RU2834363C1 - Method for obtaining aseptic culture in vitro of hardwood plants of middle and senior classes of age - Google Patents
Method for obtaining aseptic culture in vitro of hardwood plants of middle and senior classes of age Download PDFInfo
- Publication number
- RU2834363C1 RU2834363C1 RU2024125120A RU2024125120A RU2834363C1 RU 2834363 C1 RU2834363 C1 RU 2834363C1 RU 2024125120 A RU2024125120 A RU 2024125120A RU 2024125120 A RU2024125120 A RU 2024125120A RU 2834363 C1 RU2834363 C1 RU 2834363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plants
- nutrient medium
- explants
- shoots
- etiolated
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для массового размножения древесных растений в условиях культуры тканей.The invention relates to the field of biotechnology and can be used for mass propagation of woody plants under tissue culture conditions.
Метод клонального микроразмножения позволяет сохранять характеристики материнского организма растения.The method of clonal micropropagation allows preserving the characteristics of the plant's mother organism.
Для введения в асептическую культуру древесных растений лиственных пород используют ткани на ювенильном этапе развития при относительно легкой регенерации. Введение в культуру клеток и тканей растений, относящихся к среднему и старшему классу возраста деревьев, достигших физиологической зрелости, ограничено низкой регенерацией и способностью к клеточному делению и сопровождается большим отпадом исходного материала. Полученные регенеранты растений среднего и старшего классов возраста можно культивировать в асептической среде для сохранения генофонда и дальнейшей мультипликации.For introduction into aseptic culture of deciduous trees, tissues at the juvenile stage of development with relatively easy regeneration are used. Introduction into culture of cells and tissues of plants belonging to the middle and senior age class of trees that have reached physiological maturity is limited by low regeneration and the ability to cell division and is accompanied by a large loss of the original material. The obtained regenerants of plants of the middle and senior age classes can be cultivated in an aseptic environment to preserve the gene pool and for further multiplication.
Известен способ выращивания посадочного материала тополя (патент RU 2485755, МПК A01G 1/00, опубл. 27.06.2013), включающий заготовку побегов, их стерилизацию, индукцию развития основного пазушного побега на первичных эксплантах, укоренение изолированных побегов, их мультипликацию в условиях in vitro и перевод в нестерильные условия, отличающийся тем, что микрочеренкование осуществляют на питательной среде WPM - Woody Plant Medium, со сниженным содержанием БАП - бензиламинопурин 0,2 мг/л и добавлением ГК - гиббереллиновой кислоты 0,2 мг/л, и высадка пробирочных микрорастений в нестерильные условия проводится без их предварительной адаптации к условиям климатической камеры.A method for growing poplar planting material is known (patent RU 2485755, IPC A01G 1/00, published 27.06.2013), including harvesting shoots, sterilizing them, inducing the development of the main axillary shoot on primary explants, rooting isolated shoots, multiplying them in vitro and transferring them to non-sterile conditions, characterized in that micro-cuttings are carried out on a WPM nutrient medium - Woody Plant Medium, with a reduced content of BAP - benzylaminopurine 0.2 mg / l and the addition of GC - gibberellic acid 0.2 mg / l, and planting test-tube microplants in non-sterile conditions is carried out without their preliminary adaptation to the conditions of the climatic chamber.
Недостатком способа является сложность и трудоемкость процесса, способ применим только для быстрорастущих культур с высокой побегообразовательной способностью.The disadvantage of this method is the complexity and labor intensity of the process; the method is only applicable to fast-growing crops with high shoot-forming capacity.
Известен способ формирования коллекции и длительного депонирования винограда in vitro (патент RU 2764104, МПК А01Н 4/00, опубл. 13.01.2022), включающий введение в культуру апикальных меристем и формирование на их основе коллекции, с предварительным культивированием на твердой питательной среде Мурасиге-Скуга (MS), высадку на хранение, отличающийся тем, что апикальные меристемы размером 0,1-0,2 мм, выделенные из пробирочных растений, ранее введенных в культуру, выдерживают на питательной среде с добавлением регулятора роста Мелафен при разведении 10-5-10-11, а образовавшиеся побеги выдерживают на питательной среде Мурасиге-Скуга, содержащей Цефотаксим в концентрации 50-450 мг/л, и производят высадку на хранение микрочеренков оздоровленных растений, выделенных из верхних частей побегов.A method for forming a collection and long-term deposit of grapes in vitro is known (patent RU 2764104, IPC A01H 4/00, published on 13.01.2022), including introducing apical meristems into the culture and forming a collection based on them, with preliminary cultivation on a solid Murashige-Skoog (MS) nutrient medium, planting for storage, characterized in that apical meristems of 0.1-0.2 mm in size, isolated from test-tube plants previously introduced into the culture, are maintained on a nutrient medium with the addition of the Melafen growth regulator at a dilution of 10 -5 -10 -11 , and the resulting shoots are maintained on a Murashige-Skoog nutrient medium containing Cefotaxime at a concentration of 50-450 mg / l, and microcuttings of healthy plants isolated from the upper parts of shoots.
Недостатком способа является введение в культуру in vitro меристем пробирочных растений из лабораторной коллекции, что увеличивает риск мутации регенерантов.The disadvantage of this method is the introduction of meristems of test-tube plants from a laboratory collection into the in vitro culture, which increases the risk of mutation of the regenerants.
Наиболее близким к заявленному решению, принятым за прототип, является способ клонального микроразмножения грецкого ореха (а.с. СССР №1706478 A1, опубл. 23.01.1992), включающий вычленение экспланта от материнского растения, высадку его на питательную среду Мурасиге-Скуга (MS) и культивирование до получения побега, отличающийся тем, что с целью повышения выхода растений-регенерантов в качестве материнского растения используют сеянцы или привитые саженцы, при этом экспланты вычленяют из этиолированных травянистых побегов материнского растения, предварительно выращенные в темноте.The closest to the claimed solution, accepted as a prototype, is the method of clonal micropropagation of walnut (USSR patent No. 1706478 A1, published on 23.01.1992), including the isolation of an explant from the mother plant, its planting on Murashige-Skoog (MS) nutrient medium and cultivation until a shoot is obtained, characterized in that, in order to increase the yield of regenerated plants, seedlings or grafted saplings are used as the mother plant, while the explants are isolated from etiolated herbaceous shoots of the mother plant, previously grown in the dark.
Недостатком способа является применение исходного материала семенного происхождения, который не является клоном и не обеспечивает сохранения характеристик материнского растения, сложность и трудоемкость процесса предварительной прививки.The disadvantage of this method is the use of seed-based source material, which is not a clone and does not ensure the preservation of the characteristics of the mother plant, and the complexity and labor-intensive nature of the preliminary grafting process.
Задачей изобретения является разработка способа получения асептической культуры in vitro эксплантов вне зависимости от времени года, получение генетически идентичных регенерирующих клонов от древесных растений среднего и старшего классов возраста. Технический результат предлагаемого изобретения совпадает с задачей.The objective of the invention is to develop a method for obtaining an aseptic in vitro culture of explants regardless of the season, obtaining genetically identical regenerating clones from woody plants of middle and senior age classes. The technical result of the proposed invention coincides with the objective.
Для решения задачи предложен способ получения асептической культуры in vitro древесных растений лиственных пород среднего и старшего классов возраста в период вегетации или покоя растений, включающий вычленение этиолированного побега клонируемого растения, высадку на питательную среду MS в вертикальном положении и культивирование с пассированием экспланта с интервалом в 14 суток до получения жизнеспособного регенеранта. В период вегетации индукцию этиолированных побегов производят в полной темноте из спящих почек из сегментов ствола или скелетных ветвей древесных растений с дальнейшей поэтапной стерилизацией в 1%-ном рабочем растворе дезинфицирующего средства на основе гипохлорита натрия (с содержанием активного хлора 5-15%) в течение 30 минут и 5%-ном растворе Лизоформина 3000 в течение 10 минут, и культивируют на питательной среде MS с половинным составом макро- и микросолей с добавлением гиббереллиновой кислоты 0,4 мг/л, а в период покоя индукцию этиолированных побегов проводят в темноте из вегетативных почек, стерилизуют и культивируют на питательной среде MS с полным составом макро- и микросолей с добавлением феруловой кислоты 1 мг/л, 6-бензиламинопурина 1 мг/л, индолилуксусной кислоты 0,5 мг/л, кинетина 0,5 мг/л.To solve the problem, a method is proposed for obtaining an aseptic in vitro culture of woody plants of deciduous species of middle and older age classes during the period of vegetation or dormancy of plants, including the isolation of an etiolated shoot of the cloned plant, planting on an MS nutrient medium in a vertical position and culturing with passaging of the explant at intervals of 14 days until a viable regenerant is obtained. During the growing season, the induction of etiolated shoots is carried out in complete darkness from dormant buds from trunk segments or skeletal branches of woody plants with subsequent step-by-step sterilization in a 1% working solution of a disinfectant based on sodium hypochlorite (with an active chlorine content of 5-15%) for 30 minutes and a 5% solution of Lysoformin 3000 for 10 minutes, and cultivated on an MS nutrient medium with a half composition of macro- and microsalts with the addition of gibberellic acid 0.4 mg / l, and during the dormant period, the induction of etiolated shoots is carried out in the dark from vegetative buds, sterilized and cultivated on an MS nutrient medium with a full composition of macro- and microsalts with the addition of ferulic acid 1 mg / l, 6-benzylaminopurine 1 mg / l, indoleacetic acid 0.5 mg/l, kinetin 0.5 mg/l.
Способ реализуется следующим образом:The method is implemented as follows:
Пример 1. Заготовку сегментов ствола или крупных скелетных веток дерева среднего или старшего классов возраста девяти лиственных пород из Дендрологического сада Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (Crataegus Russanwvii Cin. (72 г.), C. douglasii Lindl (39 л.), C. dahurica Koehne ex Schneid (73 г.), C.chlorosarca Maxim. (71 г.), Acer ukurunduense Trautv. & C.A.Mey. (43 г.), A. tegmentosum Maxim. (44 г.), Juglans mandshurica Maxim. (36 л.), Prunus maackii Rupr. (68 л.), Syringa amurensis Rupr. (40 л.)) проводили в период вегетации и помещали в темное помещение. В течение 7-15 суток из спящих почек при температуре 21-23°С развивались этиолированные побеги, которые использовали в качестве первичных эксплантов.Example 1. The harvesting of trunk segments or large skeletal branches of middle-aged or older trees of nine deciduous species from the Arboretum of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov ( Crataegus Russanwvii Cin. (72 years old), C. douglasii Lindl (39 years old), C. dahurica Koehne ex Schneid (73 years old), C. chlorosarca Maxim. (71 years old), Acer ukurunduense Trautv. & CAMey. (43 years old), A. tegmentosum Maxim. (44 years old), Juglans mandshurica Maxim. (36 years old), Prunus maackii Rupr. (68 years old), Syringa amurensis Rupr. (40 years old)) was carried out during the growing season and placed in a dark room. Within 7-15 days, etiolated shoots developed from dormant buds at a temperature of 21-23°C, which were used as primary explants.
Стерилизацию первичных эксплантов проводили в два этапа. Первый этап проводили в нестерильных условиях, помещая этиолированные побеги в 1% рабочий раствор дезинфицирующего средства на основе гипохлорита натрия с содержанием активного хлора 5-15% на 30 минут. На втором этапе в асептических условиях ламинар-бокса экспланты перемещали в 5% раствор Лизоформина 3000 на 10-15 минут, после чего трехкратно промывали стерильной дистиллированной водой.Sterilization of primary explants was performed in two stages. The first stage was performed in non-sterile conditions, placing etiolated shoots in a 1% working solution of a disinfectant based on sodium hypochlorite with an active chlorine content of 5-15% for 30 minutes. In the second stage, under aseptic conditions of a laminar flow hood, the explants were moved into a 5% solution of Lysoformin 3000 for 10-15 minutes, after which they were washed three times with sterile distilled water.
Простерилизованные экспланты в асептических условиях делили на сегменты с 1-2 пазушными почками, помещали в вертикальном или слегка наклонном положении в культуральные сосуды с половинным составом макро- и микросолей (чистый для анализа - ЧДА) питательной среды MS с добавлением гиббереллиновой кислоты (ГК) 0,4 мг/л. Добавление в питательную среду ГК способствует элонгации (доращиванию) индуцированных побегов. Через 15-20 суток побеги пересаживали на среду с полной концентрацией микро- и макросолей для культивирования.Sterilized explants were divided into segments with 1-2 axillary buds under aseptic conditions and placed in a vertical or slightly inclined position in culture vessels with a half composition of macro- and microsalts (analytical grade - CHDA) of the MS nutrient medium with the addition of gibberellic acid (GA) 0.4 mg/l. Addition of GA to the nutrient medium promotes elongation (further growing) of induced shoots. After 15-20 days, the shoots were transplanted to a medium with a full concentration of micro- and macrosalts for cultivation.
Пример 2. В период покоя с деревьев среднего и старшего классов возраста заготавливали крупные ветки диаметром 1-4 см, помещали их в темное помещение при температуре 21-23°С. В течение 7-15 суток из вегетативных почек развивались этиолированные побеги, используемые в качестве первичных эксплантов.Example 2. During the dormant period, large branches with a diameter of 1-4 cm were harvested from middle-aged and older trees and placed in a dark room at a temperature of 21-23°C. Over the course of 7-15 days, etiolated shoots developed from vegetative buds and were used as primary explants.
Стерилизацию первичных эксплантов проводили в два этапа. Первый этап стерилизации проводили в нестерильных условиях в 1% дезинфицирующем растворе гипохлорита натрия в течение 30 минут. На втором этапе в асептических условиях ламинар-бокса экспланты перемещали в 5% раствор Лизоформина 3000 на 10-15 минут, после чего трехкратно промывали стерильной дистиллированной водой.Sterilization of primary explants was performed in two stages. The first stage of sterilization was performed under non-sterile conditions in a 1% disinfectant solution of sodium hypochlorite for 30 minutes. At the second stage, under aseptic conditions of a laminar flow hood, the explants were moved into a 5% solution of Lysoformin 3000 for 10-15 minutes, after which they were washed three times with sterile distilled water.
Простерилизованные экспланты в асептических условиях делили на сегменты с 1-2 пазушными почками, помещали в вертикальном или слегка наклонном положении в культуральные сосуды с питательной средой MS с полным составом макро- и микросолей (ЧДА) с добавлением феруловой кислоты 1 мг/л, 6-бензиламинопурина 1 мг/л, индолилуксусной кислоты 0,5 мг/л, кинетина 0,5 мг/л.Sterilized explants were divided under aseptic conditions into segments with 1-2 axillary buds, placed in a vertical or slightly inclined position in culture vessels with MS nutrient medium with a complete composition of macro- and microsalts (analytical grade) with the addition of ferulic acid 1 mg/l, 6-benzylaminopurine 1 mg/l, indoleacetic acid 0.5 mg/l, kinetin 0.5 mg/l.
В течение 15-20 суток с начала культивирования в культуральном сосуде формировались побеги, отличающиеся динамичным ростом в высоту с нормально развитыми листовыми пластинками, отсутствием признаков сомаклональной изменчивости. Дальнейшее пассирование в стерильных условиях проводили через 30 суток, для снижения вероятности заражения грибными болезнями исходных эксплантов. В процессе наблюдений периодически визуально контролировали наличие заражения патогенами.Within 15-20 days from the start of cultivation, shoots were formed in the culture vessel, characterized by dynamic growth in height with normally developed leaf blades, and no signs of somaclonal variability. Further passaging under sterile conditions was carried out after 30 days to reduce the likelihood of infection of the original explants with fungal diseases. During the observations, the presence of infection by pathogens was periodically visually monitored.
В эксперименте учитывали только жизнеспособные экспланты. В процессе морфогенеза первичных эксплантов определяли способность к регенерации (образованию каллуса) и развитие активных микропобегов. Результаты опытов приведены в табл. 1.Only viable explants were considered in the experiment. During the morphogenesis of primary explants, the ability to regenerate (form callus) and the development of active microshoots were determined. The results of the experiments are given in Table 1.
Таблица 1 - Результаты введения этиолированных побегов в асептическую культуруTable 1 - Results of introducing etiolated shoots into aseptic culture
Представленные в таблице результаты опыта показывают, что все жизнеспособные экспланты способны к регенерации и образуют каллусную ткань. 33-100% эксплантов, полученных из спящих почек, и 26-90% эксплантов, полученных из вегетативных почек, способны к морфогенезу и образуют микропобеги, пригодные для дальнейшего культивирования.The results of the experiment presented in the table show that all viable explants are capable of regeneration and form callus tissue. 33-100% of explants obtained from dormant buds and 26-90% of explants obtained from vegetative buds are capable of morphogenesis and form microshoots suitable for further cultivation.
Эффективность введения в асептическую культуру этиолированных побегов древесных растений, относящихся к среднему и старшему классам возраста, связана с содержанием в тканях большого количества регуляторов роста и низким содержанием фенольных соединений, что обеспечивает высокую способность к регенерации.The efficiency of introducing etiolated shoots of woody plants belonging to the middle and senior age classes into aseptic culture is associated with the content of a large number of growth regulators in the tissues and a low content of phenolic compounds, which ensures a high capacity for regeneration.
Применение этиолированных побегов древесных растений лиственных пород среднего и старшего классов возраста в качестве первичных эксплантов и стерилизация эксплантов неагрессивными стерилизующими агентами обеспечивают высокую сохранность растительных тканей и исключают необходимость ежедневных многоразовых пассажей эксплантов на питательную среду. Образовавшиеся побеги регенерантов продолжают рост в отличие от стандартных способов введения, где почка только раскрывает кроющие чешуи, но дальше побег не развивается.The use of etiolated shoots of middle-aged and older deciduous woody plants as primary explants and sterilization of explants with non-aggressive sterilizing agents ensures high preservation of plant tissues and eliminates the need for daily multiple passages of explants on a nutrient medium. The resulting regenerant shoots continue to grow, unlike standard methods of introduction, where the bud only opens the covering scales, but the shoot does not develop further.
Предложенный способ введения в культуру in vitro эксплантов древесных растений среднего и старшего классов возраста позволяет получить растения-регенеранты для последующего их размножения с целью сохранения генофонда исходных материнских форм и расширить коллекционный фонд.The proposed method of introducing explants of middle-aged and older woody plants into in vitro culture allows obtaining regenerated plants for their subsequent propagation in order to preserve the gene pool of the original maternal forms and expand the collection fund.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2834363C1 true RU2834363C1 (en) | 2025-02-06 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1706478A1 (en) * | 1989-06-19 | 1992-01-23 | Отделение Клеточной Биологии И Инженерии Института Ботаники Им.Н.Г.Холодного | Method for microclonal propagation of persian walnuts |
| RU2485755C1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНВИТРО" | Method of growing planting material |
| RU2764104C1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-01-13 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный Ростовский аграрный научный центр" (ФГБНУ ФРАНЦ) | Method for forming collection and long-term deposition of grapes in vitro |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1706478A1 (en) * | 1989-06-19 | 1992-01-23 | Отделение Клеточной Биологии И Инженерии Института Ботаники Им.Н.Г.Холодного | Method for microclonal propagation of persian walnuts |
| RU2485755C1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНВИТРО" | Method of growing planting material |
| RU2764104C1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-01-13 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный Ростовский аграрный научный центр" (ФГБНУ ФРАНЦ) | Method for forming collection and long-term deposition of grapes in vitro |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MURASHIGE Т. et al. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures, Physiol. Plant, 1962, v. 5, 95, p. 473-497. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Romadanova et al. | In vitro collection methods for Malus shoot cultures used for developing a cryogenic bank in Kazakhstan | |
| Batukayev et al. | In vitro reproduction and ex vitro adaptation of complex resistant grape varieties | |
| Moradi et al. | Micropropagation of strawberry by multiple shoots regeneration tissue cultures | |
| Yancheva et al. | In vitro propagation of grape cultivars and rootstocks for production of pre-basic planting material. | |
| CN111837957A (en) | A kind of culture medium and screening method for in vitro directional screening of peanut high oil bodies | |
| BR102013007727A2 (en) | Method for obtaining seedlings for sugarcane micropropagation, for the production of synthetic sugarcane seed, for the storage of synthetic seed, for the production of seedlings, viable seedlings, and the synthetic seed of sugarcane sugar | |
| RU2834363C1 (en) | Method for obtaining aseptic culture in vitro of hardwood plants of middle and senior classes of age | |
| RU2619052C1 (en) | METHOD FOR OBTAINING PLANTS OF CHRYSANTHEMUM DEADRISE (Chrysanthemum carinatum Schousb.) IN THE IN VITRO CONDITIONS | |
| da Costa et al. | Advances observed in papaya tree propagation | |
| Bagheri et al. | Production of haploid embryos and plants in Iranian melon (Cucumis melo L.) through irradiated pollen-induced parthenogenesis. | |
| KR20220114836A (en) | Method for mass production of Cnidium officinale clones through slice culture | |
| RU2092036C1 (en) | Method of micromultiplication of stevia, stevia rebaudiona l | |
| Onay et al. | Micrografting of pistachio (Pistacia vera L. cv. Siirt) | |
| Askari | Aspects of bulblet growth of lily in vitro | |
| RU2653436C1 (en) | Production of polyploid birch plants | |
| Soukrat et al. | Boosting saffron (Crocus sativus L.) micro-propagation through in vitro corm production | |
| KR100302206B1 (en) | In-flight mass production and forge transplanting method | |
| RU2815450C1 (en) | Method for clonal micropropagation of coast redwoods (sequoia sempervirens linnaeus) | |
| Kukhaleishvili et al. | Induction of in vitro culture of walnuts in Georgia | |
| KR100322351B1 (en) | A method for producing seedlings of Acanthopanax koreanum NAKAI by tissue culture | |
| Ramming et al. | In vitro factors during ovule culture affect development and conversion of immature peach and nectarine embryos | |
| RU2825762C1 (en) | Method of growing wild lowbush blueberry (vaccinium angustifolium aiton) | |
| RU2827218C1 (en) | Method of growing kamchatka bilberry (vaccinium praestans lambert) | |
| RU2811144C1 (en) | Method for growing rubus arcticus (rubus arcticus l.) | |
| RU2824883C1 (en) | Method of growing cloudberries (rubus chamaemorus linnaeus) |