Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ЭПИБРАССИНОЛИДА НА МОРФОГЕНЕЗ НЕКОТОРЫХ ДРЕВЕСНО КУСТАРНИКОВЫХ ВИДОВ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO'

ВЛИЯНИЕ ЭПИБРАССИНОЛИДА НА МОРФОГЕНЕЗ НЕКОТОРЫХ ДРЕВЕСНО КУСТАРНИКОВЫХ ВИДОВ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
224
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ / МОРФОГЕНЕЗ / ФИТОГОРМОНЫ / ЦИТОКИНИНЫ / БРАССИНОСТЕРОИДЫ / РАСТЕНИЯ РЕГЕНЕРАНТЫ / МИКРОКЛОНАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ / УСЛОВИЯ IN VITRO

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Жолобова Ольга Олеговна, Бикметова Кристина Романовна, Терещенко Татьяна Васильевна

В статье изучено влияние стероидных фитогормонов брассинолидов на морфогенетические особенности регенерантов некоторых древесно кустарниковых видов в культуре in vitro. Эпибрассинолид в составе препарата «Эпин Экстра» оказывает стимулирующее действие на развитие растений. Поэтому добавление данного препарата в питательную среду должно усиливать действие цитокининов и, как следствие, оказывать положительный эффект на ростовые показатели растений регенерантов. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности внесения в питательные среды для древесных культур эпибрассинолида на этапе микроклонального размножения. Ответные реакции исследуемых объектов: Robinia pseudoacacia L., Cotinus coggygria Scop., подвой Cerasus носят индивидуальный характер и зависят от конкретного генотипа. В качестве эксплантов использовали микрочеренки с одной парой пазушных почек. Культивирование проводили на питательных средах с основным составом макро и микроэлементов по протоколу Мурасиге и Скуга. В качестве основного цитокинина использовали 6-бензилоаминопурин. Растения культивировали на фитостеллажах при 16-ти часовом фотопериоде и температуре 22-24°C. В течение эксперимента фиксировали линейный прирост, коэффициент размножения, а также общее влияние брассиностероидов на развитие растений в культуре in vitro. Добавление в питательную среду эпибрассинолида для размножения в культуре in vitro древесно кустарниковых видов экономически выгодно и значительно сокращает сроки культивирования и получения максимального коэффициента размножения

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Жолобова Ольга Олеговна, Бикметова Кристина Романовна, Терещенко Татьяна Васильевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF EPIBRASSINOLIDE ON MORPHOGENESIS OF SOME TREE AND SHRUB SPECIES IN «IN VITRO» CULTURE

The article studies the effect of steroid phytohormones brassinolides on the morphogenetic features of some tree and shrub species regenerants in “in vitro” culture. Epibrassinolide in the preparation “Epin Extra” has a stimulating effect on the plants development. Therefore, the addition of this preparation to the nutrient medium should enhance the effect of cytokinins and, as a result, have a positive effect on the growth indicators of regenerating plants. The results obtained indicate the effectiveness of the epibrassinolide introduction into the nutrient medium for tree crops at the stage of microclonal reproduction. The responses of the studied objects: Robinia pseudoacacia L., Cotinus coggygria Scop., Cerasus rootstock are individual and depend on a specific genotype. Micro-rootstocks with one pair of axillary bud were used as explants. Cultivation was carried out on nutrient medium with the basic composition of macro and microelements according to the Murashige and Skuga protocol. 6-benzyloaminopurine was used as the main cytokinin. The plants were cultivated on phytostellages at a 16-hour photoperiod and a temperature of 22-24°C. During the experiment, linear growth, reproduction coefficient, as well as the total effect of brassinosteroids on the plants development in culture “in vitro” were determined. The addition of epibrassinolide to the nutrient medium for reproduction in “in vitro” culture of tree and shrub species is economically advantageous and significantly reduces the time of cultivation and obtaining the maximum reproduction coefficient.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ЭПИБРАССИНОЛИДА НА МОРФОГЕНЕЗ НЕКОТОРЫХ ДРЕВЕСНО КУСТАРНИКОВЫХ ВИДОВ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO»

УДК 606:631.53 DOI: 10.34736/FNC.2022.116.1.005.26-32

Влияние эпибрассинолида на морфогенез некоторых древесно-кустарниковых видов в культуре in vitro

И

Ольга Олеговна Жолобова , e-mail: [email protected], к.б.н., в.н.с., ORCID 0000-0002-1594-4181 -

зав. лабораторией биотехнологий;

Кристина Романовна Бикметова, м.н.с., ORCID 0000-0003-3368-7833, лаборатория биотехнологий;

Татьяна Васильевна Терещенко, м.н.с., ORCID 0000-0001-9116-6062, лаборатория биотехнологий -Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр

агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

(ФНЦ агроэкологии РАН), e-mail: [email protected], 400062, пр. Университетский, 97, г. Волгоград, Россия

В статье изучено влияние стероидных фитогормонов - брассинолидов на морфогенетические особенности регенерантов некоторых древесно-кустарниковых видов в культуре in vitro. Эпибрассинолид в составе препарата «Эпин-Экстра» оказывает стимулирующее действие на развитие растений. Поэтому добавление данного препарата в питательную среду должно усиливать действие цитокининов и, как следствие, оказывать положительный эффект на ростовые показатели растений-регенерантов. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности внесения в питательные среды для древесных культур эпибрассинолида на этапе микроклонального размножения. Ответные реакции исследуемых объектов: Robinia pseudoacacia L., Cotinus coggygria Scop., подвой Cerasus носят индивидуальный характер и зависят от конкретного генотипа. В качестве эксплантов использовали микрочеренки с одной парой пазушных почек. Культивирование проводили на питательных средах с основным составом макро- и микроэлементов по протоколу Мурасиге и Скуга. В качестве основного цитокинина использовали 6-бензилоаминопурин. Растения культивировали на фитостеллажах при 16-ти часовом фотопериоде и температуре 22-24°C. В течение эксперимента фиксировали линейный прирост, коэффициент размножения, а также общее влияние брассиностероидов на развитие растений в культуре in vitro. Добавление в питательную среду эпибрассинолида для размножения в культуре in vitro древесно-кустарниковых видов экономически выгодно и значительно сокращает сроки культивирования и получения максимального коэффициента размножения.

Ключевые слова: развитие растений, морфогенез, фитогормоны, цитокинины, брассиностероиды, ра-стения-регенеранты, микроклональное размножение,условия in vitro.

Исследование проведено в рамках выполнения плана научно-исследовательской работы ФНЦ агроэкологии РАН «Повышение эффективности микроклонального размножения растений на искусственных питательных средах в условиях in vitro с последующей адаптацией кусловиям произрастания» № 0508-2019-0037.

Поступила в редакцию: 02.12.2021 Принята к печати: 20.01.2022

Большое влияние на морфогенетические процессы развития растений оказывают фитогормоны, поэтому добавление в питательную среду цитокининов и ауксинов в культуре in vitro является неотъемлемой частью при активации процессов деления, растяжения и дифференциации клеток растительных объектов. Открытие и идентификация у цветковых растений гормонов стероидной природы - брассиностероидов (на сегодняшний день ферменты их синтеза обнаруже-g ны почти во всех тканях растений) - позволило определить их значительное влияние на актива-^ цию процессов, запускаемых цитокининами.

Брассиностероиды играют ключевую роль в ре-га гуляции развития и роста: активируют деление и >У растяжение клеток, в результате стебель удлиня->1 ется и утолщается; стимулируют разворачивание

0 листьев, дифференцировку ксилемы. Как и аукси-

1 ны, усиливают растяжение проростков, но реакция | более медленная, что способствует ее большей & продолжительности. В определенных концентра-£ циях брассиностероиды проявляют иммуностиму-т лирующее действие, повышая устойчивость расте-I ний к биотическим и абиотическим факторам [9].

Поэтому интерес к изучению влияния брассино-стероидов на морфогенетические процессы развития семян и растений-регенерантов в культуре in vitro особо актуален и позволяет решить некоторые проблемы задержки регенерационного ответа объектов исследования. Доказана эффективность совместного применения 6-бензиламинопурина (6-БАП) и 24-эпибрассинолида (ЭБ) на всхожесть in vitro семян растений Melittis sarmatica. Их совместное сочетание в концентрациях 0,5 мг/л значительно повысило показатели по стерильности и всхожести семян в культуре in vitro [5].

Положительный эффект применения брассино-стероидов был отмечен при обработке в небольших дозах (0,25 и 0,75 мкг/растение) адаптантов голубики высокой при переходе из условий in vitro к нестерильным почвенным условиям, что способствовало увеличению высоты и прироста растения в 1,2 раза, а также длины корней в 1,5 раза [8].

Регенерационная способность каллусов яровой мягкой пшеницы при замене основного цитокини-на - кинетина на 24-Эпибрассинолид значительно возрастала - увеличилась частота образования каллусов из незрелых зародышей пшеницы, а так-

же возросло количество морфогенетических очагов, особенно это было ярко выраженно у устойчивого к засухе сорта [2].

Установлено, что 24-эпибрассинолид в концентрации 0,5 мг/л увеличивает продолжительность культивирования регенерантов щавеля кислого (Rumex acetosa L.) без смены питательной среды в 2 раза, по сравнению с контролем. Для акклиматизации регенеранты пересаживали в песчано-тор-фяную смесь (1:1) с поливом раствором 24-эпи-брассинолида в концентрации 0,5 мг/л. Выявлено снижение гибели регенерантов в 2 раза [6].

Отзывчивость растений земляники садовой на экзогенные добавки Эпина (основное действующее вещество - 24-эпибрассинолид) определялась физиологическими особенностям исследуемых сортов. Эпин оказал стимулирующее действие на рост побегов и корнеобразование всех исследуемых сортов земляники, а для некоторых сортов и на облиственность побегов. Включение Эпина в состав питательной среды может рассматриваться как элемент технологии, значительно увеличивающий количество растений in vitro, пригодных по морфологическим параметрам к адаптации [3].

Коммерчески доступной формой брассиносте-роидов является препарат «Эпин-Экстра» - зарегистрированный товарный знак Автономной некоммерческой организации «НЭСТ М», содержащий в качестве действующего вещества (в концентрации 0,025 г/л) высокоочищенный 24-эпибрассино-лид, синтезированный по оригинальной методике с использованием нанотехнологий (Патент РФ № 2272044 от 13.09.04 «Способ получения 24-эпи-брассинолида» [7]).

На сегодняшний день Эпин-Экстра широко используется за рубежом в условиях проблемного земледелия, особенно в Японии [14, 15], Индии [12, 13] и Китае [10, 16]. Являясь синтетическим аналогом натурального фитогормона, он не опасен для человека и окружающей среды (IV класс опасности), не загрязняет почву, грунтовые и поверхностные воды, безопасен для рыб, пчел и других полезных насекомых.

Целью наших исследований являлось изучение влияние различных концентраций эпибрассино-лида на морфогенетические показатели in vitro трех видов древесно-кустарниковых культур.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи: 1) подобрать оптимальную концентрацию препарата «Эпин-Экстра», которая положительно влияет на морфометриче-ские показатели растений-регенерантов;

2) определить влияние генотипа древесных видов растений на ответную реакцию добавления в питательную среду эпибрассинолидов.

Материалы и методика исследований. В качестве модельных объектов для изучения регенера-ционной способности в культуре in vitro были выбраны три вида:

1. Робиния псевдоакация (Robinia pseudoacacia

L.) - ценный вид для облесения оврагов, оползней, балок, откосов плотин. Получила широкое распространение в качестве главного древесного вида в полосных защитных лесных насаждениях Южного региона России [1].

2. Скумпия кожевенная (Cotinus coggygria Scop.) широко используется в степном защитном лесоразведении. Незаменима она и для закрепления эродируемых обнаженных склонов, оврагов и других элементов гидрографической сети [4].

3. Подвой вишни степной на луизеании ВСЛ-2 - засухоустойчивый карликовый подвой для косточковых.

В качестве эксплантов для экспериментов использовали 6-8-недельные микрорастения. Для изучения влияния эпибрассинолида были приготовлены питательные среды на основе минеральных солей по протоколу Мурасиге и Скуга [11], содержащие 30 г/л сахарозы, 7 г/л агара, 0,5 г/л цитокинина 6-бензиламинопурина (за исключением контроля) и «Эпина» в двух концентрациях (таблица 1).

Микрорастения черенковали на сегменты с 1-2-междоузлиями, сажали в пробирки на питательные среды и заматывали стерильной пищевой пленкой. Все манипуляции проводили в стерильных условиях ламинар-бокса. Растения культивировали на фитостеллажах при 16-часовом фотопериоде и температуре 22-24°C. В течение эксперимента фиксировали линейный прирост, коэффициент размножения, а также общее влияние брассиностероидов на развитие растений в культуре in vitro.

Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспе-хову (1985) с использованием пакета программ Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение. За контроль было принято два варианта сред: Мурасиге-Скуга (MS) без гормонов и с содержанием 6-бензиламинопу-рина (БАП) в концентрации 0,5 мг/л. Второй вариант среды является более показательным для формирования выводов о влиянии брассинолидов на развитие микропобегов в условиях in vitro, так как БАП содержится и в пробах с «Эпином».

Скумпия кожевенная дала положительный ответ на внесение эпибрассинолида в состав питательной среды (рисунок 1). Внесение 0,5 мг/л у препарата «Эпин» совместно с цитокинином по- о вышает коэффициент размножения на две едини- р цы в сравнении с безгормональным контролем. А g разница между этим же вариантом с «Эпином» и | средой с 0,5 мг/л БАП составляет 0,9 в пользу эпи- С брассинолида. При повышении концентрации пре- | парата до 1 мг/л коэффициент размножения повы- у шается незначительно - на 0,1 единицу. g

Значительную разницу в результате приме- ™ нения брассинолидов различной концентрации (1 можно отследить в таком показателе, как средняя ) высота растений (таблица 1). 0

Таблица 1 - Влияние эпибрассинолида на регенерационную способность растений Cotinus coggygria и Robinia pseudoacacia

№ Питательная среда Высота растений, мм Коэффициент размножения Количество листьев на побег

1 Cotinus coggygria

2 MS без гормонов (контроль) 14,8 1 2,2 ± 0,3

3 MS + БАП 0,5 мг/л 29,2 ± 4,2 2,1 ± 0,2 8,4 ± 1,3

4 MS + БАП 0,5 мг/л + Эпин 0,5 мг/л 21,8 ± 2,5 3 ± 0,9 3,5 ± 0,4

5 MS + БАП 0,5 мг/л + Эпин 1 мг/л 43,2 ± 7,8 3,1 ± 0,4 6,58 ± 1,1

6 Robinia pseudoacacia

7 MS без гормонов (контроль) 50,6 ± 8,3 5,9 ± 0,9 6,5 ± 0,8

8 MS + БАП 0,5 мг/л 53,2 ± 7,3 9,4 ± 1,7 5,9 ± 0,5

9 MS + БАП 0,5 мг/л + Эпин 0,5 мг/л 44,6 ± 6 6,6 ± 1 4,05 ± 0,4

10 MS + БАП 0,5 мг/л + Эпин 1 мг/л 20,9 ± 3,4 2,6 ± 0,6 3,29 ± 0,5

Коэффициент размножения

3 3,1

2,1

1

MS бет гормонов MS+ БАП 0,5 MS + EAII0,5 MS + EAII0,5 (контроль) мг/л мг/л + Эпин 0,5 мг/л + Эпин1

мг/л мг/л

Рисунок 1. Коэффициент размножения Co

На концентрации «Эпина» 0,5 мг/л средняя высота побегов равна 21,8 мм, а при увеличении концентрации до 1 мг/л побеги вырастают до 43,2 мм. Однако на среде с цитокинином и без стимулирующего препарата высота побегов составляет 29,2 мм, это может быть связано с тем, что под воздействием «Эпина» на большой концентрации происходит значительное растяжение междоузлий, а на варианте с 0,5 мг/л данный препарат затормаживает действие БАП (или данной концентрации g недостаточно для изменения морфологии побега). ^ Также на средах с содержанием эпибрассиноли-да наблюдали значительное растяжение междоузлий, а на концентрации 1 мг/л - образование | большого количества адвентивных почек на выбо-£ рочных образцах (рисунок 2).

>s Влияние «Эпина» на развитие r. pseudoacacia в

0 культуре in vitro.

1 Влияние «Эпина» на культивирование роби-| нии, в сравнении со скумпией, дало противопо-& ложный эффект. И по значению коэффициента £ размножения, и по средней высоте побега замет-т но угнетающее действие препарата, находящееся х в прямой зависимости от его концентрации в пи-

> coggygria на разных питательных средах

тательной среде.

Оптимальной питательной средой для получения максимального коэффициента размножения робинии является питательная среда - Мурасиге-Скуга с содержанием 0,5 мг/л 6-бензиламинопу-рина (БАП). Коэффициент размножения на данной среде равен 9,4, в присутствии 0,5 мг/л «Эпина» значение снижается до 6,6, а при 1 мг/л до 2,6 (рисунок 3).

Максимальная средняя высота побега (53,2 мм) у Robinia pseudoacacia была на среде с добавлением 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина в сравнении с безгормональным вариантом 50,6 мм. При добавлении к среде с БАП 0,5 мг/л эпибрассинолида высота побега снижается до 44,6 мм, а при увеличении концентрации до 1 мг/л - до 20,9 мм.

«Эпин» в небольшой концентрации оказывает слабое каллусообразующее действие, а также способствует образованию большого количества адвентивных почек. Увеличение концентрации данного препарата до 1 мг/л в свою очередь приводит к практически полному опаданию листьев у и так слаборазвитых побегов (рисунок 4).

Рисунок 2. Коэффициент размножения Cotinus coggygria на питательных средах с содержанием «Эпина»

Коэффициент размножения

9,4

6,6

5,9

2,6

MS без гормонов МБ + БА1Ю}5 МБ + БАП0,5 МЙ + БАП0,5 (контроль) мг/л мг/мл+Эпин 0,5 мг/мл+ Эпин1

мг/мл мг/мл

Рисунок 3. Коэффициент размножения Robinia pseudoacacia на разных питательных средах

) 2

Рисунок 4. Коэффициент размножения Robinia pseudoacacia на питательных средах с содержанием «Эпина» 2

2

Эксперимент показал, что добавление препарата «Эпин» к питательной среде, дающей максимальный коэффициент Robinia pseudoacacia, отрицательно действует как на побегообразование, так и в целом на морфологию микропобегов. Причём прослеживается прямая зависимость между концентрацией эпибрассинолида и степенью угнетенности растений.

Эффективность использования эпибрассиноли-да для регенерации подвоя вишни в культуре in vitro.

Значительный эффект от применения эпибрас-синолидов можно отметить на малой выборке подвоя вишни степной на луизеании ВСЛ-2.

VbCyu

С

д

MS БАП0,5

Был проведен эксперимент с использованием двух видов питательных сред:

1) Мурасиге-Скуга + 0,5 мг/л БАП (контроль);

2) Мурасиге-Скуга + 0,5 мг/л БАП + 1 мг/л препарата «Эпин».

Микрорастения культивировали 6 недель до следующей пересадки. На рисунке 5 представлены образцы подвоев, выращенных на разных вариантах сред за одинаковый период времени (2 недели). Слева находится контрольная питательная среда, а справа - Мурасиге-Скуга с добавлением эпибрассинолида (рисунок 5).

MS БАП0,5 мг/л + 1 мг/л «Эпин»

Рисунок S. Двухнедельные экспланты подвоя для вишни БСЛ-2

Микрорастения, выращенные на среде с добавлением «Эпина», значительно более развиты, чем контрольные варианты. Брассинолид способствовал корне- и побегообразованию, при этом не оказывая отрицательного влияния на морфологию и общее состояние побега. Экспланты на контрольной среде практически не дали прироста за время двухнедельного культивирования. Каллусообра-зование отсутствовало на всех вариантах сред.

Таким образом, применение «Эпина» для кло-нального микроразмножения плодовых растений ^ позволяет сократить пассаж до нескольких не-g дель. За этот период возможно получить хорошо ^ развитый укорененный эксплант без искаженной ^ морфологии побега.

Заключение. Реакция растений-регенерантов I на присутствие в среде брассинолидов носит ин->у дивидуальный характер и во многом зависит от >| генотипа выбранного объекта. Дополнение основ-

0 ного цитокинина стероидными гормонами, в це-

1 лом, оказывает положительный эффект на регене-° рацию в культуре in vitro.

& Для регенерантов Robinia pseudoacacia концент-¿ рация «Эпина» в 1 мг/л оказалась критически вы? сокой и отрицательно повлияла на морфометриче-I ские показатели, вероятнее всего это связано с тем,

что брассиностероиды в больших концентрациях оказывают в первую очередь иммуностимулирующий и адаптивный эффект, при этом угнетая ли-стостебельное развитие микрорастений робинии.

Скумпия кожевенная c. coggygria дала положительный ответ на внесение эпибрассинолида в состав питательной среды, отмечалось повышение коэффициента размножения.

Внесение в питательные среды препарата «Эпин», основным действующим веществом которого является 24-эпибрассинолид, на стадии микроклонального размножения подвоя для косточковых ВСЛ-2 способствовало значительному увеличению ростовых процессов и индукции ри-зогенеза за короткие сроки.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература:

1. Бабошко О. И., Танюкевич В. В. Многофункциональная роль робиниевых защитных насаждений в степных ландшафтах // Новочеркасская Государственная Мелиоративная Академия, Новочеркасск, Россия Научный журнал КубГАУУ №74(10). 2011г.

2. Сельдимирова О.А., Безрукова М.В., Галин И.Р. [и др.]. Влияние 24-эпибрассинолида на формирование, ростовые показатели и регенерационную способность каллусов in vitro контрастных по засухоустойчивости сортов пшеницы // Физиология растений. 2017. Т. 64. №

6. С. 461-472.

3. Панкратова А. А., Толоконцев Д. В. Оценка сортовых особенностей земляники садовой сортов Троицкая и Боровицкая в процессе размножения in vitro и in vivo с при-мененим эпина // Плодоводство и ягодоводство России. 2011. Т. 27. С. 309-323.

4. Практическая агролесомелиорация. Методические указания по изучению эколого-биологических особенностей и морфологических признаков древесных видов для защитного лесоразведения / В. С. Чепурной, Д.В. Максимцов. - Краснодар: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», 2016. 98 с.

5. Сахвон Е.В., Кудряшова О.А., Вайновская И.Ф., Во-лотович А.А. Сравнительный анализ способов асептического введения в культуру in vitro растений Melittis sarmatica Klok // Вестник Полесского государственного университета. Серия природоведческих наук. 2016. №1. С. 22-27.

6. Скапцов М.В., Куцев М.Г. Влияние 24-эпибрассино-лида на продолжительность культивирования щавеля (Rumex acetosa L.) in vitro // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013. № 2 (22). С. 52-56.

7. Способ получения 24-эпибрассинолида: пат. 2272044 Рос. Федерация. №2004127182/04; заявл. 13.09. 04; опубл. 20.03.06, Бюл. №8.

8. Федоренко М.П., Волотович А.А., Кудряшова О.А. Эффекты 24-эпибрассинолида на изменчивость морфо-метрических показателей у адаптантов сорта Блюкроп Vaccinium corymbosum L. в условиях люминисцентного и светодиодного освещения // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 5. Экономика. Социология. Биология. 2019. Т.9. №2. С. 117-126.

9. Bajgur A., Piotrowska-Niczyporuk A. Brassinosteroids implicated in growth and stress responses. Phytohormones: A window to metabolism signaling and biotechnological applications. Heidelberg; Dordrecht; London: Springer. 2014. P. 163-190.

10. Cai J.H., Luo F., Zhao Y.B., Zhou Q., Wei B.D., Zhou X., Ji S.J. (2019) 24-epibrassinolide treatment regulates broccoli yellowing during shelf life. Postharvest Biology and Technology. Vol. 154. P. 87-95.

11. Murashige T., Scoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. № 13. P. 473-497.

12. Sharma M., Mahajan P., Singh H.P., Batish D.R., Kohli R.K. 24-Epibrassinolide pretreatment reduces alkaline-induced oxidative stress in red rice seedlings. Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26(22).

13. Sharma P., Kumar A., Bhardwaj R. Plant steroidal hormone epibrassinolide regulate - Heavy metal stress tolerance in Oryza sativa L. by modulating antioxidant defense expression. Environmental and Experimental Botany. Vol. 122. P. 1-9.

14. Toyama S. Recent studies on brassinosteroids -With special regard to the growth physiology of crop plants. Japanese Journal of Crop Science. 2000. Vol. 69(4): P. 453-463.

15. Yamagami A., Chieko S., Sakuta M., Shinozaki K., Osada H., Nakano A., Asami T., Nakano T. Brassinosteroids regulate vacuolar morphology in root meristem cells of Arabidopsis thaliana. Plant Signaling&Behavior. 2018. Vol. 13(4).

16. Yin W.C., Dong N.N., Niu M., Zhang X.X., Li L.L., Liu J., Liu B., Tong H.N. Brassinosteroidregulated plant growth and development and gene expression in soybean. Crop Journal. 2019. Vol. 7(3). P. 411-418.

DOI: 10.34736/FNC.2022.116.1.005.26-32

Effect of Epibrassinolide on Morphogenesis of Some Tree and Shrub Species in «in Vitro» Culture

rpri

Ol'ga O. Zholobova , e-mail: [email protected], K.B.N., leader researcher, ORCID 0000-0002-1594-4181,

head of the Biotechnology Laboratory; Kristina R. Bikmetova, junior researcher, 0RCID0000-0003-3368-7833, Biotechnology Laboratory; Tat'yana V. Tereshchenko, junior researcher, ORCID 0000-0001-9116-6062, Biotechnology Laboratory -Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences» (FSC of Agroecology RAS), e-mail: [email protected], 400062, Universitetskiy Prospekt, 97, Volgograd, Russia

The article studies the effect of steroid phytohormones - brassinolides on the morphogenetic features of some tree and shrub species regenerants in "in vitro" culture. Epibrassinolide in the preparation "Epin-Extra" has a stimulating effect on the plants development. Therefore, the addition of this preparation to the nutrient medium should enhance the effect of cytokinins and, as a result, have a positive effect on the growth indicators of regenerating plants. The results obtained indicate the effectiveness of the epibrassinolide introduction into the nutrient medium for tree crops at the stage of microclonal reproduction. The responses of the studied objects: Robinia pseudoacacia L., Cotinus coggygria Scop., Cerasus rootstock are individual and depend on a specific genotype. Micro-rootstocks with one pair of axillary

bud were used as explants. Cultivation was carried out on nutrient medium with the basic composition of

macro- and microelements according to the Murashige J

and Skuga protocol. 6-benzyloaminopurine was used H

as the main cytokinin. The plants were cultivated r

on phytostellages at a 16-hour photoperiod and a "§

temperature of 22-24°C. During the experiment, linear |

growth, reproduction coefficient, as well as the total |

effect of brassinosteroids on the plants development | in culture "in vitro" were determined. The addition

of epibrassinolide to the nutrient medium for H

reproduction in "in vitro" culture of tree and shrub ^

species is economically advantageous and significantly (

reduces the time of cultivation and obtaining the 6

maximum reproduction coefficient. 22

Keywords: plant development, morphogenesis, 2

phytohormones, cytokinins, brassinosteroids, regenerant plants, microclonal reproduction, "in vitro" conditions

The study was carried out as part ofthe implementation of the research work plan of the FSC of agroecology

Received: 02.12.2021

References:

1. Baboshko O. I., Tanyukevich V. V. Mnogofunktsional'naya rol' robiniyevykh zashchitnykh nasazhdenij v stepnykh landshaftakh [Multifunctional role of robinium protective plantings in steppe landscapes]. Scientific Journal of KubSAU №74(10). 2011. (In Russian)

2. Sel'dimirova O.A., Bezrukova M.V., Galin I.R. [et al]. Vliyaniye 24-epibrassinolida na formirovaniye, rostovyye pokazateli i regeneratsionnuyu sposobnost' kallusov in vitro kontrastnykh po zasukhoustojchivosti sortov pshenitsy [The effect of 24-epibrassinolide on the formation, growth indicators and regenerative ability of «in vitro» calluses of contrasting drought-resistant wheat varieties]. Plant Physiology. 2017. T. 64. № 6. pp. 461-472. (In Russian)

3. Pankratova A. A., Tolokontsev D. V. Otsenka sortovykh osobennostej zemlyaniki sadovoj sortov Troitskaya i Borovitskaya v protsesse razmnozheniya in vitro i in vivo s primeneniyem epina [Evaluation of varietal characteristics of strawberry varieties Troitskaya and Borovitskaya in the process of reproduction "in vitro" and "in vivo" with the use of epin].Plodovodstvo iyagodovodstvo Rossii [Fruit and berry growing in Russia]. 2011. T. 27. pp. 309-323. (In Russian)

4. Chepurnoj V.S. Maksimtsov D.V. Prakticheskaya agrolesomelioratsiya. Metodicheskiye ukazaniya po izucheniyu ekologo-biologicheskikh osobennosteji morfologicheskikh priznakov drevesnykh vidov dlya zashchitnogo lesorazvedeniya [Practical agroforestry. Methodological guidelines for the study of ecological and biological features and morphological characteristic of tree species for protective afforestation]. Krasnodar. 2016. 98 p. (In Russian)

5. Sakhvon Ye.V., Kudryashova O.A., Vajnovskaya I.F., Volotovich A.A. Sravnitel'nyj analiz sposobov asepticheskogo vvedeniya v kul'turu in vitro rastenij Melittis sarmatica Klok [Comparative analysis of methods of Melittis sarmatica Klok plants aseptic introduction into culture "in vitro"]. Vestnik Polesskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya prirodovedcheskikh nauk [Bulletin of the Polessky State University. A series of natural sciences].2016. №1. pp. 2227. (In Russian)

6. Skaptsov M.V., Kutsev M.G. Vliyaniye 24-epibrassinolida na prodolzhitel'nosf kul'tivirovaniya shchavelya (Rumex acetosa L.) in vitro [The effect of 24-epibrassinolide on the sorrel (Rumex acetosa L.) cultivation duration "in vitro"]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya [Bulletin of Tomsk State University. Biology.]. 2013. № 2 (22). pp. 52-56. (In Russian)

7. Method of preparation of 24-epibrassinolide: patent

of RAS «Improving the efficiency of microclonal reproduction of plants on artificial nutrient mediums under ''in vitro" conditions with subsequent adaptation to growing conditions» № 0508-2019-0037.

Accepted: 20.01.2022

2272044 Russian Federation. №2004127182/04; declared 13.09. 04; published 20.03.06, Bull. №8. (In Russian)

8. Fedorenko M.P., Volotovich A.A., Kudryashova O.A. Effekty 24-epibrassinolida na izmenchivost' morfo-metricheskikh pokazatelej u adaptantov sorta Blyukrop Vaccinium corymbosum L. v usloviyakh lyuministsentnogo i svetodiodnogo osveshcheniya [Effects of 24-epibrassinolide on the variability of morphometric parameters in adaptants of the Blucrope Vaccinium corymbosum L. variety. in the conditions of luminescent and LED lighting].Vestnik Grodnenskogo gosudarstvennogo universiteta imeni YAnki Kupaly. Seriya 5. Ekonomika. Sotsiologiya. Biologiya [Bulletin of the Grodno State University named after Yanka Kupala. Series 5. Economy. Sociology. Biology]. 2019. T.9. №2. pp. 117-126. (In Russian)

9. Bajgur A., Piotrowska-Niczyporuk A. Brassinosteroids implicated in growth and stress responses. Phytohormones: A window to metabolism signaling and biotechnological applications. Heidelberg; Dordrecht; London: Springer. 2014. P. 163-190.

10. Cai J.H., Luo F., Zhao Y.B., Zhou Q., Wei B.D., Zhou X., Ji S.J. (2019) 24-epibrassinolide treatment regulates broccoli yellowing during shelf life. Postharvest Biology and Technology. Vol. 154. P. 87-95.

11. Murashige T., Scoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 1962. Vol. 15. № 13. P. 473-497.

12. Sharma M., Mahajan P., Singh H.P., Batish D.R., Kohli R.K. 24-Epibrassinolide pretreatment reduces alkaline-induced oxidative stress in red rice seedlings. Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26(22).

13. Sharma P., Kumar A., Bhardwaj R. Plant steroidal hormone epibrassinolide regulate - Heavy metal stress tolerance in Oryza sativa L. by modulating antioxidant defense expression. Environmental and Experimental Botany. Vol. 122. P. 1-9.

14. Toyama S. Recent studies on brassinosteroids - With special regard to the growth physiology of crop plants. Japanese Journal of Crop Science. 2000. Vol. 69(4): P. 453-463.

15. Yamagami A., Chieko S., Sakuta M., Shinozaki K., Osada H., Nakano A., Asami T., Nakano T. Brassinosteroids regulate vacuolar morphology in root meristem cells of Arabidopsis thaliana. PlantSignaling&Behavior. 2018. Vol. 13(4).

16. Yin W.C., Dong N.N., Niu M., Zhang X.X., Li L.L., Liu J., Liu B., Tong H.N. Brassinosteroidregulated plant growth and development and gene expression in soybean. Crop Journal. 2019. Vol. 7(3). P. 411-418.

Цитирование. Жолобова О.О., Бикметова К.Р., Терещенко ТВ. Влияние эпибрассинолида на морфогенез некоторых дре-весно-кустарниковых видов в культуре in vitro // Научно-агрономический журнал. 2022. №1(116). С. 26-32. DOI: 10.34736/ FNC.2022.116.1.005.26-32

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования, ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Citation. Zholobova О.О., Bikmetova K.R., Tereshchenko T.V. Effect of Epibrassinolide on Morphogenesis of Some Tree and Shrub Species in «in Vitro» Culture. Scientific Agronomy Journal. 2022. 1(116). pp. 26-32. DOI: 10.34736/FNC.2022.116.1.005.26-32 Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.