Аналіз застосування біотехнологій щодо одержання високоякісного садивного матеріалу рослин родини Salicaceae Mirb. in vitro для створення біоенергетичних плантацій

O. Yu. Chornobrov

Анотація


В умовах різкого скорочення запасів традиційних видів палива актуальним є пошук нових ефективних і відновлювальних вуглецево-нейтральних джерел енергії. Одним із найперспективніших джерел поновлювальної енергії є біомаса деревних рослин, зокрема родини Вербові (Salicaceae Mirb.). Традиційно рослини Salicaceae розмножують генеративним і вегетативним способами. Мікроклональне розмноження на противагу традиційним способам розмноження дозволяє одержувати упродовж року генетично однорідний оздоровлений садивний матеріал. Значна кількість біотехнологічних публікацій зосереджена на розробленні оптимальних протоколів розмноження рослин родини Salicaceae, дослідженні морфогенетичного потенціалу тканин та оптимізації їх росту. Разом з тим, автори відзначають про індивідуально обумовлену регенераційну здатність рослинного матеріалу в умовах in vitro, яка залежить від низки чинників. Мета дослідження – аналіз результатів біотехнологічних досліджень щодо одержання високоякісного садивного матеріалу рослин родини Salicaceae методом тканин in vitro. Для цього використовували результати біотехнологічних досліджень тканин рослин родини Salicaceae in vitro зарубіжних і вітчизняних авторів опублікованих у фахових виданнях упродовж 2010−2020 рр. Методи дослідження – аналіз, порівняння, синтез, узагальнення. У результаті проведеного аналізу з’ясовано, що режим стерилізації рослинного матеріалу Salicaceae залежить від типу експлантату, фенологічної фази й віку рослини-донора. Ефективно знешкоджує екзогенну біоту здерев’янілих експлантатів ступінчата стерилізація з використанням хлориду ртуті, гіпохлориду натрію та нітрату срібла. Стадія активної вегетації − оптимальний період ізоляції експлантатів. Для одержання безвірусних рослин-регенерантів доцільно застосовувати апікальні меристеми, калюсної тканини – листкові пластинки, активної регенерації – мікропагони. Стійка система регенерації, її тип, коефіцієнт мультиплікації рослин Salicaceae генетично обумовлені. Для введення рослин в умови in vitro, активної проліферації, ризогенезу, масового мікроклонального розмноження доцільно використовувати живильні середовища за прописом WPM (McCown & Lloyd, 1981) та МS (Murashige & Skoog, 1962). Для регенерації рослин шляхом прямого морфогенезу і активації росту наявних меристем експлантату застосовувати середовище із цитокінінами (БАП
(6-бензиламінопурин), кінетин, 2-iП (N-ізопентеніламінопурин), для ризогенезу – із ауксинами (НОК (α-нафтилоцтова кислота), ІМК (3-індолілмасляна кислота) та ІОК (β-індоліл-3-оцтова кислота). Подальші дослідження спрямовані на оптимізацію протоколів розмноження окремих генотипів рослин Salicaceae в умовах in vitro.

        Ключові слова: Вербові, культура тканин рослин in vitro, експлантати, стерилізація, живильне середовище, регенераційна здатність, мікроклональне розмноження.


Повний текст:

PDF

Посилання


Azarova, A. B., Shadrina, T. E., & Mashkina, O. S. (2010). Highly efficient technology of clonal micropropagation of species and hybrids of the genus Salix. In Materials of the international. scientific-practical conf. Forest science of the XXI century. Gomel, November 17−19 (pp. 120−121) [in Russian].

Chornobrov, O. Yu. (2016). Biotechnological aspects of microclonal propagation of plants of the genus Salix L. Scientific Bulletin of NLTU of Ukraine, 26.7, 171−178 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/40260727

Chornobrov, O. Yu., Bilous, S. Yu., & Kruhliak, Yu. M. (2016). Biotechnology of reproduction and cultivation of plants of the family Salicaceae Mirbel for the creation of energy plantations. Kyiv: Printeko [in Ukrainian].

Chornobrov, O., Bilous, S., Chornobrov, O., & Manko, M. (2019). Peculiarities of Morphogenesis of the Endangered Species of Willow (Salix spp.) in vitro. Biologija (Lietuvos mokslu akademija), 65 (1), 48−55. https://doi.org/10.6001/biologija.v65i1.3986

Chou, Y. L., De-li, Wang. (2010). Study on the Germplasm Conservation in vitro of Salix Polyadenia var. Tschangbaischanica. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 38 (34), 19266−19267. Available at http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-AHNY201034010.htm.

Energy strategy of Ukraine for the period up to 2030. (2013). Available at https://de.com.ua/uploads/0/1703-EnergyStratagy2030.pdf.

Erst, A. A., & Bakulin, V. T. (2012). Clonal micropropagation of Siberian silver poplar. Turczaninowia, 15 (1), 58-62 [in Russian].

Kakimzhanova, A. A., Zhagipar, F. S., Naziran, F., Karimova, V. K., & Nurtaza, A. S. (2019). Optimization of Microclonal Propagation Conditions for Increasing the Multiplication Factor of Poplar Microshoots. Bulletin of L.N. Gumilyov Eurasian National University. Bioscience Series, 1 (126), 57-65. https://doi.org/10.32523/2616-7034-2019-126-1-57-65

Kalinin, F. L., Sarnatskaya, V. V., & Polishchuk, V. E. (1980). Methods of Tissue Culture in Plant Physiology and Biochemistry. Kyiv: Naukova dumka [in Ukrainian].

Kärkönen, A., Santanen, A., & Iwamoto, K. (2011). Plant Tissue Culture. Methods in Molecular Biology, 715, 1-20. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-008-9_1

Kataeva, N. V., & Butenko, R. H. (1983). Clonal Micropropagation of Plants. Moscow: Science [in Russian].

Khan, I., Md., Ahmad, N., & Anis, M. (2011). The Role of Cytokinins on in vitro Shoot Production in Salix Tetrasperma Roxb.: a Tree of Ecological. Tree − structure and function, 25 (4), 577−584. https://doi.org/10.1007/s00468-010-0534-6

Khan, I., Md., & Anis, M. (2012). Modulation of in vitro Morphogenesis in Nodal Segments of Salix Tetrasperma Roxb. Through the Use of TDZ, Different Media Types and Culture Regimes. Agroforestry systems, 86 (1), 95−103. https://doi.org/10.1007/s10457-012-9512-x

Khan, M. I., Naseem, A., & Anis, M. (2011). The Role of Cytokinins on in vitro Shoot Production in Salix Tetrasperma Roxb.: a Tree of Ecological Importance. Tree − Structure and Function, 25 (4), 577−584. https://doi.org/10.1007/s00468-010-0534-6

Khattab, S. (2011). Effect of Different Media and Grown Regulators on the in vitro Shoot Proliferation of Aspen, Hybrid Aspen and White Poplar Male Tree and Molecular Analysis of Variants in Micropropagated Plants. Life science journal, 8 (1), 177−184.

Mashkina, O. S., Fedulova, T. P., Tabatskaya, T. M., Kondrateva, A. M., & Shabanova, E. A. (2016). Molecular genetic and cytogenetic assessment of promising hybrids and clones of poplar and aspen propagated in vitro. VSU Bulletin, series: Chemistry. Biology. Pharmacy, 2, 60-69 [in Russian].

Sant, S. B. (1980). Micropropagation Method for a Hybrid Willow (Salix Matsudana x Alba NZ-1002). Nell' Zealand Joumal of Botany, 18, 209−214. https://doi.org/10.1080/0028825X.1980.10426919

Sergeev, R. V., Shurgin, A. I., & Shevelyova, N. N. (2010). Development of a protocol for in vitro propagation of Norway willow (Salix acutifolia Willd.) for plantation cultivation. Biotechnology as a tool for the conservation of plant biodiversity, 304−308 [in Russian].

Shabanova, E. A., & Mashkina, O. S. (2015). Clonal micropropagation of economically valuable forms of poplar. Forest selection and genetics, 4, 74-81 [in Russian].

Shi, D. (2014). Effects of Culture Media and Plant Growth Regulators on Micropropagation of Willow (Salix matsudana 'Golden Spiral') and Hazelnut (Corylus colurna 'Te Terra Red). Theses, Dissertation, and Student Research in Agronomy and Horticulture, 79.

Shuang-Xiu, W., & Yuan-Gang, Z. (2006). In vitro Regeneration of Populus Langfangensis 3 for Transformation and Micropropagation. Bulletin of Botanical Research, 26 (2), 201−205.

Skálová, D., Navrátilová, B., Richterová, L., Knitl, M., Sochor, M., & Vašut, R. J. (2012). Biotechnological Methods of in vitro Propagation in Willows (Salix spp.). Central European Journal of Biology, 7 (5), 931−940. https://doi.org/10.31255/978-5-94797-319-8-1244-1247

Smith, R. H. (2012). Plant Tissue Culture: Techniques and Experiments. Academic Press.

Zolotovskaya, E. D., Protopopova, M. V., Konovalov, A. D., & Pavlichenko, V. V. (2018). Genetic transformation of Populus berolinensis by wcs120 dehydrin gene from soft wheat. In The All-Russian Scientific Conference with International Participation and Schools of Young Scientists. Mechanisms of resistance of plants and microorganisms to unfavorable environmental (pp. 1244-1247). Irkutsk [in Russian]. https://doi.org/10.31255/978-5-94797-319-8-1244-1247




DOI: https://doi.org/10.31548/forest2020.04.006

Метрики статей

Завантаження метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Bookmark and Share