Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)

Aims. To develop effective approaches for biotechnological propagation of Crocus. Methods. In vitro methods for the induction of morphogenesis and organogenesis of Crocus are used. Results. Factors influencing morphogenesis and organogenesis of saffron (Crocus) are considered. By using a temperatu...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Карагезов, Т.Г., Мамедова, М.Г., Асадова, С.Ш., Азизов, И.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2015
Назва видання:	Фактори експериментальної еволюції організмів
Теми:	Молекулярні та клітинні біотехнології
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177522
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) / Т.Г. Карагезов, М.Г. Мамедова, С.Ш. Асадова, И.В. Азизов // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 179-182. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-177522
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1775222021-02-17T01:27:55Z Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) Карагезов, Т.Г. Мамедова, М.Г. Асадова, С.Ш. Азизов, И.В. Молекулярні та клітинні біотехнології Aims. To develop effective approaches for biotechnological propagation of Crocus. Methods. In vitro methods for the induction of morphogenesis and organogenesis of Crocus are used. Results. Factors influencing morphogenesis and organogenesis of saffron (Crocus) are considered. By using a temperature qradient under in vitro conditions was obtained de novo from 10 to 25 microcorms. Conclusions. Some issues related to biotechnology of Crocus were elucidate. The effect of the temperature factor and selenium on the efficiency of callus formation and morphogenesis in vitro are discussed. The methodical approaches to increase the efficiency of morphogenesis and organogenesis of Crocus in in vitro conditions were offered. Keywords: saffron, Crocus S.L., in vitro, morphogenesis, temperature qradient. 2015 Article Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) / Т.Г. Карагезов, М.Г. Мамедова, С.Ш. Асадова, И.В. Азизов // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 179-182. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2219-3782 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177522 581.1573.6 ru Фактори експериментальної еволюції організмів Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Молекулярні та клітинні біотехнології Молекулярні та клітинні біотехнології
spellingShingle	Молекулярні та клітинні біотехнології Молекулярні та клітинні біотехнології Карагезов, Т.Г. Мамедова, М.Г. Асадова, С.Ш. Азизов, И.В. Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) Фактори експериментальної еволюції організмів
description	Aims. To develop effective approaches for biotechnological propagation of Crocus. Methods. In vitro methods for the induction of morphogenesis and organogenesis of Crocus are used. Results. Factors influencing morphogenesis and organogenesis of saffron (Crocus) are considered. By using a temperature qradient under in vitro conditions was obtained de novo from 10 to 25 microcorms. Conclusions. Some issues related to biotechnology of Crocus were elucidate. The effect of the temperature factor and selenium on the efficiency of callus formation and morphogenesis in vitro are discussed. The methodical approaches to increase the efficiency of morphogenesis and organogenesis of Crocus in in vitro conditions were offered. Keywords: saffron, Crocus S.L., in vitro, morphogenesis, temperature qradient.
format	Article
author	Карагезов, Т.Г. Мамедова, М.Г. Асадова, С.Ш. Азизов, И.В.
author_facet	Карагезов, Т.Г. Мамедова, М.Г. Асадова, С.Ш. Азизов, И.В.
author_sort	Карагезов, Т.Г.
title	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)
title_short	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)
title_full	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)
title_fullStr	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)
title_full_unstemmed	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)
title_sort	некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (сrocus s.l.)
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Молекулярні та клітинні біотехнології
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177522
citation_txt	Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) / Т.Г. Карагезов, М.Г. Мамедова, С.Ш. Асадова, И.В. Азизов // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 179-182. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Фактори експериментальної еволюції організмів
work_keys_str_mv	AT karagezovtg nekotoryeproblemyiperspektivybiotehnologičeskogorazmnoženiâšafranasrocussl AT mamedovamg nekotoryeproblemyiperspektivybiotehnologičeskogorazmnoženiâšafranasrocussl AT asadovasš nekotoryeproblemyiperspektivybiotehnologičeskogorazmnoženiâšafranasrocussl AT azizoviv nekotoryeproblemyiperspektivybiotehnologičeskogorazmnoženiâšafranasrocussl
first_indexed	2025-07-15T15:41:06Z
last_indexed	2025-07-15T15:41:06Z
_version_	1837728076693241856
fulltext	ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 179 © Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) К ар аг ез ов Т. Г. , М ам ед ов а М .Г ., А са до ва С .Ш ., А зи зо в И .В . Шафран (Crocus S.L.) как ценнейшее лекар- ственное растение известно с древнейших вре- мен. В последние годы ареал выращивания шаф- рана в мире имеет тенденцию к увеличению, хотя в ряде Европейских стран производство его цве- точной продукции снижается в связи с высокой себестоимостью и урбанизацией сельских райо- нов. К настоящему времени потребность в шаф- ране значительно превышает нормы его воспро- изводства. Увеличивающийся в мире спрос на цветочную продукцию шафрана стимулирует ис- следования, связанные с его воспроизводством, в том числе, и с применением биотехнологических методов. Биотехнология, на Первом Международном Симпозиуме по шафрану [1], была включена в список приоритетных направлений на ближай- шие 100 лет. Биотехнологические исследования, направленные на разработку приемов и методов размножения Crocus in vitro, в настоящее время интенсивно проводятся как в направлении соб- ственно микроклонального размножения через культуру меристем, так и путем индуцированно- го соматического эмбриогенеза и морфогенеза из каллусных клеток. Перспективы биотехнологии in vitro впол- не обоснованно рассматриваются как основа для реализации будущих достижений в молекуляр- но-генетическом усовершенствовании этой куль- туры, а также как путь получения посадочного материала, свободного от патогенов. Хотя исследования в области клеточной био- технологии Crocus уже имеют свою историю [2– 4], однако до настоящего времени достигнутые результаты не дают оснований для утверждения о наличии методических основ, позволяющих эффективно и стабильно получать результаты, обеспечивающие производство посадочного ма- териала с достаточно высоким коэффициентом размножения. Анализ имеющейся в открытой печати ин- формации действительно свидетельствует о том, © КАРАГЕзОВ Т.Г., МАМЕДОВА М.Г., АСАДОВА С.Ш., АзИзОВ И.В. что одной из причин сложившегося положения в данной области является отсутствие единого выработанного подхода в исследованиях по био- технологии in vitro. Весьма возможно, проблема заключается и в недостаточном учете особенно- стей биологии этого удивительного растения, а также малоизученностью экоформ в связи с гео- графическим дифференцированием. Вирусологи- ческие исследования последних лет [5] в опреде- ленной степени позволили пролить свет на при- роду различных экоформ Crocus. Наличие мно- гих вирусов в этом растении, в том числе имею- щих и бессимптомную природу, рассматривает- ся в становлении экоформ шафрана как результат коэволюции и как реальный результат возможно- го горизонтального переноса генов, связанных с метаболизмом. Существование в десятках стран мира на- учных центров по изучению биологии Crocus и связанных с этой культурой исследований, в том числе, цитотоксической активности экстрактов из рылец цветков шафрана, вселяет надежду на про- гресс в понимании его биологии, включая и тайну происхождения этого триплоида, неизвестного в диком состоянии, не имеющего полового размно- жения и культивируемого уже 5000 лет. Первый этап в исследованиях по индук- ции каллусогенеза, морфогенеза, органогенеза in vitro, который характеризовался установлением оптимальных концентраций гормональных ин- дукторов и их комбинаций, был успешно реали- зован, но, несмотря на большое количество и раз- нообразие вариантов сред, соотношений фито- гормонов и полученных на этой основе эффектов, все это, однако, не способствовало выработке ка- кого-либо единого методического подхода. Последующий этап в развитии методических подходов основывался на использовании низкой положительной температуры (5 °C) для индукции органогенеза в одноэтапной схеме получения ми- кроклубней из каллусных клеток, которая и яв- ляется общепринятой в настоящее время. УДК 581.1573.6 КАРАГЕЗОВ Т.Г., МАМЕДОВА М.Г., АСАДОВА С.Ш., АЗИЗОВ И.В. Институт Ботаники Национальной Академии Наук Азербайджана, Азербайджан, AZ 1073, г. Баку, Падамдарское шоссе, 40, e-mail: biotexnoloqaz@mail.ru, ibrahim.azizov47@gmail.com, info@fliporamailer.com НЕКОТОРыЕ ПРОБЛЕМы И ПЕРСПЕКТИВы БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ШАФРАНА (СRoCUS S.L.) 180 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 Карагезов Т.Г., Мамедова М.Г., Асадова С.Ш., Азизов И.В. in vivo так и в дальнейшем in vitro, может быть связано с его влиянием на уровень свободно- го гиб береллина и гиббереллиноподобных ве- ществ, когда пониженные температуры способ- ствуют их высвобождению из связанного состоя- ния. Компетентность к данному фитогормону ха- рактерна для Crocus, а факт влияния экзогенного гиб береллина на активацию запасных меристем в клубнелуковицах шафрана и увеличение коли- чества образовавшихся цветочных побегов дока- зан экспериментально [6]. Еще одним существенным фактором, спо- собным оказывать влияние на морфофизиологи- ческие процессы in vitro и, как следствие, на эф- фективность размножения в культуре, является содержание селена в клубнелуковицах Crocus, который, весьма возможно, вкупе с другими со- единениями обеспечивает весь спектр уникаль- ных фармакологических качеств этого растения. Crocus, хотя его статус как селенонакопителя не установлен, способен аккумулировать селен в своих тканях, переводя токсичный неорганиче- ский селен в органические формы, причем в от- личие от многих растений-селенонакопителей, у шафрана он в основном концентрируется в рыль- цах цветков, что видимо является механизмом де- токсикации от всех форм селена, учитывая крат- ковременность и скоротечность процесса цвете- ния. По нашим данным, исходные растения, использованные в опытах in vitro при содержании селена в почве (Апшеронский п-ов, пос. Биль- гях), равного 0,85 мг/кг сухого веса, были способ- ны накапливать тотальный селен в рыльцах цвет- ков в диапазоне, начиная от фонового содержания в почве до более чем 4-кратного его превышения. В связи с тем, что селен и его соединения тормозят деление растительных клеток, нами было проведено предварительное культивирова- ние клубнелуковиц Crocus в течение одного се- зона на субстратах, исключающих наличие селе- на, и это дало возможность повысить компетент- ность исходных тканей клубнелуковиц к гормо- нальным индукторам в условиях in vitro. Материалы и методы Исходным материалом в наших исследова- ниях явились клубнелуковицы Crocus, выращен- ные в районе поселка Бильгях Апшеронского по- луострова. Для биотехнологических исследова- ний использовались клубнелуковицы средней возрастной категории (4–5-летние), которые по- двергались поверхностной стерилизации и куль- Однако возможность максимального исполь- зования температурного фактора до конца не ре- ализована. В этом аспекте классическое положе- ние о влиянии состояния исходного экспланта на успехи в реализации морфофизиологических по- тенций in vitro относительно такого геофита как Crocus является наиболее иллюстративным. Наб- людения фенологического характера со стороны производителей цветочной продукции шафрана, буквально на протяжении поколений, свидетель- ствуют, что зимние месяцы с отрицательными температурами и относительно длительным пе- риодом их прохождения во времени (являющие- ся отклонением от нормы для данного региона) приводят к увеличению образования цветочных органов у Crocus Следует отметить, что этот эф- фект проявляется пролонгировано во времени – осенью (сентябрь–октябрь) перед новым зимним периодом, после относительного летнего покоя, при котором отсутствуют надземные органы, и когда температура воздуха снижается с одновре- менным увеличением влажности почвы. Таким образом, является очевидным, что со- стояние клубнелуковиц, как исходного экспланта в случае их биотехнологического использования, определяется календарно задолго до оптимально- го времени их использования в экспериментах. Наши исследования показали, что, когда природные показатели окружающей среды, оп- ределяющие функционирование программы он- тогенетического развития Crocus настолько изме- няются различно по годам (например, не редки случаи, когда осенний период по температурным показателям является продолжением летнего пе- риода), что получение стабильных результатов in vitro является весьма и весьма проблематичным. При этих условиях единственным вариан- том, позволяющим гарантировать постоянную вероятность реализации эффектов in vitro, может быть стандартное и последовательное моделиро- вание этапов онтогенеза в искусственных усло- виях, при культивировании исходного материала для использования его в биотехнологических ра- ботах. Предваряющим этапом этих работ должен являться анализ геномной активности Crocus (экспрессия м-РНК) на отдельных этапах онто- генетического развития и на основании получен- ных данных выявление стадий компетентности к гормональным факторам для индукции эмбриоге- неза, морфогенеза и органогенеза in vitro. Влияние температурного фактора на те- чение морфофизиологических процессов как ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 181 Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.) вался при температуре 21–23 °С, в темноте, до пол ного формирования клубнелуковиц in vitro. Результаты и обсуждениe Проведенные эксперименты с использо- ванием температурного градиента позволили выявить варианты сред, обеспечивающих наи- более эффективный органогенез. В условиях же низкотемпературной инкубации, при постоянной температуре, эти среды не демонстрировали про- явление подобных эффектов органогенеза. В зависимости от концентрационных соот- ношений фитогормонов и уровня начальных ста- дий эмбриогенеза, перед температурной инкуба- цией, на среде, содержащей БАП (4 мг/л) и НУК (1 мг/л) наблюдалось образование от 10 до 25 ми- кроклубней в одной колбе (рис. 1) Следует отметить, что в процессе темпера- турной инкубации по использованной схеме, в ряде случаев, в зависимости от состава среды от- мечалось также увеличение количества образо- вавшихся эмбриоидов. Увеличение концентрации сахарозы в сре- де до 60–90 г/л приводило к увеличению эмбрио- идов, однако довольно значительно в этом слу- чае увеличивалась инфицированность, причем проявлялась она во времени достаточно поздно и была связана с инфицированностью внутренних тканей клубнелуковиц. Использование гиббереллина в наших экс- периментах было эффективно только в вариантах сред, в которых кроме БАП присутствовали 2,4-Д и кинетин. Для других вариантов использование гиббереллина было малоэффективным, а в ряде случаев отрицательно влияло на процессы орга- ногенеза. Это может свидетельствовать о слож- ных взаимодействиях ГА3 с другими фитогормо- нами и видимо может являться особенностью ха- рактерной для клубнелуковиц in vitro. Имеются данные, о положительном влиянии экзогенного тивировались в стерильном песчаном субстра- те в течение одного сезона в оранжерейных ус- ловиях. Время использования клубнелуковиц было определено в ранее проведенных экспери- ментах, и оптимальным явился поздновесенний период (начало завядания и подсыхания надзем- ных органов). Для изучения влияния гибберелли- на на эмбриогенез и органогенез Crocus исполь- зовали подход, заключающийся в предваритель- ной инкубации клубнелуковиц в растворах ГА3 от 20–50 мг/л в течение 12 и 24 часов, рH раство- ров гиббереллина доводился до значений 5,6–5,8. В качестве исходного экспланта использовались диски из клубнелуковиц, нарезанные в попереч- ном направлении. Клубнелуковицы стерилизова- лись в 70–80 % спирте с последующей 2–3 крат- ной промывкой стерильной водой. Для дальней- шей стерилизации применяли раствор гипохло- рита натрия с 5 % содержанием основного веще- ства, при различном разбавлении, с добавлением TWEEN 20 и последующей 3-кратной промывкой стерильной водой в течение 10–15 минут. Про- стерилизованные диски высаживались на агаро- вую среду М-С [7]. Варианты среды содержали БАП (6-бензиламинопурин), 2,4 Д (2,4-дихлорфе- ноксиуксусная кислота), кинетин (6-фурфурила- минопурин), НУК (1-нафтилуксусная кислота), в различных концентрациях ( мг/л) и соотношени- ях. агар – 0,7–0,8 %; сахароза – 30, 60, 90 г/л; рН среды – 5,6–5,8. Высаженный материал культи- вировался в темноте при 21 °С и относительной влажности 70–80 %. После индукции образования каллуса на по- верхности исходного экспланта, его роста и раз- вития, на стадии формирования эмбриогенных структур каллусные массы подвергали низко- температурной инкубации (в условиях градиента температур) в течение 5 недель. В дальнейшем, экспериментальный материал вновь культивиро- a б в Рис. 1. Последовательные стадии эмбриогенеза (а), морфогенеза (б) и органогенеза (в) у Crocus в культуре in vitro 182 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 Карагезов Т.Г., Мамедова М.Г., Асадова С.Ш., Азизов И.В. ции, которое в настоящее время равно 5 неделям при стабильной температуре. Представленные в данной публикации не- которые методические подходы в биотехнологии размножения Crocus, являются одним из этапов разработанной стратегии по изучению биологии апшеронской популяции шафрана, на основе мо- лекулярно-генетических, биохимических, микро- биологических, вирусологических исследований, реализация которой даст возможность для более успешных исследований в области биотехноло- гического размножения Crocus и получения поса- дочного материала, дающего цветочную продук- цию с максимальной фармакологической актив- ностью. гиббереллина на органогенез из каллусных кле- ток, полученных из листовых эксплантов Crocus, при различном гормональном фоне [8]. Выводы Таким образом, учет вышеперечисленных факторов, способных оказывать определенное влияние на эффективность органогенеза в усло- виях in vitro, а также использование температур- ного градиента, не применяемого ранее, позволил реализовать морфогенез на этапе органогенеза и de novo получить клубнелуковицы in vitro. Подоб- ный эффект до настоящего времени документаль- но не представлен в открытой печати. Применен- ный градиент температур может в перспективе дать возможность также сократить время инкуба- ЛИТЕРАТУРА 1. Fernбndez J.a., abdullaev F. Foreword and Preface [Електронний ресурс] // Online articles of I Эnternational Symposium on Saffron Biology and Biotechnology. – 2004. – Режим доступа: http://www.ishs.org/ishs-article/650_0. 2. Fernбndez J.a. Biology, biotechnology and biomedicine of saffron // recent research in Developmental Plant Science. – 2004. – 2. – С. 127–159. 3. Kafi M., Koocheki a., rashid M.H., Nassiri N. Saffron (Crocus sativus) // Production and Processing. – Enfield, NH, USa: Science Publishers. – 2006. – 244 p. 4. Fernandez J.a. Genetic resources of saffron and allies (Crocus spp.) // acta Horticulturae. – 2007. – 739. – Р. 167–185. 5. Grilli M. Caiola, Faoro F. Latent virus infections in Crocus sativus and Crocus cartwrightianus // Phytopathol. Mediterr. – 2011. – 50. – Р. 175−182. 6. Азизбекова Н.Ш., Миляева Э.Л., Лобова Н.В. Влияние гиббереллина и кинетина на формирование цветочных органов шаф- рана // Физиология растений. – 1978. – 25, вып.3. – С. 603–609. 7. Murashige T., Skoog F. a revised medium for rapid growth and bicassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. – 1962. – 15. – P. 473–497. 8. raja W., Zaffer G., Wani S.a. In vitro microcorm formation in saffron (Crocus sativus L.) [Електронний ресурс] // Online articles of II Эnternational Symposium on Saffron Biology and Technology. – 2007. – Режим доступа: http://www.ishs.org/ishs-article/739_37. KARAGYOZOV T.H., MAMMADOVA M.H., ASADOVA S.SH., AZIZOV I.V. Institute of Botany of Natl. Acad. Sci. of Azerbaijan, Azerbaijan, AZ 1073, Baku, Badamdar highway, 40, e-mail: biotexnoloqaz@mail.ru, ibrahim.azizov47@gmail.com, info@fliporamailer.com SOME PROBLEMS AND PERSPECTIVES OF BIOTECHNOLOGICAL PROPAGATION OF SAFFRON (CRoCUS S.L.) Aims. To develop effective approaches for biotechnological propagation of Crocus. Methods. In vitro methods for the induction of morphogenesis and organogenesis of Crocus are used. Results. Factors influencing morphogenesis and organogenesis of saffron (Crocus) are considered. By using a temperature qradient under in vitro conditions was obtained de novo from 10 to 25 microcorms. Conclusions. Some issues related to biotechnology of Crocus were elucidate. The effect of the temperature factor and selenium on the efficiency of callus formation and morphogenesis in vitro are discussed. The methodical approaches to increase the efficiency of morphogenesis and organogenesis of Crocus in in vitro conditions were offered. Keywords: saffron, Crocus S.L., in vitro, morphogenesis, temperature qradient.

Некоторые проблемы и перспективы биотехнологического размножения шафрана (Сrocus S.L.)

Репозитарії

Схожі ресурси