Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка
Досліджували залежність морфогенетичних реакцій калюсних тканин пшениці (утворення первинних меристематичних кластерів, регенерантів, коренів) від вмісту в поживному середовищі синтетичних регуляторів росту ауксинової природи (піклорам, дикамба) та 6-бензиламінопурину (БАП). Исследовали зависимость...
Saved in:
| Published in: | Физиология растений и генетика |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2015
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159556 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка / І.Р. Горбатюк, І.С. Гнатюк, М.О. Банникова, А.М. Тараненко, Б.В. Моргун // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 6. — С. 514-525. — Бібліогр.: 36 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159556 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Горбатюк, І.Р. Горбатюк, І.Р. Банникова, М.О. Тараненко, А.М. Моргун, Б.В. 2019-10-06T18:37:26Z 2019-10-06T18:37:26Z 2015 Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка / І.Р. Горбатюк, І.С. Гнатюк, М.О. Банникова, А.М. Тараненко, Б.В. Моргун // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 6. — С. 514-525. — Бібліогр.: 36 назв. — укр. 2308-7099 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159556 58.085.2:582.542.11:631.811.98 Досліджували залежність морфогенетичних реакцій калюсних тканин пшениці (утворення первинних меристематичних кластерів, регенерантів, коренів) від вмісту в поживному середовищі синтетичних регуляторів росту ауксинової природи (піклорам, дикамба) та 6-бензиламінопурину (БАП). Исследовали зависимость морфогенетических реакций каллюсных тканей пшеницы (образование первичных меристематических кластеров, регенерантов, корней) от содержания в питательной среде синтетических регуляторов роста ауксиновой природы (пиклорам, дикамба) и 6-бензиламинопурина (БАП). The dependency between the morphogenetic reactions of wheat callus tissue (formation of primary meristematic clusters, regenerants, roots) and the content of synthetic auxin-like growth regulators (picloram, dicamba) along with 6-bensylaminopurine (BAP) in nutrient medium has been studied. uk Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України Физиология растений и генетика Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка Влияние регуляторов роста на регенерационную способность каллюса мягкой пшеницы сорта Зимоярка Effect of synthetic auxin-like growth regulators on callus regenerative ability of common wheat cv. Zymoyarka Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка |
| spellingShingle |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка Горбатюк, І.Р. Горбатюк, І.Р. Банникова, М.О. Тараненко, А.М. Моргун, Б.В. |
| title_short |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка |
| title_full |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка |
| title_fullStr |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка |
| title_full_unstemmed |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка |
| title_sort |
вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту зимоярка |
| author |
Горбатюк, І.Р. Горбатюк, І.Р. Банникова, М.О. Тараненко, А.М. Моргун, Б.В. |
| author_facet |
Горбатюк, І.Р. Горбатюк, І.Р. Банникова, М.О. Тараненко, А.М. Моргун, Б.В. |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Физиология растений и генетика |
| publisher |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Влияние регуляторов роста на регенерационную способность каллюса мягкой пшеницы сорта Зимоярка Effect of synthetic auxin-like growth regulators on callus regenerative ability of common wheat cv. Zymoyarka |
| description |
Досліджували залежність морфогенетичних реакцій калюсних тканин пшениці (утворення первинних меристематичних кластерів, регенерантів, коренів) від вмісту в поживному середовищі синтетичних регуляторів росту ауксинової природи (піклорам, дикамба) та 6-бензиламінопурину (БАП).
Исследовали зависимость морфогенетических реакций каллюсных тканей пшеницы (образование первичных меристематических кластеров, регенерантов, корней) от содержания в питательной среде синтетических регуляторов роста ауксиновой природы (пиклорам, дикамба) и 6-бензиламинопурина (БАП).
The dependency between the morphogenetic reactions of wheat callus tissue (formation of primary meristematic clusters, regenerants, roots) and the content of synthetic auxin-like growth regulators (picloram, dicamba) along with 6-bensylaminopurine (BAP) in nutrient medium has been studied.
|
| issn |
2308-7099 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159556 |
| citation_txt |
Вплив регуляторів росту на регенераційну здатність калюсу м'якої пшениці сорту Зимоярка / І.Р. Горбатюк, І.С. Гнатюк, М.О. Банникова, А.М. Тараненко, Б.В. Моргун // Физиология растений и генетика. — 2015. — Т. 47, № 6. — С. 514-525. — Бібліогр.: 36 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT gorbatûkír vplivregulâtorívrostunaregeneracíinuzdatnístʹkalûsumâkoípšenicísortuzimoârka AT gorbatûkír vplivregulâtorívrostunaregeneracíinuzdatnístʹkalûsumâkoípšenicísortuzimoârka AT bannikovamo vplivregulâtorívrostunaregeneracíinuzdatnístʹkalûsumâkoípšenicísortuzimoârka AT taranenkoam vplivregulâtorívrostunaregeneracíinuzdatnístʹkalûsumâkoípšenicísortuzimoârka AT morgunbv vplivregulâtorívrostunaregeneracíinuzdatnístʹkalûsumâkoípšenicísortuzimoârka AT gorbatûkír vliânieregulâtorovrostanaregeneracionnuûsposobnostʹkallûsamâgkoipšenicysortazimoârka AT gorbatûkír vliânieregulâtorovrostanaregeneracionnuûsposobnostʹkallûsamâgkoipšenicysortazimoârka AT bannikovamo vliânieregulâtorovrostanaregeneracionnuûsposobnostʹkallûsamâgkoipšenicysortazimoârka AT taranenkoam vliânieregulâtorovrostanaregeneracionnuûsposobnostʹkallûsamâgkoipšenicysortazimoârka AT morgunbv vliânieregulâtorovrostanaregeneracionnuûsposobnostʹkallûsamâgkoipšenicysortazimoârka AT gorbatûkír effectofsyntheticauxinlikegrowthregulatorsoncallusregenerativeabilityofcommonwheatcvzymoyarka AT gorbatûkír effectofsyntheticauxinlikegrowthregulatorsoncallusregenerativeabilityofcommonwheatcvzymoyarka AT bannikovamo effectofsyntheticauxinlikegrowthregulatorsoncallusregenerativeabilityofcommonwheatcvzymoyarka AT taranenkoam effectofsyntheticauxinlikegrowthregulatorsoncallusregenerativeabilityofcommonwheatcvzymoyarka AT morgunbv effectofsyntheticauxinlikegrowthregulatorsoncallusregenerativeabilityofcommonwheatcvzymoyarka |
| first_indexed |
2025-11-26T11:53:04Z |
| last_indexed |
2025-11-26T11:53:04Z |
| _version_ |
1850620353096712192 |
| fulltext |
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ И ГЕНЕТИКА. 2015. Т. 47. № 6
УДК 58.085.2:582.542.11:631.811.98
ВПЛИВ РЕГУЛЯТОРIВ РОСТУ НА РЕГЕНЕРАЦIЙНУ ЗДАТНIСТЬ
КАЛЮСУ М’ЯКОЇ ПШЕНИЦI СОРТУ ЗИМОЯРКА
I.Р. ГОРБАТЮК1, I.С. ГНАТЮК1, М.О. БАННИКОВА1, А.М. ТАРАНЕНКО1,
Б.В. МОРГУН1,2
1Iнститут клітинної біології та генетичної інженерії Національної академії наук
України
03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 148
e-mail: molgen@icbge.org.ua
2Інститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України
03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17
Досліджували залежність морфогенетичних реакцій калюсних тканин пшениці
(утворення первинних меристематичних кластерів, регенерантів, коренів) від
вмісту в поживному середовищі синтетичних регуляторів росту ауксинової при-
роди (піклорам, дикамба) та 6-бензиламінопурину (БАП). Первинними експлан-
татами для каллюсогенезу слугували апікальні меристеми пшениці Triticum aes-
tivum. Для встановлення впливу регуляторів росту на частоту регенерації
використано поживне середовище МС, доповнене різними концентраціями ди-
камби (0,2, 0,4, 0,6 мг/л), піклораму (0,15, 0,25, 0,5 мг/л) і БАП (0,5, 0,75, 1 мг/л).
За концентрацій піклораму 0,15 мг/л і БАП 0,5 мг/л утворювалась найбільша
кількість (до 70 %) калюсів з морфогенними осередками. Найефективнішим для
отримання регенерантів (до 35 %) виявилося середовище МСРП4 (0,5 мг/л БАП
і 0,15 мг/л піклораму). Також для отримання регенерантів ефективно поєднува-
ти 0,2 мг/л дикамби та 1 мг/л БАП (до 15 %). Пагони, одержані з калюсу, утво-
рювали корені in vitro й адаптувалися до нестерильних умов. Рослини-регенеран-
ти за культивування в умовах теплиці виявляли високу життєздатність і досягали
генеративної стадії розвитку.
Ключові слова: Triticum aestivum, регулятори росту, піклорам, дикамба, БАП, куль-
тура in vitro.
Пшениця — одна з найцінніших сільськогосподарських культур світу.
Нагальним завданням є розробка методів регенерації in vitro як біотех-
нологічного інструменту для створення її нових форм.
Процес добору оптимального поживного середовища — основа біо-
технології рослин, тому в багатьох лабораторіях проводять оптимізацію
умов культивування in vitro злакових і зокрема пшениці [34]. Результа-
том оптимізації поживних середовищ варіюванням елементів живлення
та натуральних і синтетичних регуляторів росту є створення технології
культивування певного виду, сорту, гібриду рослин in vitro.
На процесі регенерації ґрунтується більшість методів культури клі-
тин і тканин, але регенерація в однодольних рослин ускладнена. Низька
ефективність регенерації однодольних рослин часто унеможливлює от-
римання фертильних рослин [8, 9, 11, 32].
Як стимулятори калюсо- й ризогенезу зазвичай використовують ау-
ксиноподібні регулятори росту [14, 25, 33]. Провідну роль у регенерації
514
© I.Р. ГОРБАТЮК, I.С. ГНАТЮК, А.М. ТАРАНЕНКО, М.О. БАННИКОВА, Б.В. МОРГУН, 2015
пагонів із калюсу відіграють цитокініни, але цей процес неможливий без
участі ауксинів [18, 21, 27]. Вважають, що гормональна взаємодія між аук-
синами і цитокінінами здійснюється через контроль метаболізму цих груп
фітогормонів у рослині. Спричинений ними процес залежить від стану ди-
ференціації клітини, тобто від набору активних, здатних або нездатних до
активування експресії генів [2, 3, 10]. Тому для ініціації морфогенетичних
процесів у культурі рослин in vitro важливим є співвідношення концент-
рацій ауксинів і цитокінінів у поживних середовищах [16, 23, 24, 35].
Для стимуляції утворення пагонів використовують різноманітні
комбінації фітогормонів. Як відомо, бензиламінопурин стимулює реге-
нерацію у більшості рослин, а піклорам і дикамба (синтетичні регулято-
ри росту ауксинової природи) слугують допоміжними компонентами при
регенерації злакових [5, 17, 20, 22].
Метою дослідження було встановлення залежності морфогенних ре-
акцій калюсних тканин пшениці (прямої й непрямої регенерації, ризо-
генезу) від вмісту в поживному середовищі регуляторів росту (піклораму,
дикамби, бензиламінопурину).
Методика
Більшість дослідників як первинні експлантати для калюсогенезу вико-
ристовують незрілі зародки, проте застосування такого типу експлантатів
обмежене сезонністю їх отримання [4, 19, 31]. З огляду на це ми
використовували апікальні меристеми пшениці T. aestivum сорту-дворуч-
ки Зимоярка. Такий вибір вихідного культиваційного матеріалу зумовле-
ний його доступністю у великих кількостях упродовж року [34].
Введення в культуру in vitro здійснювали за модифікованою нами стан-
дартною методикою [17]. Для отримання асептичних проростків-донорів
апікальних меристем насіння послідовно стерилізували 1 %-м розчином
КМnО4 протягом 3 хв, 1 %-м розчином AgNO3 — 2 хв, 96 %-м етанолом —
1 хв і тричі промивали стерильною дистильованою водою [7, 8]. Після сте-
рилізації насіння пророщували за температури 24 °C та 16-годинного фото-
періоду на безгормональному середовищі МС [26] протягом 3 діб.
Апікальні меристеми виділяли з тридобових проростків і культивува-
ли на модифікованому агаризованому поживному середовищі МСК для
калюсоутворення (табл. 1) за 26 °C у темряві впродовж 18 діб (рис. 1).
Сформований 18-добовий калюс переносили на модифіковане по-
живне агаризоване середовище МС (див. табл. 1), доповнене різними
концентраціями регуляторів росту: дикамбою — 3,6-дихлоро-2-метокси-
бензойною кислотою («Duchefa Biochemie»), піклорамом — 4-аміно-
3,5,6-трихлор-2-піридинкарбоксильною кислотою («Duchefa Biochemie»)
та БАП — 6-бензиламінопурином («Sigma»).
Експлантати культивували в чашках Петрі (по 50 у чашці) за
температури 24 °C та 16-годинного фотоперіоду. Кількість зразків мор-
фогенного калюсу визначали на 15-ту добу культивування на модифіко-
ваному середовищі МС, доповненому різними регуляторами росту. Ут-
ворені регенеранти підраховували з 20-ї до 35-ї доби з інтервалом у 5 діб.
Відсоток пагоноутворення визначали як відношення числа експлантатів,
які утворили регенеранти, до загального їх числа.
Регенеранти відокремлювали від калюсу й для ініціації ризогенезу ви-
саджували на поживне середовище МСКП (див. табл. 1). Укорінення три-
вало 2 тижні за температури 24 °C та 16-годинного фотоперіоду. Регенеран-
ти з добре розвиненою кореневою системою адаптували до нестерильних
515
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
умов. Пристосовані до нестерильних умов регенеранти культивували в
умовах теплиці за природного освітлення й температури 22—28 °C.
Результати оброблено статистично за програмою МS Excel. Для
підтвердження їх вірогідності дослідження повторювали тричі й розрахо-
вували найменшу істотну різницю (НIР), яка за Р < 0,05 становила 3,23.
Відносна похибка досліду — 5,4 %.
Результати та обговорення
Морфогенетичний потенціал рослинної клітини у системах in vitro
виявляється в ширшому діапазоні, ніж у природних умовах, завдяки
516
И.Р. ГОРБАТЮК, И.С. ГНАТЮК, М.А. БАННИКОВА и др.
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
ТАБЛИЦЯ 1. Модифіковані поживні середовища, використані у дослідженні
Середо-
вище
Базовий
склад Вітаміни Додатковий
компонент Регулятор росту
Калюсогенез
МСК МС За Гамборгом
[15]
10 мг/л AgNO3 2 мг/л 2,4-Д
Регенерація
МСРП1 МС За Гамборгом 10 мг/л AgNO3 1 мг/л БАП; 0,2 мг/л дикамба
МСРП2 МС Те саме Те саме 1 мг/л БАП; 0,4 мг/л дикамба
МСРП3 МС -"- -"- 1 мг/л БАП; 0,6 мг/л дикамба
МСРП4 МС -"- -"- 0,5 мг/л БАП; 0,15 мг/л піклорам
МСРП5 МС -"- -"- 0,5 мг/л БАП; 0,25 мг/л піклорам
МСРП6 МС -"- -"- 0,5 мг/л БАП; 0,5 мг/л піклорам
МСРП7 МС -"- -"- 0,15 мг/л піклорам; 0,5 мг/л БАП
МСРП8 МС -"- -"- 0,15 мг/л піклорам; 0,75 мг/л БАП
МСРП9 МС -"- -"- 0,15 мг/л піклорам; 1 мг/л БАП
МСРП10 МС -"- -"- 0,2 мг/л дикамба; 0,5 мг/л БАП
МСРП11 МС -"- -"- 0,2 мг/л дикамба; 0,75 мг/л БАП
МСРП12 МС -"- -"- 0,2 мг/л дикамба; 1 мг/л БАП
Контроль
МСПК1 МС -"- -"- 1 мг/л БАП
МСПК2 МС -"- -"- 0,5 мг/л БАП
МСПК3 МС -"- -"- 0,2 мг/л дикамба
МСПК4 МС -"- -"- 0,15 мг/л піклорам
Ризогенез
МСПК 1/2МС Мореля — 0,1 мг/л НОК
Рис. 1. Проростки пшениці сорту Зимоярка на 3-тю добу пророщування (а), виділені з них
апікальні меристеми (б) та 18-добовий калюс (в)
а б в
еволюційно зумовленій здатності до регенерації. Порушення
цілісності організму — основна умова ініціації регенераційних про-
грам, які здійснюються під впливом різноманітних чинників, зокрема
в результаті доповнення поживних середовищ фізіологічно активними
сполуками.
На ранніх етапах культивування калюсної тканини переважають
клітини у G1-фазі, що зумовлює її перехід до диференціації [28]. Тому
для індукції морфогенезу доцільно використовувати молодий калюс,
клітини якого активно діляться, і який має достатньо великий розмір
(5—7 мм). За таких умов максимально реалізується регенераційний по-
тенціал пшениці. Доведено, що регенерація з калюсу м’якої пшениці
можлива тільки за наявності в калюсній тканині щільних ділянок (мор-
фогенних зон), утворених меристемоїдними клітинами [1, 8, 13].
У наших дослідах на 15-ту добу культивування на модифікованому
середовищі МС за умов освітлення в первинній калюсній культурі, от-
риманій з апікальних меристем, з’являлись зелені осередки. Пізніше ча-
стина з них утворювала регенеранти. Розвиток пагонів починався на 3-й
тиждень (з 20-ї доби) культивування первинного калюсу на модифікова-
ному середовищі МС, доповненому регуляторами росту.
Для стимуляції утворення пагонів у пшениці T. aestivum викорис-
товують різноманітні комбінації фітогормонів. Найчастіше як екзоген-
ний регулятор росту для злакових застосовують 2,4-Д [6], БАП [1, 29],
а також дикамбу і піклорам як допоміжні компоненти. Показано [5,
20], що в разі внесення в поживне регенераційне середовище 4 мг/л
піклораму він ефективніше індукує морфогенетичні процеси у пше-
ниці, ячменю та тритордеуму, ніж 2,4-Д. Високі концентрації дикам-
би (2 мг/л) зазвичай використовують для отримання калюсної куль-
тури. Проте пагони можуть утворюватись і за значно меншої кількості
цього фітогормону (0,2 мг/л), але в поєднанні з цитокінінами [30, 36].
Нашим завданням був добір оптимального середовища для регене-
рації пшениці з первинного калюсу апікального походження з викорис-
танням як регуляторів росту БАП, піклораму й дикамби.
Проведено дві серії експериментів зі з’ясування впливу БАП у
поєднанні з дикамбою чи піклорамом на регенерацію пагонів із первин-
ного калюсу пшениці. В першій серії визначали вплив різних концент-
рацій дикамби (0,2; 0,4; 0,6 мг/л) або піклораму (0,15; 0,25; 0,5 мг/л) за
сталої концентрації БАП. Згідно з попередніми даними, при тестуванні
дикамби краще застосовувати 1 мг/л БАП, піклораму — 0,5 мг/л БАП
[17], що було підтверджено в другій серії експериментів.
У другій серії експериментів ми тестували різні концентрації БАП
(0,5; 0,75; 1 мг/л) за сталих концентрацій дикамби (0,2 мг/л) чи пікло-
раму (0,15 мг/л). Загалом було протестовано 12 варіантів модифіковано-
го середовища МС, доповненого регуляторами росту різних концент-
рацій. Дослідження повторювали тричі, відмінностей між показниками
регенерації не виявлено.
При вивченні впливу дикамби контрольним було середовище
МСПК1; при вивченні впливу піклораму — МСПК2; при вивченні впли-
ву БАП — МСПК3 або МСПК4.
Загалом було проаналізовано 325 зразків первинного калюсу при
вивченні впливу дикамби, 327 зразків при вивченні впливу піклораму,
1800 зразків при вивченні впливу БАП.
517
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
В експерименті з визначення впливу дикамби на регенераційну
здатність калюсу пшениці з’ясувалося, що досліджуваний регулятор рос-
ту в поєднанні з 1 мг/л БАП сприяє утворенню регенерантів.
За внесення в середовище 0,2 мг/л дикамби (середовище МСРП1,
див. табл. 1) швидко утворювались морфогенні острівці та пагони-реге-
неранти, причому за такої концентрації дикамби формувалась найбільша
кількість регенерантів. Упродовж усього періоду культивування некрозу
не спостерігали, постійно з’являлися нові пагони, тобто калюс зберігав
морфогенну здатність (рис. 2). На пізніших етапах дослідження (30—
35-та доба) кількість новоутворених регенерантів поступово зменшува-
лась, а калюс втрачав здатність до морфогенезу.
518
И.Р. ГОРБАТЮК, И.С. ГНАТЮК, М.А. БАННИКОВА и др.
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
Рис. 2. Вплив різних концентрацій дикамби в поєднанні з 1 мг/л 6-бензиламінопурину на
регенераційну здатність калюсних культур пшениці сорту Зимоярка (контроль — модифі-
коване поживне середовище для регенерації МСРП1)
Рис. 3. Органогенез культивованих калюсів пшениці на середовищі для регенерації
МСРП2
За добавляння в модифіковане поживне середовище 0,4 мг/л дикам-
би (середовище МСРП2, див. табл. 1) утворювалась велика кількість
морфогенних ділянок, проте органогенез відбувався переважно за типом
ризогенезу (рис. 3). Кількість сформованих пагонів поступово збільшу-
валась протягом перших 15 діб, а на 30—35-ту добу число новоутворень
помітно зменшувалось.
За високого вмісту дикамби (0,6 мг/л) у поживному середовищі
(МСРП3, див. табл. 1) ріст калюсу сповільнювався, частота утворення
морфогенних зон і регенерації знижувалась, що не спостерігалось за до-
бавляння менших її концентрацій (табл. 2). Слід зазначити, що в разі
внесення 0,6 мг/л дикамби регенерація розпочиналась значно пізніше —
на 30-ту добу (див. рис. 2).
Середовище МСРП1 (див. табл. 1) придатне для роботи з калюсною
культурою пшениці T. aestivum, оскільки, згідно з отриманими даними,
саме на ньому спостерігався найвищий відсоток пагоноутворення
(15,1±0,9).
Далі ми вивчали вплив різних концентрацій піклораму (за сталої
кількості БАП — 0,5 мг/л) на регенерацію з морфогенного калюсу. Вста-
519
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
ТАБЛИЦЯ 2. Частота утворення калюсу з морфогенними осередками та регенерації пагонів
0,5 мг/л БАП + піклорам 1 мг/л БАП + дикамба
Концентрація,
мг/л
Морфогенез,
%
Регенерація,
%
Концентрація,
мг/л
Морфогенез,
%
Регенерація,
%
0,15 72,7±4,2* 35,5±2,0* 0,2 91,4±4,3* 15,1±0,9*
0,25 60,0±1,7 25,1±1,1 0,4 89,1±4,0* 12,1±1,0*
0,5 40,4±1,9 25±1,1 0,6 25±1,2 3,7±0,2
П р и м і т к а. Середня частота регенерації у відсотках (разом із похибкою) по кожній
концентрації досліджуваних регуляторів росту. В разі добавляння в модифіковане
поживне середовище МС дикамби чи піклораму без додавання БАП регенерація не
відбувалась.
Рис. 4. Частота регенерації рослин із калюсу на поживному середовищі МС, доповненому
різними концентраціями піклораму в поєднанні з 0,5 мг/л 6-бензиламінопурину (конт-
роль — модифіковане поживне середовище для регенерації МСПК2)
новлено, що за добавляння в регенераційне середовище піклораму в
низьких концентраціях у поєднанні з 0,5 мг/л БАП морфогенетичні про-
цеси в калюсі пшениці стимулюються. За найнижчої з досліджених кон-
центрацій (0,15 мг/л) піклораму (середовище МСРП4, див. табл. 1) утво-
рювалась найбільша кількість морфогенних зон, а також регенерантів на
30—35-ту добу культивування (рис. 4).
Слід зазначити, що після 30-ї доби культивування морфогенного
калюсу нові регенеранти не з’являлись. На наш погляд, це є наслідком
вичерпуванням регенераційного потенціалу калюсу пшениці.
За збільшення концентрації піклораму до 0,25 й 0,5 мг/л (середовище
МСРП5 та МСРП6) кількості морфогенних зон порівняно з нижчою кон-
центрацією зменшувались відповідно на 10 і 36,4 %. Спостерігались також
некроз калюсу та зниження регенераційної активності. Отже, підвищення
концентрації піклораму в регенераційному середовищі понад 0,15 мг/л за-
галом негативно впливає на морфогенетичну здатність калюсу та регене-
рацію пагонів пшениці.
Для підтвердження позитивного ефекту обраної концентрації пікло-
раму (0,15 мг/л) досліджено здатність до морфогенезу не тільки «моло-
дого» (18-добового) калюсу, а й «старого» (30-добового). У 30-добовому
калюсі активно утворювались меристематичні зони, проте частота його
регенерації була нижчою порівняно з 18-добовим (рис. 5).
На основі наведених вище даних встановлено, що найефективнішим
є регенераційне середовище МСРП4 (див. табл. 1). Частота регенерації на
ньому була вищою за частоту регенерації на середовищі МСРП1 (рис. 6).
Крім активного утворення меристематичних зон, регенерації пагонів
і коренів на зазначеному середовищі фізіологічний стан калюсу впродовж
усіх етапів експерименту був задовільний. Важливо, що на пізніх етапах
культивування (30—35 діб) ці показники залишалися стабільно високими.
За наявності в поживному середовищі дикамби порівняно з пікло-
рамом відсоток регенерації і кількість морфогенних зон знижувались
(див. табл. 2). Значна частина калюсу залишалася неморфогенною, пе-
реходила у стаціонарну фазу росту й виявляла ознаки старіння.
520
И.Р. ГОРБАТЮК, И.С. ГНАТЮК, М.А. БАННИКОВА и др.
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
Рис. 5. Утворення регенерантів з 18- і 30-добового калюсу на середовищі МСРП4
Наступну частину експериментів ми присвятили визначенню впли-
ву різних концентрацій БАП за сталого вмісту дикамби (0,2 мг/л) і
піклораму (0,15 мг/л), спираючись на отримані вище результати.
У разі внесення 1 мг/л БАП у поживне регенераційне середовище
МС, доповнене 0,2 мг/л дикамби (середовище МСРП12, див. табл. 1), на
35-ту добу культивування спостерігали найвищу частоту регенерації
(рис. 7). Калюс вирізнявся високим відсотком морфогенезу (81,3 %) і за-
довільним фізіологічним станом. Зі зменшенням вмісту досліджуваного
регулятора росту до 0,75 мг/л (середовище МСРП11, див. табл. 1)
кількість утворених пагонів помітно зменшувалася, проте морфогенних
521
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
Рис. 6. Порівняльна характеристика регенераційної здатності калюсу на поживних середо-
вищах МСРП4 та МСРП1
Рис. 7. Залежність морфогенетичних процесів від вмісту в поживному середовищі різних
концентрацій 6-бензиламінопурину в поєднанні з 0,2 мг/л дикамби (контроль — модифі-
коване середовище для регенерації МСПК3)
кластерів залишалося багато (77,5 %) (табл. 3). Мінімальна кількість ре-
генерантів спостерігалася на регенераційному середовищі МСРП10 (див.
рис. 7).
У разі внесення 0,5 мг/л БАП у поживне модифіковане середовище
МС, доповнене піклорамом (0,15 мг/л) — середовище МСРП7 (див.
табл. 1) спостерігали максимальні відсотки пагоноутворення порівняно з
контролем та відсотками регенерації на середовищах, які містили інші
концентрації БАП (див. рис. 4, 8, табл. 3). Підвищення вмісту цього
фітогормону (середовища МСРП8 та МСРП9, див. табл. 1) призводило
до зниження регенераційної активності, проте позитивно впливало на
морфогенетичні процеси у калюсі пшениці (див. табл. 3). Отримані ре-
зультати підтвердили ефективність і доцільність використання регене-
раційного середовища МСРП4 (див. табл. 1) за роботи з культурою ка-
люсної тканини пшениці T. aestivum in vitro.
Нами показано, що пагони-регенеранти здатні утворювати корені in
vitro й адаптуватися до нестерильних умов. Регенеранти з добре розви-
неною кореневою системою адаптували до нестерильних умов із викори-
станням як первинного адаптаційного субстрату сфагнового моху. Росли-
ни поступово гартували, збільшуючи експозицію на відкритому повітрі від
522
И.Р. ГОРБАТЮК, И.С. ГНАТЮК, М.А. БАННИКОВА и др.
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
ТАБЛИЦЯ 3. Частота морфогенезу та регенерації на поживних середовищах із різним
вмістом 6-бензиламінопурину
0,15 мг/л піклораму + БАП 0,2 мг/л дикамби + БАПКонцентрація
БАП, мг/л Морфогенез, % Регенерація, % Морфогенез, % Регенерація, %
0 71,7±1,4 28,3±1,6 71,7±1,4 13,3±1,6
0,5 72,7±1,6 30,7±0,6 65,6±1,3 4,5±0,4
0,75 63,5±1,4 15,0±0,5 77,5±1,6 11,1±1,1
1 70,0±1,5 20,6±0,9 81,3±1,8 15,1±0,6
Рис. 8. Вплив різних концентрацій 6-бензиламінопурину на регенераційний потенціал ка-
люсної тканини пшениці за використання поживного середовища для регенерації МС, до-
повненого 0,15 мг/л піклораму (контроль — модифіковане поживне середовище для реге-
нерації МСПК4)
523
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
20 хв до цілодобового перебування протягом 2 тижнів. Пристосовані до
нестерильних умов рослини-регенеранти пересаджували у ґрунтосуміш із
торфу, дернового ґрунту та піску (2 : 1 : 1) і культивували в умовах теп-
лиці за природного освітлення й температури 22—28 °C [2].
Адаптовані рослини-регенеранти за культивування в умовах захи-
щеного ґрунту виявляли високу життєздатність (понад 75 %) і досягли
генеративної стадії розвитку (рис. 9).
Отже, згідно з отриманими даними, найвищу здатність до морфоге-
незу має калюс із компактною структурою й повільним темпом наростан-
ня. Саме такий калюс ми рекомендуємо для біотехнологічних досліджень
з метою отримання найбільшого відсотка рослин-регенерантів.
Встановлено, що для активного утворення морфогенних зон та
ефективної регенерації пагонів і коренів доцільно використовувати по-
живне середовище МСРП4 (0,5 мг/л БАП і 0,15 мг/л піклораму). Саме
на такому середовищі утворюється найбільша кількість рослин-регене-
рантів, які добре адаптуються до нестерильних умов.
За наявності в поживному середовищі дикамби утворюється менше
регенерантів, оскільки значна частина калюсу залишається неморфоген-
ною, переходить у стаціонарну фазу росту і виявляє ознаки старіння.
1. Бавол А.В. Дослідження впливу тидіазурону на частоту утворення морфогенного калю-
су та регенерацію пагонів у культурі in vitro м’якої пшениці // Фактори експеримен-
тальної еволюції організмів. — К.: Логос, 2010. — Т. 9. — С. 129—133.
2. Ботаника. Учебник для вузов: в 4 т.: / П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Бре-
зински, К. Кернер; на основе учебника Э. Страсбургенра и др.; пер. с нем. О.В. Артемь-
евой, Т.А. Власовой, И.Г. Карнаухова, Н.Б. Колесовой, М.Ю. Чередниченко. — М.:
Издательский центр «Академия», 2008. — Т. 2. — 496 с.
3. Журавлев Н.Ю., Омелько М.А. Морфогенез у растений in vitro // Физиология расте-
ний. — 2008. — 55, № 5. — С. 643—664.
4. Arzani A., Mirodjagh S.-S. Response of durum wheat cultivars to immature embryo culture, callus
induction and in vitro salt stress // Plant Cell, Tissue Organ Cult. — 1999. — 58. — P. 67—72.
5. Barro F., Martin A., Lazzeri P.A., Barcelo P. Medium optimisation for efficient somatic
embryogenesis and plant regeneration from immature inflorescences and immature scutella of
elite cultivares of wheat, barley and tritordeum // Euphytica. — 1999. — 108. — P. 161—167.
6. Bavol A.V., Dubrovna O.V., Lialko I.I. Regeneration of plants from shoot tips explants of wheat
sprouts // Visnyk Ukrainskoho tovarystva genetykiv i selektsioneriv. — 2007. — 5, N 1—2. —
P. 3—10. (In Ukrainian).
7. Bavol A.V., Dubrovna O.V., Lialko I.I., Zinchenko M. Effect of thidiazuron on the processes
of morphogenesis in culture in vitro wheat // Fiziolohiia i biokhimiia kulturnykh rastenii. —
2011. — 43, N 5. — P. 412—418. (In Ukrainian).
Рис. 9. Укорінення (а) та адаптація до ґрунтових умов рослин-регенерантів (б, в)
а б в
8. Becher T., Haberland G., Koop H. Callus formation and plant regeneration in standard and
microexplants from seedlings of barley (Hordeum vulgare L.) // Plant Cell Rep. — 1992. —
11. — P. 39—43.
9. Chen Jun-Ying, Yue Run-Qing, Xu Hai-Xia, Chen Xin-Jian. Study on plant regeneration of
wheat mature embryos under endosperm-supported culture // Agricult. Sci. China. — 2006. —
5, N 8. — P. 572—578.
10. Coenen C., Lomax T.L. The diageotropica gene differentially affects auxin and cytokinin
responses throughout development in tomato // Plant Physiol. — 1998. — 117. — P. 63—72.
11. Curtis I.S., Nam H.G. Transgenic radish (Raphanus sativus L. Longipinnatus Bailey) by floral-
dip method — plant development and surfactant are important in optimizing transformation
efficiency // Transg. Res. — 2001. — 10. — P. 363—371.
12. Dodds H. John, Roberts L. Experiments in Plant Tissue Culture // John H. Dodds —
International Potato Center, 1985. — P. 232.
13. Eudes F., Achatya S., Laroche A., Selinger L.B., Cheng K.-J. A novel method to induce direct
somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal
plants // Plant Cell, Tissue Organ Cult. — 2003. — 73, N 2. — P. 147—157.
14. Fazeli-Nasab B., Omidi M., Amiritokaldani M. Callus induction and plant regeneration of
wheat mature embryos under abscisic acid treatment // Int. J. Agricult. Crop Sci. — 2012. —
4. — P. 17—23.
15. Gamborg O.L., Eveleigh D.E. Culture methods and detection of glucanases in cultures of wheat
and barley // Can. J. Biochem. — 1968. — 46, N 5. — P. 417—421.
16. Gopitha K., Lakshmi Bhavani A., Senthilmanickam J. Effect of the different auxins and
cytokinins in callus induction, shoot, root regeneration in sugarcane // Int. J. Pharma Bio
Sci. — 2010. — 1. — P. 1—7.
17. Gorbatyuk I.R., Bavol A.V., Holubenko A.V., Morgun B.V. Effect of synthetic auxin like growth
regulators on callus regenerative ability of common wheat cv. Zymoyarka // Biotechnol. acta. —
2015. — 8, N 1. — P. 56—62.
18. Holubenko A.V. Studies of morphogenesis Gentiana macrophylla Pall. in sterile culture condi-
tions // Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu «Introduktsiia ta zberezhennia roslyn-
noho riznomanittia». — 2004. — 7. — P. 52—53. (In Ukrainian).
19. Kachhwaha S., Varshney A., Kothari S.L. Somatic embryogenesis and long term high plant
regeneration from barley (Hordeum vulgare L.) using picloram // Cereal Res. Comm. —
1997. — 25. — P. 117—126.
20. Keresa S.,·Baric M., Sarcevic H., Marchetti St. Callus induction and plant regeneration from
immature and mature embryos and immature inflorescences of eight Croatian winter wheat
cultivars (Triticum aestivum L.) // Die Bodenkultur. — 2003. — 54, N 3. — P. 155—161.
21. Khatun M.R. Effect of callus induction media and phytohormones on regeneration of shoots
in spring wheat // J. Agrofor. Environ. — 2013. — 7, N 1. — P. 93—96.
22. Kotchoni S., Noumavo P., Adjanohoun A., Russo D., Dell’Angelo J., Gachomo E., Baba-Moussa L.
A simple and efficient seed-based approach to induce callus production from B73 maize geno-
type // Amer. J. Mol. Biol. — 2012. — 2. — P. 380—385.
23. Kruglova N.N., Seldimirova O.A., Zaitsev D., Katasonova A.A. Biotechnological evaluation of
explants for obtaining regenerated in vitro plants of spring wheat in order adaptive selection in
the conditions of the Southern Urals // Izv. Chelyab. NCUrO RAN. — 2006. — 2, N 32. —
P. 94—98. (In Russian).
24. Kruglova N.N., Dubrovnaya O.V. Morphogenesis of cereal androclinal calluses in vitro //
Fiziologiia i biokhimiia kulturnykh rastenii. — 2011. — 43, N 1. — P. 15—25. (Russian).
25. Maksimov I.V, Yarullina L.G., Surina O.B. The effect of exogenous phytohormones on resis-
tance of wheat calluses to Tilletia caries (D.C.) Tul. & C. Tul // Amer. J. of Plant Sci. —
2014. — 5. — P. 1745—1754.
26. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue
cultures // Physiol. Plant. — 1962. — 15, N 3. — P. 473—497.
27. Murray J.A.H., Jones A., Godin C., Traas J. Systems analysis of shoot apical meristem growth
and development: integrating hormonal and mechanical signaling // Plant Cell. — 2012. —
24. — P. 3907—3919.
28. Musienko M.M., Paniuta O.O. Plant biotechnology. Tutorial. — Kyiv: Vyd.-polihraf. Tsentr
«Kyivskyi universytet», 2005. — 114 p. (In Ukrainian).
29. Nonda R., Rout G. In vitro somatic embryogenesis and plant regeneration in Acacia arabica //
Plant Cell, Tissue Organ Cult. — 2003. — 73, N 2. — P. 131—135.
30. Papenfuss J.M., Carman J.G. Enhanced regeneration from wheat callus cultures using dicam-
ba and kinetin // Crop Sci. — 1987. — 27. — P. 588—593.
31. Przetakiewicz A., Orczyk W., Nadolska-Orczyk A. The effect of auxin on plant regeneration of wheat,
barley and triticale // Plant Cell, Tissue, Organ Cult. — 2003. — 73. — P. 245—256.
32. Rashid U. et al. Establishment of an efficient callus induction and plant regeneration system
in Pakistani wheat (Triticum aestivum) cultivars // Electronic J. of Biotechnol. — 2009. —
12. — P. 4—5.
524
И.Р. ГОРБАТЮК, И.С. ГНАТЮК, М.А. БАННИКОВА и др.
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
33. Sassi M., Ali O., Boudon F. et al. An auxin-mediated shift toward growth isotropy promotes organ
formation at the shoot meristem in Arabidopsis // Current Biol. — 2014. — 24. — P. 1—8.
34. Sharma V.K., Hansch R., Mendel R.R., Schulze J. Influence of picloram and thidiazuron on high
frequency plant regeneration in elite cultivars of wheat with long-term retention of morpho-
genecity using meristematic shoot segments // Plant Breed. — 2005. — 124. — P. 242—246.
35. Ying-Hua Su, Yu-Bo Liu, Xian-Sheng Zhang. Auxin-cytokinin interaction regulates meristem
development // Mol. Plant. — 2011. — 4, N 4. — P. 616—625.
36. Zamora A.B., Scott K.J. Callus formation and plant regeneration from wheat leaves // Plant
Sci. Lett. — 1983. — 29. — P. 183—189.
Отримано 26.10.2015
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
КАЛЛЮСА МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ СОРТА ЗИМОЯРКА
И.Р. Горбатюк1, И.С. Гнатюк1, М.А. Банникова1, А.Н. Тараненко1, Б.В. Моргун1,2
1Институт клеточной биологии и генетической инженерии Национальной академии наук
Украины, Киев
2Институт физиологии растений и генетики Национальной академии наук
Украины, Киев
Исследовали зависимость морфогенетических реакций каллюсных тканей пшеницы (обра-
зование первичных меристематических кластеров, регенерантов, корней) от содержания в
питательной среде синтетических регуляторов роста ауксиновой природы (пиклорам, ди-
камба) и 6-бензиламинопурина (БАП). Первичными эксплантатами для каллюсогенеза
служили апикальные меристемы пшеницы Triticum aestivum. Для определения влияния
регуляторов роста на частоту регенерации использована модифицированная питательная
среда МС, дополненная различными концентрациями дикамбы (0,2; 0,4; 0,6 мг/л), пикло-
рама (0,15; 0,25; 0,5 мг/л) и БАП (0,5; 0,75; 1 мг/л). При концентрациях пиклорама 0,15
мг/л и БАП 0,5 мг/л образовывалось наибольшее количество (до 70 %) каллюсов с морфо-
генными очагами. Наиболее эффективной для получения регенерантов (до 35 %) оказалась
среда МСРП4 (0,5 мг/л БАП и 0,15 мг/л пиклорама). Также для получения регенерантов
эффективным является сочетание 0,2 мг/л дикамбы и 1 мг/л БАП (до 15 %). Побеги, вы-
ращенные из каллюса, образовывали корни in vitro и адаптировались к нестерильным ус-
ловиям. Растения-регенеранты при культивировании в условиях теплицы проявляли высо-
кую жизнеспособность и достигали генеративной стадии развития.
EFFECT OF SYNTHETIC AUXIN-LIKE GROWTH REGULATORS ON CALLUS
REGENERATIVE ABILITY OF COMMON WHEAT CV. ZYMOYARKA
I.R. Gorbatyuk1, I.S. Gnatyuk1, M.O. Bannikova1, A.M. Taranenko1, B.V. Morgun1,2
1Institute of Cell Biology and Genetic Engineering, National Academy of Sciences of Ukraine
148 Acad. Zabolotnogo, Kyiv, 03143, Ukraine
2Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine
31/17 Vasylkivska St., Kyiv, 03022, Ukraine
The dependency between the morphogenetic reactions of wheat callus tissue (formation of primary
meristematic clusters, regenerants, roots) and the content of synthetic auxin-like growth regulators
(picloram, dicamba) along with 6-bensylaminopurine (BAP) in nutrient medium has been studied.
Apical meristems of wheat (Triticum aestivum) were used as primary explants for callusogenesis.
Modified MS nutrient medium, supplemented with different concentrations of dicamba (0.2; 0.4;
0.6 mg/l), picloram (0.15; 0.25; 0.5 mg/l) and BAP (0.5; 0.75; 1 mg/l), was used to find out influ-
ence of growth regulators on regeneration frequency. Formation of the greatest number (up to
70 %) of calli with morphogenic zones was detected at 0.15 mg/l concentration of picloram and
0.5 mg/l of BAP. The MS medium with that content turned out to be the most efficient to pro-
duce regenerants (up to 35 %) as well as the one combining 0.2 mg/l dicamba and 1 mg/l BAP
(up to 15 %). The shoots derived from callus were able to form roots in vitro and to adapt to sep-
tic conditions. The regenerants demonstrated high viability and reached generative stage of growh
during cultivation in greenhouse.
Key words: Triticum aestivum, growth regulators, picloram, dicamba, BAP, in vitro culture.
525
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА РЕГЕНЕРАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47. № 6
|