Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений
На основе соматического эмбриогенеза и органогенеза каладиума разработаны системы in vitro получения и сохранения растений. Исследовано влияние концентрации кинетина и БАП на индукцию формирования соматических зародышей и адвентивных почек. Регенеранты были адаптированы in vivo. На основі соматич...
Saved in:
| Published in: | Фактори експериментальної еволюції організмів |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178236 |
| 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: | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений / И.В. Митрофанова, В.Н. Ежов, Н.Н. Иванова, С.В. Челомбит // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2008. — Т. 5. — С. 246-250. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859656290792374272 |
|---|---|
| author | Митрофанова, И.В. Ежов, В.Н. Иванова, Н.Н. Челомбит, С.В. |
| author_facet | Митрофанова, И.В. Ежов, В.Н. Иванова, Н.Н. Челомбит, С.В. |
| citation_txt | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений / И.В. Митрофанова, В.Н. Ежов, Н.Н. Иванова, С.В. Челомбит // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2008. — Т. 5. — С. 246-250. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фактори експериментальної еволюції організмів |
| description | На основе соматического эмбриогенеза и органогенеза каладиума разработаны
системы in vitro получения и сохранения растений. Исследовано влияние концентрации
кинетина и БАП на индукцию формирования соматических зародышей и адвентивных
почек. Регенеранты были адаптированы in vivo.
На основі соматичного ембріогенезу і органогенезу каладіума розроблено системи
іn vіtro одержання та збереження рослин. Досліджено вплив концентрації кінетину і
БАП на індукцію формування соматичних зародків та адвентивних бруньок.
Регенеранти були адаптовані іn vіvo.
On the basis of somatic embryogenesis and organogenesis of caladium the in vitro
systems of plants obtaining and preservation have been developed. Influence of kinetin and
BAP concentration on inducing of somatic embryo and adventive buds formation has been
investigated. The regenerants have been transferred to conditions in vivo.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:39:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
246
20. Круглова Н.Н. Микроспора злаков как модельная система для изучения
путей морфогенеза: Автореф. …д-ра биол. наук / 03.00.05. – Институт биологии
Уфимского центра РАН. – Уфа. – 2002. – 48 с.
Резюме
Исследована способность к регенерации новообразований в культуре пыльников
пшеницы у генотипов, отличающихся продолжительностью периода «всходы-
колошение». Показано, что уровень регенерации зеленых растений в культуре
пыльников пшеницы выше у генотипов, с более непродолжительным периодом
«всходы – колошение». Предложено использовать продолжительность периода
«всходы – вакуолизированная микроспора» при прогнозировании уровня регенерации
генотипов в культуре пыльников озимой мягкой пшеницы.
Досліджена регенераційна здатність новоутворень в культурі пиляків у генотипів,
які відрізнялися за тривалістю періоду розвитку «сходи-колосіння». Показано, що
рівень регенерації зелених рослин в культурі пиляків пшениці вищій у генотипів, із
нетривалим періодом «сходи-колосіння». Запропоновано використовувати показник
тривалості періоду «сходи-вакуолізована мікроспора» при прогнозуванні рівня
регенерації генотипів в культурі пиляків м’якої пшениці.
Research of regeneration ability of new formations in the anther culture of wheat at
genotypes different by duration of «ear emergence - heading» period was conducted. It was
shown, that the level of regeneration of green plants in the anther culture of wheat is higher at
genotypes, with shorter «ear emergence - microspore» period. It was suggested to use
duration of period «ear emergence - microspore» at prognostication of genotypes with high
level of regeneration in the anther culture of common wheat.
МИТРОФАНОВА И.В., ЕЖОВ В.Н., ИВАНОВА Н.Н., ЧЕЛОМБИТ С.В.
Никитский ботанический сад – Национальный научный центр,
Украина, 98648, АР Крым, Ялта, e-mail: in_vitro@.ukr.net
РАЗЛИЧНЫЕ ПУТИ МОРФОГЕНЕЗА IN VITRO КАЛАДИУМА (CALADIUM
HORTULANUM BIRDSEY.) КАК СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СОХРАНЕНИЯ
РАСТЕНИЙ
Каладиум (Caladium hortulanum Birdsey.) относится к семейству ароидных и очень
популярен среди декоративных растений. Эту культуру в последние годы широко
используют для озеленения зимних садов. Однако, известно, что каладиум очень
трудно размножается традиционными методами [4].
Первые работы по культуре тканей C. hortulanum появились в начале 70-х годов
прошлого столетия. Они касались изучения вирусных болезней этой культуры и
разработки метода культуры меристем для оздоровления [8]. Значительно позже
появились отдельные публикации об исследованиях прямой и непрямой регенерации
растений каладиума в условиях in vitro [2, 5, 7, 10]. В настоящее время американские
ученые работают в области селекции in vitro каладиума. Проращивая пыльцу этого
растения, они научились в течение короткого времени сохранять ее в условиях in vitro
[6]. Впервые изучением вопросов соматического эмбриогенеза in vitro каладиума
начали заниматься в отделе биотехнологии и биохимии растений НБС-ННЦ [3].
Однако результаты всех работ, проводимых с культурой каладиума, показали, что
до сих пор не выявлены морфогенетические потенции органов и тканей различных
сортов каладиума в условиях in vitro и соответственно не разработаны эффективные
247
биотехнологические системы получения и сохранения этого трудноразмножаемого
растения.
Целью настоящего исследования было выявление различных путей морфогенеза
растений каладиума (C. hortulanum) в условиях in vitro.
Материалы и методы
Исследования по культуре органов и тканей каладиума выполняли на базе отдела
биотехнологии и биохимии растений Никитского ботанического сада – Национального
научного центра в 2001-2005 гг. Для исследований были отобраны два сорта, из
коллекционного генофонда НБС-ННЦ и 3 сорта, любезно предоставленные нам
сотрудником Литовского аграрного университета Dr. Simas Gliozeris: сильнорослый –
сорт Triumphe de Compte, среднерослые – сорта Pink Gem, Gypsy Rose, White Christmas,
низкорослый – Frieda Hemple. Период вегетации этих растений – с апреля по ноябрь.
Для стерилизации растительных эксплантов, отобранных с взрослых растений в
период с мая по сентябрь, использовали различные антисептики, такие как 70%-ный
этиловый спирт (С2Н5ОН), 1% и 1,8%-ные растворы гипохлорита натрия (NaClO),
0,08%-ный раствор AgNO3, 1%-ный раствор Thimerosal (Sigma, США). Эффективность
стерилизации повышали за счет добавления в стерилизующие растворы детергента
Tween-80 (2-3 капли).
Работу по вычленению первичного экспланта проводили в ламинарных боксах
марки «Fatran Lf» (Чехия).
Для культивирования эксплантов использовали питательную среду, содержащую
минеральные соли по прописи Мурасиге и Скуга (МС) [9]. Во все питательные среды
добавляли 554,93 мкМ мезоинозита, 0,1 мкМ тиамина-НСl, 2,43 мкМ пиридоксина-HCl,
4,06 мкМ никотиновой кислоты, 3% сахарозы, 0,8% агара. рН среды доводили до
показателя 5,6.
Для индукции регенерационных процессов in vitro каладиума в питательные
среды добавляли 1,36-5,56 мкМ зеатина, 1,0-9,0 мкМ тидиазурона (ТДЗ, Sigma, США),
кинетин (Sigma, США) в концентрации 1,39-4,60 мкМ и 5,37 мкМ НУК (Sigma, США),
БАП (Sigma, США) в концентрации 0,89-4,40 мкМ и 1,07-5,37 мкМ НУК, 0,98-2,48 мкМ
ИМК (Sigma, США).
Высечки листа культивировали в термостате при температуре 25 °С в отсутствии
освещения, а также в культуральной комнате на свету при постоянной температуре
24±1 °С, интенсивности освещения 40 мкМ м-2 с-1 и 16-часовом фотопериоде.
Субкультивирование тканей и органов проводили через 30 суток. Каждый
эксперимент был поставлен трижды в 10-кратной повторности.
Для приготовления препаратов растительную ткань фиксировали в растворах 2,5%
глутарового альдегида с 2% формальдегидом, затем пропитывали пропиленгликолем
при –20ºС, после чего заливали в ПЭГ-1500 [1]. Срезы получали с использованием
микротома «МС-2» (Россия) толщиной 5 и 10 микрон и окрашивали 0,1%-ным водным
раствором акридинового оранжевого, 0,5%-ным водным раствором толуидинового
синего и DAPI. Препараты исследовали с помощью флуоресцентного микроскопа
«Leica DMLB» (Германия).
Результаты и обсуждение
Известно, что правильный выбор первичного экспланта, способа стерилизации,
применение экзогенных регуляторов роста, условия культивирования позволяют
регулировать морфогенетические процессы в культуре органов и тканей и получать
желаемый результат. В качестве первичных эксплантов были использованы высечки
листа и сегменты черешков каладиума сортов Pink Gem, Triumphe de Compte, Gypsy
Rose, Friedf Hempel, White Christmas. Отбор листьев с черешками исследуемых сортов
каладиума и введение их в культуру in vitro проводили с началом появления нормальных
листьев (май) и в период его вегетации по сентябрь включительно. Было установлено,
248
что листья, отобранные в период с мая по июль, были наиболее морфогенными, при этом
частота образования соматических зародышей достигала 86-100%.
Одной из основных проблем, препятствующих успешному применению
биотехнологических методов в размножении растений, является стерилизация
исходного растительного материала эксплантов для получения асептической культуры.
Нам удалось освободить исходный материал от экзогенной бактериальной и грибной
инфекции, применяя метод последовательной стерилизации в 1,8%-ном растворе
гипохлорита натрия (5 мин) и 70%-ном этаноле (1 мин). Присутствие в качестве
антисептиков нитрата серебра и Thimerosal способствовало выходу 79,3 ± 5,3%
стерильных эксплантов, однако их воздействие вызывало не только сильный ожог
тканей, но снижало частоту регенерации микропобегов.
В процессе исследования был модифицирован состав питательной среды МС (С1)
и подобраны оптимальные концентрации цитокинина для индукции
морфогенетических процессов в тканях листа, приводящих к соматическому
эмбриогенезу. Нами было отмечено, что использование зеатина не оказывало
индуцирующее действие как на процессы дедифференциации, так и дифференциации
тканей листа. В присутствии ТДЗ по периметру высечки листа формировался рыхлый
светло-зеленый каллус. Введение кинетина в концентрации 2,32 мкМ способствовало
образованию соматических зародышей на 50-72% листовых дисках у исследуемых
сортов каладиума.
Вычленяя высечки листа размером 10 х 10 мм из разных зон только что
раскрывшейся листовой пластинки и помещая их на питательную среду с кинетином,
удалось определить наиболее морфогенные зоны, способные к прямому и непрямому
соматическому эмбриогенезу. Это зоны соединения листовой пластинки с черешком и
край высечки листа. Период развития от введения первичных эксплантов обоих сортов
каладиума в культуру до появления глобулярных структур по краю высечки листа без
этапа каллусообразования составил 30 суток.
Наряду с этим было установлено, что путь реализации морфогенетического
потенциала эксплантов зависит от условий культивирования. Так, в термостате
формировались только соматические зародыши. Эмбриоид в среднем формировал 2-3
корешка. Особых различий в количестве и длине корней у соматических зародышей,
образовавшихся из высечек листа и сегментов черешка, отмечено не было. Однако
корни у эмбриоидов, развивающихся из листа, были мощнее и имели корневые
волоски. На свету происходило три морфогенетических процесса: органогенез в
морфогенном каллусе, непрямой и прямой соматический эмбриогенез. В зоне
соединения листовой пластинки с черешком эмбриогенные структуры появлялись
непосредственно в эпидермальной и субэпидермальной зоне высечки листа. В течение
последующих 30 суток наблюдали развитие полноценных соматических зародышей. В
присутствии кинетина в питательной среде С1 в концентрации 2,32 мкМ и 5,37 мкМ
НУК среднее количество соматических эмбриоидов на эксплант достигало 10 ± 1,4
штук. Последующие пассажи соматических зародышей на питательную среду С1
индуцировали вторичный эмбриогенез. Вторичные эмбриоиды формировались
непосредственно на первичных соматических зародышах.
В процессе исследований было выявлено, что на индукционной среде растения
развивались очень медленно, поэтому для массового образования растений из
эмбриоидов концентрацию НУК уменьшали в 10 раз. Весь процесс от введения
эксплантов до регенерации растений составил 3 месяца.
При культивировании in vitro высечек листа каладиума на средах с БАП и НУК
было отмечено различие в особенностях органогенеза и соматического эмбриогенеза у
5 сортов каладиума. Так, меристемоиды, из которых затем развивались адвентивные
почки у сорта Pink Gem и Gypsy Rose, формировались в каллусе. При этом у сорта
Triumphe de Compte, White Christmas and Frieda Hempel адвентивные почки и
249
эмбриоиды образовывались непосредственно по краю высечки листа без этапа
каллусообразования. В результате проведенных исследований установлены
оптимальные концентрации регуляторов роста (2,22 мкМ БАП и 2,69 мкМ НУК –
питательная среда С2), индуцирующие формирование максимального количества
микропобегов и эмбриоидов. Увеличение концентрации регуляторов роста приводило к
снижению регенерационного потенциала и оводнению образовавшихся микропобегов.
В том случае, когда путь развития экспланта реализовался через непрямую регенерацию
микропобегов, в течение 20-30 суток на эксплантах образовывался компактный каллус
светло-зеленого цвета. После этапа каллусообразования через 14 суток культивирования
отмечали появление меристемоидов. Затем на 21 сутки происходила регенерация
микропобегов, а в течение последующих 14 суток появлялись корни и развивались
полноценные растения. После декапетирования регенерантов в их основании активно
закладывались адвентивные почки. Количество адвентивных микропобегов достигало в
среднем 15-20 штук на эксплант.
Образование соматических зародышей в эмбриогенном каллусе также
происходило на питательной среде С2. Однако появление эмбриоидов было отмечено
на 7 сутки после образования каллуса. При таком способе формирования эмбриоидов
для глобулярных зародышей была характерна более насыщенная зеленая окраска.
Формирование соматических зародышей происходило асинхронно: в одно и тоже
время появлялись новые эмбриоиды и развивались растения (рис.). Регенеранты легко
отделялись от самого каллуса и их высаживали на адаптацию в условия in vivo или
доращивали на питательной среде с 0,02 мкМ НУК.
Путем прямой регенерации микропобегов при последовательных
субкультивированиях из одного экспланта в течение года можно получить до 5·106
микропобегов. Для укоренения микропобегов каладиума использовали ИМК в
концентрации 0,98-2,48 мкМ. Среднее количество корней на эксплант достигало 4,5
штук.
Одновременное развитие эмбриоидов и растений каладиума на среде С2
В результате соматического эмбриогенеза из одной высечки листа можно было
получить более 10·106 растений, исключая затраты на стадию укоренения.
Эффективность адаптации регенерантов каладиума в смешенном субстрате торфа
и песка (3:1) или в перлите составила 90–96%.
Выводы
Таким образом, нами установлены оптимальные сроки отбора листьев каладиума
(май-июль) для введения в условия in vitro. Показано, что в результате применения
1,8%-ный раствора гипохлорита натрия (5 мин) и 70%-ного этанола (1 мин) получено
96,5% эксплантов, свободных от контаминации. На основе изучения действия
250
экзогенных факторов (кинетина и НУК) на реализацию морфогенетического
потенциала высечек листа 5 сортов каладиума определены основные пути регенерации
растений и разработаны биотехнологические системы получения и сохранения
каладиума через соматический эмбриогенез и органогенез in vitro.
Литература
1. Дженсен У. Ботаническая гистохимия. – М.: Мир, 1965. – 374 с.
2. Калинин Ф.Л., Кушнир Г.П., Сарнацкая В.В. Технология
микроклонального размножения растений. – Киев: Наукова думка, 1992. – 232 с.
3. Митрофанова И.В., Соколов О.И., Митрофанова О.В., Иванова Н.Н. Пути
реализации морфогенетического потенциала каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.)
и цветной каллы (Zantedeschia hybrida) в условиях in vitro // Біологічний вісник. – 2006.
– Т. 10, № 1. – С. 64-67.
4. Чуб В., Лезина К. Все о комнатных растениях. – М.: ЭКСМО-Пресс, 2002. –
336 с.
5. Chan L.-K., Tan C.M., Chew G.S. Micropropagation of the Araceae ornamental
plants // Acta Horticulturae. – 2003. – N 616. – P. 383-390.
6. Deng Z., Harbaugh B.K. Technique for in vitro pollen germination and short-
term pollen storage in caladium // HortSci. – 2004. – Vol. 39. – P. 365-367.
7. Gliozeris S., Tamosiunas A., Stuopyte L. Effect of BAP and 2,4-D on in vitro
regeneration of some cultivars of Caladium hortulanum // Plant Tissue Culture: Abstracts 4th
Intl. Conf. (1-3 Nov. 2001, Dhaka). – Dhaka, 2001. – P. 26.
8. Hartman R.D. Dasheen mosaic virus and other phytopatogen eliminated from
caladium, taro and cocoyam by culture of shoot tips // Phytopath. – 1974. – Vol. 64. – P. 237-240.
9. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with
tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. – 1962. – Vol. 15, N 3. – P. 473-497.
10. Tamosiunas A., Gliozeris S., Stuopyte L. Prospects for micropropagation of
Caladium as pot plants production // Plant Tissue Culture: From Theory to Practice: Abstracts
Intl. Conf. of Baltic States (27-28 May 2004, Salaspils, Latvia). – Salaspils, 2004. – P. 61.
Резюме
На основе соматического эмбриогенеза и органогенеза каладиума разработаны
системы in vitro получения и сохранения растений. Исследовано влияние концентрации
кинетина и БАП на индукцию формирования соматических зародышей и адвентивных
почек. Регенеранты были адаптированы in vivo.
На основі соматичного ембріогенезу і органогенезу каладіума розроблено системи
іn vіtro одержання та збереження рослин. Досліджено вплив концентрації кінетину і
БАП на індукцію формування соматичних зародків та адвентивних бруньок.
Регенеранти були адаптовані іn vіvo.
On the basis of somatic embryogenesis and organogenesis of caladium the in vitro
systems of plants obtaining and preservation have been developed. Influence of kinetin and
BAP concentration on inducing of somatic embryo and adventive buds formation has been
investigated. The regenerants have been transferred to conditions in vivo.
ОРЛОВСКАЯ О.А., САКОВИЧ В.И., ЛЕМЕШ В.А., ХОТЫЛЕВА Л.В.
Институт генетики и цитологии НАН Беларуси,
Беларусь, 220072, Минск, ул. Академическая, 27, e-mail:O.Orlovskaya@igc.bas-net.by
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ЭКСПЛАНТА НА РЕГЕНЕРАЦИЮ ПОБЕГОВ ИЗ
ГИПОКОТИЛЬНЫХ СЕГМЕНТОВ РАСТЕНИЙ ЛЬНА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-178236 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2219-3782 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:39:30Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Митрофанова, И.В. Ежов, В.Н. Иванова, Н.Н. Челомбит, С.В. 2021-02-18T12:07:32Z 2021-02-18T12:07:32Z 2008 Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений / И.В. Митрофанова, В.Н. Ежов, Н.Н. Иванова, С.В. Челомбит // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2008. — Т. 5. — С. 246-250. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178236 На основе соматического эмбриогенеза и органогенеза каладиума разработаны системы in vitro получения и сохранения растений. Исследовано влияние концентрации кинетина и БАП на индукцию формирования соматических зародышей и адвентивных почек. Регенеранты были адаптированы in vivo. На основі соматичного ембріогенезу і органогенезу каладіума розроблено системи іn vіtro одержання та збереження рослин. Досліджено вплив концентрації кінетину і БАП на індукцію формування соматичних зародків та адвентивних бруньок. Регенеранти були адаптовані іn vіvo. On the basis of somatic embryogenesis and organogenesis of caladium the in vitro systems of plants obtaining and preservation have been developed. Influence of kinetin and BAP concentration on inducing of somatic embryo and adventive buds formation has been investigated. The regenerants have been transferred to conditions in vivo. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Фактори експериментальної еволюції організмів Технології in vitro: проблеми та перспективи Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений Article published earlier |
| spellingShingle | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений Митрофанова, И.В. Ежов, В.Н. Иванова, Н.Н. Челомбит, С.В. Технології in vitro: проблеми та перспективи |
| title | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений |
| title_full | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений |
| title_fullStr | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений |
| title_full_unstemmed | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений |
| title_short | Различные пути морфогенеза in vitro каладиума (Caladium hortulanum Birdsey.) как способы получения и сохранения растений |
| title_sort | различные пути морфогенеза in vitro каладиума (caladium hortulanum birdsey.) как способы получения и сохранения растений |
| topic | Технології in vitro: проблеми та перспективи |
| topic_facet | Технології in vitro: проблеми та перспективи |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178236 |
| work_keys_str_mv | AT mitrofanovaiv različnyeputimorfogenezainvitrokaladiumacaladiumhortulanumbirdseykaksposobypolučeniâisohraneniârastenii AT ežovvn različnyeputimorfogenezainvitrokaladiumacaladiumhortulanumbirdseykaksposobypolučeniâisohraneniârastenii AT ivanovann različnyeputimorfogenezainvitrokaladiumacaladiumhortulanumbirdseykaksposobypolučeniâisohraneniârastenii AT čelombitsv različnyeputimorfogenezainvitrokaladiumacaladiumhortulanumbirdseykaksposobypolučeniâisohraneniârastenii |