ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Тюльпаны отличаются большим разнообразием окраски, размеров и форм цветка, продолжительным и разнообразным сроком цветения. Однако в лесостепной зоне Башкирского Предуралья шпродукционная работа с тюльпанами не ведется, не разработан зональный ассортимент, поэтому тюльпаны практически не используются в озеленении. В этой связи актуально изучение биологических особенностей возможно большего количества видов и сортов в условиях региона с целью отбора наиболее перспективных для широкой культуры. Кроме того, остается необходимость ускоренного размножения тюльпанов для удовлетворения все возрастающего спроса на посадочный материал. Эта проблема для ряда цветочно-декоративных растений решается использованием микроклонирования в условиях in vitro.
Цель и задачи исследования. Целью работы является интродукционное изучение видов и сортов тюльпана в условиях культуры в лесостепной зоне Башкирского Предуралья, разработка зонального ассортимента, выявление эффективных методов ускоренного размножения перспективных форм. Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить биологические особенности иитродуцированных в Ботанический сад-институт видов и сортов тюльпана. Оценить успешность интродукции и перспективность использования тюльпанов в лесостепной зоне Башкирского Предуралья;
2. Выявить особенности семенного размножения тюльпанов. Оценить экзогенное влияние регуляторов роста на развитие зародыша;
3. Апробировать современные методы размножения тюльпанов с использованием кулы-уры органов и тканей in vitro.
Защищаемые положения:
- Изученные сорта и виды тюльпана являются устойчивыми в условиях лесостепной зоны Башкирского Предуралья за исключением 4-х сортов, подверженных вирусу пестрения. Наиболее перспективными для пополнения зонального ассортимента по комплексу признаков признаны 71 сорт.
- Изученные виды тюльпана (Tulipa riparia Knjasev, Kulikov et Philippov sp. iiov., T. patens Agardh. ex Schult, et Schult, fil. и T. tarda SlapÇ в условиях культуры проходят полный цикл развития побегов, характеризуются стабильностью ритмических процессов, приспособлены к местным климатическим условиям, не повреждаются болезнями, холодостойки, что позволяет их отнести к группе перспективных или устойчивых растений. По продуктивности, размерам они уступают растениям из природных местообитаний, самостоятельно не возобновляются.
- Определяющим фактором доразвития зародыша и прорастания семян изученных видов является низкая положительная температура среды (0-10°С). Внутрисемейной рост зародыша является длительным процессом и может быть ишенсифицирован с помощью регуляторов роста (гибберелловая кислота, рифтал, фэтил, крезацин, фитон, гетероауксин).
- Оптимальным сроком изоляции зародышей из семян тюльпанов для введения в культуру in vitro является 53-56-й день после опыления, размер зародыша должен достигать 1,5-3,0 мм.
- Лучшими эксплантами для микроразмножения тюльпанов путем мультипликации побегов служат зародыши, чешуи микролуковиц гибридных сеянцев, пазушные почки луковицы,цветоложе и завязь неокрашенных бутонов.
Научная новизна. Автором впервые обобщен материал по изучению биологических особенностей сортовых и видовых тюльпанов, их роста и развития в условиях лесостепной зоны Башкирского Предуралья. Проведена оценка успешности интродукции и перспективности видов по комплексу биолого-хозяйственных и декоративных признаков. Изучено влияние стимуляторов роста на доразвитие зародыша и прорастание семян. Показана возможность эффективного применения метода культуры тканей для микроразмножения тюльпана с использованием зародышей, вегетативных и генеративных органов.
Практическая значимость. Наиболее перспективными для пополнения зонального ассортимента по комплексу признаков признаны 71 сорт и 1 вид тюльпана. Т. riparia, Т. patens и Т. tarda рекомендованы в качестве источников хозяйственно-ценных признаков (ранние сроки цветения, оригинальная окраска цветков и листьев, многоцветковость, устойчивость к болезням) для использования в селекционной практике. От пяти комбинаций принудительного скрещивания с участием 9 сортов зарубежной селекции получены гибридные семена тюльпана, которые могут служить исходным материалом для селекционной практики.
Разработан метод эмбриокультуры тюльпана, позволяющий получать за год от одного экспланта до 1000 гибридных растений-регенерантов.
Доказана возможность эффективного применения метода культуры вегетативных и генеративных органов тюльпана in vitro, позволяющего решигь проблему сокращения сроков получения посадочного материала. Выявлены оптимальные экспланты для микроразмножения путем мультипликации побегов: пазушные почки луковицы, образующие с одного экспланта до 175 микролуковиц за год, цветоложе и завязь неокрашенных бутонов, образующие с одного экспланта до 10-30 регенератов за год.
Основные результаты и выводы сформулированные в диссертации, могут быть использованы цветоводами в зеленом строительстве региона, а также служить методологической основой при изучении тюльпанов другими научно-исследовательскими институтами. Разработанные методики могут бьпъ использованы в учебном процессе на биологических факультетах вузов. Опубликованы методические рекомендации по использованию ассортимента и агротехники выращивания тюльпанов в открытом грунте в условиях лесостепной зоны Башкирского Предуралья.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации были представлены на научных конференциях различного уровня: а) международные: «Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана» (Тольятти, 2004), «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» - (Пенза, 2008), «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Мичуринск, 2008), «Эколого-популяционный анализ полезных растений: интродукция, воспроизводство, использование» (Сыктывкар, 2008), «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Москва, 2008); б) всероссийские: «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале» (Саратов, 2006; 2008), «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (Волгоград, 2006), «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (Волгоград, 2008);
в) региональные: «Перспективы развития садоводства и овощеводства на Южном Урале» (Уфа, 2005).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 печатных работах, в том числе 2 статьи - в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 191 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения, заключения и выводов. Список литературы включает 195 работ, в том числе 29 источников зарубежных авторов. Приложение 1 состоит из списка сортов тюльпана, рекомендуемых для включения в зональный ассортимент. Приложение 2 содержит 14 рисунков. Диссертация иллюстрирована 28 таблицами и 33 рисунками.
…
ВЫВОДЫ
1. Изучены 131 сорт тюльпана гибридного, относящихся к 15 садовым классам. По комплексу признаков: по оригинальности и чистоте окраски, крупности и форме цветка, высоте растения, обилию и продолжительности цветения, холодостойкости и устойчивости к болезням и вредителям, высокому коэффициенту вегетативного размножения лучшими признаны 71 сорт. Они рекомендуются для пополнения зонального ассортимента.
2. Дана оценка успешности интродукции Tulipa riparia, Т. patens и Т. tarda. Выявлено, что они устойчивы в условиях культуры Башкирского Предуралья: проходят полный цикл развития побегов, характеризуются стабильностью ритмических процессов, приспособлены к местным климатическим условиям, не повреждаются болезнями и вредителями, имеют низкий коэффициент вегетативного размножения (менее 2.0). По продуктивности и размерам побегов они уступают растениям из природных местообитаний. Проведенная комплексная оценка видовых тюльпанов по декоративным и хозяйственно-ценным признакам, позволила рекомендовать Т. tarda для использования в озеленении. Кроме того, изученные виды можно использовать в селекционной
практике в качестве источников ценных признаков и свойств: ранние сроки цветения, устойчивость к болезням и вредителям, карликовость, оригинальная окраска цветков и листьев, многоцветковость.
3. Подобраны оптимальные условия для проращивания семян видов Т. kuschkensis, Т. micheliana, Т. praestans, Т. biebersteiniana, Т. turkestanica. Подтверждено, что определяющим фактором прорастания семян является низкая положительная температура среды (0-10°С). Выявлено, что внутрисемейной рост зародыша является длительным процессом (30-92 дня) и может быть интенсифицирован с помощью регуляторов роста (гибберелловая кислота, рифтал, фэтил, крезацин, фитон, гетероауксин).
4. Получены гибридные семена от 5 комбинаций скрещивания с участием 9 сортов зарубежной селекции из 4 классов: Махровые поздние, Лшшецветные, Бахромчатые и Простые поздние.
С целью ускоренного размножения гибридов и выхода посадочного материала, разработан перспективный метод культуры изолированных зародышей. Выявлен оптимальный срок изоляции зародышей из семян - 53-56-й день после опыления, при этом размер зародыша должен достигать 1,5-3,0 мм. Подобрана оптимальная питательная среда (MS, дополненная БАП 3,0 мг/л + НУК 0,15 мг/л), позволяющая размножать тюльпаны с эффективностью более чем в 125 раз превышающей традиционный способ вегетативного размножения.
5. Доказана возможность эффективного применения метода культуры вегетативных игенеративных органов тюльпана in vitro, позволяющего решить проблему сокращения сроков получения посадочного материала. Выявлены оптимальные экспланты для микроразмножения путем мультипликации побегов: пазушные почки луковицы, образующие с одного экспланта до 175 микролуковиц за год, цветоложе и завязь неокрашенных бутонов, образующие с одного экспланта до 10-30 регенерантов за год.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ
1. Ахметова А.Ш., Байбурина Р.К., Миронова Л.Н. Культура изолированных зародышей гибридных форм тюльпана // Цитология. 2006. Т. 48. - С. 742
2. Ахметова А.Ш., Байбурина Р.К., Миронова Л.Н Размножение in vitro клонов гибридных форм тюльпана // Биотехнология. 2007. № 2. - С. 3-7.
Публикации в других изданиях
1. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н., Байбурина Р.К. Интродукционное изучение тюльпанов флорыреспублики Башкортостан // Матер. Междунар. конф. «Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана». - Тольятти, 2004. - С.15-16.
2. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н., Байбурина Р.К. Перспективы использования тюльпанов в декоративном садоводстве Республики Башкортостан И Матер, научно-практ. конф. «Перспективы развития садоводства и овощеводства на Южном Урале». - Уфа, 2005. -С. 83-85.
3. Ахметова A.II1., Байбурина Р.К. Морфогенез в культуре органов Tulipa L. // Матер. Всероссийской научн. конф. «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале». Бюллетень Ботанического сада СГУ 5-й выпуск. - Саратов, 2006. -С. 296-299.
4. Ахметова А.Ш. Культивирование меристем тюльпанов для получения безвирусного посадочного материала // Матер. Всероссийской научно-практич. конф. «Биотехнология как инструмеш сохранения биоразнообразия растительного мира». - Волгоград, 2006. - С. 98-101.
5. Ахметова А.Ш., Байбурина Р.К., Миронова Л.Н., Шаяхметов И.Ф. Эмбриокультура тюльпанов. //Вестник Башкирского университета. 2007. Т. 12, №4,-С. 33-35.
6. Дорошева З.Н., Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н. Тюльпаны. Руководство по размножению и выращиванию - Уфа: РУНМЦ МО РБ, 2007. - 47 с.
7. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н. Особенности размножения и регенерации тюльпанов in vitro II Матер. Всероссийской научн. конф. «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале». Бюллетень Ботанического сада СГУ 7-й выпуск - Саратов, 2008. - С. 174-177.
8. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н. Опыт проращивания семян тюльпана в лабораторных условиях // Матер. Междунар. научн. конф. «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения». — Пенза, 2008. С. 5-6.
9. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н. К вопросу проращивания семян тюльпана // Матер. VIII Междунар. научно-методич. конф. «Интродукция нетрадиционных и редких растений». - Мичуринск, 2008. - С. 175-177.
10. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н. Проращивание семян тюльпана с использованием гибберелловой кислоты // Матер. X Междунар. симпозиума «Эколого-популяционный анализ полезных растений: шггродукция, воспроизводство, использование». - Сыктывкар, 2008. - С. 15-16.
11. Ахметова А.Ш., Миронова Л.Н. Клоналыюе микроразмножение тюльпана сорта Lucky Strike // Матер. II Всероссийской научно-практич. конф. «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира». - Белгород, 2008. - С. 148-152.
12. Ахметова А.Ш Культивирование зародышей тюльпанов in vitro // Матер. IX конференция «Биология клеток растений in vitro и биотехнология». -Звенигород, 2008. - С. 8.