Технологии in vitro. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Технологии получения гаплоидов и удвоенных гаплоидов позволяют создавать гомозиготные линии и сокращать сроки селекционного процесса. В селекции тритикале (× Triticosecale Wittmack) для получения гаплоидных растений применяется метод андрогенеза (культура пыльников и культура изолированных микроспор), основная проблема которого заключается в низкой эффективности получения зеленых растений. В настоящей работе в культуре изолированных пыльников тритикале впервые установлено, что положительный эффект зеатина обусловлен эффективностью индукционной стадии андрогенеза - увеличением числа эмбриогенных структур. Цель исследования - оценить андрогенетический потенциал различных генотипов тритикале на индукционной питательной среде, различающейся источником цитокининов (кинетин и зеатин). В работе использовали селекционные образцы озимой тритикале селекции ФГБНУ ФАНЦ Юго-Востока: № 1 (Зимогор/озимая мягкая пшеница, Л.39), № 2 (ДН-21/Каприз), № 3 (Вокализ//МАГ/Водолей), № 4 (МАГ/Водолей//ТИ-17) и № 5 (Зубр/ТИ-17). Донорные растения выращивали на богаре в полевых условиях научного стационара в 2023 году (ФГБНУ ФАНЦ Юго-Востока, г. Саратов). Срезанные побеги помещали в холодильник и выдерживали при 4 °С в течение 14 сут. Колосья обрабатывали коммерческим препаратом Белизна (ООО «ВХА», Россия) в течение 8 мин, затем трижды промывали стерильной дистиллированной водой. Для культивирования пыльников в качестве базовой использовали агаризованную питательную среду С-17, содержащую 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д, 2 мг/л) («SERVA», Германия), кинетин (0,4 мг/л) («SERVA», Германия) или зеатин (0,4 мг/л) («SERVA», Германия), 9 % сахарозу («SERVA», Германия). Пыльники культивировали в темноте в течение 5-6 нед в климатостате КС-200 (ОАО «Смоленское СКТБ СПУ», Россия) при 25-28 °С. Андрогенетические структуры размером более 2 мм переносили на питательную среду Мурасиге-Скуга MS для регенерации растений с содержанием ИУК 0,5 мг/л, кинетина 0,2 мг/л и сахарозы 3 %. Регенерация растений проходила при 16-часовом фотопериоде, освещении 10 тыс. лк и температуре 25-28 °С. Растения-регенеранты яровизировали в условиях in vitro при 4 °С в течение 2 мес. Яровизированные растения высаживали в питательный грунт ТЕРРАВИТА (ООО «НОРД ПАЛП», Россия) в отдельные стаканчики и культивировали в растильном боксе до стадии кущения. Эффективность андрогенеза оценивали по следующим показателям: число эмбриогенных пыльников и число андрогенетических структур (АС/100 КП) на 100 культивируемых пыльников, число андрогенетических структур на 100 эмбриогенных пыльников (АС/100 ЭП), общее число регенерантов на 100 культивируемых пыльников и на 100 андрогенетических структур (Р/100 КП и Р/100 АС), число зеленых и альбиносных растений на 100 культивируемых пыльников и на 100 андрогенетических структур (ЗР/100 КП и АР/100 КП, ЗР/100 АС и АР/100 АС). Выход АС в среднем составил 9,8 (варьирование 3,0-23,2) на среде с кинетином и 15,2 (варьирование 4,8-31,0) на среде с зеатином. В общей сложности из 21216 КП сформировалось 2972 АС, из которых 1118 на среде с кинетином, 1854 - с зеатином. Этап индукции андрогенеза в среднем по пяти генотипам проходил в 1,7 раза эффективнее при добавлении зеатина в сравнении с кинетином. Средние значения эффективности регенерации на 100 КП составили 2,2 для кинетина (варьирование 0,5-6,7) и 3,2 для зеатина (варьирование 0,5-8,3). Однако преимущества зеатина по выходу регенерантов по отношению к андрогенетическим структурам, дифференциация которых определяет успех регенерации, проявилась только у двух селекционных образцов. У трех селекционных образцов было отмечено статистически значимое (p ≤ 0,05) снижение выхода регенерантов из АС, сформированных на среде с зеатином. Число зеленых растений на 100 АС в среднем по генотипам составило 7,0 для кинетина и 4,7 для зеатина. Таким образом, улучшение эффективности культивирования пыльников тритикале по параметрам индукции андрогенеза при добавлении в индукционную питательную среду зеатина не сопровождалось увеличением параметров, характеризующих регенерацию растений. Положительный эффект зеатина в сравнении с кинетином при получении гаплоидных растений тритикале в культуре пыльников обусловлен эффективностью индукционной стадии, то есть более высокой частотой формирования андрогенетических структур, а не их улучшенной дифференцировкой.
Бесплатно
Статья научная
В видовом многообразии рода Linum L., представленного более чем 200 видами, единственным культурным является Linum usitatissimum L. К наиболее востребованным продуктам возделывания льна относятся льняное волокно высокой прочности, жмых, костра (отходы после трепания льна - одревесневшие части стебля, преимущественно в виде мелкой соломки), а также высокопитательное льняное масло - источник короткоцепочечных полиненасыщенных омега-3 и омега-6 жирных кислот, линоленовой кислоты, витаминов A, B, D и E, клетчатки и белка. Отмечены также высокие декоративные качества льна в ландшафтном озеленении. На сегодняшний день экологическая обстановка в льносеющих регионах неблагоприятна, в том числе из-за загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в частности кадмием (Cd) - высокотоксичным и подвижным в почвенном растворе элементом первого класса опасности. Его праймерное действие ингибирует физиологически важные ростовые процессы, повышает генерацию активных форм кислорода, инициирует процессы окисления белков и липидов. Все это нарушает эффективное функционирование и активность антиоксидантной системы в растениях, в том числе ее неферментативную составляющую, представленную низкомолекулярными антиоксидантами, к числу которых относятся полифенолы. Последние способны взаимодействовать с активными формами кислорода, количество которых повышается при действии Cd. В настоящей работе впервые проведена оценка стрессовой реакции на действие этого представителя тяжелых металлов у in vitro проростков трех разновидностей льна как модельной биотехнологической системы, а также изучена их способность к накоплению полифенолов - эффективных биоантиоксидантов и основных компонентов фенольного комплекса. Мы сравнили ответные реакций in vitro проростков на действие Cd по их морфофизиологическим характеристикам, уровню перекисного окисления липидов (ПОЛ) и содержанию фенольных соединений, в том числе фенилпропаноидов и флавоноидов. Объектом исследования служили in vitro стерильные проростки льна прядильного (лен-долгунец, сорт Ленок), масличного (лен масличный, сорт Санлин) ( Linum usitatissimum L.), а также декоративного (лен крупноцветковый Linum grandiflorum Desf., сорт Red) назначения. Для их получения проводили последовательную стерилизацию семян, которые затем помещали на содержащие сахарозу (2 %) безгормональные агаризованные питательные среды Мурасиге-Скуга (лен-долгунец и лен масличный) и Гамборга В5 (лен крупноцветковый). При проведении эксперимента 14-суточные проростки льна подвергали экзогенному воздействию 75 мкМ водного раствора нитрата кадмия (опытный вариант) или воды (контрольный вариант) посредством внесения в прикорневую зону. После 7 сут воздействия анализировали морфометрические параметры проростков (длина гипокотиля и главного корня) и содержание в них воды. Биохимические определения проводили в растительном материале, зафиксированном жидким азотом. Содержание Cd анализировали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Фенольные соединения извлекали 96 % этанолом и проводили спектрофотометрическое определение содержания суммы фенольных соединений, фенилпропаноидов и флавоноидов. Уровень ПОЛ определяли по реакции с тиобарбитуровой кислотой. Установлено, что in vitro проростки трех разновидностей льна различались по физиолого-биохимическим параметрам, что и определяет их ответную реакцию на действие Cd. Уже на ранних этапах онтогенеза в условиях in vitro видоспецифичность проявлялась при формировании корневой системы, образовании реакционных продуктов ПОЛ, а также в накоплении фенольных соединений и поглощении тяжелого металла. Самое высокое содержание Cd выявлено у in vitro проростков льна-долгунца - более эффективного аккумулятора Cd относительно льна масличного и льна крупноцветкового. Оно превышало этот показатель у льна масличного и льна крупноцветкового соответственно на 20,2 и 23,6 % (р ≤ 0,05). При этом уровень ПОЛ снижался только у льна масличного и льна крупноцветкового - соответственно на 24,2 и 34,2 % (р ≤ 0,05) относительно контроля, что свидетельствует об активации их защитных систем в ответ на действие поллютанта. Повышение суммарного содержания фенольных соединений, а также их различных классов (фенилпропаноидов и флавоноидов) в ответ на действие Cd отмечено только у льна масличного (соответственно на 14 %, 70 % и 49 %, р ≤ 0,05) относительно контроля, что указывает на активацию защитных систем. Все полученные данные демонстрируют различные ответные реакции in vitro проростков трех разновидностей льна под влиянием Cd, что обусловлено их видоспецифичностью. В этих условиях более выраженный ответ на уровне фенольного метаболизма характерен для льна масличного, у которого способность синтезировать эти вторичные соединения и активировать функции антиоксидантной системы была выше, чем у двух других представителей рода Linum.
Бесплатно
