Исследование влияния узльтразвука на отдельные стадии в технологии культуры растительных клеток и тканей in vitro. II. Образование каллуса и его размножение Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Химия растительного сырья. 2010. №3. С. 189-190.

Краткие сообщения

УДК 633.12:577.122 (075.3)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЗЛЬТРАЗВУКА НА ОТДЕЛЬНЫЕ СТАДИИ В ТЕХНОЛОГИИ КУЛЬТУРЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ IN VITRO. II. ОБРАЗОВАНИЕ КАЛЛУСА И ЕГО РАЗМНОЖЕНИЕ

© А.С. Косолапова, М.Э. Ламберова

Бийский технологический институт (филиал) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, ул. Трофимова, 27, Бийск,

659305, Алтайский край (Россия) e-mail: [email protected], [email protected]

В данной работе предложено повысить эффективность образования каллуса за счет ультразвуковой обработки аппаратом «Волна»-0,'4/22-М, Были подобраны оптимальные режимы ультразвуковой обработки на стадиях образования каллуса и прироста его биомассы для стерилизованных с УЗ-обработкой эксплантов картофеля, гречихи и сои без нарушения в них ценных свойств исходного растения.

Ключевые слова: каллусообразование, ультразвук, прирост биомассы in vitro.

В настоящее время актуальным является интенсификация образования каллуса и его прироста in vitro для сельскохозяйственных растений при получении и круглогодичном размножении безвирусного посадочного материала. Кроме того, это имеет практическое значение при получении экстрактов биологически активных веществ из лекарственных растений для их использования в фармацевтической, парфюмерной и пищевой промышленности, и в связи с этим для сохранения видов исчезающих растений, занесенных в Красную книгу [1],

Все известные способы получения биомассы in vitro предполагают изоляцию зон роста в виде различных эксплантов из исходного растения, их стерилизацию и помещение в стерильных условиях на питательную среду с заданным составом синтетических ростовых веществ. Их недостатками является низкая производительность, обусловленная малой долей жизнеспособных стерилизованных эксплантов, образующих каллус, и малым приростом биомассы образовавшегося каллуса. Все это ограничивает возможность применения известных способов для промышленного производства.

В связи с этим возникает необходимость повышения эффективности получения биомассы in vitro на всех этапах процесса (стерилизация, каллусообразование и размножение биомассы) без уменьшения содержания в ней основных биологически активных веществ. Это может быть достигнуто за счет добавления специфических химических веществ (антисептики, ростовые факторы и др.) в питательную среду либо температурным или другим физическим воздействием.

Цель данной работы - исследовать влияние ультразвука (УЗ) на каллусообразование и размножение полученной биомассы in vitro, подбор оптимальных режимов УЗ-обработки.

В работе использовали картофель сорта «Луговской», сою сорта «Алтом» и гречиху сорта «Наташа», Оптимальными эксплантами выбраны: для картофеля - пазушные и апикальные меристемы растения, для сои -части зародышевых листьев, а для гречихи - гипокотили корня.

Выбранные эксплангы подвергали предварительной и основной стерилизации путем химической и ультразвуковой обработки в оптимальных режимах. На стадии инициации каллусообразования стерилизованные эксплангы помещали на среду МС с добавлением 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д), мезоинозита, кинетина, тиа-минхлорида. Пробирки помешали в термостат с температурой (26+1) °С, с относительной влажностью воздуха 70% и инкубировали в темноте в течение 14 сут. Затем каллус пересаживали на питательную среду МС с добавлением а-нафгилуксусной кислоты (а-НУК), тиаминхлорида, мезоинозита, кинетина для пассирования в течение 30 дней. Эксплангы, после воздействия ультразвуком на стадии стерилизации, ежедневно обрабатывали на всех последую-

* Автор, с которым следует вести переписку,

щих стадиях, т.е. при инициации каллусообразования и размножении каллуса. Эффективность каллусообразования (Э) определяли по количеству стерильных эксплантов, образовавших каллус в пробирках с питательной средой (к), выражая в процентах, от исходного количества вводимых в культуру эксплантов (х):

Э = - х 100%. (1)

X

Прирост биомассы выражали в граммах (разница ме^ду конечным и начальным весом биомассы, образовавшейся за определенный промежуток времени) и процентах (разница ме^ду конечным и начальным весом биомассы за определенный промежуток времени, отнесенный к начальному весу каллуса в культивационной пробирке).

Для эксперимента взято по 30 пробирок со средой МС, модифицированной гормонами, соответствующими цели данной стадии культивирования.

При изучении влияния ультразвука на каллусообразование варьировали длительность и мощность УЗ-обработки. Режим обработки ультразвуком был предварительно отработан на экстрактах из нативных растений по содержанию в них активных компонентов [2].

Для индукции каллуса использовали модифицированную агаризованную среду Мурасиге-Скуга с 2,4-Д и кинетином. Часть пробирок с эксплантами обрабатывали ультразвуком. Через 14 суток культивирования эксплантов определяли эффективность каллусообразования. Выбранные оптимальные результаты представлены на рисунке 1.

При исследовании влияния ультразвука на прирост биомассы гречихи, картофеля и сои ее выращивали in vitro в виде каллуса на модифицированной среде МС с а-НУК и кинетином при температуре (26±1) °С в полной темноте в течение 30 сут. Часть пробирок с каллусом обрабатывали ультразвуком. По истечении 30 сут определяли прирост биомассы в граммах и процентах. Оптимальные выбранные результаты отражены на рисунке 2.

Все полученные результаты подвергали статистической обработке.

Полученные результаты показывают, что эффективность каллусообразования увеличилась для гречихи с 16,7 до 40,0%, картофеля - с 24,0 до 42,0%, сои -с 32,0 до 48,4% при УЗ-обработке гречихи и картофеля мощностью 200 Вт 6 мин, сои - 20 Вт, 1 мин. Увеличение прироста биомассы in vitro после обработки ультразвуком составило от 40,0 до 53,0% для всех культур при выбранных выше оптимальных режимах.

Заключение

Ультразвук может быть использован для повышения эффективности получения биомассы in vitro на всех этапах осуществления этого процесса.

В работе подобраны оптимальные режимы УЗ-обработки, при которых эффективность каллусообразования увеличилась для гречихи - на 23,3%, у картофеля - на 18%, для сои - на 16,4%.

Список литературы

1. Аверьянова В.А., Александрова Н.В. Особенности каллусогенеза ландыша майского в зависимости от физиологического состояния экспланта // Биотехнология. 2002. №5. С. 17-19.

2. Lamberova M.E., Khmeleva A.N., Emelianova I.S., Lamberova A.A., Kosolapova A.S. Researching of Ultrasonic Influence to Sterilization and Plants Cells Growth of Culture In Vitro // International Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM’2006: Workshop Proceedings. Novosibirsk, 2006.

Поступило в редакцию 20 марта 2009 г.

1 2 3

Рис. 1. Влияние ультразвука на эффективность каллусообразования: 1 - гречиха; 2 - картофель; 3 - соя

Рис. 2. Влияние ультразвука на прирост биомассы in vitro: 1 - гречиха; 2 - картофель; 3 - соя