Эффективность первичного семеноводства картофеля напрямую зависит от скорости накопления вегетативной массы микрорастениями на этапе культуры in vitro. Исследователь С. В. Щербёнок (Пермский НИИСХ — филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермский ГАТУ) изучила воздействие спектрального состава излучения на морфометрические параметры меристемных растений картофеля в условиях фитотрона. Результаты работы опубликованы в журнале «Аграрная наука».
Методика и условия культивирования меристемных проростков
Эксперимент по выращиванию растений картофеля сортов Гранд и Джулия in vitro на агаризованной среде Мурасиге — Скуга проводился в течение 28 дней при фотопериоде 16 часов. Исходный посадочный материал получили методом черенкования.
Для оценки спектрального фактора фитотрон разделили на два изолированных сектора. В эксперименте в фитотроне соотношение красного и дальнего красного света (КС/ДКС) составило 9,9 в контроле и 0,5 в экспериментальном секторе с добавочными светодиодами 730 нм. Контрольный сектор оснащался базовым светодиодным освещением, тогда как в опытном блоке спектр модифицировали за счёт излучения с максимумом 730 нм, смещая баланс фитохромного равновесия.
После завершения цикла культивирования проростки извлекали из пробирок и сканировали. Оцифрованные изображения обрабатывали в программе ImageJ, определяя длину побегов, количество междоузлий и ассимиляционную поверхность, а сырую биомассу фиксировали гравиметрическим методом.
Морфометрический отклик и перераспределение биомассы
Смещение спектрального баланса в сторону дальней красной области вызвало выраженную физиологическую реакцию у обоих исследованных генотипов. Под действием добавочного дальнего красного света площадь листьев растений картофеля in vitro увеличилась на 54,9% у сорта Гранд и на 32% у сорта Джулия по сравнению с базовым освещением.
В опытных секторах также наблюдалась тенденция к увеличению длины надземной части у обоих сортов, однако статистически достоверных различий по линейным размерам стебля авторами выявлено не было. Основной прирост габитуса обеспечивался развитием листовых пластинок.
При этом при пониженном соотношении КС/ДКС содержание сухого вещества в листьях растений картофеля обоих сортов снизилось. Данный эффект исследователь связывает с перераспределением пластических ресурсов меристемного растения на форсированное формирование листового аппарата и интенсивный рост биомассы, что характерно для синдрома избегания затенения при избытке дальнего красного излучения.
Значение для лабораторий микроклонального размножения
Для оригинаторов и биотехнологических комплексов защищённого грунта, специализирующихся на безвирусном семеноводстве картофеля, скорость пассирования культуры in vitro выступает определяющим фактором себестоимости оздоровленного материала. Увеличение ассимиляционной поверхности на треть и более за стандартный четырёхнедельный цикл позволяет получить развитые черенки для последующего размножения или высадки на индукцию микроклубней.
Управление соотношением красного и дальнего красного спектра служит инструментом нехимической регуляции габитуса проростков в замкнутых климатических камерах. При проектировании светодиодных установок для вертикальных стеллажей и фитотронов необходимо предусматривать гибкое управление спектральными каналами. Подробнее специфика светодиодного досвечивания в закрытых объёмах рассмотрена в материале про оптимизацию фотопериода и PPFD на вертикальных фермах.
При интеграции добавочного спектра 730 нм в технологический регламент лаборатории необходимо учитывать сортовую специфику. Реакция сорта Гранд (прирост площади листьев 54,9%) превосходит показатели сорта Джулия (32%), что указывает на разную чувствительность фитохромной системы сортов к спектральным сигналам. Точный мониторинг параметров излучения на полках стеллажей облегчают подходы, изложенные в статье о многоканальных фитосветильниках и датчиках спектра.
Ограничения переноса и производственные риски
Практическое использование соотношения КС/ДКС = 0,5 требует взвешенного подхода из-за следующих факторов:
- Снижение концентрации сухого вещества в тканях: повышенная обводнённость листовой ткани способна снизить тургор и устойчивость микрорастений при переводе на этап адаптации ex vitro в субстрат или аэропонные установки.
- Специфика условий in vitro: опыт проводился на агаризованной питательной среде Мурасиге — Скуга с сахарозой в закрытых пробирках. Реакция растений на дальний красный свет в открытом грунте или гидропонике защищённого грунта будет отличаться из-за иного водного и углеводного баланса.
- Стадия развития: воздействие исследовалось исключительно на фазе вегетативного роста меристемных черенков (28 дней) и не охватывало индукцию клубнеобразования.
Рекомендации для главного агронома семеноводческого комплекса
При модернизации освещения культуральных комнат и фитотронов микроклонального размножения целесообразно выполнить следующие шаги:
- Провести предварительное тестирование добавочного дальнего красного спектра (730 нм) на конкретной линейке сортов хозяйства для определения индивидуального морфометрического отклика перед масштабированием на весь объём стеллажей.
- Использовать досветку дальним красным спектром на этапе мультипликации побегов для ускоренного наращивания листовой поверхности, однако за 5–7 дней до высадки на адаптацию ex vitro возвращать базовое соотношение спектров для предотвращения избыточной обводнённости тканей.
- Контролировать равномерность спектрального соотношения КС/ДКС по ярусам культивационных стеллажей во избежание неоднородности развития партии оздоровленного посадочного материала.
Читайте также
Все материалы рубрики
