Высокоэффективное микроразмножение вьетнамского женьшеня Panax vietnamensis Ha et Grushv. С использованием культуры in vitro незрелых зиготических зародышей
Автор: Dinh T.X., Nguyen M.L., Vu D.D., Hoang G.T.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Культуры in vitro
Статья в выпуске: 5 т.56, 2021 года.
Бесплатный доступ
Несмотря на значительную экономическую выгоду при выращивании вьетнамского женьшеня ( Panax vietnamensis Ha et Grushv.), или женьшеня Ngoc Linh, в качестве лекарственного растения, масштабы его культивирования не расширяются из-за ограниченного количества посадочного материала. Предприняты значительные исследовательские усилия по разработке систем культуры тканей у вьетнамского женьшеня, однако его микроразмножение все еще сопряжено с трудностями. Нами предложен протокол микроразмножения вьетнамского женьшеня посредством соматического эмбриогенеза in vitro в культуре незрелых зиготических зародышей. Частота прямого соматического эмбриогенеза из незрелых зиготических зародышей на основной среде Schenk и Hildebrandt (SH) с 7 % сахарозы составила 44,33 %. Вторичный соматический эмбриогенез с коэффициентом пролиферации 26,71 индуцировали в жидкой культуре с встряхиванием в течение 4 нед в среде 1/2 SH с кинетином (0,1 мг/л) и тидиазуроном (0,1 мг/л). Среда SH с добавлением a-нафтилуксусной кислоты (НУК, 1 мг/л), 6-бензиладенина (6-БАП, 0,5 мг/л) и гибберелловой кислоты (5 мг/л) стимулировала прорастание соматических зародышей и раннее образование микроризомов. Далее у двух 10-недельных культур на среде SH с НУК (0,5 мг/л), 6-БАП (1 мг/л) и 4 % сахарозы в результате микроразмножения были получены проростки с хорошо развитой корневой системой и утолщенным микроризомом со спящей почкой. Акклиматизация микроразмноженных проростков, высаженных почву, состоящую из смеси лесного перегноя с песком в соотношении 1:2, прошла успешно с выживаемостью 91,67 %. Таким образом, для женьшеня Ngoc Linh разработан эффективный протокол микроразмножения на основе культуры in vitro незрелых зиготических зародышей, который состоит из пяти этапов, включая индукцию эмбриогенеза, пролиферацию соматических зародышей, прорастание соматических зародышей, развитие проростков и акклиматизацию проростков.
Panax vietnamensis ha et grushv., вьетнамский женьшень, женьшень нгок линь, культура in vitro, зиготический зародыш, соматический эмбриогенез, прорастание соматических зародышей, микроризом, микроразмножение
Короткий адрес: https://sciup.org/142231390
IDR: 142231390 | DOI: 10.15389/agrobiology.2021.5.924rus
Список литературы Высокоэффективное микроразмножение вьетнамского женьшеня Panax vietnamensis Ha et Grushv. С использованием культуры in vitro незрелых зиготических зародышей
- Nguyen M.D., Kasai R., Yamasaki K., Nham N.T., Tanaka O. New dammarane saponins from Vietnamese ginseng. Studies in Plant Science, 1999, 6: 77-82 (doi: 10.1016/S0928-3420(99)80010-X).
- Nguyen M., Nguyen T., Kasai R., Ito A., Yamasaki K., Tanaka O. Saponins from Vietnamese ginseng, Panax vietnamensis Ha et Grushv. collected in central Vietnam. I. Chem. Pharm. Bull. (Tokyo), 1993, 41(11): 2010-2014 (doi: 10.1248/cpb.41.2010).
- Yamasaki K. Bioactive saponins in Vietnamese ginseng, Panax vietnamensis. Pharmaceutical Biology, 2000, 38: 16-24 (doi: 10.1076/phbi.38.6.16.5956).
- Tran B.T., Nguyen T.H., Nguyen T.T.M., Truong T.C., Pham T.H., Pham H.S. Evaluation of growth and bioactive compositions of Vietnamese ginseng (Panax vietnamensis) cultivated in Quang Nam. VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, 2017, 33(2S): 227-232 (doi: 10.25073/2588-1140/vnunst.4594).
- Nhut D., Nga L., Chien H., Huy N. Morphogenesis of in vitro main root transverse thin cell layers of Vietnamese ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.). African Journal of Biotechnology, 2012, 11: 6274-6289 (doi: 10.5897/AJB11.2884).
- Trinh T.H., Duong T.N. In vitro germination somatic embryo-derived artificial seed of Ngoc Linh ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.). Vietnam Journal of Biotechnology, 2011, 9: 443-453.
- Hoang X.C., Ngo T.T., Nguyen B.T., Tran X.T., Lam B.T., Tran C.L. Effect of some factors to in vitro microrhizome formation (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) and determination of plantlet saponin content in Ngoc Linh mountain. Vietnam Journal of Biotechnology, 2011, 9: 317-331.
- Vu T.H., Vu Q.L., Nguyen P.H., Nguyen B.N., Bui V.T.V., Thai X.D., Duong T.N. Direct somatic embryogenesis from leaf, petiole and rhizome explant of Panax vietnamensis Ha et Grushv. Academia Journal of Biology, 2014, 36: 277-282 (doi: 10.15625/0866-7160/v36n1se.4408).
- Nhut D., Vinh B., Hien T., Huy N., Nam N., Chien H. Effects of spermidine, proline and carbohydrate sources on somatic embryogenesis from main root transverse thin cell layers of Vietnamese ginseng (Panax vietnamensis Ha et. Grushv.). African Journal of Biotechnology, 2012, 11: 1084-1091 (doi: 10.5897/AJB11.3186).
- Trieu N.B., Tung N.T., Phuong T.T.B. In vitro culture of Ngoc Linh ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.). Hue University Journal of Science: Agriculture and Rural Development, 2013, 79: 107-115 (doi: 10.26459/jard.v79i1.3128).
- Truong M., Tran T.N.H., Phan T.L., Le T.D., Tran T.T., Do D.G., Bui D.T., Pham D.T., Nguyen D.M.H., Nguyen T.T., Nguyen V.K., Tran C.L., Nguyen H.H. Studies on induction and multiplication of somatic embryos of Ngoc Linh ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) in liquid medium. Journal of Science and Development, 2014, 12(5): 1085-1095.
- Truong M., Tran T.N.H., Phan T.L., Le T.D., Tran T.T., Do D.G., Bui D.T., Pham D.T., Nguyen D.M.H., Nguyen T.T., Nguyen V.K., Tran C.L., Nguyen H.H. The study on in vitro culture of embryogenic calllus and somatic embryo tissue of Panax vietnamensis Ha et Grushv. Academia Journal of Biology, 2013, 35: 145-157 (doi: 10.15625/0866-7160/v35n3se.3855).
- Lieu N.T., Thanh N.T., Ket N.V. The adventitious root induce of Ngoc Linh ginseng (Panax vietnamensis, Ha et Grushv.) in vitro cultures. VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, 2011, 27: 30-36.
- Huong T.T., Ngoc P.B., Ha C.H., Nhut D.T. Assessing the growth and saponin accumulation in hairy and adventitious roots of Vietnamese ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.). Vietnam Journal of Biotechnology, 2016, 14(2): 231-236 (doi: 10.15625/1811-4989/14/2/9335).
- Nhut D.T., Luan V.Q., Binh N.V., Phong P.T., Huy B.N., Ngoc Ha D.T., et al. The effects of some factors on in vitro biomass production of Vietnamese ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) and preliminary analysis of saponin content. Vietnam Journal of Biotechnology, 2009, 7(3): 357-370 (doi: 10.15625/1811-4989/7/3/12453).
- Thanh N.T., Anh H.T., Yoeup P.K. Effects of macro elements on biomass and ginsenoside production in cell suspension culture of Ngoc Linh ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv.). VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, 2008, 24(3): 248-252.
- Thanh N.T., Ket N.V., Yoeup P.K. Effecting of medium composition on biomass and ginsenoside production in cell suspension culture of Panax vietnamensis Ha et Grushv. VNU Journal of Science, Natural Sciences and Technology, 2007, 23(4): 269-274.
- Trong T.T., Truong D.-H., Nguyen H.C., Tran D.-T., Nguyen Thi H.-T., Dang G.D., Huu H.N. Biomass accumulation of Panax vietnamensis in cell suspension cultures varies with addition of plant growth regulators and organic additives. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine, 2017, 10(9): 907-915 (doi: 10.1016/j.apjtm.2017.08.012).
- Schenk R., Hildebrandt A. Medium and techniques for induction and growth of monocotyledonous and dicotyledonous plant cell cultures. Canadian Journal of Botany, 1972, 50(1): 199-204 (doi: 10.1139/b72-026).
- Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 1962, 15(3): 473-497 (doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x).
- Choi K.T., Choi Y.E., Yang D.C., Park J.C. Somatic embryogenesis in Korean ginseng (Panax ginseng C.A. Meyer). In: Plant biotechnology and in vitro biology in the 21st century, vol. 36 /A. Altman, M. Ziv, S. Izhar (eds.). Springer Netherlands, Dordrecht, 1999: 29-32 (doi: 10.1007/978-94-011-4661-6_6).
- Kim O.T., Kim T.S., In D.S., Bang K.H., Kim Y.C., Choi Y.E., Cha S.W., Seong N.S. Optimization of direct somatic embryogenesis from mature zygotic embryos of Panax ginseng C.A. Meyer. Journal of Plant Biology, 2006, 49: 348-552 (doi: 10.1007/BF03178810).
- Choi Y.E., Yang D.C., Park J.C., Soh W.Y., Choi K.T. Regenerative ability of somatic single and multiple embryos from cotyledons of Korean ginseng on hormone-free medium. Plant Cell Reports, 1998, 17(6-7): 544-551 (doi: 10.1007/s002990050439).
- Arya S., Arya I.D., Eriksson T. Rapid multiplication of adventitious somatic embryos of Panax ginseng. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 1993, 34: 157-162 (doi: 10.1007/BF00036096).
- Kim Y.J., Lee O.R., Kim K.T., Yang D.C. High frequency of plant regeneration through cyclic secondary somatic embryogenesis in Panax ginseng. Journal of Ginseng Research, 2012, 36(4): 442-448 (doi: 10.5142/jgr.2012.36.4.442).
- Chang W., Hsing Y. Plant regeneration through somatic embryogenesis in root-derived callus of ginseng (Panax ginseng C.A. Meyer). Theoretical and Applied Genetics, 1980, 57(3): 133-135 (doi: 10.1007/BF00253888).
- Lee H.S., Liu J.R., Yang S.G., Lee Y.H., Lee K.W. In vitro flowering of plantlets regenerated from zygotic embryo-derived somatic embryos of ginseng. HortScience, 1990, 25(12): 1652-1654 (doi: 10.21273/HORTSCI.25.12.1652).
- Zhou S., Brown D.C.W. High efficiency plant production of North American ginseng via somatic embryogenesis from cotyledon explants. Plant Cell Reports, 2006, 25(3): 166-173 (doi: ).
- Zhang J.Y., Sun H.J., Song I.J., Bae T.W., Kang H.G., Ko S.M., Kwon Y.I., Kim I.-W., Lee J., Park S.-Y., Lim P.-O., Kim Y., Lee H.-Y. Plant regeneration of Korean wild ginseng (Panax ginseng Meyer) mutant lines induced by γ-irradiation (60Co) of adventitious roots. Journal of Ginseng Research, 2014, 38(3): 220-225 (doi: 10.1016/j.jgr.2014.04.001).
- You X.L., Han J.Y., Choi Y.E. Plant regeneration via direct somatic embryogenesis in Panax japonicus. Plant Biotechnology Reports, 2007, 1: 5-9 (doi: 10.1007/s11816-007-0009-4).
- Zhao S.J., Wang J.H., Liang Y.L., Xu L.X. Somatic embryogenesis and plantlet regeneration from hairy roots transformed by Agrobacterium rhizogenes in Panax quinquefolium L. International Journal of Biomedical and Pharmaceutical Science, 2012, 6(Special Issue 1): 97-100.
- Kim J.Y., Kim D.H., Kim Y.C., Kim K.H., Han J.Y., Choi Y.E. In vitro grown thickened taproots, a new type of soil transplanting source in Panax ginseng. Journal of Ginseng Research, 2016, 40(4): 409-414 (doi: 10.1016/j.jgr.2016.05.003).
- El-Mougy N.S., El-Gamal N.G., Fotouh Y.O., Abd-El-Kareem F. Evaluation of different application methods of chitin and chitosan for controlling tomato root rot disease under greenhouse and field conditions. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 2006, 2(5): 190-195.
- Kołodziej B. The effect of chitosan in American ginseng (Panax quinquefolium L.) protection. In: Polish Chitin Society, Monograph XI. Łódź, Poland, 2006: 183-192.
- Vasyukova N.I., Zinoveva S.V., Ilinskaya L.I., Perekhod E.A., Chalenko G.I., Gerasimova N.G., Il'ina A.V., Varlamov V.P., Ozeretskovskaya O.L. Modulation of plant resistance to diseases by water-soluble chitosan. Applied Biochemistry and Microbiology, 2001, 37: 103-109 (doi: 10.1023/A:1002865029994).
