Способ клонального микроразмножения павловнии войлочной (paulownia tomentosa)

Авторы патента:

Завгородний Сергей Владимирович (RU)

A01H4/00 - Разведение растений из тканевых культур

Владельцы патента RU 2793254:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина Российской академии наук (ГБС РАН) (RU)

Изобретение относится к области биотехнологии растений и может быть использовано для массового получения качественного посадочного материала Paulownia tomentosa. Полученные растения могут использоваться в качестве источника целого комплекса полезных свойств: ценная древесина, ароматические свойства цветов, промышленное использование семян и вегетативной массы. Изобретение представляет собой способ размножения Paulownia tomentosa методом культуры in vitro, включающий вычленение апикальных и латеральных почек, стерилизацию, высаживание на питательные среды, размножение микропобегов, их последующее укоренение, адаптацию растений-регенерантов к условиям ex vitro. После адаптации к нестерильным условиям и доращивания получают стандартные саженцы павловнии с закрытой корневой системой. Предлагаемый способ клонального микроразмножения павловнии позволяет получить высокий коэффициент размножения и, как следствие, необходимое количество выровненных высококачественных саженцев. Посадочный материал является генетически однородным, сокращается период разведения культуры и предоставляется возможность проведения работ в течение года. 7 ил.

Предлагаемое изобретение является новым, так как в патентной и научно-технической литературе не найдено решения с заявленной совокупностью отличительных признаков, то есть оно не известно из уровня техники, значит, соответствует критерию "новизна".

Павловния (лат. Paulownia, семейство Павловниевые) или Адамово дерево -многолетнее высокорослое (до 15 - 20 м в высоту) и быстрорастущее листопадное растение с очень крупными листьями (от 20 см до 50 см) и красивыми душистыми соцветиями (до 30 - 50 см длиной), состоящими из нежно-фиолетовых (иногда белых) цветов. Распространено в Северной Америке, Европе и Азии как ценная садово-парковая культура для регионов с теплым и влажным климатом [4]. А в последнее время, с поиском альтернативных источников энергии, оно обрело большую популярность в качестве сырья в биоэнергетике. Темпы роста дерева опережают все существующие в мире древесные растения, и уже в 8 - 9-летнем возрасте его древесина достигает полной зрелости. Листья павловнии уникальны по своему химическому составу. Они содержат до 20% протеинов (белков), по вкусовым характеристикам напоминают зелень люцерны, клевера, поэтому являются ценным кормом для животных. Могут использоваться и для салатов. К тому же они способны поглощать в 10 раз больше углекислого газа, чем листья обычных деревьев [3].

Размножается культура семенами и вегетативно. Павловния любит хорошо дренированные нейтральные почвы. Может расти на солнце и в полутени. Не любит сильных ветров (особенно в первые годы развития). Очень непритязательна в уходе. Главная трудность - не допустить полного сильного переувлажнения почвы или ее засыхания. Можно выращивать культуру в садах, оранжереях, в кадках и даже горшках (как комнатное растение).

Основными преимуществами клонального микроразмножения являются: 1.) возможность выбора исходного материала, что позволяет сохранить генетическую стабильность; 2.) использование стерильного материала, что снижает уровень инфицированности растений после пересадки в поле; 3.) равномерный рост растений, что обеспечивает оптимальные сроки уборки [1,2,5].

Изобретение представляет собой способ размножения растений Paulownia tomentosa методом культуры in vitro, включающий вычленение апикальных и латеральных почек, стерилизацию, высаживание на питательные среды, размножение микропобегов, их последующее укоренение, адаптацию растений-регенерантов к условиям ex vitro. После адаптации к нестерильным условиям и доращивания получают стандартные саженцы павловнии с закрытой корневой системой. Преимущества предлагаемой нами технологии и использование заявленного способа позволяет получить более 150 тысяч саженцев в год от одного экспланта.

Ход работы

В ходе наших исследований разработана методика клонального микроразмножения Paulownia tomentosa.

В качестве первичных эксплантов использовали апикальные и латеральные почки, фрагменты стебля длиной 1 см с 1-2 пазушными почками, взятые с молодых растений (1-3 года).

Стерилизацию эксплантов проводили с помощью хлорсодержащего (гипохлорит кальция) стерилизующего агента. Экспозиция составила 5-7 минут.

На стадии пролиферации используется питательная среда Мурасиге-Скуга (1962), дополненная регулятором роста 6-ВАР (6-бензиламинопурин) в различных концентрациях (0,5; 1,0; 1,5 мг/л). При культивировании на питательных средах, сочетающих ауксины и цитокинины, для многих видов растений было установлено увеличение регенерационного потенциала [9], поэтому дополнительно была испытана среда, содержащая 1,5 мг/л 6-БАП и 0,05 мг/л ИУК (индолил-3-уксусная кислота). Оптимальной средой для культивирования является среда с добавлением 6-БАП в концентрации 1,5 мг/л и ИУК (0,05 мг/л). На этой среде были отмечены максимальные морфометрические показатели: коэффициент размножения составил 9,58, а длина побега - 30,3±1,19 мм (фиг.1 - 3). В условиях лаборатории регенеранты Paulownia tomentosa выращивают при искусственном освещении (3000 лк) и фотопериоде 16/8 ч., температуре 23-25°С и влажности 70%. Укореняют микропобеги на агаризированной среде ½ MS, содержащей 20 мг/л сахарозы. На данном этапе испытывали два регулятора роста: ИУК и ИМК (индолилмасляная кислота) в концентрации в концентрации 1 мг/л. Наилучшие результаты были достигнуты на среде с добавлением ИМК (фиг.4). Затем растения-регенеранты высаживают на смесь песка, торфа и дерновой листовой земли в соотношении 1:1:1, предварительно простерилизованной при 85-90°С в течение 1-2 ч.

Различные стадии клонального микроразмножения Paulownia tomentosa показаны на фиг.5-7.

Источники информации

1. Ipekci Z., Altinkut A., Kazan К., Bajrovic К., Gozukirmizi N. High Frequency Plant Regeneration from Nodal Explants of Paulownia elongate. Plant biol. 3 (2001) 113-115.

2. Ben A. Bergmann and Heung-Kyu Moon In vitro adventitious shoot production in Paulownia.Plant Cell Reports (1997) 16:315-319.

3. Тыщенко Е.Л., Якуба Ю.Ф. Павловния войлочная как биоиндикатор степени загрязненности почв [Электронный ресурс] // Плодоводство и виноградства Юга России.- Краснодар: СКЗНИИСиВ, - 2014. - №26(02).

4. Ткаченко К.Н. Адамово дерево, или царственная павловния // В мире растений,2013, №12 - с. 26-29.

5. Лесова Ж.Т., Амирова А.К., Шаяхметова И.Ш., Жардемали Ж.К., Карбузов А.П. Изучение регенерационной способности древесной культуры Paulownia tomentosa (Thumb) steud. для микроклонального размножения//журнал «Актуальная биотехнология» №2 (21), Воронеж, 2017.

Способ клонального микроразмножения Paulownia tomentosa, включающий вычленение апикальных и латеральных почек, стерилизацию гипохлоритом кальция с экспозицией 5-7 мин, высаживание на питательные среды MS с добавлением 1,5 мг/л 6-ВАР и 0,05 мг/л ИУК, размножение микропобегов, их последующее укоренение на среде ½ MS, содержащей 20 мг/л сахарозы и ИМК в концентрации 1 мг/л, адаптацию растений-регенерантов к условиям ex vitro посредством высаживания на смесь песка, торфа и дерновой листовой земли в соотношении 1:1:1, предварительно простерилизованной при 85-90°С в течение 1-2 ч.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и биотехнологии. Изобретение представляет собой способ адаптации неукорененных микроклонов растений разных таксономических групп к нестерильным условиям ex vitro.

Способ получения новых генотипов гречихи in vitro // 2789885

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагаемый способ получения новых генотипов гречихи in vitro включает культивирование микрочеренков с пазушной почкой на среде Мурасига и Скуга, содержащей аммоний азотнокислый, калий азотнокислый, калий фосфорнокислый однозамещенный, магний сернокислый семиводный, кальций хлористый двухводный, железо сернокислое семиводное, борную кислоту, марганец сернокислый четырехводный, кобальт хлористый шестиводный, медь сернокислую пятиводную, натрий молибденовокислый двухводный, калий йодистый, тиамин хлорид, пиридоксин хлорид, гидролизат казеина, сахарозу, агар и воду, получение пробирочных растений, их черенкование и субкультивирование на среде Мурасига и Скуга.

Питательная среда для микроклонального размножения гречихи посевной // 2789883

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагаемая питательная среда для микроклонального размножения гречихи посевной содержит аммоний азотнокислый, калий азотнокислый, калий фосфорнокислый однозамещенный, магний сернокислый семиводный, кальций хлористый двухводный, борную кислоту, марганец сернокислый четырехводный, кобальт хлористый шестиводный, медь сернокислую пятиводную, цинк сернокислый семиводный, натрий молибденовокислый двухводный, калий йодистый, тиамин хлорид, пиридоксин хлорид, сахарозу, агар и воду.

Способ микроклонального размножения картофеля in vitro сорта хозяюшка // 2789460

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к технологии ускоренного размножения пробирочных растений картофеля в условиях in vitro. Изобретение представляет собой способ микроклонального размножения картофеля, включающий размножение пробирочных растений картофеля in vitro при использовании питательной среды Мурасиге и Скуга, содержащей макросоли, микросоли, Fe-хелат, агар-агар, витамины по Уайту и сахарозу, глюкозу, агар.

Способ микроклонального размножения картофеля в культуре in vitro // 2788851

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к получению стандартных микрорастений картофеля. Представляет собой культивирование микрочеренков картофеля на питательной среде с подобранным составом: макро- и микроэлементы по прописи Мурасиге и Скуг уменьшают в два раза, вводят агар-агар 6500 мг/л, кинетин 0,02 мг/л, ИУК 0,5 мг/л, сахарозу 15000 мг/л, пиридоксин 1 мг/л, тиамин 0,2 мг/л, аскорбиновую кислоту 0,2 мг/л, гидролизат казеина 40 мг/л.

Способ получения холодоустойчивого посадочного материала батата // 2787700

Изобретение представляет собой способ получения холодоустойчивого посадочного материала батата, относится к области сельского хозяйства и биотехнологии и может быть использовано для получения холодоустойчивого посадочного материала. В изобретении полученную из сегментов стебля и листовых пластинок микроклонов батата каллусную ткань культивируют in vitro в условиях действия пониженных положительных температур (+4-6°С) на питательной среде по прописи Мурасига и Скуга, содержащей препарат Мивал в концентрации 150 мг/л, и из живых, устойчивых к гипотермическому стрессу каллусных клеток получают растения - регенеранты.

Устройство для забора каллусной ткани // 2786914

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к растениеводству, и может быть использовано для стерильного забора каллусной ткани древесных и кустарниковых растений. Устройство для забора каллусной ткани выполнено в виде разборного инструмента, включающего полую трубку с рукоятью и мандрен с рукоятью.

Способ получения субстанции из каллусных культур зверобоя продырявленного (hypericum perforatum l.) // 2786911

Способ получения субстанции из каллусных культур зверобоя продырявленного (Hypéricum perforátum L.) относится к области биотехнологии. Способ осуществляют путем ступенчатой стерилизации семян зверобоя продырявленного, для чего первоначально обрабатывают растительные экспланты в мыльном растворе, затем отмывают дистиллированной водой, далее в ламинарном боксе помещают в 70% спирт на 1 минуту, а затем в основной стерилизующий раствор, которым выступает белизна 50% или 100% при воздействии в течение 10-20 минут, или перекись водорода 36% при воздействии в течение 15 минут, или сулема 0,1% при воздействии в течение не более 15 минут.

Способ сохранения растений in vitro // 2785761

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ сохранения растительного материала in vitro, где используют модификации разработанных ранее протоколов, заключающийся в асептическом культивировании растений при оптимальных условиях, в изолировании эксплантов для хранения и их переносе на специальные питательные среды в сосуды для хранения, в сохранении сосудов с образцами растительного материала в условиях ингибирования роста и состоящий из последовательно выполняемых этапов: культивирование in vitro растительного материала в оптимальных для роста условиях, сохранение образцов растительного материала на модифицированных питательных средах, дополненных 3-9 мМ глюконата кальция - С12H22СаО14 или нитрата кальция, 6-10% сахарозой, 4-6 г/л маннита, 0,2-0,5 мг/л 6-бензиламинопурина, 0,01-0,05 мг/л индолилмасляной кислоты, 0,2-1 мг/л паклобутразола [1-(4-хлорофенил)-4,4-диметил-2(1,2,4-триазол-1-ил)пентан-3-ол] и 10-12 г/л агар-агара при +1-20°С на свету (4-16 часовой день при освещенности 0,5-1,0 клк) или в темноте в присутствии или в отсутствие тиосульфата серебра в капсулах альгината кальция.

Способ адаптации in vitro земляники в двухслойном субстрате // 2785462

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ адаптации in vitro земляники в двухслойном субстрате, включающий посадку растений в субстрат, состоящий из смеси торфа и почвы, увлажненный раствором Мурасиге и Скуга, где растения высаживают в двухслойный субстрат, состоящий из верхнего слоя в виде обеззараженной муки природного цеолита фракциями 0,014-0,01 мм, нижний слой состоит из субстрата, выполненного в виде необеззараженной смеси торфа и почвы в соотношении 1:1, при этом обеззараженную муку природного цеолита получают путем прокаливания в сушильном шкафу при 1000°С в течение 8-10 минут, высота слоев торфа составляет 3 см, почвы 3 см, обеззараженной муки природного цеолита 5 см.