порядках ветвления цветоноса приводит к разновременности созревания ягод и уменьшению их величины в последних сборах.
Все эти три типа побегов несут определенное число листьев. На одном рожке формируется 5-6 длинночерешковых тройчатых листьев. На рожках и розетках они расположены сближено, на цветоносах – одиночно и они менее развиты.
Первый период роста листьев происходит до начала цветения, второй – после сбора урожая. Рост осенних листьев прекращается при снижении температуры воздуха ниже 5С.
Величина листьев и длина их черешков в основном определяют такой важный хозяйственно-биологический признак, как высота растений того или иного сорта (Бурмистров, 1985).
1.1.4 Цветение и плодоношение. При благоприятных условиях верхушечная почка любого рожка формируется как цветковая. Цветоносы земляники закладываются в летнее - осенний период, т.е. в августе – сентябре. На их закладку оказывают влияние температура, влажность, свет. Она происходит при сокращении длины дня до 12-10 чесов и снижении ночной температуры до 5-8С.
После таяния снега и установления более теплой погоды возобновляется рост земляники, и уже через две недели начинают появляться цветоносы.
Приблизительно через пол месяца после появления цветоноса начинается цветение. Один цветок цветет от одного до четырех дней. Последовательность распускания цветков зависит от порядка ветвления цветоноса, этим обуславливается неравномерность созревания ягод. Наиболее оптимальная температура для цветения земляники находится в пределах 15…20 градусов, а период цветения продолжается около 20…30 дней. Приблизительно столько же времени ( около 30 дней) необходимо для созревания ягод с момента опыления. Период плодоношения зависит от биологических особенностей сорта и погодных условий и составляет в среднем 20…30 дней (Бурмистров, 1985).
1.1.5Размножение земляники.
В середине лета из пазушных почек первых трех нижних листьев материнского куста развиваются длинные надземные побеги – усы, которые являются специализированными органами размножения. На них имеются узлы (3…5 и более) и междоузлия. В узлах появляются зачатки листьев (розетки) и корней.
Наиболее сильные усы дают 1…2-х летние растения. Усы в начале развития занимают приподнятое положение, затем по мере удлинения стелются по земле. Эти побеги, непосредственно идущие от материнского куста, принято называть побегами первого порядка.
Первая розетка или дочернее растение, развивается из второго узла уса, а первый узел дает начало ответвлению уса второго порядка.
Из пазух первых нижних листьев дочерних растений, нередко еще до их полного укоренения, также образуются усы, которые именуются побегами второго порядка. Из второго узла этих дочерних усов, подобно материнским кустам, образуются новые розетки земляники.
Таким образом, четные узлы побегов-плетей образуют дочерние растения, а нечетные – новые усы, соответствующего порядка ветвления (1-ый, 2-ой, 3-ий).
Развитие дочерних розеток идет постепенно. Нередко вначале возникают корни, а затем розетки листьев. До момента плотного прикрепления усов к земле розетки земляники образуют воздушные корни.
Хорошо укоренившиеся розетки состоят из короткого, не превышающего 10 мм стебля, оканчивающегося верхушечной почкой (сердечко), и 5…7 листьев, в пазухах которых находятся пазушные почки. После отделения этих дочерних растений от материнского куста они служат посадочным материалом для закладки новой плантации земляники.
Одно материнское растение сорта Фестивальная в среднем образует 70, а сорта Ранняя Махерауха – 50 дочерних розеток (Воронина, 1987).
На второй и последующие годы материнское растение сохраняет способность давать новые усы и развивать из пазушных почек рожки.
Однолетнее растение земляники за период вегетации развивает в среднем 2…3 рожка, двухлетнее – 5…9, трехлетнее – 8…16 (Воронина, 1987).
В дальнейшее происходит старение материнского куста, и образование новых рожков и усов сильно сокращается.
Болезни.
Ряд серьезных паразитов может вызвать заболевание земляники. Патогены, которые поражают землянику, включают грибы, нематоды, вирусы и микоплазмы. Земляника свободна от бактериальных заболеваний, кроме угловатой пятнистости, вызываемой Xantomonasfragariae, которая возникает только из-за длительно влажной погоды.
Грибные болезни листа, верхушки, сосудистой системы, корней и ягод присутствуют везде, где выращивается земляника. Их возникновение может быть усилено или ограничено предшествующей историей культуры или территории и окружающих условий, а также возделывание и уборка могут влиять на их развитие и степень. Более чем 100 видов грибов могут поражать землянику, но только около одной трети вызывают серьезные повреждения.
Наиболее важные и широко распространенные из этих болезней - это почвенные болезни, такие как красная сердцевинная гниль, вызываемая Phytophthorafragariae, вертициллезное увядание (Verticilliumalboatrum). А также болезни листьев, такие как мучнистые росы (Sphaerothecamacularis) и болезни ягод, такие как серая гниль (Botrytiscinerea) могут вызвать серьезные проблемы на полях земляники.
Контроль за почвенными грибами зависит в большой степени от фумигации почвы, и от использования устойчивых сортов.
Некоторые нематоды поражают землянику, вызывая повреждение листьев, стеблей и корней и действуя как входные ворота для вирусов. Нематоды обитают в почве и распространяются пассивно с одной зараженной территории на близлежащие посадки при помощи ветра, затоплений, механических средств и животных. Однажды попав на растения, нематоды очень трудно и затратно истребляются химическими методами борьбы.
Много различных вирусов поражает промышленные посадки земляники, где они быстро распространяются при помощи тли и нематод. В различных комбинациях они вызывают пожелтение, морщинистость и пятнистость листьев, сильное изменение растения и уменьшение урожая и ухудшение качества ягод. Однако присутствие одного вируса на землянике обычно протекает бессимптомно.
Микоплазменные болезни разносят насекомые и они вызывают пожелтение, часто охватывая деформацию цветков и ягод, позеленение лепестков. Насекомые и клещи также создают проблемы на земляничных полях.
Контроль за болезнями земляники базируется на четырех факторах: генетическая устойчивость, свободный от патогенов растительный материал, химические методы борьбы с вредителями и оздоровление.
Термотерапия, устраняющая вирусы, применялась долгое время, но некоторые вирусы являются термоустойчивыми и могут быть устранены только с помощью культуры меристем с использованием термотерапии или без нее.
На многих территориях, где выращивается земляника была установлена программа по контролю и сертификации посадочного материала.
1.3. Возбудители, требующие проверки на землянике для категорий «безвирусный» и «протестированный на вирусы» посадочный материал.
Безвирусный посадочный материал:
1.Рабдовирус морщинистости земляники (Strawberrycrinclerhabdovirus);
2.Вирус слабого пожелтения краев жилок (Strawberrymildyellow-edgevirus);
3.Вирус крапчатости земляники (Strawberrymottlevirus);
4.Каулимовирус окаймления жилок земляники (Strawberryvein-bandingcaulimovirus);
5.Неповирус мозаики резухи (Arabismosaicnepovirus);
6.Неповирус кольцевой пятнистости малины (Raspberryringspotnepovirus);
7.Неповирус латентной кольцевой пятнистости земляники (Strawberrylatentringspotnepovirus);
8.Неповирус черной кольчатости томата (Tomatoblackring-nepovirus);
9.Фитоплазма позеленения лепестков земляники (Strawberrygreenpetalphytoplasma).
Протестированный на вирусы посадочный материал:
1.Рабдовирус морщинистости земляники;
2. Неповирус мозаики резухи
3. Неповирус кольцевой пятнистости малины
4. Неповирус латентной кольцевой пятнистости земляники
5. Неповирус черной кольчатости томата
6.Вирус крапчатости земляники.
Протестированный на вирусы посадочный материал должен быть также свободен от симптомов других вирусных и вирусоподобных заболеваний на протяжении не менее 2 лет наблюдений.
Растения обеих категорий должны также быть свободны от заражений стеблевой нематодой, земляничной нематодой, хризантемной нематодой, рисовым афеленхоидом, земляничным прозрачным клещом, возбудителями фитофтороза, антракноза и вертициллеза.
Растения, импортируемые из-за пределов Европы, должны также быть протестированы на наличие дополнительной группы патогенов.