Декоративное цветоводство: растениеводство

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Российский университет дружбы народов»

Аграрно-технологический институт

Агробиотехнологический департамент

ОТЧЕТ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ НА ТЕМУ

«Декоративное цветоводство: растениеводство»

Выполнили

Ханцевич Я.В.

Мочалов Д.П.

Каримова А.Ф.

Макуакуа Н.П.

Проверил

Щепелева А.С.

Москва 2016



ВВЕДЕНИЕ

Практика, помимо сопутствующих целей, таких как получение практических навыков и обучению коллективной работе, имела основную цель ознакомить нас с производственными процессами. Для нас, студентов, имеющих лишь поверхностное представление о выращивании цветочных культур, важно было самим увидеть на деле, как процессы выгонки дают результат в активном выращивании растений, а также понять разницу между микроклональным размножением и традиционными методами размножения. Основные задачи практики, следующие:

1. Классифицировать растения открытого и закрытого грунтов;

2. Ознакомиться с производственными процессами выращивания цветочных культур;

3. Ознакомиться с ассортиментом цветочных культур;

4. Поэтапно выделить методы выгонки;

5. Понять различие между вегетативным и семенным размножением и микроклональным;

6. Ознакомиться с уходом за растениями открытого и закрытого грунта;

7. Получить сведения о методах удобрения;

8. Получить навыки в борьбе с вредителями;

9. Получить опыт в коллективной работе;

10. Получив достаточные сведения, суметь подвести итоги проведенной работы.

Практика проходила в течение двух недель с 29 февраля по 11 марта. Для успешного освоения программы, необходимо иметь знания по таким дисциплинам, как цветоводство, уметь использовать основные законы естественнонаучных дисциплин. Выращивать в теплице цветы - сплошное удовольствие: эстетическое наслаждение, нетяжкий труд и интересные эксперименты по выводу новых красивых гибридов. И самая незатейливая в этом плане - луковичная культура, у которой тысячи сортов и видов, и которая неизменно пользуется успехом во время самых главных праздников.



ГЛАВА 1. ЦВЕТОЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ ОТКРЫТОГО И ЗАКРЫТОГО ГРУНТА

цветочный микроразмножение луковичный клональный

1.1 Классификация цветочных культур открытого и закрытого грунта

Классификация цветочных культур предусматривает деление цветочных растений на отдельные группы, сходные по биологическим свойствам, агротехнике выращивания и практическому применению в озеленении.

В зависимости от места выращивания цветочно-декоративные культуры делятся на растения открытого и закрытого грунта. Растения закрытого грунта включают:

1. Выгоночные цветочные культуры

1.1. Выгонка луковичных растений

1.2. Выгонка мелколуковичных растений

1.3. Выгонка многолетников

2. Сезонно-цветущие цветочные культуры

2.1. Сезонноцветущие грунтовые культуры

2.2. Сезонноцветущие горшечные культуры

3. Вечнозеленые декоративно-лиственные растения

3.1. Декоративно-цветущие вечнозелёные культуры

3.2. Декоративно-лиственные вечнозеленые культуры

К растениям открытого грунта относятся:

1. Однолетние цветочные культуры

1.1. Декоративно-цветущие однолетники

1.2. Вьющиеся однолетники

1.3. Лиственно-декоративные однолетники

1.4. Ковровые растения

2. Двулетние цветочные культуры

2.1. Двулетники весеннего цветения

2.2. Двулетники летнего цветения

3. Многолетние цветочные культуры

3.1. Многолетники, зимующие в открытом грунте

3.2. Лиственно-декоративные многолетники, зимующие в открытом грунте

3.3. Луковичные многолетние цветочные культуры

3.4. Мелколуковичные цветочные культуры

3.5. Многолетники, не зимующие в открытом грунте

1.2 Основные способы ухода за цветочными культурами открытого и закрытого грунта

При выращивании декоративных культур на разных этапах их роста и развития необходимо создавать индивидуальные условия внешней среды. Создание соответствующих условий для растений обеспечивается системой элементов ухода, в которую входят посадка, пикировка, пересадка, перевалка, обрезка, пинцировка и подвязка надземной части, рыхление и мульчирование почвы, полив и опрыскивание растений и субстратов, подкормка и прополка растений. Нужно иметь в виду, что перечень элементов ухода для культур различен, зависит от особенностей роста и раз вития, требований конкретного вида и сорта к внешним условиям. Тем не менее, все варианты различающихся по своему содержанию элементов ухода имеют общую основу и компонуются в вышеперечисленные понятия и агротехнические приемы, которые рассматриваются в данном разделе. Особенности и отличия, применяемые для конкретных видов или сортов, приведены при описании их выращивания.

Посадка. Это общий для всех растений элемент выращивания Не зависящий от того, где выращиваются растения - в открытом или закрытом грунте и в каких емкостях - в горшках, на стеллажах, в грунтовых грядах оранжерей, в контейнерах, гидро- или аэропонных устройствах. У красивоцветущих видов необходимо соотносить сроки посадки данного материала со сроками заложения цветочных почек посадку проводить необходимо в тот момент, когда растение еще не перешло в фазу развития цветочных почек или уже после их заложения, чтобы не произошло нарушение в процессе дифференциации частей цветка.

Необходимо также соблюдать глубину посадки, учитывая особенности конкретных растений. Так, известно, что у цикламена персидского нельзя заглублять верхнюю часть клубня, нельзя сажать луковицы на глубину, большую тройной высоты луковицы, нельзя сажать пион так, чтобы его корневая шейка находилась на глубине более 5 см. При посадке летников в цветники нужно следить, чтобы рассада не заглублялась по сравнению с тем, как она находилась в ящике или контейнере. В то же время нельзя допускать, чтобы растения сажали мельче оптимальной глубины. Не правильная глубина посадки приводит к существенным отклонениям в цветении, в скорости роста и в анатомических изменениях в базальной части побегов и цветоносов.

При посадке растений необходимо, чтобы земля вокруг корней и сами корни были влажными, и ком земли у корней не разваливался. Особенно это важно при посадке рассады в открытый грунт, в цветники. При посадке любых растений нельзя допускать, чтобы корневая система в посадочном месте (ямка, лунка) загибалась, cминалась и вообще как-то де формировалась, что учитывается при устройстве посадочных мест (диаметр и глубина посадочных ям, ямок, траншей).

После посадки растений землю, которой засыпаны корни, слегка вдавливают, прижимая к корням, а затем поверхность земли выравнивают. Посаженным растениям обеспечивают полив сверху (из разбрызгивателей) для растений открытого грунта и снизу (поддонный) для культур закрытого грунта.

При посадке растений в открытый грунт нужно учитывать общую холодостойкость и особенности температурного режима для отдельных видов на разных этапах органогенеза. Очередность высадки однолетников в цветники зависит от их способности переносить длительные или краткие периоды понижения температуры воздуха. Луковичные (тюльпаны, гиацинты, нарциссы, лилии) высаживают в осенний период, когда температура почвы является оптимальной для образования у луковиц корней, т.е. для укоренения. Многолетники сажают весной или осенью, но связаны эти сроки для зимующих многолетников в большей степени со сроками закладки цветков. Незимующие многолетники (гладиолусы, георгины, канны, монтбреция) высаживают в открытый грунт, когда минует угроза заморозков (если растения подращивались в закрытом грунте) или за 2-3 недели до этого периода, если растения не подращивались предварительно.

При посадке растений в грунт необходимо соблюдать определенные расстояния между ними, а при выращивании растений в горшках определенный диаметр сосуда и плотность расстановки емкостей на 1 м2 производственной площади. Эти расстояния важны для обеспечения развития нормального габитуса растений. Расстояния между растениями в открытом грунте устанавливают исходя из половины их нормального габитуса во время цветения. При выращивании рассады (при пикировках) также учитывают размеры растений, которых последние достигают на ранних этапах выращивания. Загущение посадок на всех этапах выращивания приводит к тому, что растения вытягиваются и хуже цветут. [4]

Пересадка. Это также общий прием агротехники (как и посадка) подразумевает, что растения пересаживают с одного места (или емкости) на другое. Все особенности проведения посадок должны учитываться и при пересадках. Некоторые нюансы этого термина существуют для горшечных культур при противопоставлении пересадок и перевалок. Под перевалкой понимают перенесение растения из одной емкости в другую с целью увеличения площади питания и улучшения аэрации в горшке или контейнере. При этом следует установить необходимость перевалки и приготовить земляную смесь, подходящую для данного растения. Необходимость перевалки устанавливается таким образом: хорошо политое растение выбивают из сосуда и смотрят, насколько оплетен ком земли корнями. На необходимость перевалки указывают и корни, пробившиеся через дренажное отверстие.

Перевалки растений, находящихся в помещении, в интерьере, проводят, как правило, весной. Растения, цветущие весной, надо переваливать после цветения. В теплых помещениях перевалки делают раньше, чем в прохладных. Периодичность перевалок комнатных растений различна: молодые, активно растущие растения переваливают ежегодно; крупные взрослые растения - один раз в 3-5 лет; пальмы не требуют перевалки 5-10 лет и более.

При перевалке растений с толстым и малоразветвленными корнями последние не рекомендуется обрезать, так как такие корни плохо восстанавливаются. Бережно нужно обращаться с корнями хрупкими, ломкими, как у пальм, орхидей, цикламена альпийского, хлорофитума. Перевалка, как правило, не притормаживает развитие растения. У некоторых растений, выращенных без системы перевалок, наблюдается более раннее цветение, но это цветение слабое, не соответствующее кондиции.

Пересадка горшечных растений проводится в случае повреждения корневой системы. В этом случае пересадка может быт полной, когда удаляют всю землю и корни совершенно обнажают, и неполной, когда некоторая часть старого кома остается на корнях. Новая земля должна по содержанию элементов питания отвечать требованиям вида. При пересадке больных растений корни аккуратно отмывают, загнившие корни обрезают и присыпают толченым углем, и растение сажают в новую землю. Новая земля или субстрат должна быть уплотнена, чтобы при поливе вода не протекала вдоль стенок, а попадала и в старый ком земли, так как уплотнение обеспечивает лучшую капиллярность. Пересадки нарушают нормальное развитие растений, задерживают цветение.

Пикировка. Это рассаживание всходов (сеянцев) в целях увеличения площади питания для каждого растения. Она проводится для культур открытого (однолетники, двулетники и многолетники) и закрытого грунта (пеперомии, цинерария, цикламен). Обычно пикировку проводят, когда у растений имеется две семядоли 1-2 настоящих листочка. Повторная пикировка проводится, когда листья растений сомкнутся. Количество пикировок зависит от того, какие размеры имеют сеянцы: например, львиный зев и тaгетесы пикируют один раз, а бегонии до трех раз. Растения пикируют в ящики или маленькие контейнеры (горшки). При первой пикировке молодой корешок прищипывают, укорачивая на 2 длины, чтобы на новом месте не было загибания или перелома корешков и чтобы вызвать более сильное образование боковых и придаточных корней. Мясистые корни (хлорофитум, пальмы, кливия) при пикировке не укорачивают. Пикировку производят с помощью пикировальной вилочки и пикировального колышка. Вилочкой сеянцы (взошедшие или уже однажды распикированные) вынимают из земли, колышком делают углубление для сеянцев. Опустив сеянец в углубление до семядолей, колышком прижимают корень сбоку. В ящиках и на грядах углубления делают с помощью маркера. Прижимать корневую систему можно пальцем: при наличии опыта пикировка в этом случае делается быстрее. Распикированные растения надо защищать от прямого солнца и сквозняков. Признаком хорошо прижившейся рассады является появление и развитие следующих настоящих листочков. При первой пикировке в ящики или на гряды расстояния между сеянцами должно быть 2-3 см. Затем расстояние увеличивают, насколько это требует конкретная культура.

Обрезка. Как важный агротехнический прием обрезка цветочных культур преследует цель сохранить равновесие между надземной частью и корнями растений, перераспределять ток питательных веществ, сократить испарение воды листьями, усилить или замедлить цветение, сформировать растение. Применяют обрезку к взрослым растениям, уже образовавшим вегетативную массу, придавая им определенную форму, удаляя побеги и ветви, нарушающие габитус растения. Разновидностью обрезки является прищипка, или пинцировка, растений, которая проводится тогда, когда побеги тронулись в рост и находятся еще в травянистом состоянии. Прищипка заключается в удалении верхушечной почки или конца облиственного побега отщипыванием (ногтями) или обрезкой (ножницами, ножом). После прищипывания начинают разрастаться боковые побеги. С помощью нескольких последовательных прищипок получают пышные, разветвленные растения. Прищипка задерживает цветение растений (розы, хризантемы, пелаpгoния), так как после нее растениям нужно развить новые боковые побеги с цветочными почками, поэтому при достижении растением нужных размеров и формы прищипки прекращают. Прищипки проводят на хорошо укорененных растениях, но не при пересадке.

К приемам обрезки растений относятся также пасынкование, вырезка отцветших веток, цветоносов и цветков. При пасынковании своевременно удаляют лишние боковые побеги, отнимающие питательные вещества от главных цветков и соцветий, а также вегетирующие или плохо цветущие боковые оси, что способствуют лучшему развитию основных цветков и соцветий. Пасынкование обязательно применяют на гвоздике крупноцветковой (Sim) и хризантемах. Этот агротехнический прием надо проводить аккуратно, чтобы не повредить бутон, оставляемый на цветение. В практике понятие «пасынкование» иногда тоже отождествляется с понятием «пинцировка».

Подвязка. Она необходима высоким растениям. В оранжерейных условиях повязку делают таким растениям, как гвоздика крупноцветковая, хризантемы, душистый горошек. Для гвоздики и хризантем, выращиваемых в бесстеллажной оранжерее, горизонталь но натягивают несколько (через каждые 15-20 см высоты) сеток, а для горошка, выращиваемого на срезку, натягивают вертикальные сетки на всю высоту теплицы. В открытом грунте устройство опор и подвязка необходимы крупным высоким растениям - дельфиниуму, гладиолусу, георгинам, штамбовым розам. Для них oбычно устанавливают рядом с растением колья, окрашенные в зеленый цвет, к которым их и привязывают. Из комнатных растений в опоре и подвязке нуждаются пеларгония, выращиваемая в штамбовой форме, иногда монстера. Подвязывают обычно основной (главный) стебель в нескольких местах, следя, чтобы не защемлялись боковые оси и листья.

При выращивании растений очень важным звеном является уход за почвой или субстратом.

Этот уход заключается в прополке, рыхлении, подкормках, поливе и мульчировании.

Прополка. Она проводится на всех этапах выращивания растений (однолетников, многолетников, растений защищенного грунта) и заключается в удалении всех посторонних растений (сорняков) тем или иным способом - вручную, мотыжками, совками, культиваторами, гербицидами - так как сорняки отнимают у культурных растений влагу, питание и свет, могут быть источником вредителей и болезней. Приспособления и орудия для прополки должны по своим размерам быть такими, чтобы не повреждались растения. После прополки необходим полив.

Рыхление почвы. В цветниках, на плантациях или в закрытом грунте и в контейнерах (горшках) рыхление имеет очень большое значение для регулирования теплового, водного и воздушного режима субстрата. Нарушение верхнего уплотненного слоя почвы сокращает испарение воды, усиливает обогащение кислородом и теплым воздухом, что улучшает рост корней. Рыхление почвы и уничтожение корки называют еще «сухим поливом», оно очень эффективно сохраняет влагу в почве. Однако рыхление можно проводить после надежного укоренения растений. Одновременно с рыхлением проводят окучивание тех растений, корневища которых выступают из земли (например, ирисов, пиона, флоксов). При рыхлении надо учитывать глубину залегания корней. Так, у лилий с надлуковичными корнями корни располагаются очень близко от поверхности земли, поэтому рыхление необходимо проводить на небольшую глубину, чтобы меньше их повреждать. В рыхлении и прополке не нуждаются, как правило, гидропонные гравийные устройства, которые не содержат семян сорных растений и имеют сухой поверхностный слой, на котором семена сорняков, попадающих извне, не прорастают.

Подкормки. Это важнейший элемент ухода за растениями в открытом и защищенном грунте. При рассмотрении общих вопросов питания и удобрения отмечалось, что для успешного выращивания растений при основной подготовке почвы (субстрата) удобрения нужно вносить не в полной дозе - оставшаяся часть должна добавляться частями по мере роста растения, при разных соотношениях N, P и К. Различия в соотношении элементов питания зависят от динамики потребления их у различных видов сортов. Подкормки бывают корневые и внекорневые.

Корневые подкормки проводят, внося удобрения в почву или субстрат (в зону корней) в сухом или в растворенном виде. Сухие удобрения вносят в хорошо увлажненную почву или субстрат, осторожно перемешивая их с поверхностным слоем. При сухой почве (в открытом грунте) и для большинства культур в закрытом грунте применяют растворы удобрений, причем в открытом грунте раствор должен иметь концентрацию не более 0,1%, а в закрытом раствор удобрений должен иметь оптимальное осмотическое давление 100-150 кПа (1-1,5 атм.). В замкнутых системах (контейнеры, бесстеллажные гряды или полуприподнятые стеллажи) удобно использовать медленнодействующие гранулированные удобрения.

Внекорневые подкормки - это подкормки растений путем опрыскивания растворами листьев и побегов. Для внекорневых подкормок применяют растворы макро- и микроэлементов, регуляторов роста. Проводить внекорневые подкормки предпочтительно вне солнечные периоды, чтобы раствор дольше сохранялся на листьях и лучше проникал в растения.

Составы различных растворов и периодичность всех видов подкормок рассматриваются на конкретных культурах.

Для эффективности подкормок землю или субстрат необходимо постоянно содержать в состоянии оптимальной влажности. Для этого соблюдают строгий режим полива, который обеспечивает необходимую влажность.

Опрыскивание. Для ухода за растениями опрыскивание используется, прежде всего, при вегетативном размножении растений (гвоздика, хризантема и др.), но оно необходимо и при хранении маточников, подготовке луковичных к выгонке в хранилищах, при уходе за растениями на всех этапах развития. Для опрыскивания при черенковании устраиваются специальные установки искусственного тумана. В цветниках опрыскивание, совмещенное с поливом (дождевание), осуществляют с помощью разбрызгивающих установок. В хранилищах маточников и луковичных опрыскивание обеспечивается автоматическими устройствами. В интерьерах опрыскивание растений проводят с помощью опрыскивателей.

Мульчирование. Этот метод применяют для сохранения влаги в субстрате, а также для изменения температуры почвы. В качестве мульчирующего материала применяют рыхлые субстраты - компосты, торф, опилки, перегной; на малых площадях можно применять специальную бумагу и пленку. Светлый мульчирующий материал способствует снижению температуры почвы, темный - ее прогреванию. Под опилками, черной мульчбумагой и пленкой не развиваются сорняки.

Важным элементом в агротехнике ухода является обеспечение комплекса условий во время хранения растений, находящихся в периоде покоя. Для этого создаются специальные хранилища для луковичных, корневищных (канна), клубнeлуковичных и растений с опадающими листьями (выгоночные кустарники). Если растения проходят период покоя в оранжерее, где их выращивают (розы, зантедeшия), им создают условия непосредственно на месте выращивания.

Для роз - это период пониженных температур и ограниченного полива в ноябре-декабре, для заиндевевшие - ограничение полива в летние месяцы. Описание условий в периоды покоя приведено для конкретных культур.

Защита растений от вредителей и болезней. Этот очень важный элемент в агротехнике ухода представляет собой комплекс предупредительных, механических и биологических мероприятий. Он поглощает наибольшее количество времени в системе ухода, требует организации специальной службы.

1.3 Основные способы размножения цветочных культур

1. Деление куста

2. Деление корневищ

3. Размножение клубнями и их делением

4. Размножение луковицами

5. Размножение клубнелуковицами и их делением

6. Размножение черенками

7. Размножение прививкой

8. Микроклональне размножение цветочных культур.

Микроклональное размножение - это бесполое вегетативное размножение в культуре in vitro, при котором получают растения, генетически идентичны исходной родительской форме, что способствует сохранению генетически однородного посадочного материала. Этим методом можно размножать в короткие сроки виды, которые трудно размножаются и растения, которые есть в одном экземпляре, а также и стерильные генотипы. Особую актуальность сегодня приобрели исследования по разработке методов микроклонального размножения редких и исчезающих растений. Многочисленность, скорость и высокий коэффициент размножения (1:1 000 000) позволяет в 2-3 раза сократить срок отбора и получения новых растений в селекционных исследованиях. Теорией и принципом разработки технологии микроклонального размножения является положение о возможности индукции дифференциации и органогенеза, возникновения биологической формы с одной растительной клетки, ее способности образовывать целое растение. Многие способы вегетативного размножения известны с незапамятных времен. Практически они без изменений дошли до наших дней и широко используются в практике питомникаводство. Любой способ вегетативного размножения применяется для поддержания и распространения определенного генотипа с целью получение максимальной прибыли. Естественно, что научный прогресс не мог не обратить внимания на такой древней технологический процесс как размножение. И если в настоящее время, результаты этого процесса дополняют существующие способы размножения, то, в недалёком будущем, традиционное понятие питомник прекратит свое существование для некоторый культур. Отправной точкой микроклонального размножения следует признать те физиологические опыты, которые были связаны с выращиванием в песке изолированных почек тюльпанов, орхидей и других культур. Большинство процессов роста и развития, цветочных растений могут нормально осуществляться лишь при участи в них физиологические активных веществ. Наличия растений состав питательной среды обеспечивало как положительные, так и отрицательные результаты.

Размножение - присуще всем организмам свойство воспроизведение себе подобных обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Существует три типа размножение: бесполое, половое, вегетативное. Бесполое размножение -- тип размножения, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток -- гамет. Бесполое размножение является древнейшим и самым простым способом размножения и широко распространено у одноклеточных организмов. Этот способ имеет несколько преимуществ перед половым способом: для проведения требуется меньше энергии и времени, а также нет необходимости в поиске полового партнера, что позволяет обеспечить высокие темпы размножения. Вместе с тем, появившиеся в результате мутации вредные изменения, тоже закрепляются на длительный период времени. Кроме того, в неблагоприятных, меняющихся условиях среды, практически все особи погибнут, так как в среднем, они практически идентичны одной родительской особи. Следует отметить, что способность вида к бесполому размножению не исключает способности к половому процессу, но тогда эти события разнесены во времени. Бесполое размножение растений осуществляется гаплоидными спорами -- апланомейоспорами. Они формируются в специальных органах -- спорангиях. Вегетативное размножение образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. В основе вегетативного размножения лежат процессы, сходные с процессами регенерации; как правило, при отсутствии способности к регенерации у данной группы организмом отсутствует и вегетативное размножение, а при наличии развитой регенерационной способности встречается и вегетативное размножение. При вегетативном размножении генотип материнского растения сохраняется, а также сокращается длительность ювенильного периода. Однако большинство видов плохо размножается вегетативным способом, к ним относятся многие древесные породы. Например, эффективность размножения, даже на ювенильной стадии. Трудно получить стандартный посадочный материал, так как существует возможность накопления и передачи инфекции. Операции по размножению с помощью прививок сложны и трудоемки. Однако микроклональная размножения имеет и недостатки. Прежде всего, большие затем использовать потенциал микроклонального размножения необходимо решить биологические организационные, экономические и технологические проблемы которые сопровождают данную технологию. Микроклональное размножения требует другого технического обеспечения , традиционные способы размножения, то есть специальные лаборатории , которые в некоторых странах превратились в теплиц и заводы. Успех таких теплиц и заводов зависит от знаний и практических навыков персонала, наличия и качество необходимых реактивом, доступ к растениям, требуемым на рынке. Процесс микроклонального размножения состоит из ряда последовательных этапов, каждый из которых имеет свою значимость и создаёт определение проблемы. Для некоторых культур требуется семь этапов, чтобы получить целостное растения, каждый этап эффективно проходит при использовании конкретной питательной среды. Первым этапам является отбор и введение их в культуру. Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения. Клональное микроразмножение - получение в условиях in vitro, неполовым путем, генетически идентичных материнскому растению экземпляров. В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность. Термин "клон" был предложен в 1903 году Уэбстером (от греческого klon - черенок или побег, пригодный для размножения растений). В соответствии с научной терминологией клонирование подразумевает получение идентичных организмов из единичных клеток. Процесс клонального микроразмножения можно разделить на 4 этапа:

1. Выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры.

2. Собственно микроразмножение, когда достигается получение максимального количества меристематических клонов.

3. Укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям, а при необходимости депонирование растений-регенерантов при пониженной температуре (+2 С0, +10 С0).

4. Выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле.

В тоже время на территории Российской Федерации объемы производства посадочного материала современных сортов недостаточны, а имеющийся материал дорогостоящий. В связи с этим разработка современной технологии увеличения объёмов производства, равно как, и удешевления посадочного материала весьма актуальны.

Для культивирования тканей на каждом из четырех этапов требуется применение определенного состава питательной среды.

На первом этапе необходимо добиться получения хорошо растущей стерильной культуры. В тех случаях, когда трудно получить исходную стерильную культуру экспланта, рекомендуется вводить в состав питательной среды антибиотики (тетрациклин, бензилпенициллин и др.) в концентрации 100--200 мг/л.

Второй этап -- собственно микроразмножение. На этом этапе необходимо добиться получения максимального количества мериклонов, учитывая при этом, что с увеличением субкультивирований увеличивается число растений-регенерантов с ненормальной морфологией и возможно наблюдать образование растений.

Третий и четвёртый этап -- укоренение микропобегов, их последующая адаптация к почвенным условиям и высадка в поле являются наиболее трудоемкими этапами, от которых зависит успех клонального микроразмножения. На третьем этапе, как правило, меняют основной состав среды, микроклонального размножения - дифференциация адвентивных почек в первичной и перевивний каллусных ткани. Этот метод мало используется для получения посадочного материала in vitro. Это связано с тем, что при длительном культивировании каллуса наблюдаются изменения плоидности клеток, структурные перестройки хромосом, накопления генных мутаций и уменьшение или и потеря морфогенном потенциала. Поэтому этот метод микроклоноального размножения целесообразно использовать только для тех растений, для которых присуща генетическая стабильность каллусных ткани, а вариабельность между растениями - регенерантами не превышает уровня естественной изменчивости.

Один из методов биотехнологии - это микроклональное размножение (клеточная биотехнология), основанное на способности клеток и тканей к регенерации, что обеспечивает ускоренное получение ценных форм и линий сельскохозяйственных растений. Оно не зависит от сезона, позволяет получать оздоровленный посадочный материал от вирусной и бактериальной инфекции, дает возможность выращивать сотни тысяч растений из одной меристемы, размножать ценные генотипы, получать биологические препараты пищевого, кормового и медицинского направления в основе микроклонального размножения лежит способность изолированных частей растений восстанавливать недостающие органы и регенерировать целые растения. С помощью микроклонального размножения (другое название метода - меристемное размножение) выращивают декоративные и плодово-ягодные растения, комнатные и срезочные цветы, картофель и прочие овощи.

Микроклональное размножение растений широко применяется в США, Голландии, Польше, Франции, Японии, Таиланде. В России также накоплен большой опыт по меристемному размножению важных для сельского хозяйства видов растений. Практически во всех российских научно-исследовательских институтах и селекционных центрах созданы лаборатории для микроклонального размножения и оздоровления селекционного материала. Относительно недавно меристемные технологии начали применяться крупными питомниками растений сельхозпредприятиями. Микроклонального размножения (получение в условиях in vitro (в пробирке), неполовым путём растений, генетически идентичны исходному экземпляру). В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки давать начало целому растительному организму и регенерации. Первые исследования начались в конце 50-х годов 20 века, работы проводились в лаборатории культуры тканей и морфогенеза Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева. Для семенных растений характерно два способа размножения: семенной и вегетативный. Оба эти способа имеют как преимущества, так и недостатки. К недостаткам семенного размножения следует отнести, в первую очередь, генетическую пестроту получаемого посадочного материала и длительность ювенильного периода. При вегетативном размножении сохраняется генотип материнского растения и сокращается продолжительность ювенильного периода. Лидером микроразмножения растений в Западной Европе являются Нидерланды (около 70 лабораторий занимается микроразмножением). Это связано с традиционной ориентацией на производство декоративных культур, где Нидерланды доминируют на мировом рынке (около половины мирового экспорта цветов на срезку и декоративных растений экспортируется из этой страны). Наиболее важными группами растений, размножаемых in vitro в этой стране, являются такие декоративные культуры, как горшечные растения на срезку, орхидеи и луковичные. В России накоплен большой опыт по микроклональному размножению наиболее востребованных культур; практически во всех научно-исследовательских институтах, селекционных центрах созданы лаборатории биотехнологии, одна из главных задач которых оздоровление и микроклональное размножение ценного селекционного материала и перспективных сортов. В тоже время на территории Российской Федерации объемы производства посадочного материала современных сортов недостаточны, а имеющийся материал дорогостоящий. В связи с этим разработка современной технологии увеличения объёмов производства, равно как, и удешевления посадочного материала весьма актуальны.

Среди цветочных культур большой популярностью и спросом несомненно пользуется хризантема. Хризантема сегодня входит в список наиболее популярных цветочных культур, которые распространены по всему миру. Для потребителя предлагаются как срезочные, так и горшечные, садовые и тепличные растения. Основным методом микроклонального размножения растений является активация пазушных меристем. Этот метод уже стал промышленным при производстве посадочного материала некоторых культур. Эта модель является наиболее надежной по плодовых и ягодных растений. Впервые эта модель была разработана на землянике в начале 70-х годов прошлого века. Этот метод базируется на снятии апикального доминирования, чего можно достичь двумя путями. Получением побегов нормальных пропорций с последующим их разделением на "однобрунькови микроживци", которые используются как вторичные эксплантаты для повторения цикла размножения. Введением в питательную среду веществ с цитокининовым активностью, что приводит к формированию побегов с относительно укороченными междоузлиями, а пазушные почки дают начало новым побегам.

Второй метод - это индукция образования адвентивных почек непосредственно тканями эксплантаты. Он основан на способности изолированных частей растений при благоприятных условиях питательной среды восстанавливать недостающие органы и регенерировать целые растения (исключение составляет корневой органогенез). Почти все органы и ткани растений могут образовывать адвентивная почки. Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения. Клональное микроразмножение - получение in vitro, неполовым путем, генетически идентичных исходному экземпляру растений. В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность В некоторых случаях эффективным способом размножения растений in vitro может быть соматический эмбриогенез - это формирование зародкоподибних структур (эмбриоидов) из соматических клеток в условиях in vitro, которые при переносе на соответствующее питательную среду способны развиваться в целое растение. Соматический эмбриогенез наглядно демонстрирует тотипотентность растительных клеток. Важным этапом введение в культуру invitro является получение хорошо растущей стерильной культуры или ростков. От правильно выбранных для стерилизации растительных объектов химических реагентов зависит эффективность разработанной технологии микроклонального размножения и общий успех производства. В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее эффективной схемой стерилизации при введении хризантемы в условия invitro является двухэтапная схема стерилизации. Первый этап стерилизация растительных эксплантов в растворе пероксида водорода (12 %) в течении 5 мин. Далее трижды промывают стерильной дистиллированной водой. Второй этап с использованием препаратов «Белизна» или «Domestos» в разведении 1:9, в течении 10 мин. Завершающим этапом стерилизации, тройная промывка растительных объектов стерильной дистиллированной водой. При данном способе стерилизации жизнеспособность эксплантов составляла более 70 %. В процессе культивирования на стерильных эксплантах формируются боковые побеги, которые в последующем отделяют от маточного растения и помещают на свежую питательную среду для роста и укоренения, или используют для дальнейшего черенкования.

Преимущества растений, полученных микроклональным размножением, такие растения более здоровые. Они не поражаются вирусами, даже если меристемные ткани были взяты у зараженного растения, так как вирус не поражает меристемы на верхушках побегов. Урожайность меристемных саженцев выше.

Микроклональное размножение дает возможность получения огромного количества однородных растений за время, при котором не даст того же результата не один другой метод. Меристемное размножение становится единственно возможным в больших промышленных масштабах, если для размножения берутся растения, которые стерильны и не дают семенного потомства. При микроклональном размножении этого не происходит: исходная клетка не подвергается никаким изменениям, соответственно растение не приобретает новых свойств или новых сортовых качеств. Поэтому вы можете со спокойной душой покупать рассаду и саженцы, выращенные микроклональным способом.



ГЛАВА 2. КЛОНАЛЬНОЕ МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ

2.1 Общий процесс практического занятия и знания, полученные о клональном микроразмножении

Клональное микроразмножение, как способ размножения растений, имеющий ряд преимуществ перед традиционными методами (семенного и вегетативного), впервые был применен на практике в конце 50-х годов ХХ столетия французским ученым Жоржем Морелем. С тех пор данный метод размножения постоянно совершенствуется и о процессах выгонки, как одним комплексов мер по ускорению роста растений, мы сумели ознакомиться на практическом занятии. Стоит также отметить, что при использовании теоретических знаний на практике, важно знать, чем отличается выгонка цветочных культур от клонального микроразмножения. На практике мы ознакомились с выгонкой тюльпанов. Как уже говорилось выше, выгонка - комплекс мер по ускорению роста растений, не включающий в себя замену тем или иным способам размножения. Семенной и вегетативный способы размножения имеют как преимущества, так и недостатки. К недостаткам семенного размножения следует отнести, в первую очередь, генетическую пестроту получаемого посадочного материала и длительность ювенильного периода, когда в вегетативном размножении сохраняется генотип материнского растения и сокращается продолжительность ювенильного периода. Однако для большинства видов (в первую очередь для древесных пород) проблема вегетативного размножения остается до конца не решенной.

Это обусловлено следующими причинами:

· не все породы, даже на ювенильной стадии, могут размножаться вегетативным способом с требуемой эффективностью (дуб, сосна, ель, орехоплодные и др.);

· практически невозможно с помощью черенкования размножать многие виды древесных пород в возрасте старше 10--15 лет;

· не всегда удается получать стандартный посадочный материал (возможность накопления и передачи инфекции);

· трудоемкостью и сложностью операций при размножении взрослых (древесных) растений с помощью прививок;

· неэффективностью разработанных технологий для получения достаточного количества генетически однородного материала в течение года.

В Ульяновском совхозе, где проходили практические занятия, нам удалось собственноручно собрать большой урожай тюльпанов и воочию изучить методы выгонки. Практическое занятие проходило с целью позволить нам изучить то, как растения выращиваются в теплицах и какие условия созданы для ускоренного темпа развития цветочных культур. Собирая растения, мы поэтапно проводили сбор и подготовку растений к будущим букетам, в процессе чего нам стала понятна цель выгонки.

2.2 Выгонка луковичных растений

Луковицы и клубнелуковицы для выгонки должны быть диаметром не менее 2 см. Луковицы чаще всего высаживают в горшки по несколько штук в каждом на глубину 3-4 см и выдерживают в специальных хранилищах при t0 8-10 C0 в течение 1,5-2 месяцев. За этот период луковицы дают ростки. Далее растения переносят в светлое помещение с t0 12-15 С0, где они зацветают через 8-9 дней. Выгонка луковичных (тюльпана, нарцисса, гиацинта) выполняют следующим образом. Отбирают крупные и здоровые луковицы. От массы луковицы зависят длина цветоноса и размеры соцветий и цветков. У тюльпанов используются для выгонки «экстра» первого разбора, имеющие диаметр 3,5-4,0 см и более, массой не менее 60 г. Для нарциссов пригодны луковицы «экстра» имеющие 2-3 вершины и диаметр 4,0-4,9 см. Луковицы высаживают в сентябре-ноябре в специальных ящиках размером 70х40х7 см с опорными ножками 15-18 см.

В ящик высаживают 50-60 луковиц тюльпана. В качестве субстрата можно использовать смесь торфа и песка. Субстрат должен быть нейтральным (pH 6,5-7,0) и обеззараженным. Состав субстрата не влияет на качество выгонки оказывает на качество образующейся замещающей луковицы. После посадки луковицы обильно поливают, а ящики после полива содержат в специальных хранилищах или камерах, где поддерживается температура 6-9 С0 c постоянной влажностью воздуха 90%. Если хранилища не имеются, то ящики размещают в парниках и засыпают слоем листьев толщиной не менее 30-40 см. Луковицы при таких условиях укореняются и у них появляются ростки. При достижении ростками длины 7-8 см, ящики с растениями помещают в оранжереи с температурой 10-12 C0.В течение 3-4 дней растения развиться короткие цветоносы. В течение всего процесса выгонки тюльпан питается только за счет веществ, накопленных в луковице, поэтому успех выгонки во многом зависит от используемого посадочного материала. Луковицы, используемые для выгонки, должны быть абсолютно здоровы, без механических повреждений. К началу весны, а именно в марте, тюльпаны начинают цвести, что мы и могли наблюдать во время практических занятий.

Рис. 2.1 Выгонка тюльпанов



2.3 Этапы микроклонального размножения растений

Процесс клонального микроразмножения можно разделить на 4 этапа:

1. Выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры.

2. Собственно микроразмножение, когда достигается получение максимального количества меристематических клонов.

3. Укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям, а при необходимости депонирование растений-регенерантов при пониженной температуре (+2оС, +10оС).

4. Выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле.

Для культивирования тканей на каждом из четырех этапов требуется применение определенного состава питательной среды.

На первом этапе необходимо добиться получения хорошо растущей стерильной культуры. В тех случаях, когда трудно получить исходную стерильную культуру экспланта, рекомендуется вводить в состав питательной среды антибиотики (тетрациклин, бензилпенициллин и др.) в концентрации 100--200 мг/л. Это в первую очередь относится к древесным растениям, у которых наблюдается тенденция к накоплению внутренней инфекции.

На первом этапе, как правило, используют среду, содержащую минеральные соли по рецепту Мурасига и Скуга, а также различные биологически активные вещества и стимуляторы роста (ауксины, цитокинины) в различных сочетаниях в зависимости от объекта. В тех случаях, когда наблюдается ингибирование роста первичного экспланта, за счет выделения им в питательную среду токсичных веществ (фенолов, терпенов и других вторичных соединений), снять его можно, используя антиоксиданты. Это возможно двумя способами: либо омывкой экспланта слабым его раствором в течение 4--24 ч, либо непосредственным добавлением в питательную среду. В качестве антиоксидантов используют: аскорбиновую кислоту (1 мг/л), глютатион (4--5 мг/л), дитиотриэтол (1--3 мг/л), диэтилдитиокарбомат (2--5 мг/л), поливинилпирролидон (5000--10000 мг/л). В некоторых случаях целесообразно добавлять в питательную среду адсорбент - древесный активированный уголь в концентрации 0,5--1%. Продолжительность первого этапа может колебаться от 1 до 2 месяцев, в результате которого наблюдается рост меристематических тканей и формирование первичных побегов.

2 этап -- собственно микроразмножение. На этом этапе необходимо добиться получения максимального количества мериклонов, учитывая при этом, что с увеличением субкультивирований увеличивается число растений-регенерантов с ненормальной морфологией и возможно наблюдать образование растений-мутантов.

Как и на первом этапе, используют питательную среду по рецепту Мурасига и Скуга, содержащую различные биологически активные вещества, а также регуляторы роста. Основную роль при подборе оптимальных условий культивирования эксплантов играют соотношение и концентрация внесенных в питательную среду цитокининов и ауксинов. Из цитокининов наиболее часто используют БАП в концентрациях от 1 до 10 мг/л, а из ауксинов--ИУК и НУК в концентрациях до 0,5 мг/л.

При долгом культивировании растительных тканей на питательных средах с повышенным содержанием цитокининов (5--10 мг/л) происходит постепенное накопление их в тканях выше необходимого физиологического уровня, что приводит к появлению токсического действия и формированию растений с измененной морфологией. Вместе с тем, возможно наблюдать такие нежелательные для клонального микроразмножения эффекты, как подавление пролиферации пазушных меристем, образование витрифицированных (оводненных) побегов и уменьшение способности растений к укоренению. Отрицательное действие цитокининов возможно преодолеть, по данным Н.В. Катаевой и Р.Г. Бутенко, путем использования питательных сред с минимальной концентрацией цитокининов, обеспечивающих стабильный коэффициент микроразмножения, или путем чередования циклов культивирования на средах с низким и высоким уровнем фитогормонов.

3 и 4 этапы -- укоренение микропобегов, их последующая адаптация к почвенным условиям и высадка в поле являются наиболее трудоемкими этапами, от которых зависит успех клонального микроразмножения. На третьем этапе, как правило, меняют основной состав среды: уменьшают в два, а иногда и в четыре раза концентрацию минеральных солей по рецепту Мурасига и Скуга или заменяют ее средой Уайта, уменьшают количество сахара до 0,5--1% и полностью исключают цитокинины, оставляя один лишь ауксин. В качестве стимулятора корнеобразования используют ?-индолил-3-масляную кислоту (ИМК), ИУК или НУК.

Укоренение микропобегов проводят двумя способами

1) выдерживание микропобегов в течение нескольких часов (2--24 ч) в стерильном концентрированном растворе ауксина (20--50 мг/л) и последующее их культивирование на агаризованной среде без гормонов или непосредственно в подходящем почвенном субстрате (импульсная обработка);

2) непосредственное культивирование микропобегов в течение 3--4 недель на питательной среде, содержащей ауксин в невысоких концентрациях (1--5 мг/л в зависимости от исследуемого объекта). В последнее время предложен метод укоренения пробирочных растений в условиях гидропоники. Этот метод позволяет значительно упростить этап укоренения и одновременно получать растения, адаптированные к естественным условиям. Для картофеля возможно использовать безсубстратную гидропонику для получения мини-клубней. Затенение нижней части культуральных сосудов плотной черной материей или добавление в питательную среду активированного угля способствует укоренению микропобегов.Пересадка растений-регенерантов в субстрат является ответственным этапом, завершающим процесс клонального микроразмножения. Наиболее благоприятное время для пересадки пробирочных растений -- весна или начало лета.

Растения с двумя-тремя листьями и хорошо развитой корневой системой осторожно вынимают из колб или пробирок пинцетом с длинными концами или специальным крючком. Корни отмывают от остатков агара и высаживают в почвенный субстрат, предварительно простерилизованный при 85--90° С в течение 1--2 ч. Для большинства растений в качестве субстратов используют торф, песок (3:1); торф, дерновую почву, перлит (1:1:1); торф, песок, перлит (1:1:1). Исключение составляют семейство орхидных, для которых готовят субстрат, состоящий из сфагнового мха, смеси торфа, листьев бука или дуба, сосновой коры (1:1:1).

Приготовленным заранее почвенным субстратом заполняют пикировочные ящики или торфяные горшочки, в которых выращивают растения-регенеранты. Горшочки с растениями помещают в теплицы с регулируемым температурным режимом (20--22° С), освещенностью не более 5 тыс. лк и влажностью 65--90%. Для лучшего роста растений создают условия искусственного тумана. В тех случаях, когда нет возможности создать такие условия, горшочки с растениями накрывают стеклянными банками или полиэтиленовыми пакетами, которые постепенно открывают до полной адаптации растений.

Через 20--30 дней после посадки хорошо укоренившиеся растения подкармливают растворами минеральных солей Кнудсона, Мурасига и Скуга, Чеснокова, Кнопа (в зависимости от вида растений) или комплексным минеральным удобрением. По мере роста растений их рассаживают в большие емкости со свежим субстратом. Дальнейшее выращивание акклиматизированных растений соответствует принятой агротехнике выращивания для каждого индивидуального вида растений.

Процесс адаптации пробирочных растений к почвенным условиям является наиболее дорогостоящей и трудоемкой операцией. Нередко после пересадки растений в почву наблюдается остановка в росте, опадение листьев и гибель растений. Эти явления связаны, в первую очередь, с тем, что у пробирочных растений нарушена деятельность устьичного аппарата, вследствие чего происходит потеря большого количества воды. Во-вторых, у некоторых растений в условиях in vitro не происходит образования корневых волосков, что приводит, в свою очередь, к нарушению поглощения воды и минеральных солей из почвы. Поэтому целесообразно на третьем или четвертом этапах клонального микроразмножения применять искусственную микоризацию растений (для микотрофных), учитывая их положительную роль в снабжении растений минеральными и органическими питательными веществами, водой, биологически активными веществами, а также в защите растений от патогенов.

Индийскими учеными предложен простой метод предотвращения быстрого обезвоживания листьев растений, выращенных in vitro, во время их пересадки в полевые условия. Метод заключается в том, что листья в течение всего акклиматизационного периода следует опрыскивать 50%-ным водным раствором глицерина или смесью парафина, или жира в диэтиловом эфире (1:1). Применение этого метода помогает избежать длинных и затруднительных процессов закаливания пробирочных растений и обеспечивает 100%-ную их приживаемость.