RU EN

Page menu:

Makarov S. S., Antonov A. M., Alexandrova Yu. V., Lebedeva O. P., Kuznetsova I. B. Adaptation of Triploid Aspen to ex vitro Conditions Using a Hydroponic System

Keywords:
Populus tremula L., rooting, hydroponics, clonal micropropagation, in vitro, ex vitro
Pages:
27–33

Abstract

UDC 630*232:631.589.2

How to cite: Makarov S. S.1, 2, Antonov A. M.2, Alexandrova Yu. V.2, Lebedeva O. P.2, Kuznetsova I. B.3 Adaptation of triploid aspen to ex vitro conditions using a hydroponic system // Sibirskij Lesnoj Zurnal (Sib. J. For. Sci.). 2023. N. 3. P. 27–33 (in Russian with English abstract and references).

DOI: 10.15372/SJFS20230304

© Makarov S. S., Antonov A. M., Alexandrova Yu. V., Lebedeva O. P., Kuznetsova I. B., 2023

The results of the studies of the features of adaptation of triploid aspen regenerants obtained in vitro using a hydroponic system are discussed in the article. Triploid clones of aspen are characterized by rapid growth, high wood quality and increased resistance to diseases and pests compared to diploid clones and can be used to create forest plantations. Use of clonal micropropagation is advisable to preserve the valuable gene pool of triploid forms of aspen, while the adaptation of plants to ex vitro conditions is the most difficult process. Growing plants using the hydroponic method has several advantages. Triploid aspen regenerants, in which the length of the green mass prevails over the root mass, have a normal development without signs of infection and a good turgor of the green mass when they are removed from the test tube during the adaptation. Triploid aspen regenerants with decapitation of the apical shoot have the ratio of the lengths of the green mass to the root mass is close to 1:1, while the predominance of roots with values above the average is observed. Aspen plants with a predominance of root mass over green are formed from regenerants with leaving of 2 internodes and have an average of 2 roots of the first order. Triploid aspen plants-regenerants with biometric parameters of roots 5–7 cm and green mass up to 5 cm had the highest survival rates (94.7–100 %). A gradual decrease in the leaf surface area contributes to a better survival of regenerants, while it is necessary to reduce the humidity level from 100 % at the initial stage of adaptation to 60 % within 5 days, then – on 20 % with an interval of 3 days. The period of adaptation of triploid aspen plants in a hydroponic system is 16 days.

Article


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)

Анохина Н. С., Коновалов В. Ф., Ханова Э. Р. Микроклональное размножение карельской березы и триплоидной осины in vitro // Экобиотех. 2021. Т. 4. № 2. С. 101–106 [Anokhina N. S., Konovalov V. F., Khanova E. R. Mikroklonal'noe razmnozhenie karel'skoy berezy i triploidnoy osiny in vitro (Clonal in vitro micropropagation of Karelian birch and triploid aspen) // Ekobiotekh (Ecobiotech J.). 2021. V. 4. N. 2. P. 101–106 (in Russian with English abstract)].

Антонов А. М., Александрова Ю. В., Пастухова Н. О., Лютикова А. И. Сравнительный анализ эффективности корнеобразования черенков в аэропонных и гидропонных системах // Вестн. КрасГАУ. 2019. № 2. С. 62–69 [Antonov A. M., Aleksandrova Yu. V., Pastukhova N. O., Lyutikova A. I. Sravnitel'ny analiz effektivnosti korneobrazovaniya cherenkov v aeroponnykh i gidroponnykh sistemakh (Comparative analysis of the efficiency of root formation of cuttings in aeroponic and hydroponic systems) // Vestn. KrasGAU (Bull. Krasnoyarsk St. Agr. Univ.). 2019. N. 2. P. 62–69 (in Russian with English abstract)].

Багаев Е. С. Генетический резерват осины исполинской в Костромской области // Лесохоз. информ. 2008. № 10–11. С. 36–38 [Bagaev E. S. Geneticheskiy rezervat osiny ispolinskoy v Kostromskoy oblasti (Genetic reserve of giant aspen in Kostroma Oblast) // Lesokhoz. Inform. (For. Inform.). 2008. N. 10–11. P. 36–38 (in Russian with English abstract)].

Багаев Е. С., Коренев И. А., Багаев С. С., Зонтиков Д. Н. Особенности формирования быстрорастущих клонов в генетическом резервате исполинской осины // Лесн. хоз-во. 2013. № 2. С. 26–28 [Bagaev E. S., Korenev I. A., Bagaev S. S., Zontikov D. N. Osobennosti formirovaniya bystrorastushchikh klonov v geneticheskom rezervate ispolinskoy osiny (Features of the formation of fast-growing clones in the giant aspen genetic reserve) // Lesn. khoz-vo (Forestry). 2013. N. 2. P. 26–28 (in Russian)].

Багаев Е. С., Макаров С. С., Багаев С. С., Родин С. А. Исполинская осина: биологические особенности и перспективы плантационного выращивания: моногр. Пушкино: ВНИИЛМ, 2021. 72 с. [Bagaev E. S., Makarov S. S., Bagaev S. S., Rodin S. A. Ispolinskaya osina: biologicheskie osobennosti i perspektivy plantatsionnogo vyrashchivaniya (Giant aspen: biological features and prospects for plantation cultivation). Pushkino: VNIILM (All-Rus. Sci. Res. Inst. Silvicult. Mechaniz. For.), 2021. 72 p. (in Russian)].

Багаев Е. С., Рыжова Н. В., Шутов В. В. Ведение хозяйства в осиновых лесах Костромской области. Кострома: КГТУ, 2014. 138 с. [Bagaev E. S., Ryzhova N. V., Shutov V. V. Vedenie khozyajstva v osinovykh lesakh Kostromskoy oblasti (Management of aspen forests in Kostroma Oblast). Kostroma: KGTU (Kostroma St. Technol. Univ.), 2014. 138 p. (in Russian)].

Багаев С. Н. Отбор ценных форм осины и березы в Костромской области. М.: Проспект ВДНХ СССР, 1964. 4 с. [Bagaev S. N. Otbor tsennykh form osiny i berezy v Kostromskoy oblasti (Selection of valuable forms of aspen and birch in Kostroma Oblast). Moscow: Prospect of VDNKH (All-Soviet Exhibit. Achiev. Nat. Econ.) USSR, 1964. 4 p. (in Russian)].

Бутенко Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-Пресс, 1999. 160 с. [Butenko R. G. Biologiya kletok vysshikh rasteniy in vitro i biotekhnologii na ikh osnove (Biology of cells of higher plants in vitro and biotechnology based on them). Moscow: FBK-Press, 1999. 160 p. (in Russian)].

Вахмистров Д. Б. Растения без почвы. М.: Рипол Классик, 2013. 118 с. [Vakhmistrov D. B. Rasteniya bez pochvy (Plants without soil). Moscow: Ripol Klassik, 2013. 118 p. (in Russian)].

Гарипов Н. Р. Отбор и выращивание триплоидной осины (Populus tremula L.) c применением методов молекулярной генетики и биотехнологии в Республике Татарстан: дис. … канд. с.-х. наук: 06.03.01. М.: ВНИИЛМ, 2014. 128 с. [Garipov N. R. Otbor i vyrashchivanie triploidnoy osiny (Populus tremula L.) c primeneniem metodov molekulyarnoy genetiki i biotekhnologii v Respublike Tatarstan: dis. … kand. s.-kh. nauk: 06.03.01 (Selection and cultivation of triploid aspen (Populus tremula L.) using methods of molecular genetics and biotechnology in the Republic of Tatarstan: Cand. Agr. Sci. (PhD) Dis.). Moscow: VNIILM (All-Rus. Sci. Res. Inst. Silvicult. Mechaniz. For.), 2014. 128 p. (in Russian)].

Жигунов А. В. Приоритетные направления лесного селекционного семеноводства и плантационного лесовыращивания на Северо-Западе России // Лесохоз. информ. 2008. № 3–4. С. 11–15 [Zhigunov A. V. Prioritetnye napravleniya lesnogo selektsionnogo semenovodstva i plantatsionnogo lesovyrashchivaniya na Severo-Zapade Rossii (Priority areas of forest breeding seed production and plantation forest growing in the North-West of Russia) // Lesokhoz. Inform. (For. Inform.). 2008. N. 3–4. P. 11–15 (in Russian with English abstract)].

Жигунов А. В., Шабунин Д. А., Бутенко О. Ю. Лесные плантации триплоидной осины, созданные посадочным материалом in vitro // Вестн. Поволж. гос. технол. ун-та. Сер.: Лес. Экол. Природопольз. 2014. № 4 (24). С. 21–30 [Zhigunov A. V., Shabunin D. A., Butenko O. Yu. Lesnye plantatsii triploidnoy osiny, sozdannye posadochnym materialom in vitro (Triploid aspen forest plantations created by planting material in vitro) // Vestn. Povolzh. gos. tekhnol. un-ta. Ser.: Les. Ekol. Prirodopol'z (Bull. Volga St. Technol. Univ. Ser.: For. Ecol. Nat. Manag.). 2014. N. 4 (24). P. 21–30 (in Russian with English abstract)].

Зонтиков Д. Н., Зонтикова С. А., Сергеев Р. В. Размножение высокопродуктивных диплоидных и триплоидных форм осины (Populus tremula L.) в культуре in vitro // Агрохимия. 2016. № 7. С. 59–65 [Zontikov D. N., Zontikova S. A., Sergeev R. V. Razmnozhenie vysokoproduktivnykh diploidnykh i triploidnykh form osiny (Populus tremula L.) v kul'ture in vitro (Reproduction of highly productive diploid and triploid forms of aspen (Populus tremula L.) in culture in vitro) // Agrokhimiya (Agrochemistry). 2016. N. 7. P. 59–65 (in Russian with English abstract)].

Калашникова Е. А. Клеточная инженерия растений: учеб. и практ. для вузов. М.: Юрайт, 2020. 333 с. [Kalashnikova E. A. Kletochnaya inzheneriya rasteniy: ucheb. i prakt. Dlya vuzov (Plant cell engineering: textbook and training for univ.). Moscow: Yurait, 2020. 333 p. (in Russian)].

Крылов В., Ковалева О., Смирнов А. Промышленные лесосырьевые плантации как новый лесной бизнес // ЛесПромИнформ. 2015. № 3. С. 44–46 [Krylov V., Kovaleva O., Smirnov A. Promyshlennye lesosyr'evye plantatsii kak novy lesnoy biznes (Industrial timber plantations as a new forest business) // LesPromInform (For. Industry Inform.). 2015. N. 3. P. 44–46 (in Russian)].

Кузнецов А. Осина как ценное древесное сырье // ЛесПромИнформ. 2009. № 8. С. 94–98 [Kuznetsov A. Osina kak tsennoe drevesnoe syr'e (Aspen as a valuable wood raw material) // LesPromInform (For. Industry Inform.). 2009. N. 8. P. 94–98 (in Russian)].

Макаров П. Н., Макарова Т. А., Самойленко З. А., Гулакова Н. М. Технология выращивания эфиромасличных культур в закрытых системах // Вестн. Нижневарт. гос. ун-та. 2020. № 2. С. 53–59 [Makarov P. N., Makarova T. A., Samoylenko Z. A., Gulakova N. M. Tekhnologiya vyrashchivaniya efiromaslichnykh kul'tur v zakrytykh sistemakh (Technology of growing essential oil crops in closed systems) // Vestn. Nizhnevart. gos. un-ta (Bull. Nizhnevartovsk St. Univ.). 2020. N. 2. P. 53–59 (in Russian with English abstract)].

Макаров П. Н., Макарова Т. А., Самойленко З. А., Гулакова Н. М. Элементы агротехники зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum) в условиях светокультуры // Вестн. Алтай. гос. агр. ун-та. 2021. № 10 (204). С. 44–50 [Makarov P. N., Makarova T. A., Samoylenko Z. A., Gulakova N. M. Elementy agrotekhniki zveroboya prodyryavlennogo (Hypericum perforatum) v usloviyakh svetokul'tury (St. John's wort (Hypericum perforatum) agrotechnical elements under conditions of light culture) // Vestn. Altai. gos. agr. un-ta (Bull. Altai St. Agr. Univ.). 2021. N. 10 (204). P. 44–50 (in Russian with English abstract)].

Машкина О. С., Исаков Ю. Н. Микроклональное размножение хозяйственно ценных генотипов осины // Сохранение, изучение и воспроизводство генетических ресурсов лесных древесных растений: сб. науч. тр. Воронеж: НИИЛГиС, 2007. С. 47–58 [Mashkina O. S., Isakov Yu. N. Mikroklonal'noe razmnozhenie khozyaystvenno tsennykh genotipov osiny (Clonal micropropagation of economically valuable aspen genotypes) // Sokhranenie, izuchenie i vosproizvodstvo geneticheskikh resursov lesnykh drevesnykh rasteniy (Preservation, study and reproduction of genetic resources of forest woody plants). Voronezh: NIILGiS (Sci. Res. Inst. For. Gen. Breed.), 2007. P. 47–58 (in Russian)].

Машкина О. С., Шабанова Е. А., Вариводина И. Н., Гродецкая Т. А. Полевые испытания размноженных in vitro клонов осины (Populus tremula L.): рост, продуктивность, качество древесины, генетическая стабильность // ИВУЗ. Лесн. журн. 2019. № 6. С. 25–38 [Mashkina O. S., Shabanova E. A., Varivodina I. N., Grodetskaya T. A. Polevye ispytaniya razmnozhennykh in vitro klonov osiny (Populus tremula L.): rost, produktivnost', kachestvo drevesiny, geneticheskaya stabil'nost' (Field trials of in vitro propagated aspen clones (Populus tremula L.): growth, productivity, wood quality, and genetic stability) // IVUZ. Lesn. zhurn. (For. J.). 2019. N. 6. P. 25–38 (in Russian with English abstract and references)].

Паничев Г. П. Плантационное выращивание лесных ресурсов // Лесн. вестн. Сер.: Экономика. 2014. № 3. С. 43–46 [Panichev G. P. Plantatsionnoe vyrashchivanie lesnykh resursov (Plantation cultivation of forest resources) // Lesn. vestn. Ser.: Ekonomika (For. Bull. Ser.: Economics). 2014. N. 3. P. 43–46 (in Russian with English abstract)].

Руденко О. А. Черенкование хвойных видов семейства Cupressaceae на гидропонике: дис. … канд. с.-х. наук: 06.03.01. Красноярск: СибГТУ, 2002. 179 с. [Rudenko O. A. Cherenkovanie khvoynykh vidov semeystva Cupressaceae na gidroponike: dis. … kand. s.-kh. nauk (Cuttings of coniferous species of the Cupressaceae family in hydroponics: Cand. Agr. Sci. (PhD) Dis.). Krasnoyarsk: SibGTU (Sib. St. Univ. Technol.), 2002. 179 p (in Russian)].

Руденко О. А., Шестак К. В. Черенкование интродуцентов на гидропонике // Хвойные бореальной зоны. 2006. Т. XXIII. № 2. С. 214–217 [Rudenko O. A., Shestak K. V. Cherenkovanie introdutsentov na gidroponike (Cuttings of introduced plants on hydroponics) // Khvoynye boreal'noy zony (Coniferous of the Boreal Zone). 2006. V. XXIII. N. 2. P. 214–217 (in Russian with English abstract)].

Сельскохозяйственная биотехнология и биоинженерия: учебник. 4-е изд., перераб. и доп. / под ред. академика РАН В. С. Шевелухи. М: URSS, 2015. 704 с. [Sel'skokhozyaystvennaya biotekhnologiya i bioinzheneriya: uchebnik. 4-e izd., pererab. i dop. (Agricultural biotechnology and bioengineering: textbook. 4th ed., rev. and updated) / Academician Rus. Acad. Sci. V. S. Shevelukha (Ed.). Moscow: URSS Publ., 2015. 704 p. (in Russian)].

Селякова В. А., Полянская И. С. Выращивание саженцев сосны в гидропонике // Актуальные вопросы и перспективы развития науки и образования: мат-лы Междунар. (заочн.) науч.-практ. конф. Нефтекамск: Мир науки, 2020. С. 40–43 [Selyakova V. A., Polyanskaya I. S. Vyrashchivanie sazhentsev sosny v gidroponike (Growing pine seedlings in hydroponics) // Aktual'nye voprosy i perspektivy razvitiya nauki i obrazovaniya: mat-ly Mezhdunar. (zaochn.) nauch.-prakt. konf. (Topical issues and prospects for the development of science and education: Proc. Int. Sci.-Pract. Conf. Neftekamsk: Mir Nauki, 2020. P 40–43 (in Russian with English abstract)].

Столярова Н. А. Выращивание посадочного материала триплоидной осины, полученного по технологии in vitro, и закладка плантаций // Изв. СПбЛТА. 2010. Вып. 193. С. 62–71 [Stolyarova N. A. Vyrashchivanie posadochnogo materiala triploidnoy osiny, poluchennogo po tekhnologii in vitro, i zakladka plantatsiy (Cultivation of planting material of triploid aspen obtained by in vitro technology and establishment of plantations) // Izv. SPbLTA (Proc. St. Petersburg For. Tech. Acad.). 2010. Iss. 193. P. 62–71 (in Russian with English abstract)].

Стороженко В. Г., Михайлов Л. Е., Багаев С. Н. Ведение хозяйства в осинниках. М.: Агропромиздат, 1987. 145 с. [Storozhenko V. G., Mikhaylov L. E., Bagaev S. N. Vedenie hozyaystva v osinnikakh (Management of aspen forests). Moscow: Agropromizdat, 1987. 145 p. (in Russian)].

Шишкин П. В., Антипова О. В. Бессубстратная технология гидропонного выращивания // Овощи России. 2017. № 3 (36). С. 56–61 [Shishkin P. V., Antipova O. V. Bessubstratnaya tekhnologiya gidroponnogo vyrashchivaniya (Hydroponics technology to grow plants without soil) // Ovoshchi Rossii (Vegetable Crops of Russia). 2017. N. 3 (36). P. 56–61 (in Russian with English abstract)].

Яблоков А. С. Воспитание и разведение здоровой осины. М.: Гослесбумиздат, 1963. 441 с. [Yablokov A. S. Vospitanie i razvedenie zdorovoy osiny (Education and breeding of a healthy aspen). Moscow: Goslesbumizdat, 1963. 441 p. (in Russian)].

Яблоков А. С. Исполинская форма осины в лесах СССР // Тр. ВНИИЛХ. М.: ВНИИЛХ, 1941. Вып. 23. C. 1–52 [Yablokov A. S. Ispolinskaya forma osiny v lesakh SSSR (Giant form of aspen in the forests of the USSR) // Tr. VNIILKH (Proc. All-Rus. Sci. Res. Inst. For.). Moscow: VNIILKH, 1941. Iss. 23. P. 1–52 (in Russian)].

Maboko M. M., Du Plooy C. P. High-plant density planting of basil (Ocimum basilicum) during summer/fall growth season improves yield in a closed hydroponic system // Acta Agr. Scand., Sect. B – Soil & Plant Sci. 2013. V. 63. Iss. 8. P. 748–752.

Sharma N., Acharya S., Kumar K., Chaurasia O. P. Hydroponics as an advanced technique for vegetable production: an overview // J. Soil Water Conserv. 2018. V. 17. Iss. 4. P 364–371.

Texier W. Hydroponics for everybody. All about home horticulture. Paris, France: Mama Publ., 2013. 328 p.


Return to list