CC BY
16БЮТЕХНОЛОПЯ ТЛ БЮБЕЗПЕКЛ
УДК 561.143.6 http://dx.doi.Org/10.21498/2518-1017.13.3.2017.110710
Скримнг генотитв тритикале озимого на спиккть проти засолення в культур! аткальних меристем пагомв
С. В. Пикало1, 0. В. Дубровна2
1Мирон!вський институт пшеницi ÎMeHÎ В. М. Ремесла НААН Украти, с. Центральне, Миронп'вський р-н, Кшвська обл., 08853, Украта, e-mail: pykserg@ukr.net
21нститут ôÎ3ioëoziïрослин i генетики НАН Украти, вул. Васильювська, 31/17, м. Kuïb, 03022, Украта
Мета. Провести скрит'нг in vitro р1'зних генотитв тритикале озимого на спйюсть проти засолення в культур1 апкальних меристем пагот'в. Методи. Культура тканин i оргат'в in vitro, селекц'я in vitro, статистичний анал1'з. Результати. Виявлено, що çi збiльшенням концентрацИ' хлориду натрiю з 0,6 до 1,5% у вс'х генотипiв вщбувалося пригнiчення росту калюсно'1 культури, що свщчить про токсичний вплив стресового чинника. Встановлено, що концентрац'я 1,2% хлориду натрш дае змогу диференцшвати генотипи тритикале за солест1'йк1'стю. Визначено, що найб1'льшою ст1'йк1'стю проти сольового стресу характеризувалася л1'тя '38/1296', оск1'льки калюси цього генотипу в селективних умовах в1'др1'знялися т'двищеним морфогенетичним потенц'алом, мали найб1'льший прир1'ст сиро! маси, i лише з експлант1'в фе'! Я1'н1"1 т'сля культивування на середовищ1' з хлоридом натр1'ю концентрац1'ею 1,5% було отримано рослини-регенеранти. Сорт 'АДМ 11' виявився найчутлившим до сольового стресу, тому що в його калюсах в селективних умовах було виявлено масовий некроз та в^сутнкть регенерафйно!' здатносп. У вивчених форм зазначено генотипову залежнкть процес'в морфогенезу в культур! in vitro. 3 кдукованих калюс'в отримано рослини-регенеранти, оптим!зовано 1'х дорощування, вкорiнення та переведення в умови in vivo. Висновки. Генотипова реакц'я на сольо-вий стрес у культур! апкальних меристем пагот'в тритикале озимого проявлялася неоднаковим приростом сиро!' маси та р1зним морфогенетичним потенфалом. Л1н1я '38/1296' може бути використана як цкний матерiал для подальшо'! селекцИ' тритикале озимого. Культуру аткальних меристем паготв рекомендовано застосовувати як тест-систему для проведення скритнгу генотипiв тритикале на спйюсть проти сольового стресу. Ключов! слова: тритикале озиме, сольовий стрес, ст!'йю'сть, калюс.
Вступ
Тритикале (\Triticosecale spp. Wittmack ех A.Camus 1927) е наймолодшою зерновою культурою 1 першим злаком, синтезованим людиною [1]. Ця культура поеднуе в соб1 ви-сокий потенщал урожайност1 зерна та зелено! маси, комплексний 1мунггет до грибних захворювань, високий вм1ст б1лка й л1зину в зерш, а також основних поживних речо-вин у зеленш мас1 [2, 3].
У зв'язку з постшно зростаючим свмовим попитом на продовольче зерно тритикале його вирощують майже в ус1х ^рунтово-кль матичних зонах Украши, де поряд з шшими причинами, що знижують його врожайшсть,
Serhii Pykalo
http://orcid.org/0000-0002-3158-3830 Oksana Dubrovna
http://orcid.org/0000-0002-4884-7572
значно'1 шкоди завдають a6ioTH4Hi CTpecoBi чинники, зокрема засолення Трунив [4, 5]. Шк1длива д1я засолення мае комплексний характер i зумовлена як порушенням осмо-тичного балансу клiтини, так i прямим ток-сичним впливом на фiзioлoгiчнi та бioхiмiч-нi процеси в клггиш [6, 7].
Як ведомо [8-11], cтiйкicть рослин проти несприятливих чиннишв дoвкiлля е гене-тично детермшованою i проявляеться на piзних piвнях оргашзаци, зокрема й на кль тинному. Це дае змогу використовувати 6io-тeхнoлoгiчнi пiдхoди, ям базуються на кль тинних технологях in vitro, що, з одного боку, дае змогу розширити генетичну piзнo-мaнiтнicть рослин, безпосередньо впливаю-чи на генетичний апарат, з шшого - створи-ти системи прямого добору стшких генотитв [9, 10]. Переваги добору in vitro, пopiв-нюючи з традицшними методами, поляга-ють насамперед в економи мicця та можли-
ISSN 2518-1017 PiaNT VлRIETÏES STUDYING ЛЛИ PROTECTION, 2017, Vol. 13, No 3
277
BOCTi працювати з великими виб1рками ге-нотип1в; б1льшш швидкocтi cкринiнгy се-лекцiйнoгo матерiалy; менших обсягах ма-терiальниx витрат; можливоста контролюва-ти умови зовшшнього середовища [8].
Одним з ключових чинникiв, що впливае на ефектившсть бioтеxнoлoгiчниx рoбiт 3i зла-ковими культурами, е вибiр в1дпов1дного типу експланта. Традицшним типом експланта для злакових е незрiлi зародки, основною ва-дою яких е використання тальки в короткий перioд часу. Останшм часом значно зрic ште-рес до ап1кально'1 меристеми пагошв як най-перcпективнiшoгo експланта для злакових культур [12]. Перевагою цього типу експланта е те, що вш дае змогу нiвелювати генoтипoвi ocoбливocтi форм, що характеризуються низь-ким регенерац1йним пoтенцiалoм, та отрима-ти значну кiлькicть вих1дного матерiалy за короткий час, а також його дocтyпнicть у будь-яку пору року [13]. Культуру ашкальних меристем широко використовують як джерело калюсно'1 тканини, оск1льки меристемш сег-менти пагoнiв мicтять пул клгтин, що активно под1ляються й характеризуються високою частотою щдукци калюсу - до 90% [13, 14].
Мета дослгджепъ - провести скриншг in vitro рiзниx генoтипiв тритикале озимого на стайшсть проти сольового стресу в кyльтyрi апiкальниx меристем пагошв тридобових стерильних проростшв з використанням хлориду натрт як стресового чинника.
Материали та методика досл1*джень
Mатерiалoм дocлiджень були сорти тритикале озимого 'Обрш', 'Миролан', 'АДМ 11', лгни '38/1296', '1324' та ибрид 'F2 809' з робочо'1 колекци Mирoнiвcькoгo iнcтитyтy пшенищ iменi В. М. Ремесла НААН Укра'1-ни. Для отримання донорних рослин насш-ня спочатку cтерилiзyвали 1%-м розчином KMnO4 протягом 3 хв. Потам одну хвилину його витримували в 1%-му розчиш AgNO3 й помщали в 96%-й етанол на одну хвилину. Шнцевим етапом cтерилiзацii було триразо-ве промивання стерильною дистильованою водою. Отримане прocтерилiзoване наciння пророщували на cвiтлi за температури 24 °С на безгормональному середовишД Мураиге-Скуга (МС) [15]. Як експланти використову-вали ашкальну меристему пагона тридобових стерильних проростшв. Для кожного генотипу було взято по 160 експлантав (4 чашки Петрi по 40 експлантав).
Культуру калюсно'1 тканини отримували на cередoвищi МС, яке додатково ммтило L-ас-параг1и (150 мг/л), AgNO3 (10 мг/л) та 2,4-Д (2 мг/л). Експланти культивували за темпера-
тури 26 °С у темрявi протягом трьох тижнiв. Потам ix переносили на cвiтлo й далi вирощу-вали за освгтлення 3-4 клк, в1дносно1 вологос-та пoвiтря 70% i 16-годинного фотоперюду ще протягом двох тижнiв. Наприкшщ пасажу визначали частоту 1ндукц1!' калюсу (у в1дсот-ках) як ствв1дношення кiлькocтi екcплантiв, якi утворили калюс, до ix загально! кiлькocтi. Отримаш калюси пересаджували в чашки Петрi на селективне середовище й культивували протягом 4 тижшв (одного пасажу), ви-значаючи при цьому 1хню виживанicть та прирicт сиро! маси. Як селективний агент за-стосовували хлорид натрiю (NaCl), який додавали до модифшованого середовища МС у концентращях 0,6, 0,9, 1,2 та 1,5%. Контролем було середовище без NaCl.
Для шдукци морфогенезу калюси переносили на регенерацшне середовище МС, допов-нене 1 мг/л БАП та 0,5 мг/л 1ОК. Одержанi пагони в мiрy розвитку переносили на без-гормональне середовище МС з половинним вммтом макросолей для вкоршення. Вкoрi-ненi рослини-регенеранти пересаджували у горщики зi cпецiальнo пiдiбранoю Грунтовою cyмiшшю й пoмiщали у вологу камеру на 7-14 дiб, псля чого ix переносили в ^рунт.
Частоту утворення морфогенного калюсу та регенераци пагoнiв (у вiдcoткаx) по кожному варiантy визначали як сшвввдношення кiлькocтi морфогенних калюciв або регене-рантiв до пoчаткoвoi ылькоста висаджених екcплантiв. Експериментально oтриманi да-нi обробляли за допомогою метoдiв статистич-ного аналiзy [16].
Результати досл1'джень
Пoпереднi експерименти з культивовани-ми клiтинами cвiдчать, що не лише склад живильних середовищ, умови культивуван-ня, тип тканин експланта, умови подготовки рослинного матерiалy до введення його в культуру, а й генoтипoвi особливоста знач-ною мiрoю впливають на процеси морфогенезу [17-19]. Було встановлено, що досл^ джуваш генотипи характеризувалися рiз-ною здатнicтю до утворення калюсу, яка варивала в1д 70% у сорту 'АДМ 11' до 97% у лши '38/1296' (рис. 1).
У деяких досл1джених форм початок ка-люсогенезу спостер^али вже на третю-чет-верту добу культивування. Утворювався прозорий cвiтлий калюс аморфнох консис-тенцii.
Пicля перенесення на свгтло через 10-16 дiб культивування було виявлено два типи калюсу, ям рoзрiзняли за мoрфoфiзioлoгiч-ними властивостями (рис. 2): морфогенний
100
'Обр^, 'АДМ11' , , '1324' , ,
к Миролан^ '38/1296' 'F2809'
Рис. 1. Частота 1ндукц11' калюсу в р1зних генотит'в тритикале
- калюс, здатнии до регенераци, що М1стить агрегати кл1тин 1з щ1льних сегмент1в жов-тувато-б1лого кольору з д1лянками зелених
хлороф1ловм1сних кл1тин; неморфогенниИ -калюс, якиИ не здатниИ до морфогенезу 1 складаеться з м'яких, водянистих кл1тин б1лого кольору, у раз1 подальшого культиву-вання яких спостер1гався некроз.
П1д час визначення виживаност1 калюс-них культур тритикале на вар1антах з хлоридом натр1ю концентрац1ею 0,6-1,5% наИ-б1льшу частку живих калюс1в було виявле-но у л1н11 '38/1296' (табл. 1).
Таблиця 1
Виживанкть калюс1в тритикале на селективному середовищ1 з р1зною концентрац!*ею NaCl, %
Генотип Вартант дослтду
Контроль 0,6% 0,9% 1,2% 1,5%
'Обртй' 'Миролан' 'АДМ 11' '38/1296' '1324' 'F2 809' 95,0±1,7 81,9±3,1 70,0±3,6 96,9±1,4 77,5±3,3 82,5±3,0 81,3±3,1 78,1±3,3 58,8±3,9 85,6±2,8 69,4±3,6 72,5±3,5 56,9±3,9 53,8±3,9 46,3±3,9 70,6±3,6 50,6±4,0 53,1±4,0 38,8±3,9 35,0±3,8 23,8±3,4 53,1±4,0 27,5±3,5 30,6±3,6 13,1±2,7
а б
Рис. 2. Тити 1'ндукованих калюс1в тритикале: а - морфогенн калюси; б - неморфогент калюси
а б
Рис. 3. Калюси л1н11' '38/1296': а - контроль; б - селективне середовище з 1,5% NaCL
а б
Рис. 4. Калюси сорту 'АДМ 11': а - контроль; б - селективне середовище з 1,2% NaCL
Частина калюс1в зазначеного генотипу про-довжувала рости, вони були життездатними навмь за концентраци 1,5% МаС1 (рис. 3).
Для решти генотишв така концентращя виявилася летальною, оскшьки ¿хт калюси шд час культивування в цьому вар1ант1 загинули. За критер1ем толерантност! до осмотичного стресу найгрше зарекоменду-вав себе сорт 'АДМ 11', оскшьки у нього виживашсть калюс1в на вс1х вар1антах була найменшою. Велика частка 1х спочатку потемнела, а пот1м почався розвиток некрозу (рис. 4).
Таким чином, лш1я '38/1296' виявилася найменш чутливою до ди сольового стресу, оск:1льки саме цей генотип мав найбшьшу частку життездатних калюс1в. Загалом, ч:1т-к1шу диференщащю вс1х досл:1джуваних ге-нотишв за солестшюсгю було отримано за концентраций 1,2% МаС1.
100
40
Було дослвджено вплив хлориду натрию концентращею 0,6-1,5% на прир1ст сиро! маси калюс1в тритикале. Встановлено, що в ус1х генотишв в:1дбувалося пригшчення росту калюсно! тканини вже за концентраци 0,6% МаС1, а в раз1 збшьшення дози селективного чинника з 0,6 до 1,5% приршт маси калюс1в поммно знижувався (рис. 5).
Концентращя 0,6% МаС1 не1стотно впли-нула на прир1ст бюмаси калюс1в лши '38/1296', сорту 'Обрш' та 'Миролан'. Сорт 'АДМ 11' виявився найменш стшким, оскшьки втрата сиро! маси калюс1в у цьому вар1ант1 становила близько 32%. 1нш1 генотипи займали пром1жне положення за приростом бшмаси в цьому д1апазон1 концентраций.
У вар1антах з 0,9% МаС1 сира маса калю-с1в у лши '38/1296' зменшилася майже в 1,5 раза, в сорт1в 'Обрш' та 'Миролан' - у
'Обртй' 'Миролан' 'АДМ 11' '38/1296' '1324' Т2809' ■ Контроль ■ 0,6% №С1 ■0,9%МаС1 □ 1,2% №С1 ■ 1,5% ЫаС1 Рис. 5. Приркт сиро! маси калюс!*в тритикале на середовищах з р1'зною концентрац!*ею хлориду натр!*ю
1,7 i 2 BiflnoBiflHo, b riSpifla 'F2 809' Ta aiHii '1324' - y 2,5, y copTy 'A^M 11' - y 3 pa3i.
y pa3i niflBimeHHa flo3i xaopifly HaTpiro flo 1,2% npirHraeHHa pocTy Syao Bipa^eHe HaSaraTO ciatHime, npi n;toMy Ha Ka^rocax SiatmocTi reHoTiniB BHHHKa^H fliaaHKi HeK-po3y. Ha BapiaHTax 3 1,5% NaCl picT Kaarocy 3a^iKcoBaHo aime b aiHii '38/1296', y pemTi reHoTHniB cnocTepiraaoca MacoBe BiflMipaHHa KaiTiH, a npipicT SioMaci B3araai He BiflSy-BaBca.
BapTo niflKpecaiTi, mo HaHBimiH npipicT cipoi Maci KaarociB Ha Bcix BapiaHTax ceaeK-tibhix cepefloBim Maaa aiHia '38/1296', mo cBifl^iTt npo ii niflBimeHy coaecTiHKicTt. 3rifl-ho 3 oTpiMaHiMi pe3yatTaTaMi, 3i 3SiatmeH-HaM KoH^HTpam'i xaopifly HaTpiro 3 0,6 flo 1,2% b ycix flocaifl^yBaHix reHoTiniB BiflSyBa-aoca npirHi^eHHa pocTy KaarociB, mo cBifl^iTt npo tokci^hih e^eKT cTpecoBoro ^iHHiKa.
Mop^oreHHiH Kaaroc y Bcix reHoTiniB, no-piBHaHo 3 KoHTpoaeM, HaHKpame yTBoproBaB-ca Ha ceaeKTiBHoMy cepefloBimi 3 0,6% NaCl (TaSa. 2).
y BapiaHTax 3 1,2% NaCl y Mop^oreHHix KaarociB nepeBa^Hoi SiatmocTi reHoTiniB Bifl-SyBaBca aime pi3oreHe3 aSo yTBoproBaaica naroHi, aKi nocTynoBo npiniHaai cBiH picT.
BiacaifloK naca^yBaHHa KaarociB Ha ceaeKTiBHoMy cepefloBimi 3 1,5% NaCl pereHepa^a naroHiB BiflSyBaaaca aime b aiHii '38/1296', mo cBifl^iTt npo ii niflBimeHy ToaepaHTHicTt flo coatoBoro cTpecy. y BapiaHTax 3 1,2% NaCl npo^ci pereHepa^i naroHiB npoxofliai b ai-Hii '38/1296', copTiB 'OSpiH' Ta 'MipoaaH'.
Ha cepefloBimi 3 xaopifloM HaTpiro koh^h-тpaцiero 0,6 Ta 0,9% NaCl pereHepa^a naroHiB BiflSyBaaact y Bcix reHoTiniB, KpiM copTy 'A^M 11', aKiH BiaBiBca HaH^yraiBimiM flo flii coatoBoro cTpecy.
OTpiMaHi naroHi b Mipy po3BiTKy nepeHo-ciai Ha Se3ropMoHaatHe cepefloBime MC 3 noaoBiHHiM BMicToM MaKpocoaeH flaa BKopi-HeHHa (pic. 6).
yKopiHeHi pereHepaHTi nepecafl^yBaai b ropmiKi 3i cneцiaatнo nifliSpaHoro tpyHTo-
TpeSa 3a3Ha^iTi, mo Mop^oreHHifi Kaaroc Ha cepefloBimi 3 xaopifloM HaTpiro KoH^HTpa-^ero 1,5% yTBoproBaaa aime aiHia '38/1296'. Kaaroci pemTi reHoTiniB npoaBaaai o3HaKi Mop^oreHe3y TiatKi 3a KoH^HTpa^i 0,61,2% NaCl. y copTy 'A^M 11' Ta riSpifla 'F2 809' yTBopeHHa Mop^oreHHoro Kaarocy 3a ceaeKTiBHix yMoB BiflSyBaaoct y BapiaHTax 3 0,6 Ta 0,9% NaCl.
npoTaroM KyatTiByBaHHa Bci Mop^oreHHi Kaaroci b Mipy po3BiTKy nepecafl^yBaai Ha Mofli^iKoBaHe cepefloBime flaa pereHepa^'i, Biflcafl^yro^i naroHi, mo yTBopiaica, Ha cepefloBime Se3 ^iroropMomB. Ha Kaarocax cnoc-Tepiraai yTBopeHHa miatHix 3eaeHix aSo cBiTao-^oBTix raoSyaapHix fliaaHoK. 3a no-flaatmoro KyatTiByBaHHa Ha 3eaeHix fliaaH-Kax BiflSyBaBca iHTeHciBHiH pi3oreHe3, Tofli aK Ha raoSyaapHix fliaaHKax yTBoproBaaica naroHi. OopMyBaHHa coMaTi^Hix 3apoflKiB cnocTepiraai Ha 8-12 floSy KyatTiByBaHHa Ha pereHepa^HHoMy cepefloBimi. MaKciMaatHy ^acToTy ix yTBopeHHa cnocTepiraai Ha 20-25 floSy KyatTiByBaHHa. Ba^aiBo niflKpecaiTi, mo coMaTHHifi eMSpioreHe3 SioTexHoaori^Ho e onTiMaatHimiM, ocKiatKi b цtoмy pa3i pocaiHa ^opMyeTtca i3 3apoflKa, mo Mae 3a-^aTKi Bcix opraHiB [20, 21].
Ta6nuu,n 2
Boro cyMimmro h noMimaai y Boaory KaMepy Ha 7-14 fliS. ^oSpe yKopiHeHi pocaiHi nepe-Hociai b tpyHT.
TaKiM ^zhom, BHacaifloK npoBefleHix floc-aifl^eHt Syao BifliaeHo aiiiro '38/1296', Ka-arocHi KyatTypi aKoi BiaBiaica HaHcTiHKi-miMi flo xaopifly HaTpiro h 3Sepiraai Mop^o-reHeTi^Hifi noTeH^aa 3a aeTaatHoi flaa iH-mix reHoTiniB KoH^HTpa^'i ceaeKTiBHoro iiHHiKa. BapTo niflKpecaiTi, mo b nonepefl-HiH poSoTi [20] y BifliaeHoi aiHii '38/1296' Syao BiaBaeHo niflBimeHy ii cTiHKicTt i npo-Ti BoflHoro fle^miTy. hk 3a3Ha^ae pafl aBTo-piB [6, 7, 21], cTiHKicTt npoTi ocmoti^hoto cTpecy ^acTo 3aSe3ne^ye niflBimeHHa Toae-paHTHocTi h flo coatoBoro, ocKiatKi b oSox BinaflKax ^yH^ioHyroTt oflHi h Ti caMi Mexa-Hi3Mi, cnpaMoBaHi Ha 3HimeHHa BoflHoro no-
HacTOTa yTBopeHHa Mop$oreHHoro Kaarocy Ta pereHepauii naroHiB TpMTMKafle 3a pi3HMX KoHuernpauiM NaCl
TeHOTMn HacTOTa yTBopeHHa Mop^oreHHoro Ka.ocy, % HacToTa pereHepa^'i, %
KoHTpo.b 0,6% 0,9% 1,2% 1,5% KoHTpo.b 0,6% 0,9% 1,2% 1,5%
'06piM' 47,5±4,0 38,1±3,8 21,3±3,2 9,4±2,3 - 21,3±3,2 15,0±2,8 6,3±1,9 5,0±1,7 -
'MMpo.aH' 50,0±4,0 36,9±3,8 20,6±3,2 6,9±2,0 - 16,3±2,9 11,9±2,6 6,9±2,0 5,6±1,8 -
'AflM 11' 27,5±3,5 8,8±2,2 - - - 10,6±2,4 - - - -
'38/1296' 58,1±3,9 48,8±4,0 31,3±3,7 13,1±2,7 9,4±2,3 36,3±3,8 23,1±3,3 19,4±3,1 12,5±2,6 3,8±1,5
'1324' 35,6±3,8 21,9±3,3 15,6±2,9 4,4±1,6 - 15,6±2,9 6,9±2,0 5,0±1,7 - -
'F2 809' 40,6±3,9 20,6±3,2 16,9±3,0 3,1±1,4 - 14,4±2,8 7,5±2,1 4,4±1,6 - -
а б в
Рис. 6. Регенераф'я пагошв тритикале Л1*ш*1 '38/1296' теля культивування на селективному середовищ1*
з хлоридом натрш концентрац1*ею 1,2%:
а - регенераф'я пагот'в; б - укортнет пагони; в - переведения регенеранп'в в умови in vivo
тенщалу та захист життево важливих макромолекул i структур клмин.
Потр1бно також зазначити, що на контрольному середовиш^ калюсогенез та регенера-щя пагонiв мiж генотипами також вiдрiзня-лись. Це св1дчить про те, що на щ процеси негативно впливае не тiльки стресовий чин-ник, а й великою мiрою генотиповi особ-ливостi [22, 23]. Значш розходження мiж генотипами за частотою шдукци калюсу та регенераци пагонiв пiдтверджують наяв-нiсть рiзних генетичних систем регуляци цих процеив [17, 18]. У попереднiх досль дженнях [24] вже було показано вплив генотипу на регенерацшну здатшсть культиво-ваних тканин тритикале. Таким чином, для шдвищення морфогенетичного потенцiалу калюсно! тканини необхiдно шдбирати ш-дивiдуальнi умови культивування для кожного дослвджуваного зразка, враховуючи при цьому його генотиповi особливостъ
Висновки
Методом прямого добору проведено скри-нiнг in vitro рiзних генотипiв тритикале озимого на стшшсть проти сольового стресу в культурi апiкальних меристем пагонiв три-добових стерильних проросткiв з викорис-танням хлориду натрiю як стрес-чинника. Piзна реакцiя генотипiв на сольовий стрес проявлялася неоднаковим приростом сиро! маси та рiзним морфогенетичним потенща-лом за ди стресового чинника. Чггшшу ди-ференцiацiю генотипiв спостерп,али за кон-центрацй' 1,2% NaCl. Встановлено, що най-бiльшою стшылтю проти сольового стресу характеризувалась лiнiя '38/1296', оскiль-ки калюси цього генотипу за селективних умов видiлялися тдвищеним морфогене-
тичним потенц1алом, мали наИб1льшиИ при-р1ст б1омаси, И лише з експлант1в ц1е! л1н11 п1сля культивування на середовищ1 з хлоридом натр1ю концентрац1ею 1,5% було отри-мано рослини-регенеранти. Для решти гено-тип1в концентрац1я 1,5% NaCl виявилася летальною. Л1н1я '38/1296' може бути ц1н-ним матер1алом для подальшо! селекци тритикале.
Використана л1тература
1. OettLer G. The fortune of a botanical curiosity - TriticaLe: past, present and future. J. Agric. Sci. 2005. VoL. 143, Iss. 5. P. 329346. doi: 10.1017/S0021859605005290
2. Mohammad F., Ahmad I., Khan N. U. et aL. Comparative study of morphological traits in wheat and triticaLe. Pak J Bot. 2011. VoL. 43. P. 165-170.
3. Рибалка О. I., Моргун В. В., Моргун Б. В., Починок В. М. Агро-ном1'чний потенф'ал i перспективи тритикале. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47, № 2. C. 95-111.
4. BLum A. The abiotic stress response and adaptation of triticaLe - a review. Cereal Res Commun. 2014. VoL. 42, Iss. 3. P. 359-375.
doi: 10.1556/CRC.42.2014.3.1
5. Авдеев Ю. И., Слащева Л. А. Устойчивость озимой тритикале к экстремальным абиотическим факторам среды в аридной зоне возделывания. Астр. Вест. Экол. Обр. 2014. Т. 29, № 3. С. 84-87.
6. Krasensky J., Jonak C. Drought, saLt, and temperature stress-induced metabolic rearrangements and regulatory networks. J. Exper. Bot. 2012. VoL. 63, Iss. 4. P. 1593-1608. doi: 10.1093/ jxb/err460
7. BarteLs D., Sunkar R. Drought and saLt toLerance in pLants. Crit. Rev. Plant Sci. 2005. VoL. 24, Iss. 1. P. 23-58.
doi: 10.1080/07352680590910410
8. Lestari E. G. In vitro seLection and somacLonaL variation for biotic and abiotic stress toLerance. Biodiversitas. 2006. VoL. 7. P. 297-301. doi: 10.13057/biodiv/d070320
9. Rai M. K., KaLia R. K., Singh R. et aL. DeveLoping stress toLerant pLants through in vitro seLection - An overview of the recent progress. Environ. Exper. Bot. 2011. VoL. 71, Iss. 1. P. 89-98. doi: 10.1016/j.envexpbot.2010.10.021
10. Sudyova V., SLikova S., GaLova Z. Testing wheat (Triticum aestivum L.) and triticaLe (Triticosecale Witt.) caLLus to saLt toLerance. Acta Fytotechn. Zootechn. 2002. VoL. 3. P. 67-71.
11. Wang X.-J., Bao W. K. Genetic mechanism of the occurrence of salttolerant variant of octoploid triticale under tissue and cell culture. Acta Bot. Sin. 1998. Vol. 40, Iss. 4. P. 330-336.
12. Ahmad A., Zhong H., Wang W., Sticklen M. Shoot apical meristem: In vitro regeneration and morphogenesis in wheat (Triticum aestivum L.). In Vitro Cell Develop Biol.-Plant. 2002. Vol. 38, Iss. 2. P. 163-167. doi: 10.1079/IVP2001267
13. Zhang S., Zhang H., Sticklen H. B. Production of multiple shoot from shoot apical meristems of oat (Avena sativa L.). J. Plant Physiol. 1996. Vol. 148, Iss. 6. P. 667-671. doi: 10.1016/ S0176-1617(96)80365-8
14. Patnaik D., Khurana P. Wheat Biotechnology: A minireview. Electron. J. Biotechnol. 2001. Vol. 4., No. 2. P. 74-102. doi: 10.4067/S0717-34582001000200007
15. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio-assay with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 1962. Vol. 15, Iss. 3. P. 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
16. Лакин Г. Ф. Биометрия. 4-е изд., перераб. и доп. Москва : Высшая школа, 1990. 352 с.
17. Atak N., Muharemm K., Khavar K. et al. Effect of age on somatic embryogenesis from immature zygotic embryos of 5 Turkish triticale genotypes. Afr. J. Biotechnol. 2008. Vol. 7, Iss. 11. P. 1765-1768.
18. Marcinska I., W^dzony M. Effect of physical, physiological and genetic factors on callus induction, differentiation and regeneration of winter triticale (xTriticosecale Wittm.). Cereal Res. Comm. 2002. Vol. 30, Iss. 1-2. P. 63-68.
19. Birsin M. A., Ozgen M. Comparison of callus induction and plant regeneration from different embryo explants of triticale (xTriticosecale Wittmack.). Cell Mol Biol Lett. 2004. Vol. 9, Iss. 2. P. 353-361.
20. Пикало С. В., З'нченко М. 0., Волощук С. I., Дубровна 0. В. Селекц'я in vitro тритикале озимого на слйккть до водного деф'циту. Biotechnologia Acta. 2015. Т. 8, № 2. С. 69-77. doi: 10.15407/biotech8.02.069
21. З'нченко М. 0. Кт'тинна селекц'я пшениц' на сп'йккть до комплексу стресових фактор'в : автореф. дис. ... канд. бтол. наук : спец. 03.00.15. «Генетика» / 1н-т физиологи рослин i генетики НАНУ. Киив, 2014. 20 с.
22. Vikrant Rashid A. Comparative study of somatic embryogenesis from immature and mature embryos and organogenesis from leaf-base of Triticale. Plant Cell Tiss Organ Cult. 2001. Vol. 64, Iss. 1. P. 33-38. doi: 10.1023/A:1010627630651
23. Eudes F., Acharya S., Laroche L. A. et al. Novel method to induce direct somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal plants. Plant Cell Tiss Organ Cult. 2003. Vol. 73, Iss. 2. P. 147-157. doi: 10.1023/A:1022800512708
24. Пыкало С. В., Зинченко М. А., Волощук С. И., Дубровная 0. В. Морфогенез тритикале озимого в культуре апикальных меристем побегов. Биотехнология: достижения и перспективы развития : матер. I Межд. науч.-практ. конф. (г. Пинск, 25-26 сентября 2014 г.). Пинск : ПолесГУ, 2014. С. 29-34.
References
1. Oettler, G. (2005). The fortune of a botanical curiosity - Triticale: past, present and future. J. Agric. Sci., 143(5), 329-346. doi: 10.1017/S0021859605005290
2. Mohammad, F., Ahmad, I. J. A. Z., Khan, N. U., Maqbool, K., Naz, A. Y. S. H. A., Shaheen, S. A. L. M. A., & Ali, K. (2011). Comparative study of morphological traits in wheat and triticale. Pak J Bot, 43, 165-170.
3. Rybalka, 0. I., Morgun, V. V., Morgun, B. V., & Pochynok, V. M. (2015). Agronomic potential and perspectives of triticale. Fiziologiya Rasteniy i Genetika [Plant Physiology and Genetics], 47(2), 95-111. [in Ukrainian]
4. Blum, A. (2014). The abiotic stress response and adaptation of triticale - a review. Cereal Res Commun, 42(3), 359-375. doi: 10.1556/CRC.42.2014.3.1
5. Avdeyev, Y. I., & Slascheva, L. A. (2014). Resistance of winter triticale to extreme abiotic factors of environment in arid zone of cultivation. Astrakhanskiy Vestnik Ekologicheskogo Obra-zovaniya [Astrakhan Bulletin for Environmental Education], 3(29), 84-87. [in Russian]
6. Krasensky, J., & Jonak, C. (2012). Drought, salt, and temperature stress-induced metabolic rearrangements and regulatory networks. J. Exper. Bot., 63(4), 1593-1608. doi: 10.1093/jxb/err460
7. Bartels, D., & Sunkar, R. (2005). Drought and salt tolerance in plants. Crit. Rev. Plant Sci., 24(1), 23-58. doi: 10.1080/ 07352680590910410
8. Lestari, E. G. (2006). In vitro selection and somaclonal variation for biotic and abiotic stress tolerance. Biodiversitas, 7(3), 297-301. doi: 10.13057/biodiv/d070320
9. Rai, M. K., Kalia, R. K., Singh, R., Gangola, M. P., & Dhawan, A. K. (2011). Developing stress tolerant plants through in vitro selection - An overview of the recent progress. Environ. Exper. Bot., 71(1), 89-98. doi: 10.1016/j.envexpbot.2010.10.021
10. Sudyova, V., Slikova, S., & Galova, Z. (2002). Testing wheat (Triticum aestivum L.) and triticale (Triticosecale Witt.) callus to salt tolerance. Acta Fytotechn Zootechn, 3, 67-71.
11. Wang, X.-J., & Bao, W. K. (1997). Genetic mechanism of the occurrence of salttolerant variant of octoploid triticale under tissue and cell culture. Acta Bot. Sin., 40(4), 330-336.
12. Ahmad, A., Zhong, H., Wang, W., & Sticklen, M. B. (2002). Shoot apical meristem: In vitro regeneration and morphogenesis in wheat (Triticum aestivum L.). In Vitro Cell Develop Biol.-Plant., 38(2), 163-167. doi: 10.1079/IVP2001267
13. Zhang, S., Zhang, H., & Sticklen, M. B. (1996). Production of multiple shoot from shoot apical meristems of oat (Avena sativa L.). J. Plant Physiol., 148(6), 667-671. doi: 10.1016/ S0176-1617(96)80365-8
14. Patnaik, D., & Khurana, P. (2001). Wheat biotechnology: A minireview. Electron. J. Biotechnol., 4(2), 74-102. doi: 10.4067/ S0717-34582001000200007
15. Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 15(3), 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962. tb08052.x
16. Lakin, G. F. (1990). Biometriya [Biometrics]. (5th ed., rev.). Moscow: Vysshaya shkola. [in Russian]
17. Atak, M., Kaya, M., Khawar, K. M., Saglam, S., Ozcan, S., & Cift-ci, C. Y. (2008). Effect of age on somatic embryogenesis from immature zygotic embryos of 5 Turkish triticale genotypes. Afr. J. Biotechnol., 7(11), 1765-1768.
18. Marcinska, I., & W^dzony, M. (2002). Effect of physical, physiological and genetic factors on callus induction, differentiation and regeneration of winter triticale (xTriticosecale Wittm.). Cereal Res. Comm.,30(1-2), 63-68.
19. Birsin, M. A., & Ozgen, M. (2004). A comparison of callus induction and plant regeneration from different embryo explants of triticale (xTriticosecale Wittmack). Cell Mol Biol Lett, 9(2), 353-361.
20. Pykalo, S. V., Zinchenko, M. O., Voloshchuk, S. I., & Dubrov-na, O. V. (2015). In vitro breeding of winter triticale for resistance to water deficit. Biotechnologia Acta, 8(2), 69-77. doi: 10.15407/biotech8.02.069. [in Ukrainian]
21. Zinchenko, M. 0. (2014). Klitynna selektsiiapshenytsina stiikist do kompleksu stresovykh faktoriv [Cellular breeding of wheat for resistance to the complex of stress factors] (Cand. Biol. Sci. Diss.). Institute of Plant Physiology and Genetics of NAS, Kyiv, Ukraine. [in Ukrainian]
22. Vikrant, & Rashid, A. (2001). Comparative study of somatic embryogenesis from immature and mature embryos and organogenesis from leaf-base of Triticale. Plant Cell Tiss Organ Cult, 64(1), 33-38. doi: 10.1023/A:1010627630651
23. Eudes, F., Acharya, S., Laroche, A., Selinger, L. B., & Cheng, K. J. (2003). A novel method to induce direct somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal plants. Plant Cell Tiss Organ Cult, 73(2), 147-157. doi: 10.1023/A:1022800512708
24. PykaLo, S. V., Zinchenko, M. O., VoLoshchuk, S. I., & Dubrov-na, O. V. (2015). Morphogenesis of winter triticaLe in shoot apicaL meristem cuLture. In Biotekhnologiya: dostizheniya i perspektivy razvitiya: materialy I Mezhdunarodnoy nauchno-
prakticheskoy konferentsii [Biotechnology: achievements and prospects of development: Proc. of the Ist Int. Sci. Conf.] (pp. 29-34). Sept. 25-26, 2014, Pinsk, Belarus. [in Russian]
УДК 561.143.6
Пыкaлo С. B.*, Дубpoвнaя О. B.2 С^ининг гeнoтипoв тpитикaлe oзимoгo нa ycтoйчивocть к зacoлeнию в кyльтype aпикaльныx мepиcтeм пoбeгoв // Сopтoвивчeння тa oxopoнa пpaв нa copти poc^^ 2017. T. 13, H 3. С. 277-284. http://dx.doi.org/10.21498/2518-1017.13.3.2017.110710
1Mupoнoвcкuй uнcmumym nшeнuцы uмeнu В. H. PeMe^o HAAH Укpauны, c. Цeнmpaльнoe, Mupoнoвcкuй p-н, Kueвcкaя oбл., 08853, Укpauнa, e-mail: pykserg@ukr.net
2Инcmumym фuзuoлoгuu pacmeнuй u гeнemuкu HAH Укpauны, ул. Bacuлькoвcкaя, 31/17, г. Kueв, 03022, Укpauнa
Цель. Пpoвecти ^ининг in vitro paзличныx гeнoтипoв вoмy crpeccy, тaк гак в ero кaллycax в ceлeктивныx ycno-
тритикале озимого на устойчивость к засолению в культуре апикальных меристем побегов. Методы. Культуры тканей и органов in vitro, селекция in vitro, статистический анализ. Результаты. Выявлено, что с увеличением концентрации хлорида натрия с 0,6 до 1,5% у всех генотипов происходило подавление роста каллусной культуры, что свидетельствует о токсическом воздействии стрессового фактора. Установлено, что концентрация 1,2% хлорида натрия позволяет дифференцировать генотипы тритикале по солеустойчивости. Определено, что наибольшей устойчивостью к солевому стрессу характеризовалась линия '38/1296', поскольку каллусы этого генотипа в селективных условиях выделялись относительно повышенным морфогенетическим потенциалом, имели наибольший прирост сырой массы, и только с эксплантов этой линии после культивирования на среде с хлоридом натрия концентрацией 1,5% были получены растения-регенеранты. Сорт 'АДМ 11' оказался наиболее чувствительным к соле-
виях был обнаружен массовый некроз и отсутствие реге-нерационной способности. У изученных форм отмечено генотипическую зависимость процессов морфогенеза в культуре in vitro. С индуцированных каллусов получены растения-регенеранты, оптимизировано их доращивание, укоренение и перевод в условия in vivo. Выводы. Геноти-пическая реакция на солевой стресс в культуре апикальных меристем побегов тритикале озимого проявлялась неодинаковым приростом сырой массы и различным морфогенетическим потенциалом при действии стрессового фактора. Линия '38/1296' может быть использована как ценный материал для дальнейшей селекции тритикале озимого. Культуру апикальных меристем побегов рекомендуется применять как тест-систему для проведения скрининга генотипов тритикале на устойчивость к солевому стрессу.
Ключевые слова: тритикале озимое, солевой стресс, устойчивость, каллус.
UDC 561.143.6
Pykalo, S. V. \ & Dubrovna, O. V.2 (2017). Screening of winter triticale genotypes for resistance to salinity in the shoot apical meristem culture. Plant Varieties Studying and Protection, 13(3), 277-284. http://dx.doi.org/10.21498/2518-1017.13.3.2017.110710
1The V. M. Remeslo Myronivka Institute of Wheat, NAAS of Ukraine, Tsentralne, Myronivka district, Kyiv region, 08853, Ukraine, e-mail: pykserg@ukr.net
2Institute of Plant Physiology and Genetics, NAS of Ukraine, 31/17 Vasylkivska Str., Kyiv, 03022, Ukraine
Purpose. To conduct in vitro screening of different geno- stress as mass necrosis and lack of regenerative ability in its
types of winter triticale for resistance to salinity in the shoot apical meristem culture. Methods. Plant tissue culture in vitro, in vitro breeding, statistical analysis. Results. It was found that the increase of sodium chloride concentration from 0.6 to 1.5% resulted in inhibition of the callus culture growth in all genotypes that was indicative of the toxic effect of the stress factor. It turns out that 1.2% sodium chloride concentration allowed to differentiate triticale genotypes for salt tolerance. The line '38/1296' appeared to be the most resistant to salinity stress because under breeding conditions calli of this genotype were characterized by higher morpho-genetic potential, had the highest crude mass increase, and plants-regenerants were obtained only from explants of this line after cultivation on the medium containing 1.5% sodium chloride. The 'ADM 11' variety was the most sensitive to saline
caLLi were observed under breeding conditions. In the studied forms, genotypic dependence of morphogenesis processes in vitro cuLture was registered. From the induced caLLi, pLants-regenerants were obtained, and their compLetion of growing, root deveLopment and transfer to in vivo conditions were optimized. Conclusions. Genotypic response to saLinity stress in the cuLture of shoot apicaL meristems of winter triticaLe was expressed by various crude mass increase and different morphogenetic potentiaL on exposure to a stress factor. The Line '38/1296' can be used as a vaLuabLe materiaL for further breeding of winter triticaLe. The cuLture of shoot apicaL meristems is recommended to appLy as a test system for screening of triticaLe genotypes for resistance to saLinity stress.
Keywords: winter triticale, salinity stress, resistance, callus.
На^йшла / Received 14.06.2017 Погоджено до друку/ Accepted 22.08.2017
