Результат интеллектуальной деятельности: Способ клонального микроразмножения павловнии войлочной (Paulownia tomentosa)

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 [4].

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.