Preview

Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология

Расширенный поиск

Влияние антиоксидантов и регуляторов роста на органогенез побегов в культуре апикальных меристем Fragaria × ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier

https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-4-549-560

Аннотация

Одна из проблем при введении в культуру in vitro земляники связана с ингибированием процессов органогенеза продуктами фенольного окисления. Кроме того, важную роль играет подбор регуляторов роста, увеличивающих меристематическую активность клеток и пролиферацию побегов на стадии индукции органогенеза. Целью данного исследования являлось получение жизнеспособной культуры апикальных меристем земляники садовой и изучение влияния различных типов антиоксидантов (восстановленного глутатиона, (ВГ) и нового препарата – механокомпозита (МК) на основе биогенного кремния и катехинов зеленого чая, регуляторов роста растений (6-бензиламинопурина, (БАП) и тидиазурона (ТДЗ)) на инициацию образования пазушных побегов в культуре меристем земляники садовой. В качестве первичных эксплантов для введения земляники садовой в культуру in vitro использовали верхушечные почки, содержащие апикальную меристему и два листовых примордия, изолированные из столонов двух сортов земляники садовой – Солнечная полянка и Фестивальная ромашка. Впервые обнаружено, что МК обладает более высокой антиоксидантной активностью по сравнению с ВГ, снижает потемнение исходных эксплантов и увеличивает регенерацию до 13,0% при p≤0,05. Более того, комбинация МК с регуляторами роста в питательной среде продемонстрировала наилучшее влияние на формирование микропобегов на экспланте в конце этапа введения в культуру in vitro. При этом влияние сорта земляники на регенерацию эксплантов и количество микропобегов на экспланте было незначительным. Методика использования МК в качестве эффективного антиоксиданта на этапе введения в культуру может быть использована для крупномасштабного размножения земляники садовой in vitro. Экологичность технологии получения МК из растительных отходов является заметным преимуществом его использования в технологиях in vitro.

Об авторах

Е. В. Амброс
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН
Россия

Елена Валерьевна Амброс, к.б.н., старший научный сотрудник

630090, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101



Е. И. Чертенкова
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия

Екатерина Игоревна Чертенкова, магистрант

634050, г. Томск, пр-т Ленина, 36



С. Ю. Толузакова
Национальный исследовательский Томский государственный университет; Томский сельскохозяйственный институт - филиал Новосибирского государственного аграрного университета
Россия

Светлана Юрьевна Толузакова, к.б.н., доцент, Национальный исследовательский Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр-т Ленина, 36; доцент кафедры агрономии и технологии производства и переработки сельхозпродукции, Томский сельскохозяйственный институт – филиал Новосибирского государственного аграрного университета,  634009, г. Томск, ул. К. Маркса, 19



Е. Г. Трофимова
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН
Россия

Елена Геннадиевна Трофимова, к.х.н., научный сотрудник

630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18



Т. И. Новикова
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН
Россия

Татьяна Ивановна Новикова, д.б.н., заведующая лабораторией биотехнологии

630090, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101



Список литературы

1. Расторгуев С. Л. Культура изолированных тканей и органов в селекции плодовых растений. Мичуринск: МичГАУ, 2009. 170 с.

2. Беликова Н. А., Белякова Л. В., Высоцкий В. А., Алексеенко Л. В. Экономическая эффективность выращивания рассады земляники с использованием биотехнологических приемов // Садоводство и виноградарство. 2011. N 5. С. 45–48.

3. Palei S., Das A. K., Rout G. R. In vitro studies of strawberry – an important fruit crop: a review // The Journal of Plant Science Research. 2015. Vol. 31, no. 2. P. 115–131.

4. Амброс Е.В., Коцупий О.В., Карпова Е.А., Трофимова Е.Г., Зайцева Ю.Г., Новикова Т.И. Адаптивный ответ регенерантов Fragaria ananassa Duch. под действием механокомпозита на основе аморфного диоксида кремния и флавоноидов зелёного чая в условиях in vitro // Теоретическая и прикладная экология. 2019. N 4. C. 116–122. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-4-116-122.

5. Ambros E. V., Toluzakova S. Y., Shrainer L. S., Trofimova E. G., Novikova T. I. An innovative approach to ex vitro rooting and acclimatization of Fragaria × ananassa Duch. microshoots using а biogenic silica and green-tea-catechin-based mechanocomposite // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2018. Vol. 54, no. 4. P. 436–443. https://doi.org/10.1007/s11627-018-9894-1

6. Sahebi M., Hanafi M. M., Azizi P. Application of silicon in plant tissue culture // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2016. Vol. 52, no. 3. P. 226–232. https://doi.org/10.1007/s11627-016-9757-6.

7. Kulbat K. The role of phenolic compounds in plant resistance // Biotechnology and Food Sciences. 2016. Vol. 80, no. 2. P. 97–108.

8. Bhagwat B., Lane W. D. In vitro shoot regenerations from leaves of sweet cherry (Prunus avium) ‘Lapins’ and ‘Sweetheart’ // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2004. Vol. 78, no. 2. P.173–181. https://doi.org/10.1023/B:TICU.0000022552.12449.71.

9. Meng R. G, Chen T. H. H., Finn C. E., Li Y. Improving in vitro plant regeneration from leaf and petiole explants of ‘Marion’ blackberry // HortScience. 2004. Vol. 39, no. 2. P. 316–320. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.39.2.316.

10. Debnath S. C. Thidiazuron in micropropagation of small fruits. In: Ahmad N., Faisal M. (eds). Thidiazuron: from urea derivative to plant growth regulator. Springer, Singapore. 2018. P. 139–158. https://doi.org/10.1007/978-981-10-8004-3_6.

11. Passey A. J., Barrett K. J, James D. J. Adventitious shoot regeneration from seven commercial strawberry cultivars (Fragaria × ananassa Duch.) using a range of explant types // Plant Cell Reports. 2003. Vol. 21, no. 5. P. 397–401. https://doi.org/10.1007/S00299-002-0530-4.

12. Debnath S. C. Strawberry sepal: another explant for thidiazuron-induced adventitious shoot regeneration // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2005. Vol. 41, no. 5. P. 671–676. https://doi.org/10.1079/IVP2005688.

13. Landi L., Mezzetti B. TDZ, auxin and genotype effects on leaf organogenesis in Fragaria // Plant Cell Reports. 2006. Vol. 25, no. 4. P. 281-–288. https://doi.org/10.1007/s00299-005-0066-5.

14. Debnath S. C., Teixeira da Silva J. A. Strawberry culture in vitro: applications in genetic transformation and biotechnology // Fruit, Vegetable and Cereal Science and Biotechnology. 2007. Vol. 1, no. 1. 12 p.

15. Husaini A., Abdin M. Interactive effect of light, temperature and TDZ on the regeneration potential of leaf discs of Fragaria × ananassa Duch. // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2007. Vol. 43, no. 6. P. 576–584. https://doi.org/10.1007/s11627-007-9048-3.

16. Debnath S. C. Developing a scale-up system for the in vitro multiplication of thidiazuroninduced strawberry shoots using a bioreactor // Canadian Journal of Plant Science. 2008. Vol. 88, no. 4. P. 737–746. https://doi.org/10.4141/CJPS07147.

17. Murti R. H., Debnath S. C., Yeoung Y. R. Effect of high concentration of thidiazuron (TDZ) combined with 1H-indole-3-butanoic acid (IBA) on Albion strawberry (Fragaria × ananassa) cultivar plantlets induction // African Journal of Biotechnology. 2012. Vol. 11, no. 81. P. 14696–14702. https://doi.org/10.5897/AJB12.1047.

18. Cappelletti R., Sabbadini S., Mezzetti B. The use of TDZ for the efficient in vitro regeneration and organogenesis of strawberry and blueberry cultivars // Scientia Horticulturae. 2016. Vol. 207, no. 1. P. 117– 124. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.05.016

19. Fatemeh H., Mehran A. A., Ghizan S., Azmi A. R., Hussain K. Micropropagation of strawberry cultivar Camarosa: prolific shoot regeneration from in vitro shoot tips using thidiazuron with N6-benzylaminopurine // Hortscience. 2010. Vol. 45, no. 3. P. 453–456.

20. Quiroz K. A., Berríos M., Carrasco B., Retamales J. B., Caligari P. D. S., García-Gonzáles R. Meristem culture and subsequent micropropagation of Chilean strawberry (Fragaria chiloensis (L.) Duch.) // Biological Research. 2017. Vol. 50, no. 1. Article number 20. https://doi.org/10.1186/s40659-017-0125-8.

21. Стольникова Н. П. Культура земляники в Западной Сибири. Барнаул: ИП И. А. Колмогоров, 2014. 182 с.

22. Петрук В. А., Боровикова Т. В., Аполинарьева И. К. Интродукция сортов земляники крупноплодной в условиях лесостепи Западной Сибири // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016. N 6. С. 40–46.

23. Gamborg O. L., Eveleigh D. E. Culture methods and detection of glucanases in suspension cultures of wheat and barley // Canadian Journal of Biochemistry. 1968. Vol. 46, no. 5. P. 417–421. https://doi.org/10.1139/o68-063

24. Амброс Е. В., Зайцева Ю. Г., Красников А. А., Новикова Т. И. Оптимизация систем регенерации микропобегов генотипов Fragaria × ananassa (Rosaceae), перспективных для сибирского региона // Растительный мир Азиатской России. 2017. N 4. С. 73–80. https://doi.org/10.21782/RMAR1995-2449-2017-4(73-80).

25. Баймухаметова Э. А., Кулуев Б. Р. Потемнение растительных тканей при культивировании in vitro и способы его предотвращения // Биотехнология. 2020. Т. 36, N 2. С. 26–42. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2020-36-2-26-42.

26. Kichaoui A. Y. In vitro, propagation of strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) through organogenesis via runner tips // Annals of Plant Sciences. 2014. Vol. 3, no. 3. P. 619–627.

27. Деменко В. И. Проблемы и возможности микроклонального размножения садовых растений // Известия ТСХА. 2005. Вып. 2. С. 48–58.

28. Расторгуев С.Л. Разработка приемов размножения земляники в системе in vitro // Вестник МичГАУ. 2012. N 1, ч. 1. C 10–13.

29. Мацнева О. В., Ташматова Л. В., Джафарова В. Е. Пролиферативная активность сортов земляники садовой в культуре in vitro // Современное садоводство. 2016. N 1. С. 77–82. [Электронный ресурс]. URL: journal-vniispk.ru (08.04.2021).

30. Высоцкий В. А. Регенерационная способность эксплантов земляники различного происхождения // Плодоводство и ягодоводство России. 2014. Т. 40, N 1. С. 98–103.

31. Musial C., Kuban-Jankowska A., Gorska-Ponikowska M. Beneficial properties of green tea catechins // International Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol. 21, no. 5. P. 1744. https://doi.org/10.3390/ijms21051744.

32. Шорников Д. Г., Брюхина С. А., Муратова С. А., Янковская М. Б., Папихин Р. В. Оптимизация условий культивирования in vitro ягодных и декоративных культур // Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки. 2010. Т. 15, N 2. С. 640–645.

33. Кухарчик Н. Получение посадочного материала плодовых и ягодных растений in vitro // Наука и инновации. 2019. N 6. С. 17–21.

34. Murthy B. N. S., Murch S. J., Saxena P. K. Thidiazuron: A potent regulator of in vitro plant morphogenesis // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 1998. N 34. P. 267–275. https://doi.org/0.1007/BF02822732.


Рецензия

Для цитирования:


Амброс Е.В., Чертенкова Е.И., Толузакова С.Ю., Трофимова Е.Г., Новикова Т.И. Влияние антиоксидантов и регуляторов роста на органогенез побегов в культуре апикальных меристем Fragaria × ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(4):549-560. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-4-549-560

For citation:


Ambros E.V., Chertenkova E.I., Toluzakova S.Y., Trofimova E.G., Novikova T.I. Effect of antioxidants and growth regulators on shoot organogenesis in the apical meristem culture of Fragaria × ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2021;11(4):549-560. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-4-549-560

Просмотров: 361


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-2925 (Print)
ISSN 2500-1558 (Online)