Особенностиклонального микроразмножение инжира в условиях in vitro и основные факторы, определяющие пути реген

Резюме
На сегодняшний день для южных регионов России среди субтропических плодовых культур особое место занимает инжир. Перспективность выращивания инжира обусловлены продуктивностью деревьев, высокими вкусовыми, питательными и лечебными свойствами плодов. Чаще всего инжир размножают зелеными черенками. Этот факт в значительной степени способствует распространению патогенных микроорганизмов, которые влияют на урожайность. В связи с этим современная технология производства оздоровленного посадочного материала в качестве составной части включает клональное микроразмножение.
Ключевые слова: клональное микроразмножение, инжир, Ficus carica, пути регенерации.
Актуальность
Современная технология производства оздоровленного посадочного материала в качестве составной части включает биотехнологические приемы, комплексное оздоровление с использованием культуры изолированных апексов, ускоренное размножение оздоровленных экземпляров на искусственных питательных средах и создание коллекций оздоровленных форм in vitro CITATION Бур2 \l 1049 [1]. Примером реализации потенциала растений с помощью биотехнологических приемов является клональное микроразмножение (КМ).
КМ – это массовое бесполое размножение растений в культуре клеток и тканей, при котором возникшие формы растений генетически идентичны исходному экземпляру. При этом регенерация растений из отдельных клеток и комплексных эксплантов в данной манипуляции является ключевым процессом.
КМ в сравнении с традиционными методами имеет ряд преимуществ CITATION Рог5 \l 1049 [2]:
возможность проведения работ в течение года;
высокий коэффициент размножения;
оздоровление растений от патогенов;
получение генетически однородного посадочного материала;
размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
сокращение продолжительности селекционного процесса;
экономия площадей для выращивания посадочного материала и др.
Основоположником КМ является George Morel CITATION Yam \l 1049 [3]. В 1960 г. Morel разработал метод КМ для орхидей. В нашей стране работы по КМ проводились в 60-х годах прошлого века в лаборатории культуры тканей и морфогенеза Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН. Под руководством Р.Г. Бутенко были изучены условия микроразмножения сахарной свеклы, картофеля, гвоздики, фреезии, герберы и некоторых других растений, предложены промышленные технологии КМ CITATION Бут \l 1049 \m Бут1 [4, 5]. В СССР инжир произрастал и возделывался на южном берегу Крыма CITATION Мит38 \l 1049 [6].
На сегодняшний день для южных регионов России среди субтропических плодовых культур особое место занимает инжир CITATION Чер11 \l 1049 [7]. Перспективность его выращивания обусловлены продуктивностью деревьев, высокими вкусовыми, питательными и лечебными свойствами плодов CITATION Мит38 \l 1049 [6].
Инжир или Ficus carica – это плодовое дерево рода Ficus из семейства Moraceae. По всему миру плантации инжира занимают 426,244 га с общей урожайностью 1,070,676 млн. тонн. Крупнейшими странами-производителями инжира являются Турция, Египет, Иран, Греция и Алжир CITATION Lin1 \l 1049 [8]. Плоды инжира богаты клетчаткой, калием, кальцием и железом, уровни которых значительно выше, чем в бананах, винограде, клубнике, яблоках и апельсинах. Пищевые волокна и полифенолы присутствуют в больших количествах как в плодах сушеного, так свежего инжира CITATION яяV16 \l 1049 [9]. Исследование Barolo et al. CITATION Bar2 \l 1049 [10] сообщает о лекарственных свойствах фигового растения, которые включают антиоксидантные, антигельминтные, противогрибковые и антиканцерогенные свойства.
Чаще всего инжир размножают зелеными черенками. Этот факт в значительной степени способствует распространению патогенных микроорганизмов, которые влияют на урожайность CITATION Pas \l 1049 [11]. Благодаря КМ инжира можно получить свободные от патогенов саженцы, и это одно из основных требований для успешного коммерческого использования растения.
Таким образом, актуальным становится анализ достижений в области клонального микроразмножения инжира в условиях in vitro и основных факторов, определяющих пути регенерации растений.
Цель исследования: анализ зарубежных и отечественных достижений в области клонального микроразмножения инжира в условиях in vitro и и основных факторов, определяющих пути регенерации растений.
Материалы и методы
В базах данных Google Scholar, PubMed, CochraneLibrary и e-library по ключевым словам (клональное микроразмножение, инжир, Ficus carica, пути регенерации) был проведен поиск среди англо- и русскоязычных работ, опубликованных в период с января 1980 по май 2020 года.
Результаты и их обсуждение
Исследования по КМ такой плодовой культуры, как инжир, на сегодняшний день не так многочисленны

. Однако мы отметили, что за последние несколько десятков лет предпринимались попытки оптимизации КМ инжира в условиях in vitro. Так, чтобы добиться большей экономии при использовании солей для приготовления питательных сред, Fraguás CITATION FRA \l 1049 [12] проверил различные концентрации среды WPM (50, 100 и 200%) при размножении сорта Roxo de Valinhos и сделал вывод что стандартная концентрация WPM (100%) была наиболее эффективной для разработки эксплантов.
Ferreira и Pasqual CITATION Fer \l 1049 [13] попытались оптимизировать протокол КМ сорта фигового дерева Roxo de Valinhos, и также рекомендовали использовать культуральную среду WPM без добавления кинетина и сегментов с одним или двумя почками для получения побегов. Помимо влияния питательных сред и концентрации солей на развитие и рост растений, использование регуляторов растений также может ускорить процесс производства рассады in vitro.
Barbosa et al. CITATION BAR \l 1049 [14] сообщили, что для самого высокого укоренения сорта Roxo de Valinho наилучшая концентрация AIB в культуральной среде составляла 5,0 мг/л, тогда как для сортов Kadotta, Uruguay и Celeste лучшая концентрация AIB составляла 6,0 мг/л.
Rocha et al. CITATION daR \l 1049 [15] объяснили развитие новых ростков, возможно, увеличением концентрации цитокининов, так как они отвечает за деление клеток. Ferreira, Pasqual CITATION Fer \l 1049 [13] и Fraguás et al. CITATION FRA \l 1049 [12] указали, что для получения большего количества более крупных и хорошо сформированных побегов в среду WPM следует добавить 0,5 мг/л регулятора, используя сегменты с тремя почками. В исследовании по КМ инжира in vitro Palú CITATION Pal \l 1049 [16] подтвердил тенденцию увеличения продукции побегов с повышенными дозами цитокинина бензиламинопурина (BAP), добавленного в культуральную среду, а максимальная продукция побегов была достигнута с добавление 2 и 4 мг/л BAP к культуральной среде.
Другим регулятором, который также может быть использован в тканевой культуре, является гибберелловая кислота (Ga3). Согласно Fraguás et al. CITATION FRA \l 1049 [12], его использование при КМ инжира уменьшает образование и размножение побегов и вызывает засев, витрификацию, хлороз и апикальный некроз проростков. Однако Palú CITATION Pal \l 1049 [16] сообщил, что GA3 до 2 мг/л, добавленная в среду WPM (100% солей), способствовала удлинению побегов, без витрификации, хлороза и апикального некроза проростков.
Стоит отметить, что международные исследования сортов инжира могут послужить основой для будущих исследований с национальными сортами, как в случае с Roxo de Valinhos, наиболее коммерциализированным на бразильском рынке CITATION Bol \l 1049 [17].
Также обратим внимание на исследование Kim et al. CITATION Kim3 \l 1049 [18]. Ученые выявили несколько факторов улучшения прорастания и регенерации растений из сегментов фиговых листьев. Они сообщили, что добавление флороглюцинола в среду задерживает экссудацию фенольных веществ, а комбинация AIB и TDZ увеличивает частоту и количество множественных побегов на эксплантат. После размножения in vitro барьером для тканевой культуры является акклиматизация растений, где потери довольно велики. Таким образом, использование методов акклиматизации, субстратов и сред для благоприятствования и увеличения выживаемости этих растений имеет большое значение.
В предыдущих исследованиях по КМ у разных сортов инжира сообщалось об успешной регенерации побегов с помощью апикальных почек, верхушечных побегов и боковых побегов (Fraguas et al. CITATION Frá \l 22538 [19], Kim et al. CITATION Kim3 \l 22538 [18], Taha et al. CITATION Tah \l 22538 [20], Danial et al. CITATION Dan2 \l 22538 [21], Darwesh et al. CITATION Dar \l 22538 [22], Bayoudh et al. CITATION Bay \l 22538 [23], Dhage et al. CITATION Dha \l 22538 [24]).
In vitro работа с инжиром была ограничена производством растений, свободных от вируса фигиевой мозаики, путем удлинения одного кончика побега CITATION Mur \l 22538 [25]