Індукція морфогенезу в культурі калюсу Lavandula angustifolia Mill

Наталія Єгорова 1 *, Наталія Круглова 2, Ільшат Галин 2 та Ірина Ставцева 1

культурі

1 ФГБУ "Науково-дослідний інститут сільського господарства Криму", 295493, Сімферополь, вул. Київська, 150, Росія
2 Уфімський інститут біології УФРК РАН, 450054, м. Уфа, пр. Жовтня, 69 років, Росія

Вплив гормонального складу живильного середовища на індукцію калюзо- та морфогенезу в Lavandula angustifolia Mill., А також вміст деяких ендогенних гормонів (індолілоцтової кислоти, цитокінінів, абсцизової кислоти) у морфогенних та неморфогенних калусах. Експланти листків були виділені з отриманих в пробірці рослини сортів Степна та Вдала. У первинних калусів з частотою 5,7-11,6% бруньки та пагони формувались на різних культуральних середовищах Murashige та Skoog (MS), доповнених 6-бензиламінопурином, тідіазуроном, кінетином та гібереліновою кислотою. У мозолі першого пасажу в обох сортах спостерігали індукцію морфогенезу з найбільшою частотою (39,5-43,2%) на середовищі МС з додаванням 1,0 мг/л 6-бензиламінопурину та 1,0 мг/л кінетину. Морфогенні кали сорту Вдала характеризувались більшим вмістом цитокінінів, але меншим вмістом індолілоцтової та абсцизової кислот порівняно з неморфогенними.


Це стаття з відкритим доступом, що поширюється на умовах Creative Commons Attribution License 4.0, яка дозволяє необмежене використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії за умови належного цитування оригінального твору.

1. Вступ

Сучасні біотехнологічні методи, засновані на використанні калюсних культур, дозволяють створювати та пришвидшувати розмноження цінних генотипів рослин, отримувати вторинні метаболіти в пробірці і вирішити багато проблем, що виникають при використанні традиційних методів розведення. У той же час калуси, культивовані в ізольованих умовах, є унікальною експериментальною системою для вивчення механізмів морфогенезу рослин. На сьогоднішній день проводяться дослідження різних аспектів калюсогенезу в пробірці на прикладі багатьох видів рослин. Встановлено, що індукція калюзо- та морфогенезу визначалася комплексом взаємопов'язаних ендогенних та екзогенних факторів [1- 3].

Lavandula angustifolia Млин. є однією з найпоширеніших рослин ефірної олії на півдні Росії. Лавандова олія використовується в харчовій, парфумерній та косметичній промисловості, кераміці, лакофарбовому виробництві і особливо в різних галузях медицини [4].

Біотехнологічні дослідження лаванди частіше пов'язані з оптимізацією методів клонального мікророзмноження з використанням прямого морфогенезу в культурі меристем або сегментів стебла. в пробірці [5, 6]. Менш активно розробляються методи створення нових генотипів для розведення з використанням сомаклональної варіації, мутагенезу та відбору клітин в пробірці [7]. Найважливішим етапом таких біотехнологій є індукція морфогенезу в культурах калюсу та регенерація рослин. Кілька досліджень у цій галузі спрямовані головним чином на оптимізацію складу культуральних середовищ [8- 11]. Звичайно, необхідно вдосконалити методи підвищення частоти індукції морфогенезу у калусів (шляхом оптимізації типу експлантату, складу культуральних середовищ, в пробірці умови вирощування тощо). Однак особливо важливо виявити механізми індукції та регуляції шляхів морфогенезу, що ведуть до утворення регенерантів. Особливу увагу слід приділити вивченню гормональної регуляції цих процесів для більш повного використання потенціалу регенерації клітин калюсної клітини, оскільки гормони є ключовими факторами морфогенезу рослин в природних умовах і в пробірці.

Одним із напрямків розвитку біотехнологій рослин із використанням кали є виявлення взаємозв'язку між вмістом ендогенних (у експлантаті або мозолі) та концентрацією екзогенних (у живильному середовищі) гормонів для регулювання шляхів морфогенезу. в пробірці. Подібні дослідження не численні, і проводились вони переважно на зернових культурах [12-14]. Спираючись на наявну літературу, дослідження накопичення ендогенних гормонів з метою виявлення їх участі в калюсогенезі та регуляції морфогенезу в культурах калюсу в пробірці для лаванди раніше не проводились.

Метою даної роботи було вивчення впливу гормонального складу живильного середовища на індукцію мозолі та морфогенезу, а також аналіз вмісту ендогенних гормонів у калусах, пов’язаних з індукцією в пробірці морфогенез в Lavandula angustifolia.

2 Матеріали та методи

Сорти Lavandula angustifolia Млин. Вдала та Степна були матеріалом для цього дослідження. В якості експлантів для індукції калюсогенезу отримують листя рослин в пробірці з меристем (4-а субкультура). Експлантати культивували на різних модифікаціях культуральних середовищ Murashige і Skoog (MS), доповнених а-нафтилуксусною кислотою (NAA), 6-бензиламінопурином (BAP), кінетином (Kin), тидіазуроном (TDZ) і гібереліновою кислотою (GA3). ) (Sigma, США). Вирощування проводили в пробірках з 10 мл агарового середовища при 24-26 ° C, 70% відносної вологості повітря, протягом 16-годинного фотопериоду з інтенсивністю світла 2000-3000 люкс.

Каллусу культивували кожні 30-35 днів. Маса трансплантата мозолі становила 90-100 мг. В кінці циклу вирощування визначали частоту індукції калюзогенезу (кількість експлантів з мозолем,% від їх загальної кількості). Частоту морфогенезу також аналізували як кількість каллусів з бруньками та пагонами у відсотках від загальної кількості експлантів (для первинної мозолі) або у відсотках від кількості каллусів (для мозолів першого пасажу).

Для визначення ендогенних гормонів (цитокінінів, індоліоцтової кислоти та абсцизової кислоти) використовували неморфогенні та морфогенні каллуси сорту Вдала. Для аналізу брали калус 4-го пасажу на нерухомій фазі циклу росту (30 днів культивування). Кали гомогенізували, екстрагували 80% етанолом та інкубували при 4 ° C протягом 12 годин. Гомогенат фільтрували; фільтрат упарюють до водних залишків. Кількісний вміст гормонів перевіряли методом імуноферментного аналізу, адаптованого авторами для дослідження каллуса [14].

У цьому дослідженні було використано обладнання, надане Центром колективного користування «Агідель» УФРК РАН та Лабораторією біотехнологій ФГБІ «Науково-дослідний інститут сільського господарства Криму».

Вплив складу культурального середовища та сорту на індукцію калюзо- та морфогенезу у Lavandula angustifolia in vitro

Вміст фітогормонів у різних видах калусу у сорту лаванди Vdala (нг/г вологої маси)

Список літератури

  • М. Ікеучі, Д.С. Фаверо, Ю. Сакамото, А. Івасе, Д. Коулман, Б. Римен, К. Сугімото, Анну. Rev. Plant Biol., 70, 377-406 (2019) [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  • Н.Н. Круглова, Г.Є. Титова, О.А. Селдимірова, Рус. Дж. Дев. Biol., 49, 245-259 (2018 [CrossRef] [Google Scholar]
  • А. Фехер, фронт. Plant Sci., 10, 536 (2019) [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  • В.С. Паштецький, Н.В.Невкритая, А.В. Мішнєв, Л.Г. Назаренко Ефірно-нафтова промисловість в Криму. Вчора, сьогодні, завтра (Arial, Сімферополь, 2018). [Google Scholar]
  • С. Мохтарзаде, Б. Демірчі, Х. Г. Агалар, К. М. Хавар, Н. Кірімер, Рек. Нат. Вип., 13, 121-128 (2019). [CrossRef] [Google Scholar]
  • Н.А.Єгорова, І.В. Митрофанова, В.А. Браїлко, О.А. Гребенникова, А.Є.Палій, І.В. Ставцева, Русь. J. Plant Physiol., 66, 326-334 (2019) [Google Scholar]
  • Н.А.Єгорова, Фізіол. Раст. Genet., 46, 108-120, (2014). [Google Scholar]
  • С. Кінцьос, І. Папанастасію, П. Тургеліс, Ч. Папастеллатос, В. Георгопулос, Ж. Дроссопулос, Дж. Трави, Спеції Мед. Рослини, 9 (2-3), 223-227 (2002). [CrossRef] [Google Scholar]
  • Л. Фальк, Р. Бісвас, А. Беккельманн, А. Лейн, С. С. Махмуд, Ж. Ессент. Oil Res., 21, 225-228 (2009). [CrossRef] [Google Scholar]
  • В. Паркаш, Х. Сінгх, Міжнародний журнал сільськогосподарських технологій (IJAT), 9, 691-702 (2013). [Google Scholar]
  • Д. Ліелаваті, М.В. Говінда Раджу, Яшода, Нарендра Куппан, Дж. Фарм. Biol., 4, 66-70 (2014). [Google Scholar]
  • Х. Гісано, Т. Мацуура, І. Морі, М. Ямане, К. Сато, рослинний фізіол. Bioch., 99, 66-72 (2016) [CrossRef] [Google Scholar]
  • J.K. Хонг, К.Дж. Парк, G-S. Лі, Д.Й. Кім, Дж. Кім, С.Б. Лі, Е. Дж. Су, Ю.Х. Lee, J. Plant Biotechnol., 44, 49-55 (2017) [CrossRef] [Google Scholar]
  • О.А. Селдимірова, Г.Р. Кудоярова, Н.Н. Круглова, І.Р. Галин, Д.С.Веселов, Рус. Дж. Дев. Biol., 50, 124-135, (2019) [CrossRef] [Google Scholar]
  • Н.А.Єгорова, Отримання рослин-регенерантів у культурі калюсу та мікророзмноження лаванди in vitro (методичні рекомендації) (Сімферополь, IELR UAAN, 2008). [Google Scholar]
  • Н. Джахан, Р. Мустафа, М. А. Зайді, А. Мансур, Дж. Хан, Д. Балух, Карр. Рез. Дж. Біол. Sci., 4, 258-260 (2012). [Google Scholar]
  • Г. Джоргіта, Д.Е. Мафтей, Д. Нікута, Пропаг. Орнам. Plants, 9, 47-49 (2009). [Google Scholar]
  • Т.С. Сабзевар, Р.А. Гавідель, С. Форогіан, Дж. Фарм. Pharmacol., 3, 338-344 (2015). [Google Scholar]
  • Ш-Т. Лі, W-L. Хуан, Бот. Студ., 54, (2013) [Google Scholar]

Усі таблиці

Вплив складу культурального середовища та сорту на індукцію калюзо- та морфогенезу у Lavandula angustifolia in vitro

Вміст фітогормонів у різних видах калусу у сорту лаванди Vdala (нг/г вологої маси)