Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин

Розглянуто основні методи збереження генофонду рослин на основі підходів in situ та ex situ. Описано методи біотехнології (культура in vitro, кріоконсервація), які застосовуються для створення колекцій генетичного різноманіття рослин, і проаналізовано можливості та обмеження кожного з них. Рассмотре...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Цитология и генетика
Date:	2010
Main Author:	Белокурова, В.Б.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2010
Subjects:	Обзорные статьи
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66729
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:	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин / В.Б. Белокурова // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 3. — С. 58-72. — Бібліогр.: 98 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860132595260456960
author	Белокурова, В.Б.
author_facet	Белокурова, В.Б.
citation_txt	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин / В.Б. Белокурова // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 3. — С. 58-72. — Бібліогр.: 98 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Цитология и генетика
description	Розглянуто основні методи збереження генофонду рослин на основі підходів in situ та ex situ. Описано методи біотехнології (культура in vitro, кріоконсервація), які застосовуються для створення колекцій генетичного різноманіття рослин, і проаналізовано можливості та обмеження кожного з них. Рассмотрены основные методы сохранения генофонда растений, включающие подходы in situ и ex situ. Описаны основные методы биотехнологии (культура in vitro, криоконсервация), которые применяются для создания коллекций генетического разнообразия растений, а также проанализированы возможности и ограничения каждого из них. The main methods of conservation of plant biodiversity using in situ and ex situ approaches are analyzed in the review. Potentials and problems of biotechnology (in vitro culture, cryopreservation) for storage of plant germplasm are discussed.
first_indexed	2025-12-07T17:45:27Z
format	Article
fulltext	УДК 57.086.83:502.75 В.Б. БЕЛОКУРОВА Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ E!mail: lera@iicb.kiev.ua МЕТОДИ БІОТЕХНОЛОГІЇ В СИСТЕМІ ЗАХОДІВ ЗІ ЗБЕРЕЖЕННЯ БІОРІЗНОМАНІТТЯ РОСЛИН Розглянуто основні методи збереження генофонду рослин на основі підходів in situ та ex situ. Описано мето� ди біотехнології (культура in vitro, кріоконсервація), які застосовуються для створення колекцій генетичного різноманіття рослин, і проаналізовано можливості та обмеження кожного з них. Вступ. Поступове зменшення біорізноманіт� тя рослин є проблемою загальносвітового мас� штабу. Інтенсивність впливу людської діяль� ності на довкілля призвела до деградації та фрагментації природних ареалів, що супровод� жується втратою видів та зменшенням генетич� ного різноманіття; глобальні кліматичні зміни також істотно впливають на навколишнє сере� довище [1–5]. За останні десятиріччя значно еволюціонувало розуміння необхідності охоро� ни навколишнього середовища у взаємодії з цілями сталого розвитку. У 80�х роках ХХ сто� річчя сформувалась нова галузь біологічної науки – біологія охорони навколишнього се� редовища (conservation biology), синтетична, міждисциплінарна наука, основні завдання якої полягають у забезпеченні інтелектуальни� ми та технологічними засобами, що покликані запобігати, мінімізувати та/або відновлювати екологічні втрати, у розробці принципів та ме� тодів збереження біологічного різноманіття [5, 6]. Кульмінацією важливих міжнародних іні� ціатив в цьому напрямі стало прийняття у 1992 р. на конференції ООН по оточуючому середовищу Конвенції про біологічне різно� маніття. Серед основних завдань, які постають в зв’язку з необхідністю охорони різноманіття рослинного світу, виділяють вивчення та до� кументування рослинного різноманіття, його збереження, екологічно безпечне використан� ня тощо [7]. Необхідність збереження біоріз� номаніття традиційно пов’язують з етнобота� нічним використанням рослин як джерела їжі, медикаментів, волокон, будівельних матеріа� лів, для задоволення культурних потреб. Крім того, рослини відіграють безпосередню роль у створенні широкого спектра життєво необхід� них для людини умов існування (якість повіт� ря, регуляція якості ґрунтів та води, утилізація токсичних відходів тощо) [5, 8]. Генетична мінливість рослин, яка потребує збереження, може проявлятися як на рівні ви� ду, так і на рівні різновидів, сортів або місце� вих популяцій. Виснаження генетичних ресур� сів загрожує генофонду як дикорослих, так і культивованих видів, в тому числі стародавніх місцевих сортів та різновидів, створених в ми� нулому, які являють собою широку вибірку природної мінливості, притаманну виду в ціло� му. Цей матеріал може бути втрачений, якщо не знаходиться в комерційному використанні. Водночас добре відомим фактом є інтенсивне ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 358 Обзорные статьи © В.Б. БЕЛОКУРОВА, 2010 використання відносно невеликої кількості сучасних високопродуктивних сортів [1, 5, 9, 10]. Основні недоліки більшості з них – чутли� вість до захворювань, шкідників, абіотичних факторів, недостатня харчова цінність, не� можливість тривалого зберігання плодів тощо, тому потреба в генетичному матеріалі для створення нових якісних сортів не зникає [2, 8, 11, 12]. Генетична основа більшості культурних рослин становить менше 10 % загального гено� фонду. Найбільшу частину генетичного різно� маніття представляють споріднені дикорослі види [3, 9, 11], які завжди використовувались людиною свідомо або несвідомо як джерело генетичного матеріалу для створення і підви� щення якості та врожайності культивованих рослин за допомогою традиційних методів се� лекції. Останнім часом зростає інтерес до ви� користання природного різноманіття рослин як джерела нових алелів для збільшення про� дуктивності, пристосованості, якості та харчо� вої цінності сільськогосподарських культур, що привертає увагу до необхідності збережен� ня дикорослих родичів сільськогосподарських рослин. Вони мають важливі ознаки (стійкість до захворювань та шкідників, до посухи, засо� лення та інших абіотичних стресів; ознаки, які дозволяють покращити якість продукції), а су� часні технології полегшують відбір та перене� сення таких ознак до сільськогосподарських культур [6, 9, 10, 13]. Існують повідомлення про успішну інтрогресію алелів дикорослих видів до сільськогосподарських культур, які призвели до значного підвищення врожай� ності або стійкості до біотичних та абіотичних факторів [9]. Повідомляється, що принаймні 9 тисяч ди� корослих видів потребують того або іншого ступеня охорони; більшість з них ростуть в тропічних регіонах [1]. За іншими оцінками, кількість видів, що охороняються, варіює від 8 % в Австралії до 15 % у Сполучених Штатах і 18 % в Європі [14]. Повідомляється також, що завдання Глобальної стратегії збереження рос� лин передбачає захист 60 % видів світової фло� ри, які знаходяться під загрозою зникнення, і 10 % з них включено до програм відновлення [5]. На даний час в колекціях ex situ в світовому масштабі зберігається близько 6 млн зразків, які, однак, належать до обмеженої кількості ви� дів. Близько половини з них – сучасні сорти або селекційні лінії, третина – місцеві старі сорти і лише 15 % – дикорослі споріднені види [3]. Є дані, що в Європі частка дикорослих видів в генетичних банках ex situ складає лише 4 %, і більшість дикорослих родичів культурних рос� лин існують поза будь�якими формами захисту. Головними причинами цього називають паную� чий підхід до зберігання з точки зору економіч� ної доцільності та недостатнє розуміння мас� штабу тих переваг, які можуть бути отримані завдяки збереженню дикорослих видів. В той же час близько 80 % всіх видів, навіть якщо ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 59 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин Основні методи збереження біорізноманіття рослин розглядати тільки європейську флору, вважа� ються дикорослими родичами широкого спек� тра соціально та економічно важливих видів рослин [6]. Розрізняють два основних підходи до збере� ження рослинного генофонду – збереження in situ, тобто в природних умовах існування, та ex situ – в банках генів (банках зародкової плаз� ми) [8, 10, 15, 16]. Як видно зі схеми (рису� нок), найбільший спектр можливостей нада� ють методи ex situ, які дозволяють застосовува� ти сучасні експериментальні підходи, зокре� ма, методи біотехнології рослин. Збереження in situ – це підтримання виду у складі природної екосистеми, частиною якої він є [4, 17]. Для цього створюються території, що охороняються. Однією з основних переваг використання системи in situ є можливість еволюційних змін видів і популяцій, але в той же час просто наявність конкретного виду на території, що охороняється, ще не є запору� кою його збереження [7]. Крім того, зберіган� ня in situ стає все більш проблематичним через зникнення значної кількості «диких» земель� них територій [18]. Тому, хоча збереження еко� систем в природних умовах вважається ефек� тивним методом підтримання біологічного різноманіття, суттєвим його доповненням ста� ли технології зберігання біорізноманіття рос� лин ex situ, які розглядаються як необхідні компоненти єдиної глобальної системи. Під збереженням ex situ мається на увазі збір зразків генетичного різноманіття кожного виду та їх зберігання поза умовами природного існування, в яких цей вид еволюціонував. Та� кий підхід є особливо придатним для зберіган� ня рослин, тому що певні стадії їх життєвого циклу (насіння, спори, пилок) природно адап� товані для підтримання життєздатності протя� гом тривалих проміжків часу [7]. Консервація ex situ розглядається як важливе доповнення до методів збереження in situ, а для окремих видів рослин є єдиним способом збереження [4]. Методи ex situ дозволяють зберігати окремі зразки генетичного різноманіття популяції впродовж тривалого часу, дозволяючи краще вивчити анатомічні, фізіологічні, біохімічні особливості матеріалу, що зберігається, і нада� ючи матеріал для використання в програмах селекції та реінтродукції рослин, в системі освіти тощо [7]. Зберігання ex situ може здійс� нюватись як традиційно (в банках насіння та живих колекціях в умовах інтродукції), так і з використанням технологічно більш складних підходів, таких як культивування in vitro та кріо� консервація [5, 7]. Банки насіння. На даний час для більшості сільськогосподарських культур розроблено методи зберігання генофонду у колекціях (банках) насіння. Завдяки своїй простоті та економічності щодо технології, інфраструкту� ри та витрат ресурсів такий підхід є одним з найефективніших та розповсюдженіших [5, 7, 17]. Дійсно, цілком реально зберігати вели� ку кількість насіння багатьох різноманітних видів рослин протягом тривалого часу на обме� женій площі і з мінімальним ризиком гене� тичних змін. Колекції рослинного генофонду почали створюватися з 20�х років ХХ сторіч� чя, і однією з найбільших та всесвітньо відо� мих стала колекція насіння, започаткована М.І. Вавіловим [9, 12]. На даний час протоко� ли збирання та зберігання насіння добре від� працьовані для багатьох сільськогосподарсь� ких видів рослин [19, 20]. Разом з тим зазна� чається, що існують певні відмінності між кон� сервацією зразків сортів у банках насіння сіль� ськогосподарських видів та консервацією на� сіння дикорослих видів. В останньому випад� ку основна увага повинна бути приділена зби� ранню зразків внутрішньовидового різнома� ніття, особливо алелів, які кодують корисні ознаки, а також широкого спектра видів, на� самперед рідкісних та зникаючих [7]. Під� креслюється, що в останнє десятиріччя тех� нологія зберігання насіння некомерційних дикорослих видів рослин набула значного розвитку [5]. Принципово важливим є питання оптимі� зації фізіологічного стану насіння, яке зберіга� ється, для забезпечення його життєздатності та можливості проростання впродовж тривалого часу. Фактором, який найбільшою мірою впли� ває на здатність насіння до тривалого зберіган� ня, є генотип. Насіння більшості видів, які іс� нують в умовах помірного клімату, відносять до звичайного (ортодоксального) типу (orthodox type). Таке насіння здатне витримувати без по� шкоджень дегідратацію до 5 % і нижче, тому є адаптованим до зберігання при невисокій тем� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 360 В.Б. Белокурова пературі і вологості. Насіння «проблемного» типу (recalcitrant) характерне в основному для тропічних та субтропічних видів рослин. Воно може зберігатися тільки у вологому середовищі і при відносно високій температурі; не може бу� ти висушене без пошкодження, проявляє до� сить низьку природну життєздатність і може проростати протягом досить обмеженого часу (тижні або місяці) [10, 18]. Крім видових гене� тичних особливостей, до фундаментальних факторів, які впливають на життєздатність на� сіння при зберіганні, відносять температуру зберігання, рівень вологості та вміст кисню в повітрі [5, 10]. Сучасні методи зберігання засно� вані на регулюванні співвідношень цих фак� торів. Вони детально розроблені для насіння різних представників культурних рослин і де� що гірше – для насіння більшості дикорослих видів. Тому рекомендують проводити експери� ментальні дослідження для кожного конкрет� ного виду, а не обирати загальнометодологіч� ний підхід, особливо в тих випадках, коли мо� ва йде про ендемічну флору [5]. Зразки насіння зберігають в умовах низь� ких температур. За повідомленнями різних ав� торів, оптимальні температурні режими зна� ходяться у межах від –15 до –20 °С [12, 20]; можуть також використовуватись режими від 0 °С до +4 °С [12]. Вологість на рівні 5 % вва� жається оптимальною при зберіганні в герме� тичних контейнерах. Є дані, що для ряду видів проміжок часу між збиранням насіння та по� чатком його зберігання може бути більш кри� тичним, ніж вважалося раніше, для забезпе� чення тривалої життєздатності насіння. Вибір способів обробки після збирання насіння мо� же бути різним для різних видів рослин і типів плодів, тому необхідно проводити емпіричні дослідження для створення загальних прото� колів збирання насіння з метою його тривало� го зберігання [5]. Основні види робіт, які здійснюються при підтриманні банку насіння – це його зберіган� ня, перевірка життєздатності, проведення тес� тів на здатність до проростання, обробка от� риманих даних. Особливо важливим аспектом роботи є періодична перевірка здатності до проростання, зважаючи на те, що в процесі тривалого зберігання насіння поступово втра� чає схожість [20]. В той же час значне різноманіття і еколо� гічно вельми специфічні потреби дикорослих видів, включаючи види, споріднені з культур� ними рослинами, часто утруднюють їх збері� гання ex situ. Тому проста та ефективна техно� логія зберігання насіння має певні обмеження і не може бути використана для представників цілого ряду видів рослин, в першу чергу для тих, чиє насіння не витримує тривалого збері� гання, або для видів, які не формують життєз� датного насіння чи мають низьку насіннєву продуктивність, або насіння з низькою схожіс� тю чи таких, що розмножуються в основному вегетативно [16]. Насіння ряду видів, в основ� ному тропічних та субтропічних, належить до типу «recalcitrant» і має обмежену довговіч� ність, що робить неможливим його тривале зберігання [15, 21–23]. До рослин, зберігання яких у вигляді насіння є проблематичним, на� лежать також види з глибоким та важко керо� ваним станом спокою [5]. Зберігання у вигляді насіння є неможливим для сортового матеріа� лу культурних рослин, наприклад, фруктових та горіхоплідних культур, які є високо гетеро� зиготними і тому мають підтримуватись мето� дами вегетативного розмноження [11, 12, 24]. Безперечно, для обрання адекватного мето� ду зберігання рослинного матеріалу необхідні знання особливостей біології насіння кожного конкретного виду рослин [7, 25]. У випадках, коли зберігання у вигляді насіння є неможли� вим або неефективним, варто користуватися методами зберігання рослинного матеріалу у вегетативній формі, хоча технологічно це більш складно та потребує значних витрат ма� теріальних і трудових ресурсів [11, 15, 22, 26]. Живі колекції рослин. Найпростішим з тех� нологічної точку зору та найдавнішим спосо� бом збереження рослинного генофонду у ве� гетативній формі є живі колекції рослин (по� льові генетичні банки), створені ex situ, тобто поза природних ареалів існування [10, 17]. Основу системи збереження біорізноманіття дикорослих видів у складі живих колекцій складають ботанічні сади. Що стосується сіль� ськогосподарських культур, вони можуть збе� рігатися у спеціальних депозитаріях в польо� вих умовах або в умовах теплиці; при цьому методи збереження рослин, які розмножують� ся вегетативно, відрізняються від методів збе� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 61 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин реження рослин, що розмножуються насінням, і є набагато більш затратними [10, 11, 13]. Підтримання рослинного генофонду в жи� вих колекціях пов’язано з рядом проблем. Перш за все така робота потребує великих зе� мельних ділянок та значних затрат праці. Рос� лини, що вирощуються в польових умовах, можуть бути пошкоджені або знищені шкідни� ками, захворюваннями або несприятливими погодними умовами. В ізольованих колекціях збільшується ймовірність ауткросинга, який ве� де до гомозиготності, а у деяких випадках до зниження або повної втрати фертильності. Де� які види рослин не здатні до виживання в умовах інтродукції. Крім того, можливість об� міну генофондом при вирощуванні у відкри� тому ґрунті обмежена через можливий ризик перенесення захворювань [13, 18, 22–24]. Важливими та ефективними методами збе� реження рослинного різноманіття є викори� стання біотехнологічних підходів, а саме мето� дів культури in vitro та кріоконсервації. Зазна� чається, що біотехнологія надає способи збе� реження тих видів рослин, які не можуть бути збережені у вигляді насіння, а також у випад� ках, коли дуже невелика чисельність вихідних батьківських генотипів робить необхідним збереження клональних копій останніх гено� типів, що залишилися. Біотехнологія, хоча і не є рутинним підходом у більшості програм по збереженню рослин, може зіграти важливу роль у забезпеченні тривалого захисту генетич� ного різноманіття, надаючи джерело (інколи єдине) для програм реінтродукції [5]. Застосування біотехнологічних методів сприяє збереженню генетичного різноманіття рослин як прямим, так і непрямим чином. По�перше, методи біотехнології дають можли� вість зберігати рослинний матеріал у вигляді асептичних культур in vitro або із застосуванням кріоконсервації, а в подальшому відновлюва� ти природні популяції за рахунок клонально розмножених рослин. По�друге, особливо як� що мова йде про види, які мають практичну цінність (наприклад, лікарські рослини), асептичні культури можуть бути використані як сировина, що знижує навантаження на природні популяції [23, 27]. Методи культури in vitro. Застосування цих методів часто є оптимальним рішенням як для підтримання видів з утрудненим розмножен� ням in situ та ex situ, так і при масовому вироб� ництві цінних генотипів рослин з колекцій ботанічних садів. Використання системи in vitro для збереження рослинного матеріалу має ряд переваг перед утриманням колекцій жи� вих рослин у відкритому ґрунті. Ці переваги неодноразово обговорювались у відповідній науковій та методичній літературі. Серед них – незалежність від природних та кліматичних умов, відсутність ризику ураження комахами та захворюваннями, можливість розмноження рослин з утрудненим насіннєвим розмножен� ням, високий коефіцієнт розмноження, мож� ливість тривалого зберігання рослин, а також оздоровлення від вірусних, бактеріальних та грибкових захворювань, потреба у відносно невеликих площах тощо [10, 11, 13, 15, 16, 18, 22, 23, 28]. Використання культури in vitro має особливе значення для видів, що розмножу� ються вегетативно, або для видів, насіння яких не витримує тривалого зберігання [1, 10, 16]. Важливою особливістю застосування мето� дів in vitro є можливість працювати практично з будь�якими експлантами рослин, започатко� вуючи різні типи асептичних культур з подаль� шою регенерацією рослин. Технології збережен� ня генофонду рослин in vitro можуть бути ви� користані тільки при наявності розроблених методик культивування в асептичних умовах [1], але ефективні відтворювані технології куль� тивування in vitro на даний час розроблено для відносно обмеженої кількості видів, хоча це коло постійно розширюється. Треба також брати до уваги явище генетичної варіабельності при культивуванні in vitro (со� маклональна мінливість), що робить необхід� ним підбір експлантів та умов культивування, в яких її прояв мінімізований. В цілому для тривалого зберігання генофонду рослин най� більш придатні системи, в яких розмноження та підтримання матеріалу базується на розвит� ку апікальних та пазушних меристем [16, 22, 23, 29]. На успіх роботи зі зберігання рослинного матеріалу біотехнологічними методами впли� ває ряд факторів. Застосовані технології не по� винні викликати незворотних змін або пошкод� жень матеріалу і мають забезпечувати можли� вість повернення до нормального росту та ме� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 362 В.Б. Белокурова таболізму з високими кількісними показника� ми; метод збереження повинен бути надійним та відтворюваним, затрати на застосовану тех� нологію мають бути ефективними і адекват� ними [29]. В основі технологій збереження рослин in vitro лежать методи мікроклонального розмно� ження з певними модифікаціями [14]. Першим етапом роботи є введення матеріалу в асептичну культуру. Насіння або вегетативні органи рос� лин використовують як експланти [4]. Для збереження клону при роботі з сортовим гете� розиготним матеріалом рослини in vitro інду� кують з апікальних і пазушних меристем або бруньок, взятих з вихідних рослин [13]. Для дикорослих видів використання насіння як вихідного матеріалу для розмноження вважа� ється найбільш придатним, тому що дозволяє зберегти широку генетичну базу [14]. Бажано використовувати насіння з якомога більшої кількості природних популяцій для забезпе� чення більшого генетичного різноманіття [23]. Рослинний матеріал вводять в асептичну культуру з використанням ряду процедур по� верхневої стерилізації. За своєю складністю во� ни можуть варіювати від одностадійних до більш складних обробок і використовувати досить різноманітний спектр хімічних реаген� тів в залежності від природи рослинної тканини, яка вводиться в культуру. Ускладнити роботу може наявність ендосимбіотичних грибів або бактерій, що містяться в тканинах ряду видів рослин, особливо тропічних, а також феноль� них сполук, які синтезуються рослинними тканинами. Цілий ряд технологічних прийомів дозволяє мінімізувати ці проблеми [4]. Мето� дики введення рослинного матеріалу в асеп� тичну культуру мають бути стандартизовані для представників різних таксономічних груп, але в той же час біологічні особливості кожного конкретного виду рослин повинні бути врахо� вані. Для забезпечення достатньо високої від� творюваності результатів треба також макси� мально стандартизувати умови культивування. Особливо складно взяти до уваги вплив різних факторів і потреби культур різних видів рос� лин у великих колекціях, які містять представ� ників різних таксономічних груп [12]. Використання методів in vitro дозволяє в ряді випадків уникнути проблеми утрудне� ного проростання насіння певних видів рос� лин, особливо тих, які мають глибокий спокій або специфічні потреби для розвитку пророст� ків. Це стосується, наприклад, цілого ряду пред� ставників родини Orchidaceae, які для проро� стання насіння в природних умовах потребу� ють симбіозу з мікоризними грибами [14, 25]. Типи асептичних культур. Наступним кро� ком після успішної ініціації культури in vitro є індукція та мультиплікація пагонів. Для ряду видів, особливо представників деревних рос� лин, це може бути проблемою. Багато рослин� них видів мають свої вельми специфічні по� треби для живлення in vitro, що призвело до створення великої кількості модифікацій куль� туральних середовищ за сольовим складом, рослинними регуляторами росту тощо. Умови вирощування представників різних таксоно� мічних груп рослин також варіюють [4]. Рослинний матеріал підтримується in vitro, як правило, у вигляді асептично культивованих рослин. Для мінімізації ризику формування генетично змінених форм розмноження мате� ріалу бажано здійснювати шляхом індукції розвитку апікальних або пазушних бруньок, а не адвентивних [13, 14, 22]. Багато можливостей надає використання явища соматичного ембріогенезу – процесу, в ході якого соматичні клітини проходять мор� фогенетичні стадії, аналогічні стадіям розвит� ку статевих зародків [1, 13, 30]. На даний час існують повідомлення про індукцію соматич� ного ембріогенезу у представників багатьох видів трав’янистих і деревних рослин, як ди� корослих, так і господарсько цінних. Розмно� ження рослинного матеріалу шляхом сома� тичного ембріогенезу, особливо безпосередньо з тканин експланту, дозволяє зберегти високий рівень генетичної стабільності, на відміну від способів розмноження, які базуються на ін� дукції адвентивних бруньок. На використанні явища соматичного ембріогенезу засновані технології створення так званого штучного на� сіння, а саме створення інкапсульованих со� матичних ембріоїдів. Вважається, що таке син� тетичне насіння може бути використано для ефективного зберігання клонів [4, 13, 31], але на даний час ця технологія розроблена для об� меженої кількості видів, до того ж існує об� маль даних стосовно можливостей тривалого ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 63 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин зберігання життєздатності соматичних зарод� ків або синтетичного насіння. Крім того, пи� тання генетичної стабільності/мінливості ма� теріалу, розмноженого шляхом соматичного ембріогенезу, потребує подальшого вивчення на прикладі представників різних таксономіч� них груп. Розробка рутинної технології ство� рення та зберігання штучного насіння для більшості видів рослин та її окремих модифі� кацій для конкретних генотипів залишається завданням майбутніх досліджень. Видові особливості культивування. Протягом всього періоду розвитку методів культури тка� нин методи культивування розроблялись, як правило, для модельних об’єктів та господарсь� ко цінних видів рослин з метою розробки тех� нологій їх покращення або отримання тих чи інших цінних рослинних продуктів. Дикорос� лим видам приділялося значно менше уваги. Крім того, ступінь успіху при використанні культури in vitro є різним для представників різних таксономічних груп. Хоча за останні роки дослідницька активність, спрямована на збереження рослинних ресурсів in vitro, зросла у всьому світі, все ще існує цілий ряд проб� лемних видів, для яких не розроблено методів збереження за допомогою методів культури in vitro. Тому рутинне застосування методів куль� тури тканин обмежується відносно невеликою кількістю видів, в основному культурних [22]. Як правило, для трав’янистих рослин методи� ки введення в асептичну культуру та культиву� вання розроблені краще, ніж для деревних го� лонасінних або покритонасінних видів [13]. В цілому багаторічні рослини, що мають три� валий життєвий цикл, належать до об’єктів, культивування яких в асептичних умовах ви� кликає найбільші труднощі (так звані «recalci� trant species», проблемні види). Така «непокір� ність» в основному визначається на генетич� ному рівні, і тому її важко контролювати змі� ною складу живильних середовищ або умов культивування. Багаторічні рослини мають складні сезонні та життєві цикли, що усклад� нює контроль їх росту в культурі. Крім того, для них притаманні відносно повільний ріст in vitro та високий вміст фенольних сполук у тка� нинах [32]. Основні способи зберігання in vitro. Підтриман� ня рослинного матеріалу в асептичних умовах може здійснюватись з використанням двох основних методологічних підходів. Перший базується на зберіганні матеріалу без пору� шень процесів росту (субкультивування), дру� гий – на зберіганні в умовах повільного росту або при повній його зупинці [4, 13, 16, 18, 23, 26, 33]. На найпростішому рівні зберігання in vitro можна здійснювати на основі субкультиву� вань – регулярних перенесень на свіжі жи� вильні середовища. Сталий ріст культури in vitro є необхідною умовою та важливим показ� ником ефективності методу зберігання, що використовується. В той же час недоліками системи субкультивувань є збільшення затрат праці та базових матеріалів. Особливо це сто� сується великих колекцій, які містять значну кількість видів, що належать до різних таксо� номічних груп [18]. Треба брати до уваги та� кож, що тривале культивування може супро� воджуватись зниженням або повною втратою морфогенетичного потенціалу культури [34– 36] та збільшенням вірогідності генетичних змін при тривалому культивуванні [34, 37–41]. Існує також ризик втрати матеріалу в резуль� таті людської помилки або зараження патоге� нами в процесі субкультивування [1], тому ба� жано, щоб культури під час зберігання зазнава� ли мінімального втручання. З враховуванням всіх цих факторів більш ефективним способом зберігання рослинного матеріалу вважається культивування in vitro в умовах повільного (обмеженого) росту («slow growth»). Метою застосування цього методо� логічного підходу є уповільнення росту культур і збільшення інтервалів між субкультивуван� нями [18], а також підвищення ступеня безпеки зберігання культур внаслідок зменшення кіль� кості фізичних втручань у систему і мінімізації можливості зараження матеріалу при субкуль� тивуванні [1]. Суть так званих методів «повіль� ного росту» полягає у зміні оптимальних умов культивування на такі, при яких швидкість росту культур значно зменшується. Для цього розроблено цілий ряд підходів, серед яких можна назвати зниження температури, зміну режимів освітлення, зменшення кількості мі� неральних елементів та/або цукрів у середови� щі, додавання до складу середовищ осмотич� них речовин або інших сполук, що здатні упо� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 364 В.Б. Белокурова вільнювати ріст [1, 13–16, 18, 21, 26, 28, 33, 39, 42]. Успіх застосування конкретного методо� логічного підходу залежить від того, наскільки можна подовжити проміжок часу між субкуль� тивуваннями, наскільки тривалим може бути вплив лімітуючого фактора до того моменту, як він почне негативно впливати на культуру, і наскільки швидко можуть бути відновлені нормальні ростові функції після повернення до стандартних умов культивування [1]. Обов’яз� ковою умовою застосування методів повільно� го росту є вивчення життєздатності різних ти� пів культур та стабільності/мінливості матері� алу, що зберігається [13, 29]. Існує цілий ряд публікацій про успішне за� стосування низької температури для тривалого збереження рослинного матеріалу. Кожному конкретному виду рослин визначають опти� мальну температуру культивування, а далі оби� рають лімітуючі значення температури, які не зашкоджують матеріалу. Рослини різних так� сономічних груп розрізняються за своєю реак� цією на зниження температури [43]. Як правило, рослини помірного клімату, для яких оптимальна температура складає 20– 25 °С, зберігають при 4–10 °С. Тропічні види, для яких оптимальні значення температури є вищими, краще виживають при більш високій температурі зберігання (10–20 °С) [12, 21, 29]. Результати досліджень із застосування пони� жених температур для зберігання рослинного матеріалу представлені в ряді публікацій на прикладі таких культур, як асептичні паго� ни Prunus [44], ряд австралійських ендемічних дерев [37], Vitis [45], Musa [46], Populus [47, 48], Nephrolepis exaltata та Cordyline fruticosa [49], Coffea spp. [50], Colocasia esculenta [38], Xanthosoma spp. [51], Camellia japonica та Camellia retucilata [49], Solanum tuberosum [28], Quercus [53], Ensete ventricosum [54], Fragaria та Rubus [55], Cedrus [41], Drosophyllum lusitan� icum [56], Malus [40, 43, 57], мікроцибулини Lilium [58], ембріогенні культури Picea glauca [36], Citrus [59], Vitis [31] та калюсні культури ря� ду видів рослин, що належать до різних родин [34]. В значній частині процитованих публіка� цій зменшення температури застосовували в комбінації зі змінами світлового режиму, інку� буючи культури в умовах зменшеного освіт� лення або в темноті. Ефективним способом індукції повільного росту є зміна концентрації цукрів або додавання до складу середовища осмотично активних ре� човин (манітол, сорбітол), які створюють ефект водного стресу, що уповільнює ріст куль� тур [21, 29]. Ці дослідження були проведені на таких видах, як Coffea spp. [50], Xanthosoma spp. [51], Lilium [58], Ensete ventricosum [54], Solanum tuberosum [60, 61], Vanilla spp. [62], Passiflora giberti [63], Drosophyllum lusitanicum [56] тощо. Затримання темпів росту може бути викли� кано також зміною складу регуляторів росту у середовищі або додаванням деяких хімічних речовин�ретардантів [18, 28, 29, 64–66]. Треба зазначити, що у великій частині процитова� них робіт автори застосовували одночасно де� кілька обмежуючих факторів. На темпи росту in vitro впливають також ле� тючі компоненти газового середовища. Низь� кий вміст кисню в культуральному посуді веде до зниження дихальної активності культури та уповільнення росту. Зменшити вміст кисню можна завдяки застосуванню ряду методоло� гічних прийомів, таких як зниження атмосфер� ного тиску, використання азоту, застосування мінеральної олії, що відокремлює культуру від газоподібного оточення [1, 29]. В ряді робіт для тривалого зберігання було успішно використано інкапсуляцію апікаль� них та пазушних бруньок або соматичних емб� ріоїдів в альгінатні кульки на основі технології «штучного насіння» [18, 52, 55, 62]. Ембріо� генні культури були використані для розробки біотехнологічних методів зберігання представ� ників саговників [67]. В той же час зазнача� ється, що описані методи були застосовані для різних видів рослин з різним ступенем успіху; жоден з них не є універсальним і не викорис� товується широко [36]. Кріоконсервація – метод, який надає мож� ливість тривалого зберігання живого матеріа� лу з повною зупинкою росту, це зберігання в замороженому стані, в умовах, які дозволя� ють значно уповільнити або зовсім зупинити метаболічні процеси в тканинах [4, 13, 15, 16, 18, 24, 33, 35]. Загалом, зберігання при низь� ких температурах може здійснюватись декіль� кома способами: або шляхом заморожування при температурі близько –20 °С, або при ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 65 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин –79 °С в твердому СО2, або в низькотемпера� турних холодильниках (–80 °С і нижче), або в рідкому азоті при –196 °С. Зберігання в рід� кому азоті (кріоконсервація) можна застосо� вувати як для культур дедиференційованих клітин, так і для ізольованих органів [4, 11, 16, 35]. Методологічні підходи кріоконсервації відпрацьовані достатньо добре і описані в ба� гатьох оглядах та методичних публікаціях [11, 13, 15, 16, 18, 21, 26, 33, 42, 68, 69]. Кількість експериментальних статей, присвячених різним аспектам її застосування як для господарсько цінних, так і дикорослих видів, значно переви� щує кількість публікацій з культивування в умовах повільного росту in vitro. Ще у 1991 р. повідомлялось про те, що технологія кріокон� сервації була використана у понад 70 видів рослин [18]. За час, що минув, ця кількість значно зросла. Детальний огляд роботи по ви� користанню кріоконсервації для збереження генетичного різноманіття рослин, яка ведеться в різних міжнародних організаціях та наукових закладах, наводиться в публікації [24]. Використання кріоконсервації для зберіган� ня рослинного матеріалу здійснюється у декіль� ка послідовних етапів, детальні умови кожного з яких повинні бути експериментально піді� брані для кожного конкретного типу експланту та виду рослин. Серед цих умов – вибір матері� алу, попередня обробка, заморожування, збері� гання, відтаювання, обробка після зберігання та оцінка життєздатності [16, 18, 69]. Зазначається, що матеріал, призначений для зберігання, повинен бути якомога більш молодим і містити достатню кількість мерис� тематичних клітин, які витримують низькі тем� ператури з більшою вірогідністю завдяки ма� лим розмірам, невеликій кількості вакуолей і щільній цитоплазмі. Експланти можуть бути взяті як з рослин, що ростуть в природних умо� вах in vivo, так і з рослин, вирощуваних in vitro. Останні вважаються більш придатними, тому що вони мініатюризовані та вільні від поверх� невого забруднення. Фізіологічний стан мате� ріалу також має велике значення [18, 69]. Попередня обробка – це культивування протягом певного часу в умовах, які готують матеріал до заморожування, тобто в присутнос� ті кріопротекторів (сахароза, манітол, сорбітол, ДМСО, ПЕГ тощо). Це гетерогенна група спо� лук, які сприяють виживанню клітин при низьких температурах. Механізми їх дії оста� точно не з’ясовані, але вважається, що вони за� хищають мембрани та сайти зв’язування фер� ментів від пошкодження при заморожуванні [18, 68]. Деякі типи експлантів, що природно пристосовані до дегідратації (сплячі бруньки та насіння), при кріоконсервації можуть збері� гатися шляхом без будь�яких попередніх обро� бок [24]. Різні типи заморожування (ультрашвидке, швидке або повільне) відрізняються за своїм впливом на клітини. Підкреслюється, що для будь�якого типу експлантів повинні бути чітко витримані такі критерії, як швидкість заморо� жування та температурні режими (заморожу� вання та відтаювання). Основна мета відтаю� вання – уникнути злипання мікрокристалів льоду, який утворюється при заморожуванні, щоб запобігти пошкодженню клітин. У біль� шості випадків відтаювання проводиться швид� ко, при температурі близько 40 °С. Обробка після зберігання – це культивування матеріалу в умовах, які забезпечують оптимальне віднов� лення росту. При цьому, зокрема, проводиться видалення кріопротекторів. Важливим кроком є також оцінка життєздатності матеріалу після відтаювання, яка може бути здійснена із за� стосуванням стандартних цитологічних або хроматографічних методів [13, 16, 18, 35, 68]. Модифікаціями технології кріоконсервації є інкапсуляція/дегідратація та вітрифікація [18, 69]. Технологія інкапсуляції/дегідратації базу� ється на тому, що інкапсуляція експлантів в альгінатні кульки захищає їх та робить стійкими до таких обробок, які інакше були б летальними. Альгінатні кульки з експлантами культивують протягом певного часу в рідкому середовищі з високим вмістом сахарози, далі підсушують та заморожують в той або інший спосіб. Засто� сування технології вітрифікації дозволяє усуну� ти проблему формування кристалів льоду все� редині клітин. Для цього проводиться швидка та точна за часом попередня обробка в присут� ності кріопротекторів у дуже високих концен� траціях. Використання описаних підходів знач� но розширює обсяг рослинного матеріалу, який не витримує стандартних умов кріоконсервації. Теоретично, застосування методів кріокон� сервації дозволяє зберігати матеріал протягом ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 366 В.Б. Белокурова невизначено тривалого часу, тому саме цей ме� тодичний підхід вважається найбільш багато� обіцяючим для зберігання генофонду рослин [13, 16, 18, 21, 24, 33, 70]. Разом з тим існують певні обмеження. Так, лише невелика частина органів та тканин рослин, за виключенням насіння, мають власну стійкість до наднизь� ких температур [15, 33]. Треба мати на увазі та� кож, що кожний тип клітин має свою чутли� вість до кріопротекторів, а також свої умови охолодження та відтаювання. Для успішного здійснення кріоконсервації необхідно експе� риментально випробувати різні параметри, які часто є взаємопов’язаними, і зміна одного па� раметра майже завжди веде за собою зміну ін� шого [68]. Крім того, кріоконсервація вимагає наявності досить коштовного обладнання, що обмежує її застосування [1, 23]. Загалом, яка б з описаних вище технологій не була обрана для зберігання рослинного ма� теріалу в тій або іншій формі, спектр задач, що постають, залишається практично однаковим. Перш за все треба забезпечити максимальний рівень генетичної стабільності матеріалу, що зберігається [1, 2, 11, 13]. Крім того, методи зберігання не повинні негативно впливати на морфогенетичний потенціал культур та їх здат� ність розвиватися у життєздатні рослини [21]. Підкреслюється, що важливою задачею є роз� виток і вдосконалення технологій зберігання на всіх рівнях для збільшення їх ефективності та можливості застосування у найбільшого числа видів рослин [1]. Колекції рослинного матеріалу. Розвиток ефективних методів збереження рослинного матеріалу, в тому числі із застосуванням біо� технології, надав можливість створювати ве� ликі колекції, які представляють значне гене� тичне різноманіття. Розрізняють базові колек� ції для довготривалого зберігання та діючі (ро� бочі) колекції для зберігання впродовж від� носно невеликих проміжків часу з метою їх прямого використання [10]. Головними за� вданнями робочих колекцій називають збір, підтримання, оцінку та розповсюдження рос� линного матеріалу, а також інформаційну під� тримку. Базові колекції використовують як ре� зервні, дублюючі, на випадок можливої втрати матеріалу з робочої колекції. Базові і робочі колекції мають різні функції, які доповнюють одна одну, тому в кожній з них можуть вико� ристовуватись різні методи зберігання матері� алу [11, 13]. В ході створення та підтримання колекцій генетичних ресурсів накопичується велика кількість експериментальних даних. Щоб ці дані можна було порівнювати та вико� ристовувати, їх треба вести на стандартизова� ній основі, для чого створюються інформацій� ні бази даних. Наприклад, коли мова йде про колекції in vitro, в таких базах повинні бути відображені дані про біологічні особливості рослинного матеріалу, повна історія культиву� вання (склад живильних середовищ, застосу� вання регуляторів росту, частота субкультиву� вань) тощо [1, 10]. Як правило, дослідницькі проекти фокусу� ються на збереженні генетичного різноманіт� тя господарсько важливих видів рослин [39, 71–74]. В той же час все більше уваги приділя� ється створенню колекцій рослинного матері� алу дикорослих видів, в тому числі таких, що знаходяться під загрозою зникнення та охоро� няються в різних країнах світу. Відзначається зростаюче значення технологій in vitro для роз� множення широкого спектра видів рослин, що охороняються. Методи збереження in vitro за допомогою мікроклонального розмноження розроблено для представників різних таксоно� мічних груп, в тому числі ендемічних, і таких, які мають значення для практичного викори� стання [4]. Серед них Vella lucentina [75], Saus� surea lappa [76], Heracleum candicans [77], Hypericum foliosum [78], Holostemma annulare [79], Dianthus superbus [80], Salvia [81], Ipsea malabarica [82], Cedrela fissilis [83], Dianthus cal� lizonus [84], Eucalyptus impensa [85], Scutellaria baicalensis [86], Moringa [87] та багато інших. Цей перелік є далеко не повним і постійно зростає, що відображує усвідомлення значен� ня збереження генетичного різноманіття ди� корослих видів та важливої ролі біотехноло� гічних методів в цьому процесі. Створення банків генетичних ресурсів рос� лин розглядається як найнадійніший засіб збереження генофонду рослин [16]. Низку міжнародних і вітчизняних ініціатив зі збере� ження генетичних ресурсів рослин детально розглянуто в публікації [8]. В Інституті рос� линництва ім. В.Я. Юр’єва функціонує Націо� нальний генетичний банк рослин, який вклю� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 67 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин чає понад 130 тисяч зразків з 1250 видів [8, 16]. Унікальний багаторічний досвід створення та підтримання колекції in vitro тропічних та суб� тропічних рослин накопичено в Національно� му ботанічному саду ім. М.М. Гришка [88]. У Нікітському ботанічному саду розроблено тех� нології збереження асептичних колекцій різ� них видів рослин з використанням соматич� ного ембріогенезу та органогенезу [30]. В Інституті клітинної біології та генетичної інженерії НАН України протягом 15 років ве� деться робота по підтриманню та поповненню генетичного банку ex situ представників світо� вої флори, який віднесено до переліку об’єктів національного наукового надбання України [89–91]. Його складовими частинами є банк насіння та банк асептичних рослин і клітинних ліній in vitro. На даний час банк насіння, яке зберігаєть� ся при температурі +2–4 °С, нараховує понад 4500 видозразків, які належать до приблизно 3600 видів та 156 родин насіннєвих рослин. Банк in vitro містить понад 2000 клітинних ліній (близько 2000 видів з 111 родин). Кожний вид в банку насіння представлено асептично куль� тивованими рослинами та відповідними клі� тинними (калюсними) культурами. Робота з підтримання та використання ге� нетичного банку є комплексною та багатопла� новою. Відпрацьовуються методики введення матеріалу в асептичну культуру, проводиться вивчення життєздатності насіння після трива� лого (понад 10 років) зберігання [92]. Ведеться вдосконалення протоколів культивування in vitro з метою створення методик, які б були найбільш універсальними для представників різних видів рослин і в той же час враховували індивідуальні особливості кожної таксономічної групи. Колекція є базою для проведення ряду біотехнологічних досліджень, серед яких роз� робка технологій збереження in vitro видів, що потребують охорони [93, 94], пошук сполук з біологічною активністю в різних типах асеп� тичних культур [90, 95], здійснення експери� ментів з генетичної трансформації за допомо� гою Agrobacterium tumefaciens та A. rhizogenes і вивчення трансгенних культур різних видів рос� лин [96–98]. Детальна інформація про генетич� ний банк ex situ зберігається у створеній на основі Microsoft Access 2003 комп’ютерній ба� зі даних [90]. Загалом генетичний банк ex situ та дослідження, що ведуться на його основі, є внеском в розробку для представників різних таксономічних груп рослин надійних та ефек� тивних технологій з метою інтеграції їх в про� грами, спрямовані на збереження та викори� стання біорізноманіття світової флори. Підсумовуючи, можна сказати, що кожний з описаних експериментальних підходів має певні переваги та недоліки, і для ефективного збереження максимального генетичного різ� номаніття необхідно застосовувати адекватні методи, що доповнюють один одного [21, 56]. Це дає можливість раціоналізувати утримання колекцій in vitro, особливо великих колекцій, які містять рослинний матеріал різних таксо� номічних груп. В цілому такі біотехнологічні підходи, як культура in vitro та кріоконсервація, вважаються найбільш багатообіцяючими для середньо� та довготривалого зберігання генофонду рослин [18, 21, 70]. Вони розглядаються не як заміна традиційним методам збереження біорізнома� ніття, а як додаткові інструменти, що дозволя� ють значно підвищити ефективність роботи. Значення біотехнологічних підходів для збере� ження та використання рослинного генофонду буде, безперечно, зростати. V.B.Belokurova METHODS OF BIOTECHNOLOGY IN THE SYSTEM OF EFFORTS FOR PLANT BIODIVERSITY PRESERVATION The main methods of conservation of plant biodiversity using in situ and ex situ approaches are analyzed in the review. Potentials and problems of biotechnology (in vitro culture, cryopreservation) for storage of plant germplasm are discussed. В.Б. Белокурова МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СОХРАНЕНИЮ БИОРАЗНООБРАЗИЯ РАСТЕНИЙ Рассмотрены основные методы сохранения гено� фонда растений, включающие подходы in situ и ex situ. Описаны основные методы биотехнологии (культура in vitro, криоконсервация), которые применяются для создания коллекций генетического разнообразия рас� тений, а также проанализированы возможности и огра� ничения каждого из них. ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 368 В.Б. Белокурова СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Grout B.W.W. In vitro conservation of germplasm // Plant tissue culture: applications and limitations / Ed. S.S. Bhojwani. – Amsterdam : Elsevier Publ., 1990. – P. 394–423. 2. Коваль С.Ф., Коваль В.С., Тымчук С.М., Богуслав� ский Р.Л. Генетические коллекции: проблемы фор� мирования, сохранения и использования // Цито� логия и генетика. –2003. – 37, № 4. – С. 46–53. 3. Hammer K., Arrowsmith N., Gladis T. Agrobiodiversity with emphasis on plant genetic resources // Naturwis� senschaften. – 2003. – 90, № 6. – P. 241–250. 4. Sarasan W., Cripps R., Ramsay M.M., Atherton C., McMichen M., Prandergast G., Rowntree J.K. Conser� vation in vitro of threatened plants – progress in the past decade // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2006. – 42. – P. 206–214. 5. Coates D.J., Dixon K.W. Current perspectives in plant conservation biology // Austral. J. Bot. – 2007. – 55. – P. 187–193. 6. Heywood V., Casas A., Ford�Lloyd B., Kell S., Maxted N. Conservation and sustainable use of crop wild relatives // Agriculture, Ecosystems and Environment. – 2007. – 121. – P. 245–255. 7. Heywood V.H., Iriondo J.M. Plant conservation: old problems, new perspectives // Biol. Conserv. – 2003. – 113. – P. 321–335. 8. Кириченко В.В., Рябчун В.К., Богуславський Р.Л. Роль генетичних ресурсів рослин у виконанні держав� них програм // Генет. ресурси рослин. – 2008. – № 5. – C. 7–13. 9. Fernie A.R., Tadmor Y., Zamir D. Natural genetic vari� ation for improving crop quality // Curr. Opin. Plant Biol. – 2006. – 9. – P. 196–202. 10. Kuckuck H., Kobabe G., Wenzel G. Safeguarding and utilization of natural genetic diversity // Fundamentals of plant breeding / Eds D. Boringer, W. Hondelmann, V. Stoy, T. Tatlioglu. – Berlin etc : Springer�Verlag, 1991. – P. 220–230. 11. Westwood M.N. Maintenance and storage: clonal germ� plasm // Plant Breed. Rev. – 1989. – 7. – P. 111– 128. 12. Keller E.R.J., Senula A., Leunufna S., Grube M. Slow growth storage and cryopreservation – tools to facili� tate germplasm maintenance of vegetatively propagated crops in living plant collections // Int. J. Refriger. – 2006. – 29. – P. 411–417. 13. Towill L.E. Biotechnology and germplasm preserva� tion // Plant Breed. Rev. – 1989. – 7. – P. 159–182. 14. Fay M.F. Conservation of rare and endangered plants using in vitro methods // In Vitro Cell Dev. Biol. – 1992. – 28. – P. 1–4. 15. Хеншоу Г.Г., О’Хара Дж.Ф. Методы in vitro для сох� ранения и использования мирового генофонда растений // Биотехнология сельскохозяйственных растений. – М.: Агропромиздат, 1987. – С. 205– 224. 16. Мельничук М.Д., Новак Т.В., Кунах В.А. Біотехно� логія рослин. – Київ : Поліграф консалтинг, 2003. – C. 465–474. 17. Plucknett D.L., Horne M.E. Conservation of genetic resources // Agriculture, Ecosystems and Environ� ment. – 1992. – 42. – P. 75–92. 18. Engelmann F. In vitro conservation of tropical plant ger� mplasm – a review // Euphytica. – 1991. – 57. – P. 227– 243. 19. Skinner D.Z., Bauchan G.R., Auricht G., Hughes S. A method for the efficient management and utilization of large germplasm collections // Crop Sci. – 1999. – 39. – P. 1237–1242. 20. Pardey P.G., Koo B., Wright B.D., van Dusen M.E., Skovmand B., Taba S. Costing the conservation of genetic resources: CIMMYTґs ex situ maize and wheat collection // Crop Sci. – 2001. – 41. – P. 1286–1299. 21. Withers L.A. Cryopreservation and genebanks // Plant cell culture technology / Ed. M.M. Yeoman. – Ox� ford : Blackwell Sci. Publ., 1986. – P. 96–140. 22. Engelmann F. In vitro conservation research activities at the International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI) // Plant Tissue Cult. and Biotechnol. – 1997. – 3, № 1. – P. 46–52. 23. Новикова Т.И., Набиева А.Ю., Полубоярова Т.В. Сохранение редких и полезных растений в кол� лекции in vitro Центрального Сибирского ботани� ческого сада // Вестн. ВОГиС. – 2008. – 12, № 4. – С. 564–571. 24. Engelmann F. Plant cryopreservation: progress and prospects // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2004. – 40. – P. 427–433. 25. Whigham D.F., O`Neill J.P., Rasmussen H.N., Cald� well B.A., McCormick M.K. Seed longevity in terrestrial orchids – Potential for persistent in situ seed banks // Biol. Conserv. – 2006. – 129. – P. 24–30. 26. Dodds J.H., Roberts L.W. Cryopreservation of ger� mplasm // Experiments in plant tissue culture. – Cambridge : Univ. press, 1995. – P. 196–203. 27. Попов Ю.Г. Создание коллекции культур in vitro растений флоры Армении и ее биотехнологичес� кий потенциал : Автореф. дис. … д�ра биол. наук. – Ереван, 2002. – 48 с. 28. Veramendi J., Arregui L.M., Mingo�Castel A.M. A sim� ple method for medium�term conservation of potato germplasm // Plant Tissue Cult. and Biotechnol. – 1998. – 4, № 3/4. – P. 183–188. 29. Benson E.E., Withers L.A. The application of germplasm storage in biotechnology // Plant cell biotechnology / Eds M.S.S. Pais, F. Mavituna, J.M. Novais. – Berlin etc : Springer�Verlag, 1988. – P. 431–443. 30. Митрофанова І.В. Соматичний ембріогенез та ор� ганогенез як основа біотехнології отримання і збе� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 69 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин реження багаторічних садових культур : Автореф. дис. … д�ра біол. наук. – Ялта, 2007. – 40 с. 31. Jayasankar S., Van Aman M., Coedts J., Dhekney S., Li Z.T., Gray D.J. Low temperature storage of suspension culture�derived grapevine somatic embryos and regen� eration of plants // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2005. – 41. – Р. 752–756. 32. McCown B.H. Recalcitrance of woody and herbaceous perennial plants: dealing with genetic predeterminism // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2000. – 36, № 3. – P. 149–154. 33. Withers L.A. Preservation of germplasm // Perspectives in plant cell and tissue culture (International review of cytology. Suppl. 11B) / Ed. I. Vasil. – New York : Acad. press, 1980. – P. 101–133. 34. Hiraoka N., Kodama T. Effects of non�frosen cold stor� age on the growth, organogenesis and secondary metabolism of callus cultures // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1984. – 3. – P. 349–357. 35. Mantell S.H., Mattews J.A., McKee R.A. Cultural tools and techniques // Principles of plant biotechnology. An introduction to genetic engineering in plants. – Oxford : Blackwell Sci.Publ., 1985. – P. 89–129. 36. Joy R.W., Kumar P.P., Thorpe T.A. Long�term storage of somatic embryogenic white spruce tissue at ambient temperature // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1991. – 25. – P. 53–60. 37. Williams R.R., Taji A.M. Effects of temperature, dark� ness and gelling agent on long�term storage of in vitro shoot cultures of Australian woody plant species // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1987. – 11. – P. 151–156. 38. Bessembinder J.J.E., Staritsky G., Zandvoort E.A. Long� term in vitro storage of Colocasia esculenta under mini� mal growth conditions // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1993. – 33. – P. 121–127. 39. Golmirzaie A., Toledo J. In vitro conservation of potato and sweetpotato germplasm // CIP Program Report. – 1997–1998. – P. 351–356. 40. Hao Y.�J., Deng X.�X. Genetically stable regeneration of apple plants from slow growth // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2003. – 72. – P. 253–260. 41. Renau�Morata B., Arrillaga I., Segura J. In vitro storage of cedar shoot cultures under minimal growth condi� tions // Plant Cell Rep. – 2006. – 25. – P. 636–642. 42. Withers L.A. Low temperature storage of plant tissue cultures // Plant cell cultures II / Ed. A. Fiechter. – Berlin : Akademie�Verlag, 1981. – P. 101–150. 43. Orlikowska T. Effect of in vitro storage at 4 °С on sur� vival and proliferation of two apple rootstocks // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1992. – 31. – P. 1–7. 44. Marino G., Rosati P., Sagrati F. Storage of in vitro cul� tures of Prunus rootstocks // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1985. – 5. – P. 73–78. 45. Galzy R., Compan D. Growth and nutrition of grapevine during in vitro long�term storage // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1988. – 13. – P. 229–237. 46. Ko W.�H., Hwang S.�C., Ku F.�M. A new technique for storage of meristem�tip cultures of «Caverdish» banana // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1991. – 25. – P. 179–183. 47. Son S.H., Chun Y.W., Hall R.B. Cold storage of in vitro cultures of hybrid poplar shoots (Populus alba L. � P. grandidentata Michx.) // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1991. – 27. – P. 161–168. 48. Hausman J.�F., Neys O., Kevers C., Gaspar T. Effect of in vitro storage at 4 oC on survival and proliferation of poplar shoots // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1994. – 38. – P. 65–67. 49. Hvoslef�Eide A.K. Effects of pre�storage conditions on storage of in vitro cultures of Nephrolepis exaltata (L.) Schott and Cordyline fruticosa (L.) A. Chev // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1992. – 28. – P. 167– 174. 50. Bertrand�Desbrunais A., Noirot M., Charrier A. Minimal growth in vitro conservation of coffee (Coffea spp.) 2. Influences of reduced concentrations of sucrose and low temperature // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1992. – 31. – P. 105–110. 51. Zandvoort E.A., Hulshof M.J.H., Staritsky G. In vitro storage of Xanthosoma spp. under minimal growth con� ditions // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1994. – 36. – P. 309–316. 52. Ballester A., Janeiro L.V., Vieitez A.M. Cold storage of shoot cultures and alginate encapsulation of shoot tips of Camellia japonica L. and Camellia reticulata Lindley // Sci. Hort. – 1997. – 71. – P. 67–78. 53. Romano A., Martins�Loucao M.A. In vitro cold storage of cork oat shoot cultures // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1999. – 59. – P. 155–157. 54. Negash A., Krens F., Schaart J., Visser B. In vitro con� servation of enset under slow�growth conditions // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2001. – 66. – P. 107–111. 55. Lisek A., Orlikowska T. In vitro storage of strawberry and raspberry in calcium�alginate beads at 4 oC // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2004. – 78. – P. 167– 172. 56. Gonçalves S., Romano A. In vitro minimum growth for conservation of Drosophyllum lusitanicum // Biol. Plant. – 2007. – 51, № 4. – P. 795–798. 57. Negri V., Tosti N., Standardi A. Slow�growth storage of single node shoots of apple genotypes // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2000. – 62. – P. 159–162. 58. Bonnier F.J.M., Van Tuyl J.M. Long term in vitro stor� age of lily: effects of temperature and concentration of nutrients and sucrose // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1997. – 49. – P. 81–87. 59. Hao Y.�J., Wen X.�P., Deng X.�X. Genetic and epige� netic evaluations of citrus calluses recovered from slow� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 370 В.Б. Белокурова growth culture // J. Plant Physiol. – 2004. – 161. – P. 479–484. 60. Gopal J., Chamail A., Sarkar D. Slow�growth in vitro conservation of potato germplasm at normal propaga� tion temperature // Potato Res. – 2002. – 45. – P. 203– 213. 61. Sarkar D., Pandey S.K., Chanemougasoundharam A., Sud K.C. The role of calcium nutrition in potato (Solanum tuberosum) microplants in relation to minimal growth over prolonged storage in vitro // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2005. – 81. – P. 221–227. 62. Divakaran M., Nirmal Babu K., Peter K.V. Conservation of Vanilla species, in vitro // Sci. Hort. – 2006. – 110. – P. 175–180. 63. Faria G.A., Pereira De Carvalho Costa M.A., Jung� hans T.G., Da Silvaledo C.A., Da Silva Souza A. Efeito da sacarose e sorbitol na conservacao in vitro de Passiflora giberti N.E.Brown // Rev. Brasil. Fruticult. – 2006. – 28, № 2. – P. 267–270. 64. Bertrand�Desbrunais A., Noirot M., Charrier A. Minimal growth in vitro conservation of coffee (Coffea spp.) 1. Influence of low concentrations of 6�benzyl� adenine // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 1991. – 27. – P. 333–339. 65. Watt M.P., Thokoane N.L., Mycock D., Blakeway F. In vitro storage of Eucalyptus grandis germplasm under minimal growth conditions // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2000. – 61. – P. 161–164. 66. Sarkar D., Chakrabarti S.K., Naik P.S. Slow�growth conservation of potato microplants: efficacy of ancymi� dol for long�term storage in vitro // Euphytica. – 2001. – 117, № 2. – P. 133–142. 67. Litz R., Moon P.A., Benson E.M., Stewart J., Chavez V.M. A biotechnology strategy for medium� and long� term conservation of cycads // Bot. Rev. – 2004. – 70, № 1. – P. 39–46. 68. Джеймс Е. Хранение клеток в условиях низких температур // Биотехнология сельскохозяйствен� ных растений. – М.: Агропромиздат, 1987. – С. 153– 175. 69. Benson E.E. Cryopreservation // Plant cell culture. A practical approach (2nd edition) / Eds R.A. Dixon, R.A. Gonsales. – Oxford : Univ. press, 1994. – P. 147–167. 70. Keller E.R.J., Kaczmarczyk A., Senula A. Cryopreser� vation for plant genebanks – a matter between high expectations and cautious reservation // Cryoletters. – 2008. – 29, № 1. – P. 53–62. 71. Goodman M.M., Gonsales F.C., Holley R.N. US maize germplasm: origins, limitations, and alternatives // Recent advances in the conservation and utilization of genetic resources : Proc. Global Maize Germplasm Workshop, CIMMYT. – Mexico, 1988. – P. 130–148. 72. White G.A., Shands H.L., Lovell G.L. History and oper� ation of the national plant germplasm system // Plant Breed. Rev. – 1989. – 7. – P. 5–56. 73. Goodman M.M. Genetic and germplasm stocks worth conserving // J. Hered. – 1990. – 81. – P. 11–16. 74. Morris J.B., Greene S.L. Defining a multiple�use germplasm collection for the genus Trifolium // Crop Sci. – 2001. – 41. – P. 893–901. 75. Lledo M.D., Crespo M.B., Amo�Marco J. In vitro multi� plication of Vella lucentina M.B. Crespo (Brassicaceae), a threatened Spanish endemic species // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 1995. – 31. – P. 199–201. 76. Jonson T.S., Narayan S.B., Narayana D.B.A. Rapid in vitro propagation of Saussurea lappa, an endangered medicinal plant, through multiple shoot cultures // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 1997. – 33. – P. 128– 130. 77. Wakhlu A.K., Sharma R.K. Micropropagation of Heracleum candicans Wall: a rare medicinal herb // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 1998. – 35. – P. 79– 81. 78. Moura M. Conservation of Hypericum foliosum Aiton, an endemic Azorean species, by micropropagation // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 1998. –34. – P. 244– 248. 79. Sudha C.G., Krishnan P.N., Pushpangadan P. In vitro propagation of Holostemma annulare (Roxb.) K. Schum., a rare medicinal plant // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 1998. – 33. – P. 57–63. 80. Mikulik J. Propagation of endangered plant species by tissue culture // Acta Univ. Palackianae Olomucensis. – 1999. – Biologica 37. – P. 27–33. 81. Cuenca S., Amo�Marco J.B. In vitro propagation of two Spanish endemic species of Salvia through bud prolif� eration // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2000. – 36. – P. 225–229. 82. Martin K.P., Pradeep A.K. Simple strategy for the in vitro conservation of Ipsea malabarica, an endemic and endangered orchid of the Western Ghats of Kerala, India // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2003. – 74. – P. 197–200. 83. Costa Nunes da E., Benson E., Oltramari A.C., Araujo P.S., Moser J.R., Viana A.M. In vitro conservation of Cedrela fissilis Vellozo (Meliaceae), a native tree of the Brazilian Atlantic Forest // Biodiversity and Conservation. – 2003. – 12. – P. 837–848. 84. Paunescu A., Holobiuc I. Conservation of endemic species Dianthus callizonus Schott & Kotsky using in vitro techniques // Rev. Roum. Biol. – Biol. Veget. – 2003. – 48, № 1/2. – P. 3–7. 85. Bunn E. Development of in vitro methods for ex situ conservation of Eucalyptus impensa, an endangered mallee from southwest Western Australia // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2005. – 83. – P. 97–102. 86. Alan A.R., Zeng H., Assania A., Shi W.L., McRae H.E., Saxena P.K. Assessment of genetic stability of the germplasm lines of medicinal plant Scutellaria baicalensis Georgi (Huang�qin) in long�term, in vitro ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 3 71 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин maintained cultures // Plant Cell Rep. – 2007. – 26. – P. 1345–1355. 87. Steinitz B., Tahib Y., Gaba V., Gefen T., Vaknin Y. Vegetative micro�cloning to sustain biodiversity of threatened Moringa species // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2009. – 45. – P. 65–71. 88. Черевченко Т.М., Лаврентьева А.Н., Иванников Р.В. Биотехнология тропических и субтропических растений in vitro. – Киeв : Наук. думка, 2008. – 559 с. 89. Belokurova V.B., Szikura Y.Y., Maistrov P.D., Ku� chuk N.V. Plant germplasm conservation in the bank of cell lines in vitro // Plant Biotechnology and In Vitro Biology in the 21the Century : Abstr. IX Int. Congr. on Plant Tissue and Cell Culture. – Jerusalem, 1998. – P. 157. 90. Белокурова В.Б., Листван Е.В., Майстров П.Д., Сику� ра Й.Й., Глеба Ю.Ю., Кучук Н.В. Использование ме� тодов биотехнологии растений для сохранения и изучения биоразнообразия мировой флоры // Ци� тология и генетика. – 2005. – 39, № 1. – C. 41–51. 91. Сикура Й.Й., Белокурова В.Б., Шиша Е.Н., Ку� чук Н.В. Сохранение ex situ – in vitro биологическо� го разнообразия различных видов мировой флоры в Институте клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины // Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия расти� тельного мира : Материалы II Всерос. науч.�практ. конф. – Волгоград, 2008. – С. 137–142. 92. Сикура Й.Й., Капустян В.В, Белокурова В.Б., Сику� ра А.Й. Теоретические и методические основы ин� тродукции растений ex situ – in vitro // Вісн. Київ. нац. ун�ту ім. Тараса Шевченка. Інтродукція і збе� реження рослинного різноманіття. – 2007. – № 12/14. – С. 57–62. 93. Белокурова В.Б., Сикура А.Й., Сикура Й.Й., Ку� чук Н.В. Разработка биотехнологических методов для восстановления численности некоторых охра� няемых видов класса однодольных // Інтродукція рослин. – 2004. – № 3. – С. 17–23. 94. Белокурова В.Б. Методы биотехнологии для сохра� нения исчезающих видов растений в коллекциях in vitro // Биотехнология как инструмент сохране� ния биоразнообразия растительного мира : Мате� риалы II Всерос. науч.�практ. конф. – Волгоград, 2008. – C. 34–38. 95. Листван К.В., Белокурова В.Б., Кучук М.В. Порів� няльна характеристика антимікробної активності екстрактів рослин та отриманих з них клітинних ліній // Фітопатогенні бактерії. Фітонцидологія. Алелопатія : Зб. ст. учасників Міжнар. конф. – Ки� їв, 2005. – С. 227–231. 96. Белокурова В.Б., Головач И.С., Щербак Н.Л., Ку� чук Н.В. Регенерация in vitro растений Nicotiana africana из эксплантов разного типа и мезофиль� ных протопластов // Цитология и генетика. – 2004. – 38, № 3. – С. 9–15. 97. Щербак Н.Л., Белокурова В.Б., Комарницкий И.К., Кучук Н.В. Генетическая трансформация растений Nicotiana africana Merxm. плазмидами, содержащи� ми сайты рекомбинации lox // Цитология и гене� тика. – 2004. – 38, № 4. – С. 3–8. 98. Белокурова В.Б., Кищенко Е.М., Листван Е.В., Ку� чук Н.В. Культура in vitro и получение трансгенных корней Psoralea drupacea Bunge (Leguminosae) // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. / Укр. т�во генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавілова. – Київ, 2009. – С. 199–204. Надійшла 26.10.09 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 372 В.Б. Белокурова
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66729
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0564-3783
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T17:45:27Z
publishDate	2010
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
record_format	dspace
spelling	Белокурова, В.Б. 2014-07-21T05:40:47Z 2014-07-21T05:40:47Z 2010 Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин / В.Б. Белокурова // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 3. — С. 58-72. — Бібліогр.: 98 назв. — укр. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66729 57.086.83:502.75 Розглянуто основні методи збереження генофонду рослин на основі підходів in situ та ex situ. Описано методи біотехнології (культура in vitro, кріоконсервація), які застосовуються для створення колекцій генетичного різноманіття рослин, і проаналізовано можливості та обмеження кожного з них. Рассмотрены основные методы сохранения генофонда растений, включающие подходы in situ и ex situ. Описаны основные методы биотехнологии (культура in vitro, криоконсервация), которые применяются для создания коллекций генетического разнообразия растений, а также проанализированы возможности и ограничения каждого из них. The main methods of conservation of plant biodiversity using in situ and ex situ approaches are analyzed in the review. Potentials and problems of biotechnology (in vitro culture, cryopreservation) for storage of plant germplasm are discussed. uk Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Обзорные статьи Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин Методы биотехнологии в системе мероприятий по сохранению биоразнообразия растений Methods of biotechnology in the system of efforts for plant biodiversity preservation Article published earlier
spellingShingle	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин Белокурова, В.Б. Обзорные статьи
title	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин
title_alt	Методы биотехнологии в системе мероприятий по сохранению биоразнообразия растений Methods of biotechnology in the system of efforts for plant biodiversity preservation
title_full	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин
title_fullStr	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин
title_full_unstemmed	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин
title_short	Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин
title_sort	методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин
topic	Обзорные статьи
topic_facet	Обзорные статьи
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66729
work_keys_str_mv	AT belokurovavb metodibíotehnologíívsistemízahodívzízberežennâbíoríznomaníttâroslin AT belokurovavb metodybiotehnologiivsistememeropriâtiiposohraneniûbioraznoobraziârastenii AT belokurovavb methodsofbiotechnologyinthesystemofeffortsforplantbiodiversitypreservation

Методи біотехнології в системі заходів зі збереження біорізноманіття рослин

Institution

Similar Items