CC BY
50Сохранение, мобилизация и изучение генетических ресурсов растений
Морфогенетический потенциал эксплантов представителей рода Rhamnus L. in vitro
ЖУРЖА Юлия Витальевна Национальный дендрологический парк «Софиевка» НАН Украины, vadik79-79@mail.ru
КОЛДАР Лариса Антоновна Национальный дендрологический парк «Софиевка» НАН Украины, koldar55@ukr.net
Ключевые слова:
in vitro, Rhamnus, Rhamnaceae, морфогенез, фитогормоны, размножение
Аннотация:
Цель работы заключалась в подборе фитогормонального состава питательных сред, в условиях культуры in vitro для достижения морфогенеза эксплантов Rhamnus alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina и R. tinctoria. Материалом для исследований послужили микрочеренки, взятые из 3-5 летних растений R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina и R. tinctoria в период их активного роста (вторая декада мая - третья декада июня). Экспериментальные исследования проводили в лаборатории микроклонального размножения растений Национального дендрологического парка «Софиевка» НАН Украины. При культивировании видов растений in vitro использовали метод индукции морфогенеза эксплантов под действием регуляторов роста. Модификацию питательных сред Мурасиге и Скуга (МС) для индукции морфогенеза, проводили с использованием пяти концентраций 6-бензиламинопурина (6-БАП), с добавлением витаминов и аминокислот. Под влиянием различных концентраций фитогормонов наиболее активно процессы морфогенеза у эксплантов R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina и R. tinctoria происходили на среде IV при концентрации в питательной среде 6-БАП — 2,0 мг/л, ß-ИМК — 1,0 мг/л, где коэффициент размножения при втором пассаже составил у R. diamantica — 5,3, у R. tinctoria — 4,4, R. alnifolia — 3,5. У R. cathartica и R. imeretina коэффициент размножения был значительно ниже и соответственно составил 2,0 и 2,4.
Получена: 13 марта 2017 года
Подписана к печати: 16 сентября 2017 года
Введение
Виды рода ^атп^ являются ценными лекарственными, витаминными, техническими, медоносными и декоративными растениями, потенциальные возможности которых почти не использованы.
Значительный интерес, в этом плане, представляют такие виды как Я. аШ^На, Я. б'!атап^са, Я. са^аг±'!са, Я. ¡теге^па и Я. ^п^опа, которые, благодаря своим декоративным свойствам, могут широко использоваться в зеленом строительстве, в частности, они пригодны для создания живых изгородей, топиарных сооружений, солитерных посадок и украшения газонов (Деревья и кустарники СССР, 1962).
Перспективность расширения культуры этих растений в значительной степени зависит от разработки эффективных методов размножения.
Основными методами размножения видов рода Яhamnus является семенной и вегетативный, которые не всегда могут обеспечить необходимое количество растительного материала для нужд
зеленого строительства.
Поэтому актуальным является использование альтернативного метода — размножение в культуре in vitro, что позволяет решать важные проблемы растениеводства, а именно: в десятки и сотни раз увеличить коэффициент размножения растений, получить здоровый, безвирусный посадочный материал, а также с его помощью сохранить генофонд редких и исчезающих видов природной флоры (Кушыр, 2005).
Этот метод базируется на процессах адвентивной регенерации, во время которой адвентивные (придаточные) почки образуются не из первичных апикальных, а из вторичных боковых и раневых меристем в результате дедифференциации клеток, что позволяет повысить морфогенный потенциал растений, увеличить коэффициент размножения (Калинин, 1980). Стоит отметить, что морфогенный потенциал растительных клеток проявляется в культуре in vitro в более широком диапазоне по сравнению с природными условиями, благодаря эволюционно обусловленной способности сосудистых растений к регенерации (Журавлев, 2008).
Цель работы заключалась в подборе фитогормонального состав питательных сред в условиях культуры in vitro для достижения морфогенеза эксплантами R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina и R. tinctoria.
Объекты и методы исследований
Материалом для исследований послужили микрочеренки, заготовленные из побегов с апикальными и пазушными почками, взятые из 3-5 летних растений в период их активного роста (вторая декада мая - третья декада июня). Экспериментальные исследования проводили в лаборатории микроклонального размножения растений Национального дендрологического парка «Софиевка» НАН Украины.
При культивировании эксплантов R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina и R. tinctoria in vitro использовали метод индукции морфогенеза растений под действием регуляторов роста. Модификацию питательных сред Мурасиге и Скуга (МС) для индукции морфогенеза проводили с использованием пяти концентраций 6-бензиламинопурина (6-БАП), фитогормонов а-нафтилуксусная и а-нафтилуксусная (а-НУК) кислот, с добавлением витаминов и аминокислот (Murashige, 1962) (табл. 1).
Таблица 1. Содержание фитогормонов в модифицированных питательных средах Table 1. Phytohormones in modified nutrient media
Варианты питательных сред Фитогормоны, мг/л
БАП НУК ИМК
I 0,5 0,5 —
II 1,0 1,0 —
III 1,5 — 0,5
IV 2,0 — 1,0
V 2,5 0,1 0,1
С целью получения стерильного жизнеспособного растительного материала стерилизацию проводили в два этапа. Предварительная обработка осуществлялась дезинфицирующими растворами: "Биомой" (НПО ФАРМАКОС Украина) и "Септодор-Форте" (ВИК-А Украина), основная — 0,1 % водным раствором дихлорида ртути (НдС12). Для более эффективного действия к реагенту добавляли эмульгатор "Твин 80". Повторность опыта — трехкратная. Посуду, материалы, инструменты и питательные среды готовили согласно методик Ф. Л. Калинина и В. А. Кунаха (1980, 2005). Пасаж эксплантов проводили через 26-30 суток.
Результаты и обсуждение
Полученный стерильный жизнеспособный материал высаживали на питательные среды Мурасиге и Скуга с различным содержанием регуляторов роста.
Рис. 1. Введение R. diamantica in vitro. Fig. 1. Introduction R. diamantica in vitro.
x
j a*
* К
о п
ï *
- ^
£ =
= a,
s £ =■ a
II
rh
a M
б-БАП-0,5; a- 6-БДП-1г0;а- б-БАП-1,5; ß- 6-БАП-2Д fr- б-БАП-2,5: a-НУК-OjS H УК 1,0 ИМК-0,5 ЛМК-1,0 НУК-0Д; ß
имк-од
Кон це нт рацп 1 г фнтогормонов
■ fl. diamantica
MR. tlnctoria
R. ainifolia
■ R. cathartica
MR. Imeretina
Рис.2. Коэффициент размножения в зависимости от фитогормонального состава питательных
сред.
Fig. 2. The coefficient of reproduction depending on the phytohormonal composition of nutrient media.
В течение 25-30 суток с момента переноса эксплантов на питательные среды, наблюдали разрастание с разной интенсивностью базальной части эксплантов и формирование зачатков адвентивных почек. Это послужило началом прямого морфогенеза, при котором путем активации меристемних тканей и дедифференциации клеток начинали формирование адвентивные почки, из которых в течение 15-23 суток начинался рост побегов. Через 20-25 суток от начала роста, в зависимости от содержания фитогормонов в питательных средах и их концентраций, побеги достигли
0,5-1,8 см. По результатам исследования выявлено существенное различие между вариантами как по росту эксплантов, так и по коэффициенту размножения, что является основным показателем морфогенного потенциала эксплантов (рис. 2). По результатам использования многочисленных модификаций сред были отобраны наиболее эффективные.
Под влиянием различных концентраций фитогормонов наиболее активно процессы морфогенеза происходили на среде IV при концентрации в питательной среде 6-БАП — 2,0 мг / л, в-ИМК — 1,0 мг / л, где коэффициент размножения при втором пассаже составил в Я. diamantica — 5,3, у Я. ^п^опа — 4,4, Я. аШ^На —3,5. У Я. са^аг±'!са и Я. ¡теге^па коэффициент размножения был значительно ниже и соответственно составил 2,0 и 2,4.
Рис. 3. Морфогенез R. diamantica in vitro.
Fig. 3. Morphogenesis R. diamantica in vitro.
Питательные среды с меньшим содержанием 6-БАП (0,5-1,5 мг / л) обеспечивали хороший рост побегов, однако коэффициент размножения был значительно меньше и составлял, соответственно, у R. diamantica — 1,3; 1,8 и 1,5, а у R. tinctoria —1,1; 1,3 и 1,6. У видов R. alnifolia, R. cathartica и R. imeretina коэффициент размножения составил 1. Повышенное содержание 6-БАП (2,5 мг / л) с добавлением 0,1мг / л а-НУК и 0,1 мг / л ß-ИМК значительно уменьшал коэффициент размножения, который составил в R. diamantica — 1,2, у R. tinctoria — 1,1, а у R. alnifolia, R. cathartica и R. imeretina был ниже уровня 1.
Выводы и заключение
В результате проведенных исследований установлено, что морфогенез эксплантов R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina и R. tinctoria зависит от количественного содержания фитогормонов в питательных средах. Наиболее эффективной была питательная среда с содержанием 6-БАП — 2,0 мг / л и ß-ИМК — 1,0 мг / л, что способствовало активному прохождению процессов морфогенеза. Наиболее высоким коэффициент размножения при втором пассаже был у эксплантов R. diamantica — 5,3, R.
tinctoria — 4,4, R. alnifolia — 3,5. У R. cathartica и R. imeretina этот показатель был намного меньше и составлял соответственно 2,0 и 2,4. Уменьшение и увеличение концентраций приводило к понижению показателей коэффициента размножения по всем видам.
Литература
Соколов С. Я., Артюшенко З. Т., Гусев Ю. Д., Зайцев Г. Н. и др. Деревья и кустарники СССР. [Trees and shrubs of the USSR] М.: Изд-во АН СССР, 1962. Т. 4. 974 с.
Журавлев Ю. Н., Омелько А. М. Физиология растений. Морфогенез у растений in vitro. [Plant physiology. Morphogenesis in plants in vitro] 2008. Т. 55. № 5. С. 643—664.
Калинин Ф. Л., Сарнацкая В. В., Полищук В. Е. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений. [Methods of tissue culture in physiology and biochemistry of plant] К.: Наукова думка, 1980. 488 с.
Кунах В. А. Бютехнолопя лкарських рослин. Генетичн та фiзiолого-бiохiмiчнi основи. [Biotechnology of medicinal plants. Genetic and physiological-biochemical basis] К.: Логос, 2005. 730 с.
Кушыр Г. П., Сарнацька В. В. Мкроклональне розмноження рослин, теорiя i практика. [Microclonal reproduction of plants, theory and practice] К.: Наукова думка, 2005. 242 с.
Murashige T. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture / T. Murashige, F. K. Skoog // Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. Р. 473—497.
Morphogenetic potential of explants Rhamnus L. genus representatives in vitro
Dendrological park Sofiivka of National Academy of Sciences of Ukraine, vadik79-79@mail.ru
Dendrological park Sofiivka of National Academy of Sciences of Ukraine, koldar55@ukr.net
Keywords: Annotation:
in vitro, Rhamnus, Rhamnaceae, The aim of the research was to choose phytohormonal content
morphogenesis, phytohormones, of nutritive environment under the conditions of in vitro culture
reproduction to achieve the morphogenesis by explants Rhamnus alnifolia,
R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina and R. tinctoria. The material for the research were micro sprigs taken from three or five year old plants R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina and R. tinctoria during the period of their active growth (10.05-20.06). Experimental research has been carried out in the laboratory of the microclonal propagation of plants of the National dendrological park "Sofyivka" of the National Academy of Sciences of Ukraine. The method of plants induction morphogenesis under the influence of growth regulation was used in species cultivation. Paravariation of nutrient solution Murasige and Skuga (MS) for morphogenesis induction has been carried out under the use of five tonicities of 6-benzylaminopurine (6-BAP) with addition of vitamins and amino acids. Under the influence of different tonicities of plant hormons the processes of morphogenesis took place in the most active way for R. alnifolia, R. diamantica, R. cathartica, R. imeretina and R. tinctoria in the environment IV under the tonicity of the nutrient solution of 6-BAP — 2,0 mg/l, p-isobutyric acid — 1,0 mg/l, where the rate of reproduction
ZHURZHA Yulya
KOLDAR Larysa
during the second transfer comprised for R. diamantica — 5,3, and for R. tinctoria — 4,4, R. alnifolia — 3,5, R. cathartica — 2,0, R. imeretina —2,4.
Цитирование: Журжа Ю. В., Колдар Л. А. Морфогенетический потенциал эксплантов представителей рода Rhamnus L. in vitro // Hortus bot. 2017. Т. 12, URL: http://hb.karelia.ru/journal/article.php?id=6601. . DOI: 10.15393/j4.art.2017.4365
Cited as: Zhurzha Y., Koldar L. A. "Morphogenetic potential of explants Rhamnus L. genus representatives in vitro" // Hortus bot. 12, (2017): DOI: 10.15393/j4.art.2017.4365
