Влияние 24-эпибрассинолида на продолжительность культивирования щавеля (Rumex acetosa L.) in vitro | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 2 (22).

Влияние 24-эпибрассинолида на продолжительность культивирования щавеля (Rumex acetosa L.) in vitro

Изучено влияние 24-эпибрассинолида на повышение устойчивости регенеран-тов щавеля кислого (Rumex acetosa L.) в периоды доращивания и акклиматизации с последующим переносом в тепличные условия. Исследована возможность продолжительного культивирования без смены питательной среды (Мурасиге - Ску-га), а также выживаемостьрегенерантов в период акклиматизации. Установлено оптимальное соотношение регуляторов роста для каллусогенеза, геммагенеза и ризогенеза. Для доращивания использовали питательную среду % MS с внесением 24-эпибрассинолида в концентрациях 0,1; 0,5; 1 мг/л. Установлено, что 24-эпи-брассинолид в концентрации 0,5 мг/л увеличивает продолжительность культивирования регенерантов без смены питательной среды в 2 раза, по сравнению с контролем. Для акклиматизации регенеранты пересаживали в песчано-торфя-ную смесь (1:1) с поливом раствором 24-эпибрассинолида в концентрации 0,5 мг/л. Выявлено снижение гибели регенерантов в 2 раза, по сравнению с контролем.

Effect of 24-epibrassinolide on duration of sorrel (Rumex acetosa L.) cultivation in vitro.pdf Введение В связи с развитием биотехнологии растений стало возможным производить большое количество безвирусных культур растений, как декоративных, так и сельскохозяйственных. Конечной стадией биотехнологического процесса является доращивание регенерантов растений на твердой питательной среде, затем в грунте или на жидких средах в гидропонной установке. При этом возможны значительные потери регенерантов при перенесении в грунт, особенно при производстве в больших масштабах. В зависимости от используемых составов для доращивания, а также видов растений гибель регенерантов составляет от 10 до 80% [1-3]. Снижение влияния данного явления способно увеличить эффективность биотехнологического процесса. Возможным способом снижения данного явления является внесение в питательные среды и обработка регенерантов регуляторами роста, особенно фитостероидами (брассинолидами). Отмечено положительное действие фитостероидов на общий гормональный фон растений, устойчивость к засолению, засухе и некоторым другим неблагоприятным условиям [4-9]. Предполагается, что внесение 24-эпибрассинолида в питательные среды и грунт при акклиматизации позволит снизить процент гибели регенеран-тов, особенно при конечных стадиях доращивания и первых стадиях переноса в грунт, тем самым позволяя укрепить корневую, листостебельную и другие системы организма регенеранта. Материалы и методики исследования Культивирование in vitro изолированных тканей и органов растений осуществляли согласно общепринятым рекомендациям с вариациями [10]. На различных этапах экспериментальной работы использовали минеральную основу питательных сред по прописи Мурасиге - Скуга (MS) c добавлением 30 г/л сахарозы, 100 мг/л мезоинозитола (SigmaAldrich, GmbH), 3 г/л фи-тагеля (SigmaAldrich, GmbH) [11]. Поверхностную стерилизацию листьев проводили в течение 15 мин в 0,5%-ном растворе гипохлорита натрия [12]. В качестве исходного материала для индукции каллусогенеза была использована область по периферии центральной жилки листа Rumex acetosa L., которую делили на фрагменты и помещали на питательные среды. Для индукции и поддержания каллусогенеза экспланты культивировали на твердой питательной среде MS с добавлением ауксинов и цитокининов в различных концентрациях и сочетаниях: бензиладенин-6 (БА) (SigmaAldrich, GmbH), а-нафтилуксусная кислота (НУК) (SigmaAldrich, GmbH), дихлор-феноксиуксусная кислота (2,4-Д) (SigmaAldrich, GmbH), 4-амино-3,5,6-трихлорпиколиновая кислота (АТХП) (SigmaAldrich, GmbH). Каллусогенез индуцировали при различных сочетаниях регуляторов роста, в условиях за-темненности, при температуре 25°С. Субкультивирование осуществляли через 14 сут до появления белого плотного каллуса. После этого каллусы пассировали на те же питательные среды и переносили в климатическую камеру КС-200 (ОАО «Смоленское СКТБ СПУ», Россия) с фотопериодом день (8 ч) : ночь (16 ч) и температурой 23°С и культивировали до появления побегов. Полученные побеги срезали и переносили на питательную среду % MS, содержащую 0,25 мг/л НУК с целью индукции ризогенеза. После достижения достаточного уровня развития корневой системы регенеранты пассировали на питательную среду % MS для доращивания, содержащую 0 (контроль); 0,1; 0,5; 1 мг/л 24-эпибрассинолида. Регенеранты культивировали в климатической камере без смены питательной среды в течение 1-4 мес. Параллельно проводили эксперимент по внесению 24-эпибрассинолида в питательные среды на конечных стадиях доращивания. После доращива-ния регенеранты пересаживали в грунт (песок:торф - 1:1) и переносили в тепличные условия. Полив производили раствором 24-эпибрассинолида в концентрации 0 (контроль); 0,1; 0,5; 1 мг/л в течение недели. Данные о выживаемости регенерантов, полученные в ходе экспериментов, обрабатывали с помощью программы StatSoft STATISTIKA .6.0. Результаты исследования и обсуждение Значительное влияние на длительное поддержание активно пролифери-рующей культуры in vitro оказывает оптимальное соотношение регуляторов роста. Как показали результаты наших исследований, темпы роста каллусов R. acetosa L. значительно выше при концентрациях 1 мг/л БА и 2 мг/л НУК. После переноса в условия фотопериода в течение 2-4 недель наблюдалось побегообразование. После переноса на питательную среду У MS, содержащую 0,25 мг/л НУК, наблюдался ризогенез. Доращивание проводили при тех же условиях на питательной среде V* MS без гормонов (рис. 1, А-Г). Рис. 1. Микроклональное размножение R. acetosa L. in vitro: А - каллусогенез; Б - геммагенез; В - ризогенез и доращивание; Г - акклиматизация; Д - доращивание в течение 1,5 мес. без смены питательной среды; Е - доращивание в течение 3 мес. без смены питательной среды в присутствии 24-эпибрассинолида При внесении 24-эпибрассинолида в питательную среду на стадии до-ращивания наблюдалось увеличение возможного срока культивирования в 2 раза без смены питательной среды, тогда как культивирование контрольных экземпляров без внесения 24-эпибрассинолида невозможно более 1-1,5 мес. вследствие гибели последних (рис. 1, Д, Е). Внесение 24-эпибрассинолида на конечных стадиях доращивания, а также полив регенерантов на стадии акклиматизации раствором 24-эпибрас-синолида позволяли снизить процентное соотношение погибших регене-рантов. В результате переноса в условия окружающей среды наблюдалось снижение процента гибели регенерантов в два раза (таблица). Влияние 24-эпибрассинолида на эффективность акклиматизации регенерантов R. acetosa L. Концентрация 24-эпибрассинолида, мг/л Среднее значение гибели регенерантов и относительная ошибка среднего значения, % Коэффициент вариации, % 0,0 19,9 ± 0,67 0,10 0,1 16,9 ± 0,69 0,13 0,5 10,1 ± 0,35 0,10 1,0 11,4 ± 0,62 0,16 Заключение Внесение в питательные среды 24-эпибрассинолида при микроклональ-ном размножении R. acetosa L. способствовало снижению гибели эксплантов и увеличению сроков культивирования регенерантов без смены питательной среды. При доращивании у регенерантов, выращиваемых без 24-эпибрас-синолида, на начальных стадиях наблюдалось более активное развитие ли-стостебельной части, тогда как различий в развитии корневой системы не наблюдалось. Предполагается, что повышение устойчивости на начальных стадиях акклиматизации связано со снижением темпов развития «зеленой» части и перехода от резких ростовых процессов к усилению общего развития.

Ключевые слова

эксплант, каллус, микроклональное размножение, акклиматизация, 24-эпибрассинолид, щавель (Rumex acetosa L.), explant, calli, microclonal propagation, acclimatization, 24-epibrassinolide, sorrel (Rumex acetosa L.)

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Скапцов Михаил ВикторовичАлтайский государственный университет (г. Барнаул)магистрант кафедры ботаники биологического факультетаmr.skaptsov@mail.ru
Куцев Максим ГеннадьевичАлтайский государственный университет (г. Барнаул)кандидат биологических наук, зам. директора по науке Южно-Сибирского ботанического садаm_kucev@mail.ru
Всего: 2

Ссылки

Stewart С.М.J. Plant biotechnology and genetics : Principles, techniques and applications. New Jersey : John Wiley & Sons, 2008. 352 p.
Ефимова М.В., Мануйлова А.В., Малофий М.К. и др. Влияние брассиностероидов на формирование защитных реакций проростков рапса в условиях засоления // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013. Т. 21, № 1. С. 118-128.
Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнология на их основе : учеб. пособие. М. : ФБК-ПРЕСС, 1999. 160 с.
Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Plant Physiology. 1962. Vol. 15, № 13. Р. 473-497.
Qayyum B., Shahbazl M. and Akram N.A. Interactive effect of foliar application of 24-epibrassinolideand root zone salinity on morpho-physiological attributes of wheat (Triticum aestivum L.) // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2007. Vol. 9, № 4. Р. 584-589.
Houimli S.I.M., Denden M., Hadj S.B. Induction of salt tolerance in pepper (Capsicum annuum) by 24-epibrassinolide // EurAsian Journal of BioSciences. 2008. Vol. 2. P. 83-90.
Budiarto K. Micro propagation of several potted Anthurium accessions using spathe explants // Jurnal Natur Indonesia. 2008. Vol. 11, № 1. P. 59-63.
Mariani T.S., Fitriani A., Teixeira da Silva J.A. et al. Micropropagation of Aglaonema using axillary shoot explants // International Journal of Basic & Applied Sciences IJBAS-IJENS. 2011. Vol. 11, № 01. Р. 46-53.
Khan S., Naseeb S. and Ali K. Callus induction, plant regeneration and acclimatization of African violet (Saintpaulia ionantha) using leaves as explants // Pakistan Journal of Botany. 2007. Vol. 39, № 4. Р. 1263-1268.
Nas M.N. Improved rooting and acclimatization of micropropagated hazelnut shoots // Hort- Science. 2004. Vol. 39, № 7. P. 1688-1690.
Gutierrez I.E.M., Nepomuceno C.F., Ledo C.A.S., Santana J.R.F. Micropropagation and ac climatization of Bauhinia cheilantha (an important medicinal plant) // African Journal of Biotechnology. 2011. Vol. 10, № 8. Р. 1353-1358.
Bhatt I.D., Dhar U. Factors controlling micropropagation of Myrica esculenta Buch. Ham. ex D. Don: a high value wild edible of Kumaun Himalaya // African Journal of Biotechnology. 2004. Vol. 3, № 10. Р. 534-540.
 Влияние 24-эпибрассинолида на продолжительность культивирования щавеля (Rumex acetosa L.) in vitro | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 2 (22).

Влияние 24-эпибрассинолида на продолжительность культивирования щавеля (Rumex acetosa L.) in vitro | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 2 (22).