УДК 634.836:531.19
Бумагина Анастасия Евгеньевна
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург, Россия
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург, Россия
Ключевые слова: виноград; культура in vitro; каллусогенез.
Аннотация.
В работе изучено влияние сред МС и 1 ⁄ 2МС с добавлением гормонов 0,5 мг/л Кинетин и 0,5 мг/л НУК на каллусообразование. Определены сорта с наибольшими показателями каллусообразования: Кишмиш круглый, Кайтаги и Ранний ВИРа.
Введение.
Культурный виноград (Vítis vinífera) принадлежит к семейству виноградных (Vitaceae), которое включает около 600 видов, отличающихся большим разнообразием морфологических признаков, произрастающий в Средиземноморском регионе, Центральной Европе и Юго-Западной Азии, от Марокко и Португалии на север до южной Германии и на восток до северного Ирана [1].
На сегодняшний день развитие отраслей виноградарства является финансово и социально значимым направлением промышленности России. С 2020 г. появились новые нормы, 2 которые должны ускорить развитие отрасли [2].
Главное преимущество каллусных культур в том, что они могут использоваться, как модельные объекты для изучения морфогенетических процессов в растениях. То есть процессы, которые происходят в растении в условиях in vitro, схожи с естественными условиями in vivo. Но в то же время получение каллусных культур — стресс, к которому клеткам растений приходится адаптироваться. Это может приводить к сомаклональной изменчивости, нарушению генетической однородности, морфологическим, биохимическим и физиологическим изменениям [3, 4].
Цель исследования — сравнение эффективности каллусообразования на гормональных средах МС и 1⁄2 МС и определие сортовой спецефичности.
Культурный виноград (Vítis vinífera) принадлежит к семейству виноградных (Vitaceae), которое включает около 600 видов, отличающихся большим разнообразием морфологических признаков, произрастающий в Средиземноморском регионе, Центральной Европе и Юго-Западной Азии, от Марокко и Португалии на север до южной Германии и на восток до северного Ирана [1].
На сегодняшний день развитие отраслей виноградарства является финансово и социально значимым направлением промышленности России. С 2020 г. появились новые нормы, 2 которые должны ускорить развитие отрасли [2].
Главное преимущество каллусных культур в том, что они могут использоваться, как модельные объекты для изучения морфогенетических процессов в растениях. То есть процессы, которые происходят в растении в условиях in vitro, схожи с естественными условиями in vivo. Но в то же время получение каллусных культур — стресс, к которому клеткам растений приходится адаптироваться. Это может приводить к сомаклональной изменчивости, нарушению генетической однородности, морфологическим, биохимическим и физиологическим изменениям [3, 4].
Цель исследования — сравнение эффективности каллусообразования на гормональных средах МС и 1⁄2 МС и определие сортовой спецефичности.
Методика исследований.
В качестве материала для работы использовались сорта винограда: Кара яй изюм, Гимра новый, Кишмиш круглый, Ранний ВИРа, Лесной белый Марагинский, Виерул 59, Кара калтак, Кизлярский синий, Кишмиш тумут и Кайтаги.
Подготовка растительного материала. Сначала прорастили черенки винограда на светоустановках. Растения с проросшими корнями пересаживали в горшки с универсальным грунтом. Выбирали растения с доказанной сортовой принадлежностью, визуально здоровые. Для введения в культуру in vitro использовали боковые и пазушные почки винограда.
В качестве стерилизующего агента использовали 10%-й коммерческий раствор ACE. Стерилизация проходила в течение 12 мин, последующей 3-кратной промывкой автоклавированной водой в течение 10 мин.
Стерильные, обработанные почки проращивали с фотопериодичностью 16/8 и 4 тыс. при температуре 23 ± 2° Св течение 2 месяцев на среде 1 (табл. 1).
Затем полученные микрорастения сегментировали на однопочечные экспланты и пересаживали на среду 2. Проращивали на светоустановках с фотопериодичностью 16/8 и 4 тыс. люкс при температуре 23±2 °С в течение 50 дней.
Для инициации каллусообразования использовались 2 среды с разным содержанием микро- и макроэлементов с добавлением гормонов — ауксина и цитокинина в одинаковом соотношении 0,5 кинетин, 0,5 НУК — среда 3, среда 4 (см. табл. 1).
В качестве эксплантов были взяты сегменты стебля, не включающие в себя узлы, с микрорастений полученных на втором этапе работы. Сегменты имели длину 0,5−1,0 см. Перед переносом эксплантов на среды, произвели ранения 3−5 шт., поперек сегмента с помощью стерильной медицинской иглы.
В качестве материала для работы использовались сорта винограда: Кара яй изюм, Гимра новый, Кишмиш круглый, Ранний ВИРа, Лесной белый Марагинский, Виерул 59, Кара калтак, Кизлярский синий, Кишмиш тумут и Кайтаги.
Подготовка растительного материала. Сначала прорастили черенки винограда на светоустановках. Растения с проросшими корнями пересаживали в горшки с универсальным грунтом. Выбирали растения с доказанной сортовой принадлежностью, визуально здоровые. Для введения в культуру in vitro использовали боковые и пазушные почки винограда.
В качестве стерилизующего агента использовали 10%-й коммерческий раствор ACE. Стерилизация проходила в течение 12 мин, последующей 3-кратной промывкой автоклавированной водой в течение 10 мин.
Стерильные, обработанные почки проращивали с фотопериодичностью 16/8 и 4 тыс. при температуре 23 ± 2° Св течение 2 месяцев на среде 1 (табл. 1).
Затем полученные микрорастения сегментировали на однопочечные экспланты и пересаживали на среду 2. Проращивали на светоустановках с фотопериодичностью 16/8 и 4 тыс. люкс при температуре 23±2 °С в течение 50 дней.
Для инициации каллусообразования использовались 2 среды с разным содержанием микро- и макроэлементов с добавлением гормонов — ауксина и цитокинина в одинаковом соотношении 0,5 кинетин, 0,5 НУК — среда 3, среда 4 (см. табл. 1).
В качестве эксплантов были взяты сегменты стебля, не включающие в себя узлы, с микрорастений полученных на втором этапе работы. Сегменты имели длину 0,5−1,0 см. Перед переносом эксплантов на среды, произвели ранения 3−5 шт., поперек сегмента с помощью стерильной медицинской иглы.
Таблица 1
Культивировали экспланты около 1,5 месяцев с фотопериодичностью 16/8 и 4 тыс. люкс при температуре 23±2 °С. Через 7–14 дней начиналось каллусообразование в районах ранения. Каждые две недели производилась пересадка эксплантов на свежую питательную среду с тем же составом.
Результаты исследований.
На среде 3 большинство сортов имели достаточно низкую эффективность по каллусообразованию (0–65 %), по сравнению со средой 4 (10–95 %), рис. 1.
Были выявлены сорта с высоким уровнем каллусообразованием: Кайтаги, Кишмиш круглый и Ранний ВИР; сорта с низкими показателями: Лесной белый Марагинский, Виерул. среда 4 (70 %) превосходит среду 3 (30 %) по показателям эффективности каллусообразования в 2,3 раза (рис. 2).
Полученный каллус по морфологии – ризогенный, имеет обводненную, рыхлую структуру, а также светло желто-зеленую окраску у всех сортов, кроме Гимра новый, который имел плотную структуру каллуса, бордового цвета (табл. 2).
На среде 3 большинство сортов имели достаточно низкую эффективность по каллусообразованию (0–65 %), по сравнению со средой 4 (10–95 %), рис. 1.
Были выявлены сорта с высоким уровнем каллусообразованием: Кайтаги, Кишмиш круглый и Ранний ВИР; сорта с низкими показателями: Лесной белый Марагинский, Виерул. среда 4 (70 %) превосходит среду 3 (30 %) по показателям эффективности каллусообразования в 2,3 раза (рис. 2).
Полученный каллус по морфологии – ризогенный, имеет обводненную, рыхлую структуру, а также светло желто-зеленую окраску у всех сортов, кроме Гимра новый, который имел плотную структуру каллуса, бордового цвета (табл. 2).
Рис. 1
Рис. 2
Заключение.
Было произведено сравнение эффективности каллусообразования на двух гормональных средах с разным соотношением микро- и макроэлементов. Определено положительное влияние на каллусообразование, дефицита макро- и микроэлементов в среде.
Среда 4 превосходила среду 3 в 2,3 раза по эффективности каллусообразования. Выявлены сорта с наибольшими показателями: Кишмиш круглый, Кайтаги и Ранний ВИРа. Были определены морфологические различия каллуса между сортами.
Было произведено сравнение эффективности каллусообразования на двух гормональных средах с разным соотношением микро- и макроэлементов. Определено положительное влияние на каллусообразование, дефицита макро- и микроэлементов в среде.
Среда 4 превосходила среду 3 в 2,3 раза по эффективности каллусообразования. Выявлены сорта с наибольшими показателями: Кишмиш круглый, Кайтаги и Ранний ВИРа. Были определены морфологические различия каллуса между сортами.
Таблица 2
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Систематика высших растений / В.А. Агафонов [и др.]. // Воронеж, 2005. 31 с.
2. Возрождение российского виноделия // НКР. URL: https://ratings.ru/ (дата обращения: 14.06.2022).
3. Круглова Н.Н., Сельдимирова О.А., Зинатуллина А.Е. // Каллус in vitro как модельная система для изучения органогенеза растений // Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. 2019. № 2. С. 44-54.
4. Якимова О.В., Егорова Н.А. / Индукция каллусогенеза в культуре изолированных органов Origanum vulgare L // Масличные культуры. 2014. № 2. С. 159–160.
1. Систематика высших растений / В.А. Агафонов [и др.]. // Воронеж, 2005. 31 с.
2. Возрождение российского виноделия // НКР. URL: https://ratings.ru/ (дата обращения: 14.06.2022).
3. Круглова Н.Н., Сельдимирова О.А., Зинатуллина А.Е. // Каллус in vitro как модельная система для изучения органогенеза растений // Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. 2019. № 2. С. 44-54.
4. Якимова О.В., Егорова Н.А. / Индукция каллусогенеза в культуре изолированных органов Origanum vulgare L // Масличные культуры. 2014. № 2. С. 159–160.
REFERENCES
1. Systematics of higher plants / V.A. Agafonov et al. Voronezh, 2005. 31 p.
2. Revival of Russian winemaking. NKR. URL: https://ratings.ru/ (date of access: 06/14/2022).
3. Kruglova N.N., Seldimirova O.A., Zinatullina A.E. / Callus in vitro as a model system for studying plant organogenesis. Proceedings of the Ufa Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2019; 2: 44-54.
4. Yakimova O.V., Egorova N.A. / Induction of callusogenesis in the culture of isolated organs of Origanum vulgare L. Oilseeds. 2014; 2: 159–160.
1. Systematics of higher plants / V.A. Agafonov et al. Voronezh, 2005. 31 p.
2. Revival of Russian winemaking. NKR. URL: https://ratings.ru/ (date of access: 06/14/2022).
3. Kruglova N.N., Seldimirova O.A., Zinatullina A.E. / Callus in vitro as a model system for studying plant organogenesis. Proceedings of the Ufa Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2019; 2: 44-54.
4. Yakimova O.V., Egorova N.A. / Induction of callusogenesis in the culture of isolated organs of Origanum vulgare L. Oilseeds. 2014; 2: 159–160.
STUDY OF THE INFLUENCE OF THE COMPONENT COMPOSITION OF THE MEDIUM ON THE CALLUS FORMATION OF GRAPES
Anastasiia E. Bumagina
Federal Research Center N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, St. Petersburg, Russia
Abstract.
The effect of the medium MS and 1 M S with the addition of hormones 0.5 mg/l Kinetin and 0.5 mg/l NUC on callus formation was studied. The varieties with the highest indicators of callus formation were identified: Round Kishmish, Kaitagi and Early Vira.
Keywords: grapes; in vitro culture; callus formation.
Federal Research Center N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, St. Petersburg, Russia
Abstract.
The effect of the medium MS and 1 M S with the addition of hormones 0.5 mg/l Kinetin and 0.5 mg/l NUC on callus formation was studied. The varieties with the highest indicators of callus formation were identified: Round Kishmish, Kaitagi and Early Vira.
Keywords: grapes; in vitro culture; callus formation.
Статья поступила в редакцию 11.02.2022; одобрена после рецензирования 05.03.2022; принята к публикации 15.03.2022.
The article was submitted 11.02.2022; approved after reviewing 05.03.2022; accepted for publication 15.03.2022.
The article was submitted 11.02.2022; approved after reviewing 05.03.2022; accepted for publication 15.03.2022.
Для цитирования: Бумагина А. Е. / Изучение влияния компонентного состава среды на каллусогенез винограда // Основы и перспективы органических биотехнологий. 2022. № 2. С. 9-12 http://organic-academy.online/
For citation: Bumagina A. E. Study of the influence of the component composition of the medium on the callus formation of grapes // Osnovy i perspektivy organicheskikh biotekhnologiy = Fundamentals and perspectives of organic biotechnologies. 2022;(2): 9-12 (In Russ.) http://organic-academy.online/