Ziemniak Polski 2008 nr 3 1
M
M
M
I
I
I
K
K
K
R
R
R
O
O
O
R
R
R
O
O
O
Z
Z
Z
M
M
M
N
N
N
A
A
A
Ż N
Ż
Ż
A
A
A
N
N
I
I
I
E
E
E
W
W
W
Y
Y
Y
B
B
B
R
R
R
A
A
A
N
N
N
Y
Y
Y
C
C
C
H
H
H
G
G
G
E
E
E
N
N
N
O
O
O
T
T
T
Y
Y
Y
P
P
P
Ó
Ó
Ó
W
W
W
Z
Z
Z
I
I
I
E
E
E
M
M
M
N
N
N
I
I
I
A
A
A
K
K
K
A
A
A
inż. Danuta SekreckaIHAR, Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka w Boninie e-mail: [email protected]
ikrorozmnażanie, zwane także
roz-mnażaniem in vitro, ułatwia przygo-towanie wolnych od porażenia róż-nymi patogenami materiałów wyjściowych dla hodowli zachowawczej. Utrzymujące się zagrożenie chorobami i trudności w uzyska-niu materiałów kwalifikowanych powodują wzrost zainteresowania materiałem in vitro jako materiałem wyjściowym dla hodowli. W latach 1997-2006 dla ponad połowy będą-cych w rejestrze odmian ziemniaka korzy-stano w hodowli zachowawczej z materiałów wyjściowych pochodzących z banku in vitro w Boninie. Materiał pochodzący z banku genów jest wolny od najważniejszych wiru-sów ziemniaka (X, S, M, Y i liściozwoju), a także od patogenów kwarantannowych, tj. od wiroida wrzecionowatości bulw ziemniaka (PSTVd), bakterii Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus – sprawcy bakteriozy pier-ścieniowej oraz śluzaka (Ralstonia
solana-cearum).
Odmiany ziemniaka mogą się znacznie różnić pod względem wzrostu i rozwoju na etapie in vitro. Można przypuszczać, że ma to związek z morfologią roślin danej odmiany w warunkach naturalnych. W wieloletnich badaniach ustalono, że współczynnik
roz-mnażania na etapie in vitro jest dla danej odmiany w miarę stały, co umożliwia odpo-wiednie zaplanowanie prac przy masowym mikrorozmnażaniu (Zaklukiewicz, Sekrecka 1994). Zgodnie z Marinusem (1985) teore-tycznie można wyliczyć liczbę roślin, jaką uzyskuje się przy znanych współczynnikach w określonych przedziałach czasu (tab. 1). I tak, w ciągu kolejnych 6 rozmnożeń z jednej rośliny można uzyskać nawet milion zdro-wych roślin.
Minibulwy (I pokolenie bulwowe z roślin in
vitro) są wykorzystywane jako materiał
wyj-ściowy w hodowli zachowawczej, a głównym celem ich stosowania jest utrzymanie wyso-kiej zdrowotności sadzeniaków. Oprócz zdrowotności bardzo ważnym czynnikiem określającym wartość nasienną jest wielkość minibulw. Należy zapewnić takie warunki w trakcie hodowli, by udział bulw większych (tj. o średnicy około 20 mm) był jak najwyższy. Małe bulwki (o średnicy 10-15 mm) są mniej przydatne w produkcji nasiennej ze względu na bardzo słabe (20-25%) wschody (Turska, Sekrecka 2001). A ponadto wymagają od-miennego sadzenia (płytszego – 3-5 cm w zależności od struktury gleby).
Tabela 1
Teoretyczna liczba roślin
uzyskana przy określonych współczynnikach rozmnażania in vitro
Kolejne pokolenia (pasaż co 3-4 tygodnie) – liczebność roślin Współczynnik rozmnażania 1 2 3 4 5 6 5 5 25 125 625 3 125 15 625 6 6 36 216 1296 7 776 46 656 7 7 49 343 2401 16 807 117 649 8 8 64 512 4096 32 768 262 144 10 10 100 1000 10 000 100 000 1 000 000
M
Ziemniak Polski 2008 nr 3
2
W latach 2004-2006 ocenie pod kątem mikrorozmnażania poddano 6 odmian ziem-niaka: Cekin, Gandawa, Kuba, Monsun, Sy-rena i Tajfun. Ocenę podzielono na trzy eta-py. W pierwszym badano wpływ składu po-żywki na wzrost i rozwój roślin w warunkach
in vitro, w drugim wpływ składu pożywki oraz
gęstości sadzenia na plonowanie roślin pod osłonami, a w trzecim oceniono odmiany pod kątem ich przydatności do produkcji mikro-bulw.
Rośliny in vitro prowadzono w naczyniach szklanych (probówki) na pożywce Murashi-ge-Skooga – MS (Murashige, Skoog 1962) o zróżnicowanej dawce hormonu wzrostu (GA
3 – kwas giberelinowy) – tabela 2.
Ob-serwacje roślin in vitro wykonywano w 7, 14, 21 i 28. dniu wzrostu. Reakcja odmian na zastosowane pożywki była zróżnicowana. Najkorzystniejsza dla wzrostu i rozwoju ro-ślin okazała się pożywka nr 1 bez hormonów wzrostu (tzw. czysta). Wszystkie odmiany rosnące na tej „czystej” pożywce wyróżniały się ładnym wyglądem, były bardzo dobrze ukorzenione, tworzyły grube, masywne łody-gi, a liście były duże i ciemnozielone.
Tabela 2
Dawka kwasu giberelinowego w poszczególnych pożywkach (mg/l)
Nr pożywki Dawka GA3
1 0,00 2 1,25 3 2,50 Ukorzenione rośliny in vitro 3 odmian:
Gandawa, Cekin i Monsun w 4. tygodniu
wzrostu wysadzono pod osłonami do pojem-ników z podłożem kompostowo-torfowym. Stosując 3 gęstości sadzenia (24, 32 i 96 roślin na 1 m2), uzyskano wyniki wskazujące
na wyraźny wpływ gęstości na plon minibulw (tab. 3). W miarę zwiększania liczby roślin in
vitro na 1 m2 zmniejsza się współczynnik
rozmnażania oraz udział bulw większych w plonie, wzrasta natomiast ilościowy plon z jednostki powierzchni. Już przy gęstości sa-dzenia ok. 100 roślin/m2 należy się liczyć z
większą śmiertelnością roślin, co ma praw-dopodobnie związek z konkurencją wśród nich o światło i przestrzeń. Należy tak do-brać ten czynnik podczas hodowli, by ogra-niczyć śmiertelność, jak i inne niekorzystne zjawiska związane ze zbytnim stłoczeniem roślin i konkurencją (Regan i in. 1995). W wypadku odmian, u których współczynnik rozmnażania zmniejsza się drastycznie (np. o 50%), należy przeanalizować próg opła-calnego zagęszczenia roślin na 1 m2
.
Kolejnym etapem oceny odmian było sprawdzenie ich przydatności w produkcji mikrobulw, tj. bulw wyprodukowanych w szkle. Do indukcji procesu tuberyzacji użyto benzylaminopuryny (BAP) oraz zwiększono koncentrację sacharozy w pożywce (6-8%). Jednocześnie zastosowano różne warunki utrzymywania kultur. Część kultur rosła przez 3 tygodnie w fitotronie w temperaturze 20oC, przy oświetleniu 1500 µWcm-2 z za-chowaniem 16 h fotoperiodu (I). Kolejne 9 tygodni kultury były utrzymywane w ciemno-ści. Druga część kultur po 3 dniach wzrostu w fitotronie przez 12 tygodni była utrzymy-wana w ciemności (II) – tabela 4.
Tabela 3
Współczynnik rozmnażania i liczba minibulw uzyskana z 1 m2 przy różnej gęstości sadzenia
Odmiana Gęstość sadzenia roślin/m2 Współczynnik rozmnażania Liczba minibulw uzyskana z 1 m2 Procentowy udział w plonie minibulw o średnicy < 15 mm Gandawa 24 32 96 5,6 7,2 4,6 134 230 442 12 20 25 Cekin 24 32 96 5,6 4,1 2,9 134 133 278 3 4 13 Monsun 24 32 96 6,6 6,0 3,0 158 192 288 9 9 13
Ziemniak Polski 2008 nr 3 3
Tabela 4
Współczynnik rozmnażania 3 odmian w zależności od pożywki i sposobu utrzymywania kultur in vitro – mikrobulwy/ Bonin 2005-2006
Współczynnik rozmnażania (średnia z 5 cykli) Pożywka/czynnik
indukujący
Warunki hodowli
roślin in vitro Syrena Gandawa Cekin
I – 6% sacharozy I II 0,84 0,62 1,01 1,04 1,18 1,05 II – 6% sacharozy + 0,5 mg/l BAP I II 0,83 0,72 1,01 1,01 1,05 0,91 III – 8% sacharozy I II 0,88 0,97 0,82 1,06 1,23 1,01 0 – kontrola 3% sacharozy I II 0,20 0,04 0,55 0,19 0,73 0,56
Spośród ocenianych odmian najmniej przydatna do produkcji mikrobulw okazała się Syrena. Uzyskano współczynnik rozmna-żania w granicach 0,3-0,8 mikrobulwy z 1 rośliny. Z pożywek najlepsza była pożywka nr III. Uzyskano tu najwyższy współczynnik, szczególnie przy I sposobie utrzymywania kultur. Donelly i inni (2003) sygnalizowali, że stosowanie ciemności po fazie indukcji tube-ryzacji przyspiesza oraz synchronizuje ten proces. Jednak ze względu na bardzo niski współczynnik rozmnażania produkcję mikro-bulw należy traktować jako uzupełniającą rozmnażanie z roślin in vitro.
Reasumując, mikrorozmnażanie ziemnia-ka (minibulwy, mikrobulwy) jest szansą dla nasiennictwa. Materiał wyjściowy stanowią rośliny in vitro wolne od patogenów, a sama metoda ma wiele zalet. Najważniejsze zalety mikrorozmnażania to:
• możliwość uzyskania dużych ilości ro-ślin w krótkim czasie,
• możliwość przygotowania potrzebnej ilości materiału (rośliny in vitro, mikrobulwy) przed sezonem wegetacyjnym (niezależnie od pory roku),
• możliwość wielokrotnego rozmnażania zdrowego materiału wyjściowego in vitro bez ponownych badań.
Literatura
1. Donelly D. J., Coleman W. K., Coleman S. E. 2003. Potato microtuber production and performance. A review. – Am. J. Potato Res. 80, 2: 103-115; 2. Marinus J. 1985. In vitro multiplication of potatoes. Desc. of methods and experience in the Netherlands Wageningen, CABO: 21 s.; 3. Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioas-says with tobacco tissue cultures. – Physiol. Plant. 15: 473-479; 4. Regan D. Roy, Souza Machado V., Alam S. M. M., Ali A. 1995. Greenhouse production of po-tato (Solanum tuberosum L. cv. Desiree) seed tubers using in vitro plantlets and rooted cuttings in large propagation beds. – Potato Res. 38: 61-68; 5. Turska E., Sekrecka D. 2001. Mikrorozmnażanie jako element nowoczesnego nasiennictwa ziemniaka. – Wieś Jutra 3 (32): 9-11; 6. Zaklukiewicz K., Sekrecka D. 1994. Mikrorozmnażanie jako metoda przygotowania wol-nych od porażenia materiałów wyjściowych dla hodowli zachowawczej ziemniaka. – Hod. Rośl. Nasien. 4-5: 21-28
