Диссертация Лебедева Н.В.

Лебедева Надежда Владимировна
Ускоренное размножение ранних сортов картофеля в условиях in vitro и его использование в семеноводстве Северо-Запада РФ

Научный руководитель: доктор с.-х. наук, доцент Федорова Ю. Н.

Великие Луки — 2015

Информация о соискателе и диссертации
ФИО соискателя: Лебедева Надежда Владимировна
Гражданство соискателя: РФ
Дата рождения: 01.05.1987
Название диссертации: Ускоренное размножение ранних сортов картофеля в условиях in vitro и его использование в семеноводстве Северо-Запада РФ
Шифр и название специальности: 06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
Соискание степени: кандидата сельскохозяйственных наук
Где выполнялась работа: ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»
Дата защиты: 2015
Текст диссертации: Диссертационная работа Лебедевой Н.В.
Дата публикации диссертации: 09.02.2015
Автореферат: Автореферат Лебедевой Н.В.
Дата публикации автореферата: 16.03.2015
—
Научный руководитель
ФИО: Федорова Юлия Николаевна
Ученая степень: доктор сельскохозяйственных наук, доцент
Место работы: ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»
Отзыв научного руководителя: положительный
—
Оппонент 1
ФИО: Калашникова Елена Анатольевна
Ученая степень: доктор биологических наук, профессор
Место работы: Российский государственный аграрный
университет – МСХА им. К.А. Тимирязева
профессор кафедры генетики и биотехнологии
Отзыв оппонента:
Дата публикации отзыва:
—
Оппонент 2
ФИО: Усков Александр Иринархович
Ученая степень: доктор сельскохозяйственных наук
Место работы: Всероссийский научно-исследовательский
институт картофельного хозяйства имени
А.Г. Лорха, заведующий отделом
биотехнологии и иммунодиагностики
Отзыв оппонента:
Дата публикации отзыва: 
—
Ведущая организация
Название: Псковский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства
ФИО руководителя, заверившего отзыв:
№ протокола и дата:
Отзыв организации:
Дата публикации отзыва:
—
Другие отзывы на автореферат и диссертацию:

Актуальность темы.

Сельское хозяйство является второй по важности отраслью специализации экономики Псковской области. Наиболее острой проблемой не только в регионе, но и на территории всей Российской Федерации является отсутствие качественного семенного ма­териала. Это серьезно сдерживает рост уро­жайности картофеля в России, а также эф­фективное сортообновление и сортосмену. Сказывается общий невысокий уровень развития работ в области биотехнологии и устаревшая материально-техническая база семеноводства в целом.

Для поэтапного перевода оригинального, элитного и репродукционного семеноводс­тва картофеля на современный технологи­ческий уровень необходимо объединение усилий государства и производителей се­менного материала. Совмест­ные усилия позволят российским специа­листам выйти на такие объемы производства семян картофеля высокого качества, какие требуются для эффективной сертификации на всех уровнях производс­тва семян, модер­низировать лаборатории, и как следствие, — обеспечить продовольственную безопасность страны (Анисимов Б. В. Сортовые ресурсы и передовой опыт семеноводства картофеля М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2000. 148 с.).

Таким образом, представленные в работе результаты будут способствовать улучшению и ускорению процесса семеноводства, так как применение биотехнологических методов в современном семеноводстве наиболее актуально.

Картофелеводство – одна из немногих отраслей сельского хозяйства, где уровень самообеспечения продукцией обычно превышает 100%. В среднем по России за 2011-2012 гг. самообеспеченность составляла 113%, по Северо-Западному федеральному округу  – 86% (Измайлов Ф. Х. Общими усилиями проблемы семеноводства в России можно решить // Картофель и овощи. 2012. №3. С. 7-9).

Картофель – культура разностороннего использования. Клубни картофеля являются сырьем для перерабатывающей промышленности – спиртовой, крахмало-паточной, каучуковой и др. Он является хорошим кормом для скота (Комплексная переработка картофеля на крахмал и картофелепродукты // Картофелеводство: сб. науч. тр. Мн., 2010. Т.18. 368 с.).

Богатый по своему химическому составу картофель может быть использован не только как продукт питания, но и при лечении некоторых заболеваний. Соланин, содержащийся в клубнях картофеля, ядовит, но он в то же время стимулирует работу сердца (Дегтярев В. А. // Сб. науч. тр. М., 2008. Вып. 12. С. 63-68).

Агротехническое  значение картофеля велико: он является хорошим предшественником для многих сельскохозяйственных культур – почва после выращивания картофеля остается рыхлой и чистой  от сорняков (Жученко А. А. // Теория и практика. В 3т. Т.1. М.: Агрорус, 2008. С. 253-301). Главный недостаток картофеля – его поражаемость многочисленными заболеваниями и вредителями. Картофель размножается вегетативно и инфекция передается через клубни, поэтому борьба с патогенами осложняется (Защита  овощных культур и картофеля от болезней. М., 2006. – 352 с.).

Один  из факторов, влияющих на низкий уровень урожайности картофеля качество семенного материала. Картофель, зараженный различными фитопатогенами, обнаруживается во всех категориях хозяйств и практически во всех регионах, как с благоприятными, так и с неблагоприятными условиями возделывания (Коновалова  Г. И. Использование биотехнологических методов и приемов в современном семеноводстве картофеля // Вопр. картофелеводства. Актуальные проблемы науки и практики: науч. тр. М., 2006. С. 332-336).

Проблемы с качеством семенного картофеля были всегда, а в последнее время они обострились еще больше.  Именно поэтому оздоровленный посевной материал является одним из важнейших факторов получения высоких и стабильных урожаев (Контроль качества и сертификация семенного картофеля М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. – 316 с.).

Наиболее эффективным и менее дорогостоящим и экологически безопасным методом борьбы с вредителями и болезнями является селекционный (Замалиева Ф. Ф. Семеноводство картофеля на оздоровленной основе // Защита и карантин растений. 2007. №2. С. 18-20).

В комплексе первоочередных направлений развития производства картофеля в Российской Федерации наиболее актуальной задачей является повышение эффективности использования сортовых ресурсов, прежде всего – лучших отечественных селекционных достижений, а также освоение современных технологических схем производства оригинального, элитного семенного картофеля. Поэтапный перевод на современные технологии обеспечит снижение затрат на производство единицы продукции и экономию расходных материалов (http://bib.convdocs.org/v257895).

Обострение конкуренции на рынке картофеля, которое наблюдается в последнее время, привело к существенному снижению закупочных цен. В сложившейся ситуации на первое место выступает задача обеспечения снижения себестоимости производимого картофеля при сохранении его качества (Измайлов Ф.Х. // Картофель и овощи. 2012).

Наиболее перспективным направлением для решения вышеназванной задачи является сочетание современных биотехнологических методов клонального микроразмножения, выращивание мини-клубней с проведением поддерживающих клоновых отборов в полевых условиях. Тем самым обеспечивается гарантированное и надежное качество семенного материала (Потапкина А. В. // Аграр. наука Евро-Северо-Востока. 2002. № 3. С. 88-89).

Важнейшая задача семеноводства – сохранить в течение длительного времени продуктивность сортов. Значение при этом имеет наращивание производства оздоровленных клубней, совершенствование схем получения элиты, а также увеличение количественного выхода семенного картофеля, сокращение материальных, трудовых и энергетических затрат (Молявко А. А.  Картофель Нечерноземья: монография. Брянск: ГУП «Брянск. обл. полигр. объединение», 2011.176 с).

Особым аспектом технологии получения высококачественного семенного картофеля является  оздоровление материала методом апикальной меристемы в сочетании с термотерапией и применением клонального микроразмножения растений. Одним из путей повышения эффективности применения этого метода является поиск наиболее оптимального состава питательных сред и применение на регенерантах регуляторов роста, целенаправленный отбор пробирочного материала и миниклубней для размножения. Эти вопросы требуют тщательного изучения, закладки лабораторных и полевых опытов, внедрения их результатов в производство (Банадысев С. А. Семеноводство картофеля: организация, методы, технологии. Мн., 2003. 235 с.).

Для  размножения должна использоваться коллекция высокопродуктивных, адаптированных к местным  климатическим и почвенным условиям сортов картофеля, различающихся по продолжительности вегетационного периода (по скороспелости) и  назначению использования. Это поможет разрешить сложившиеся проблемы с нестабильностью урожаев картофеля, а также качеством получаемой продукции (Лыкова Н. А. Выращивание картофеля на Северо-Западе: какие сорта предпочесть // Аграрный эксперт. 2008. №2. С. 21-23).

Оптимизация процессов клонального микроразмножения позволит получать оздоровленный от вирусов и других инфекций (кроме почвенных) посевной материал, который, в свою очередь, послужит гарантом высоких урожаев (Перспективная схема размножения новых сортов… Картофелеводство: сб. науч. тр. / Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. НИИ картофельного хоз-ва; под. ред. Е.А. Симакова. – М., 2009. С. 169-175).

В работе представлена схема размножения картофеля различных по скорости созревания сортов,  выращиваемых в культуре in vitro. Такая технология позволяет не только оздоравливать посадочный материал, но и увеличивать коэффициент размножения, а работы по созданию семенного материала ведутся в течение всего года, а не только в весенне-летний сезон, как при клоновом отборе в полевых условиях. Все представленные мероприятия позволят обеспечивать посадочным материалом высокого качества сельскохозяйственные предприятия, что даст гарантию получения высоких урожаев, а значит, производство будет рентабельно.

Цель исследований – изучить и предложить для оригинального семеноводства ранних сортов картофеля концентрации питательных сред, приемы адаптации посадочного материала к естественным условиям с использованием фиторегуляторов и гуминового препарата.

Задачи исследований:

1. Выявить оптимальную концентрацию питательной среды для ускоренного размножения ранних сортов картофеля Лилея Белорусская, Бриз, Уладар, Тимо Ханккиян, Импала, полученных методом апикальной меристемы.
2. Изучить адаптационные способности меристемных растений картофеля в условиях in vivo.
3. Выявить оптимальные элементы технологии выращивания микрорастений картофеля в производственных условиях.
4. Определить экономическую эффективность технологии выращивания оздоровленного картофеля.

Научная новизна.

Впервые в условиях Северо-Запада РФ:

— Усовершенствована концентрация питательной среды с применением витаминов  для выращивания ранних сортов картофеля.

— Предложен практический способ адаптации меристемных растений в условиях in vivo картофеля ранних сортов.

— Установлено  положительное влияние фитогормонов и гуминового препарата при выращивании семенного материала раннего картофеля первого полевого поколения и супер суперэлиты.

— Определены и экономически обоснованы параметры технологии выращивания мини-клубней в производственных условиях.

Практическая значимость. Усовершенствованные концентрации питательной среды для ранних сортов картофеля позволяют увеличить коэффициент размножения в 2 раза относительно стандартной.

Выделены наиболее адаптированные сорта раннего картофеля полученного методом апикальной меристемы и разработана технология их выращивания для хозяйств Северо-Западной зоны РФ.

Возделывание сортов раннего картофеля по предложенной технологии на площади 1га позволило получить прибавку урожая на  13 ц/га.

Положения, выносимые на защиту.

 — Ускоренное размножение семенного картофеля, выращиваемого в культуре in vitro при использовании фитогормонов и комплекса витаминов в питательной среде.

— Параметры адаптивности к условиям in vivo.

— Основные элементы технологии выращивания картофеля для производства супер суперэлиты.

— Экономическая эффективность возделывания картофеля.

Степень достоверности результатов исследований. Работа выполнена согласно тематическому плану научно-исследовательских работ по заказу Минсельхоза России за счет средств федерального бюджета: Совершенствование технологии производства семенного картофеля в условиях Северо-Западного региона.

Апробация положений и выводов диссертации. Результаты исследований докладывались на межд. науч.-практ. конф. ФГБОУ ВПО ВГСХА 2011-2013гг.,  на межд. науч.-практ. конф., посвященной 125-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова «Вавиловские чтения – 2012»,  Россия, г. Саратов, 2012 г.,  на межд. заочной науч.-практ. конф. «Ресурсный потенциал растениеводства — основа обеспечения продовольственной безопасности»,  Россия, г. Петрозаводск, 10 декабря 2012 г., на межд. науч.-практ. конф.  Пущинской школы — конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века», Россия, г. Пущино, 21–26 апреля 2013г.

Публикации результатов исследований

1. Лебедева Н.В. Использование оздоровленного картофеля в производственных условиях Порховского района / Ю.Н. Федорова, Л.Н. Федорова, Н.В. Лебедева // Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2011. — № 3(30). – 178-181с. (личное участие – 70 %)
2. Лебедева Н.В. Оптимизация получения растений картофеля в культуре in vitro / Ю.Н. Федорова, А.Н. Кононенко, Н.В. Лебедева // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2012. — №28. – С. 15-17. (личное участие – 75 %)
3. Лебедева Н.В. Изучение мини-растений картофеля белорусской селекции в условиях Псковской области / Ю.Н. Федорова, Л.Н. Федорова, Н. В. Лебедева // Вестник КрасГАУ. -2013. – Вып. 9. — С.99-103. (личное участие – 80 %)
4. Лебедева Н.В. Влияние культуры ткани на морфологические признаки сортов / Ю. Н. Федорова, Н. В. Лебедева // Достижения молодых ученых: перспективы, технологии, инновации для развития АПК: сб. материалов межд. науч.-практ. конф. – Великие Луки: РИО ВГСХА, 2011. – С.105-106. (личное участие – 90 %)
5. Лебедева Н.В. Оптимизация условий ускоренного размножения микро-растений картофеля в условиях in vitro ведения оригинального семеноводства. / Ю.Н. Федорова, Л.Н. Федорова, Н.В. Лебедева // Вавиловские чтения — 2012: материалы межд. науч.-практ. конф., посвященной 125-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова. – Саратов: ИЦ «Наука», 2012. – 444 с. (личное участие – 80 %)
6. Лебедева Н.В. Результаты исследований процесса морфогенеза на различных питательных средах у сортов картофеля Наяда и Изора / Ю.Н. Федорова, Н.В. Лебедева // Ресурсный потенциал растениеводства — основа обеспечения продовольственной безопасности: тр. межд. заочной науч.-практ. конф. (10 декабря 2012 года, г. Петразаводск). — Петрозаводск: Изд-во Петр-ГУ, 2012. – С. 196. (личное участие – 90%)
7. Лебедева Н.В. Оптимизация условий ускоренного размножения in vitro микрорастений картофеля в условиях ведения оригинального семеноводства / Ю.Н. Федорова, Н.В. Лебедева // Достижения молодых ученых в решении проблем АПК: материалы межд. науч. – практ. конф. молодых ученых (18-19 апреля 2012 г., г. Великие Луки). – Великие Луки: РИО ВГСХА, 2012. – С.5-7. (личное участие – 95%)
8. Лебедева Н.В. Применение различных концентраций витаминов на картофеле, выращиваемом в культуре in vitro. / Ю.Н. Федорова, Н.В. Лебедева // Биология – наука XXI века: сб. тез. 17-й межд. Пущинской школы-конференции молодых ученых (Пущино, 21–26 апреля 2013 г., г. Пущино). — Пущино, 2013. — С. 346-347. (личное участие – 95%)
9. Лебедева Н.В. Приживаемость растений при пересадке их из условий in vitro в in vivo / Ю.Н. Федорова, Н.В. Лебедева // Взгляд молодых ученых на техническую и технологическую модернизацию АПК: материалы межд. науч.-практ. конф. молодых ученых (18-19 апреля 2013 года, г. Великие Луки). – Великие Луки: РИО ВГСХА, 2013. – С.116-121. (личное участие – 95%)

Выражаю большую благодарность научному руководителю, доктору с.-х. наук Федоровой Ю. Н., профессору Морозову В. В., Гордеевой Е. И., Яловик Л. И., сотрудникам лаборатории микроклонального размножения растений ВГСХА за консультации, ценные советы, которые способствовали выполнению работы.