Отримання гаплоїдів та дигаплоїдів буряків цукрових (Beta vulgaris L.) в умовах in vitro

Автор(и)

  • О. Kliachenko , Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ, Україна
  • L. Prysiazhnuk Ukrainian Institute for Plant Variety Examination, Kyiv, Ukraine , Український інститут експертизи сортів рослин, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.31548/biologiya13(3-4).2022.004

Ключові слова:

цукрові буряки, гаплоїди, дигаплоїди, калюс, рослини-регенеранти.

Анотація

Значну роль в селекційному процесі відіграють біотехнологічні методи, оскільки уможливлюють з високою ефективністю створювати вихідний матеріал. Пріоритетним напрямом у сучасній інноваційній біотехнології рослин є метод експериментальної гаплоїдії. Підібрано та застосовано ступінчасту передобробку ізольованих бутонів зниженими (+4°С протягом 36 год) і підвищеними температурами (+22°С протягом 21 доби та +30°С – 10, 14, 21 діб), яка дає можливість завершення процесу диференціації. Показано, що для індукції ембріогенного розвитку незалежно від генотипу оптимальною виявилася температура +30°С за тривалості культивування упродовж 21 доби. При цьому регенераційна здатність отриманих ембріоїдів обумовлювалась вихідним генотипом. Одержані укорінені гаплоїдні рослини-регенеранти з нормальною гео- і фототропічною реакцією переводили на диплоїдний рівень (2n=38) за допомогою дії водного розчину 0,1 % колхіцину на кореневу систему за експозиції 4 год. Встановлено, що створення гомозиготних ліній залежить від генотипних особливостей донорного матеріалу, який визначає кількість отриманих гаплоїдних рослин-регенерантів з різними характерними ознаками. При цьому велике значення має послідовність живильних середовищ для проведення стабілізації гаплоїдних форм. Залежно від морфологічного розвитку регенерантів чередування безгормонального і доповненого фітогормонами живильних середовищ сприяє виживанню рослин в межах 90-95%. Вивчено вплив експантатів на регенераційну здатність гаплоїдних рослин. Показано, що оптимальним для індукування процесів прямого та непрямого морфогенезу in vitro є жилки та черешки цукрових буряків. Розроблена нами методика для отримання гаплоїдних рослин безпосередньо із ЧС ліній буряків цукрових дає можливість в короткий термін отримати гомозиготний матеріал, який може бути використано в гетерозисній селекції, оскільки традиційними методами гомозиготність досягається шляхом глибокого інбридингу і появою інбредної депресії.

Біографія автора

  • автор О. Kliachenko, афіліація , Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ, Україна

    National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Посилання

Kovalchuk, N., Roik, M., Hadzalo, Y., Nediak, T., & Zinchenko, O. (2019). Improvement of the technology of obtaining stable (di) haploid regenerants from embryonic culture of apomictic sugar beet (Beta vulgaris) breeding material without the use of colchicine. Agricultural Science and Practice, 6 (2), 3-17. https://doi.org/10.15407/agrisp6.02.003

Бочкарева, Э.Б., Горлова, Л.А., Сердюк, В.В., Стрельников, Е.А. (2019). Селекционная ценность дигаплоидных линий рапса ярового (Brassica napus L.). Масличные культуры, 4 (180), 18-22. https://doi.org/10.25230/2412–608Х–2019–4–180–18–22

Tomaszewska-Sowa, M., & Keutgen, A. J. (2022). Plant regeneration from unpollinated ovules of sugar beet (Beta vulgaris L.) on growing media with different carbohydrates. Sugar Tech, 24(2), 542-550. https://doi.org/10.1007/s12355-021-00975-7

Nohzadeh Malakshah, S., Habibi Rezaei, M., Heidari, M., & Hosseini Salekdeh, G. (2007). Proteomics reveals new salt responsive proteins associated with rice plasma membrane. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 71(9), 2144-2154. https://doi.org/10.1271/bbb.70027

Белинская, Е. В. (2007). Создание признаковой коллекции ячменя по способности к андрогенезу in vitro и ее использование в генетических и биотехнологических исследованиях. Вісн. Укр. т-ва генетиків і селекціонерів. 5 (1, 2), 11-20.

Балков, ?. Я. (1990). ЦМС сахарной свеклы. М.: Агропромиздат, 239.

Klyachenko, O. L. (2011). Features microclonal reproduction of O-types of sugar beet (Beta vulgaris L.). In Sugar Beet Crops: Growth, Fertilization & Yield (pp. 173-179).

Батыгина, Т.Б., Васильева, В.Е. (2002). Размножение растений. С.-Пб.: ?зд-ство Санкт-Петербургского ун-та, 232.

Tomaszewska-Sowa, M., & Olszewska, D. (2019). Evaluation of genetic stability of sugar beet (Beta vulgaris L.) plants obtained from unfertilized ovules using RAPD markers. Journal of Central European Agriculture, 20(3), 928-937. https://doi.org/10.5513/JCEA01/20.3.2175

DellaPenna, D., & Pogson, B. J. (2006). Vitamin synthesis in plants: tocopherols and carotenoids. Annual review of plant biology, 57 (1), 711-738. https://doi.org/10.1146/

Сатарова, Т. Н., Черчель, В. Ю., Черенков, А. В. (2013). Кукуруза: биотехнологические и селекционные аспекты. Днепропетровск: Новая идеология, 552

Подвигина, О. А. (2010). ?ндуцирование гаплоидии из неоплодотворенных семяпочек сахарной свеклы в условиях in vitro. In Энциклопедия рода Beta. Биология, генетика и селекция свеклы (p. 455).

Seguí-Simarro, J. M., & Nuez, F. (2007). Embryogenesis induction, callogenesis, and plant regeneration by in vitro culture of tomato isolated microspores and whole anthers. Journal of Experimental Botany, 58(5), 1119-1132. https://doi.org/10.1093/jxb/erl271

Pazuki, A., Aflaki, F., Gürel, S., Ergül, A., & Gürel, E. (2018). The effects of proline on in vitro proliferation and propagationof doubled haploid sugar beet (Beta vulgaris). Turkish Journal of Botany, 42(3), 280-288. https://doi.org/10.3906/bot-1709-14

Кляченко, О. Л., & Мельничук, М. Д. (2014). Біотехнологія а агросфері: Навчальний посібник. Вінниця, 265

Klyachenko, O. L. (2002). Morfogenesis in vitro unfertilized ovules of sugar beet (Beta vulgaris L.). Bulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens, 86, 30-32.

Skoog, F., Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant, 15, 473-497.

Драгунова, O. K. (2005). Індукція галоїдного партеногенезу в умовах культури in vitro у цукрових буряках. Збірник наукових праць [Інституту цукрових буряків УААН], (8), 411-418.

Жужжалова, Т. П., Подвигина, О. А., & Знаменская, В. В. (2010). Пути воспроизведения нового организма сахарной свеклы в культуре in vitro. В сб.: Энциклопедия рода Вeta. Биология, генетика и селекция свеклы (науч. тр. ?нститута цитологии и генетики СО РАН). Новосибирск, 403-419.

Grigolava, T. R., Vishnyakova, A. V., Sinitsyna, A. A., Voronina, A. V., Zubko, O. N., Zudova, O. V., & Monakhos, S. G. (2021). Methodological approaches for producing doubled haploids in sugar beet and red beet (Beta vulgaris L.). Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 25(3), 276. https://doi.org/10.18699/VJ21.031

Finch-Savage, B. (2013). Seeds: Physiology of development, germination and dormancy (3rd edition) -JD Bewley, KJ Bradford, HWM Hilhorst H. Nonogaki. 392 pp. Springer, New York-Heidelberg-Dordrecht-London2013978-1-4614-4692-7. Seed Science Research, 23(4), 289-289. https://doi.org/10.1017/S0960258513000287

Pazuki, A., Aflaki, F., Gürel, E., Ergül, A., & Gürel, S. (2018). Gynogenesis induction in sugar beet (Beta vulgaris) improved by 6-benzylaminopurine (BAP) and synergized with cold pretreatment. Sugar Tech, 20(1), 69-77. https://doi.org/10.1007/s12355-017-0522-x

Завантаження

Опубліковано

2023-08-15

Номер

Том 13 № 3-4 (2022)

Розділ

Статті

Ліцензія

Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).