Enhancement of micropropagation of Lonicera and Malus by exogenous factors

Abstract

Mikrolisäys on kasvullinen lisäysmenetelmä, jolla voidaan tuottaa suuria määriä lajikeaitoja, emokasvinsa kanssa identtisiä taimia. Tämä kloonausmenetelmä perustuu siihen, että laboratorio-oloissa versopalasen lehtihangoissa olevat kasvupisteet aktivoidaan kehittymään uusiksi versoiksi. Muodostuneet versot juurrutetaan taimiksi tai käytetään edelleen versojen lisäykseen. Taimituotanto voi olla ympärivuotista. Koska mikrolisäys on hyvin käsityövaltaista, pyritään menetelmä kehittämään mahdollisimman tehokkaaksi. Väitöskirjatyössä tutkittiin menetelmiä, joilla kahden puuvartisen puutarhakasvin, sinikuusaman ja omenan, mikrolisäystä voidaan tehostaa. Versojen tuotantoa pystyttiin lisäämään kasvunsäädekäsittelyin, mutta tutkimus osoitti, että tämä saadaan aikaan myös säätämällä kasvisolukolle annettavien mineraaliravinteiden pitoisuutta, sokeriravinteen laatua sekä kasvatuslämpötilaa. Tutkimus osoitti myös, että versojen juurrutusvaiheessa voidaan juurten määrää ja pituutta säädellä paitsi juurrutushormonien käytöllä, myös mineraali- ja sokeriravinteiden määrällä ja laadulla sekä pimeäkäsittelyin. Juurrutuskokein määritettiin myös pitoisuustaso, jolla fenoliyhdiste kumariini edistää omenan versojen juurtumista. Tuotettujen taimien määrän lisäksi niiden laatu nousee parhaiden lisäysmenetelmien myötä. Tämä voitiin osoittaa käyttäen laatukriteerinä kasvien kärsimän stressin määrää sen jälkeen, kun taimet oli siirretty laboratoriosta kasvihuoneoloihin. Stressi mitattiin kasvien yhteyttämismekanismin toimintakunnon perusteella. Mikrolisäystä käytetään tuotettaessa viruksista puhdistettuja valiotaimia. Se mahdollistaa myös nopean lisäyksen vähästä alkumateriaalista, joten menetelmää voidaan erityisesti hyödyntää esimerkiksi uusien lajikkeiden ja harvinaisten tai uhanalaisten kasvien lisäämisessä. Menetelmää sovelletaan myös kaupallisessa suuren mittaluokan taimituotannossa.

Factors enhancing the micropropagation of blue honeysuckle (Lonicera caerulea f. caerulea and f. edulis) and apple (Malus domestica) were studied to intensify the development of axillary shoots and their rooting and acclimation to ex vitro conditions. Shoot multiplication of blue honeysuckle could be increased in relation to the increase in cytokinin N6-benzyladenine (BA) sypply, up to 13 new shoots per each 2-month subculture period with 17,8 uM BA. High mineral nutrient supply was shown to depress axillary branching, the optimal concentration for the form edulis being 75% of Murashige & Skoog (MS) medium. Shoot production could be increased from 5 to 8 in the form caerulea and from 6 to 19 in the form edulis, without any difference in the biomassa production of the form edulis, by increasing incubation temperatures from +20/+16 C (means of day maximum/night minimum) to +24/+17 C. Root elongation of both blue honeysuckle forms could be increased by decreasing the inorganic nutrient supply, the primary root number not being affected. Rooting was more difficult with the form edulis than with the form caerulea, but it could be induced by 7-day pulses or continuous presence of auxin. The latter induced with 4 uM indole-3-acetic acid, up to 10 roots per microcutting, but the root morphology involved risks in tranplantation and showed the importance of the final evaluation of rooting methods after transfer of plantlets ex vitro. Axillary branching could be increased in two out of four apple cultivars, when sorbitol instead of sucrose or glucose was used. In contrast to the effects of high cytokinin supply, substitution of sucrose with sorbitol did not increase the utilisation of carbohydrates in apple shoots. Cytokinin, on the other hand, decreased the sucrose hydrolysis in the nutrient medium. In rooting, apple microcuttings, sucrose was superior to sorbitol, fructose or glucose to ensure success after ex vitro transplantation. Rooting induction by darkening the bases of apple microcuttings was less effective than whole-shoot darkening. Coumarin(1,2-benzopyrone) at a concentration of 30-150 uM increased the rooting of two out of four apple cultivars. Studies with several apple cultivars showed the intervarietial differences in responses to different treatments persist in shoot cultures over years.