Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються

Aims. Methods of in vitro conservation offer a number of advantages for endangered species preservation. The aim of this research was to elaborate efficient protocols of seed surface sterilization for several plant species of the Red Book of Ukraine taking into account the limited quantity of star...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Пушкарьова, Н.О., Белокурова, В.Б., Кучук, М.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2015
Schriftenreihe:	Фактори експериментальної еволюції організмів
Schlagworte:	Молекулярні та клітинні біотехнології
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177523
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються / Н.О. Пушкарьова, В.Б. Белокурова, М.В. Кучук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 241-244. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-177523
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1775232021-02-17T01:25:27Z Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються Пушкарьова, Н.О. Белокурова, В.Б. Кучук, М.В. Молекулярні та клітинні біотехнології Aims. Methods of in vitro conservation offer a number of advantages for endangered species preservation. The aim of this research was to elaborate efficient protocols of seed surface sterilization for several plant species of the Red Book of Ukraine taking into account the limited quantity of starting plant material. Methods. Comparison of surface sterilization methods using different antiseptic compounds has been carried out in combination with some stratification approaches. Results. For eight endangered plant species the efficient protocols of surface sterilization were elaborated. Conclusions. The influence of different antiseptic compounds on plant seed germination and the ways of improvement the surface sterilization process are shown. Keywords: threatened species, biological diversity, seed surface sterilization. 2015 Article Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються / Н.О. Пушкарьова, В.Б. Белокурова, М.В. Кучук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 241-244. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 2219-3782 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177523 606: 57.085: 502.753 uk 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	Ukrainian
topic	Молекулярні та клітинні біотехнології Молекулярні та клітинні біотехнології
spellingShingle	Молекулярні та клітинні біотехнології Молекулярні та клітинні біотехнології Пушкарьова, Н.О. Белокурова, В.Б. Кучук, М.В. Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються Фактори експериментальної еволюції організмів
description	Aims. Methods of in vitro conservation offer a number of advantages for endangered species preservation. The aim of this research was to elaborate efficient protocols of seed surface sterilization for several plant species of the Red Book of Ukraine taking into account the limited quantity of starting plant material. Methods. Comparison of surface sterilization methods using different antiseptic compounds has been carried out in combination with some stratification approaches. Results. For eight endangered plant species the efficient protocols of surface sterilization were elaborated. Conclusions. The influence of different antiseptic compounds on plant seed germination and the ways of improvement the surface sterilization process are shown. Keywords: threatened species, biological diversity, seed surface sterilization.
format	Article
author	Пушкарьова, Н.О. Белокурова, В.Б. Кучук, М.В.
author_facet	Пушкарьова, Н.О. Белокурова, В.Б. Кучук, М.В.
author_sort	Пушкарьова, Н.О.
title	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються
title_short	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються
title_full	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються
title_fullStr	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються
title_full_unstemmed	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються
title_sort	ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Молекулярні та клітинні біотехнології
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177523
citation_txt	Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються / Н.О. Пушкарьова, В.Б. Белокурова, М.В. Кучук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 241-244. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Фактори експериментальної еволюції організмів
work_keys_str_mv	AT puškarʹovano efektivnístʹpoverhnevoísterilízacíínasínnââkvažlivaumovastvorennâinvitrokolekcíjroslinŝoohoronâûtʹsâ AT belokurovavb efektivnístʹpoverhnevoísterilízacíínasínnââkvažlivaumovastvorennâinvitrokolekcíjroslinŝoohoronâûtʹsâ AT kučukmv efektivnístʹpoverhnevoísterilízacíínasínnââkvažlivaumovastvorennâinvitrokolekcíjroslinŝoohoronâûtʹsâ
first_indexed	2025-07-15T15:41:09Z
last_indexed	2025-07-15T15:41:09Z
_version_	1837728080017227776
fulltext	ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 241 Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються П уш ка рь ов а Н .О ., Б ел ок ур ов а В .Б ., К уч ук М .В . Із загальної кількості видів рослин, яка ся- гає за різними оцінками від 250 до 500 тисяч, приблизно 150 вирощуються комерційно як сіль- ськогосподарські культури; близько 10 тисяч ви- дів мають застосування у народній та офіцій- ній медицині [1, 2]. Генетична основа більшо- сті культурних рослин становить менше 10 % від загального генофонду, тому носіями генетич- ного різноманіття є дикорослі споріднені види, які часто використовуються як джерело генетич- ного матеріалу для підвищення якості та врожай- ності культивованих рослин або для збільшення стійкості до захворювань та шкідників, до посу- хи, засолення та інших абіотичних стресів. Ціла низка факторів, зокрема, кліматичні або інші змі- ни довкілля та непродумана господарська діяль- ність людини, призводять до поступового змен- шення біорізноманіття рослин та ризику втрати генетичної варіабельності культивованих видів. Разом з тим зростає усвідомлення необхідності застосування широкого спектра засобів для збе- реження біорізноманіття, навіть незважаючи на те, чи має той або інший конкретний вид рос- лин сьогоденну практичну цінність. Такі засоби включають збереження in situ (в природних умо- вах) та ex situ (в польових колекціях, банках на- сіння, асептичних колекціях in vitro або за допо- могою кріоконсервації) [3]. Методи in situ передбачають збереження ви- дів у складі природних екосистем шляхом ство- рення природо-заповідного фонду. В наш час, згідно з загальнодержавною програмою збере- ження біорізноманіття України на 2007–2025 роки, до складу природо-заповідного фонду Укра- їни входить більш як 7608 територій та об’єктів загальною площею в 3,2 млн гектарів, що стано- вить 5,4 % загальної площі України. зважаючи на те, що Україна володіє близько 35 % від всьо- го біорізноманіття Європи, займаючи при цьому 6 % її площі, така частка природоохоронних те- риторій є недостатньою для розв’язання проблем скорочення біорізноманіття. Протягом останніх десятиріч спостерігається тенденція до збіль- шення кількості видів рослин, що заносяться до © ПУШКАРьОВА Н.О., БЕЛОКУРОВА В.Б., КУЧУК М.В. Червоної книги України та до списків регіональ- ної охорони, тому слід застосовувати та розвива- ти також методи збереження рослин ex situ [4]. Використання методів біотехнології, зокре- ма культури in vitro, є доцільним у випадках, коли рослинний матеріал не може зберігатися у вигля- ді насіння, або коли чисельність виду є катастро- фічно низькою. При цьому застосування біотех- нологічних підходів дає змогу скоротити витрати та обсяг територій по збереженню видів у порів- нянні, наприклад, з вирощуванням у ботанічних садах та теплицях. Методи культури in vitro да- ють змогу зберігати види рослин із утрудненим розмноженням; проводити біохімічні, фізіологіч- ні та генетичні дослідження рослин, які перебу- вають на межі зникнення; унеможливлюють ура- ження захворюваннями та комахами та дають ви- хідний матеріал, вільний від грибкових, вірусних та бактеріальних захворювань. При залученні не- великої кількості вихідних особин ці методи да- ють змогу отримати досить високий коефіцієнт розмноження навіть для видів, що погано підда- ються розмноженню in situ та ex situ незалежно від погодних та кліматичних умов. Отже, ство- рення in vitro колекцій видів флори України, що охороняються, є важливим та актуальним завдан- ням, що не лише може допомогти зменшити кіль- кість видів, які заносяться до Червоної книги України, а й у подальшому збільшити та віднови- ти їх чисельність та, можливо, поповнити списки рослин, що є джерелами біологічно активних ре- човин або цінним генетичним матеріалом. В ос- нові технології збереження in vitro лежать мето- ди мікроклонального розмноження, першим ета- пом якого є введення в асептичну культуру на- сіння або вегетативних органів рослин із засто- суванням процедур поверхневої стерилізації. Матеріали і методи В якості вихідних експланів було використа- но насіння ряду видів дикорослої флори України, які належать до різних таксономічних груп, ма- ють різний природоохоронний статус та занесе- ні до Червоної книги (табл. 1) [5]. Більшість об- УДК 606: 57.085: 502.753 ПУШКАРьОВА Н.О., БЕЛОКУРОВА В.Б., КУЧУК М.В. Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03680, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 146, е-mail: pushkarovan@mail.ua ЕФЕКТИВНІСТь ПОВЕРХНЕВОЇ СТЕРИЛІЗАЦІЇ НАСІННЯ ЯК ВАЖЛИВA УМОВА СТВОРЕННЯ IN VItRo КОЛЕКЦІй РОСЛИН, ЩО ОХОРОНЯЮТьСЯ 242 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 Пушкарьова Н.О., Белокурова В.Б., Кучук М.В. яке після обробки стерилізуючими сполуками утворювало життєздатні паростки (ефективність проростання). Результати та обговорення Результати поверхневої стерилізації насіння обраних видів наведені на рис. 1. Найкращі по- казники асептичності насіння було отримано при застосуванні діоциду. Відсоток асептичного на- сіння в цьому випадку в середньому сумарно для всіх дослідних видів становив 92 %, а відсоток насіння, що утворило проростки – 57 %. При ви- користанні інших стерилізуючих сполук ці по- казники були значно нижчими. При застосуванні «Білизни» ми отримали в загальному 52 % асеп- тичного насіння, з якого 17 % утворило життєз- датні проростки; при використанні 3 % Н2О2 від- стоток асептичного насіння в середньому ста- новив – 71 %, з них лише 6,5 % утворили про- раних рослин можуть бути потенційним джере- лом речовин з біологічною активністю, оскільки існує низка публікацій про ці види, або спорідне- них представників того ж самого роду, як проду- центів біологічно активних сполук [6–8]. Насіннєвий матеріал Ligularia sibirica (L.) Cass, Saussurea discolor (Willd.) DC. та Pinus cembra L. було зібрано та люб’язно надано спів- робітниками Національного природничого пар- ку Черемоський (Чернівецька область, Путиль- ський р-н, Чивчинські гори, хребет Чорний Діл, г. Великий Камінь) А.В. Юзиком та О.П. Томнюк. Насіннєвий матеріал Crambe koktebelica (Junge) N. Busch та Cephalaria demetrii Bobrov був зібра- ний співробітником Національного науково-при- родничого музею НАН України (Крим, гірський масив Карадаг) М.С. Калістою. зразки насіння інших видів були взяті з банку ex situ Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАНУ. Введення насіння в культуру in vitro прово- дили згідно з загальноприйнятими рекомендаці- ями [9] та намагались оптимізувати для кожного із обраних видів. У ході роботи використовува- ли наступні стерилізуючі сполуки: промисловий розчин «Білизна», діоцид та 3 % пероксид водню. На початку роботи насіння промивали під стіч- ною водою протягом кількох хвилин та поміщали у 70 %-й етанол на 60 с. Далі зразки насіння за- нурювали у розчини зазначених сполук: «Білиз- на» (час експозиції 4–12 хв), діоцид (1–6 хв), або 3 % Н2О2 (4–12 хв). Після стерилізації проводи- лась промивка експлантів стерильною дистильо- ваною водою тричі по 5 хв. Далі насіння перено- сили в чашки Петрі на агаризоване поживне се- редовище MS [9] та інкубували при 16-годинно- му фотоперіоді та температурі +24 °С. Для кож- ного виду рослин та способу поверхневої стери- лізації визначали відсоток асептичного насіння відносно до загального числа вихідних насінин (ефективність стерилізації) та відсоток насіння, Таблиця 1 Види рослин, що були використані в роботі Родина Вид Охоронний статус asteraceae Ligularia sibirica (L.) Cass Вразливий Saussurea discolor (Willd.) DC. зникаючий Brassicaceae Crambe tataria Sebeьk var. pinnatifida (W.T.aiton) Вразливий Crambe koktebelica (Junge) N. Busch Рідкісний Caprifoliaceae Lonicera caerulea L. Рідкісний Fabaceae Glycyrrhiza glabra L. Неоцінений Iridaceae Iris sibirica L. Вразливий Papaveraceae Glaucium flavum Crantz Вразливий Dipsacaceae Cephalaria demetrii Bobrov зникаючий Рис. 1. Асептичність насіння після застосування різ- них стерилізуючих сполук: 1 – Iris sibirica, 2 – Lonicera caerulea, 3 – Crambe tataria var. pinnatifida, 4 – Saussurea discolor, 5 – Ligularia sibirica, 6 – Glaucium flavum, 7 – Crambe koktebelica, 8 – Cephalaria demetrii ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 243 Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються мг/л), на 20-й день після модифікації живильно- го середовища. Кількісні результати ефективності проро- стання в різних варіантах поверхневої стериліза- ції наведено на рис. 2. Проростки, що сформувалися в результа- ті проростання насіння (рис. 3), вирощували в стандартних умовах культуральної кімнати при 16-годинному фотоперіоді та 24 °С на агаризова- них живильних середовищах. Склад живильних середовищ оптимізува- ли для проростків різних видів. Так, проростки Lonicera caerulea добре розвивались на середо- вищі MS без модифікацій, а у випадку Saussurea discolor для припинення швидкого почорніння проростка, що виникало через кілька днів піс- ля проростання, та для подальшого нормально- го розвитку було необхідним зменшення вмісту в живильному середовищі сахарози та макро- і мікросолей (MS/2). Вже через 7 днів після пере- несення на поживне середовище MS/2 проростки мали вже по 2 листочки, а на 30–34 день культи- ростки. Найкращі результати по стерилізації ді- оцидом було отримано для Ligularia sibirica – 100 % асептичного насіння, з яких 83 % утвори- ли проростки. При стерилізації «Білизною» най- кращі результати були для насіння двох видів – Iris sibirica та Crambe koktebelica (33 % асептич- ного насіння, з якого 50 % утворили життєздат- ні проростки). При використанні 3 % Н2О2 най- кращі результати знову були отримані для насін- ня Ligularia sibirica (60 % асептичного насіння, з нього 13 % утворило проростки). Найгірше від- реагував на обробку діоцидом Glaucium flavum (при 100 % асептичності отриманого матеріалу лише 10 % проросли). На стерилізацію «Білиз- ною» найгірше відреагувало насіння Ligularia sibirica та Cephalaria demetrii (17 % асептичності отриманого матеріалу, з яких не вдалося отрима- ти життєздатних проростків) (рис. 2). Для Iris sibirica час експозиції насіння у сте- рилізуючій сполуці (діоцид) становив 4 хв, для Lonicera caerulea – 3 хв, Crambe tataria – 4 хв, Saussurea discolor – 4 хв, Ligularia sibirica – 6 хв, Glaucium flavum – 4 хв, Crambe koktebelica – 4 хв, Cephalaria demetrii – 3 хв. При проведенні ска- рифікації (повного видалення зовнішнього шару насіння) час експозиції насіння у стерилізую- чій сполуці було зменшено, для Crambe tataria до 2–3 хв, для Saussurea discolor до 2 хв, Crambe koktebelica до 3 хв, для Ligularia sibirica – до 3 хв. Це також призводить до зменшення інкубаційно- го терміну проростання асептичного насіння. Та- ким чином, було встановлено, що використан- ня діоциду у поєднанні із попередньою скарифі- кацією насіння забезпечує найбільшу кількість життєздатних асептичних проростків. Для кожного виду інкубаційний період про- ростання насіння був різним. Для деяких видів була застосована попередня скарифікація насін- ня перед стерилізацією для прискорення проро- стання; при цьому час експозиції скарифікова- ного насіння у стерилізуючій сполуці зменшува- ли (Crambe tataria – 2–3 хв, Saussurea discolor – 2 хв, Crambe koktebelica – 3 хв, для Ligularia sibirica – 3 хв). Проростки Iris sibirica почина- ли з’являтись на 28-й день після стерилізації, Lonicera caerulea – на 26-й день, Crambe tataria var. Pinnatifida – на 42-й день, Saussurea discolor – на 12-й день, Ligularia sibirica – на 16-й день, Crambe koktebelica – на 23-й день, Cephalaria demetrii – на 31-й день. Насіння Glaucium flavum проросло лише після інкубації на живильному середовищі, яке містило гіберелову кислоту (1 Рис. 2. Ефективність проростання насіння після за- стосування різних стерилізуючих сполук: 1 – Iris sibirica, 2 – Lonicera caerulea, 3 – Crambe tataria var. pinnatifida, 4 – Saussurea discolor, 5 – Ligularia sibirica, 6 – Glaucium flavum, 7 – Crambe koktebelica, 8 – Cephalaria demetrii Рис. 3. Проростання насіння в асептичних умо- вах: 1 – Lonicera caerulea L., 2 – Iris sibirica L., 3 – Cephalaria demetrii Bobrov 244 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 Пушкарьова Н.О., Белокурова В.Б., Кучук М.В. Висновки Таким чином, визначено оптимальні схе- ми поверхневої стерилізації насіння для обраних видів рослин, досліджено динаміку його проро- стання при використанні різних стерилізуючих сполук. При обмеженій кількості насіння, що не- рідко має місце в роботі з рослинами, що охоро- няються, вдалий підбір типу стерилізуючої спо- луки та тривалості обробки забезпечує опти- мальний баланс між ступенем асептичності ма- теріалу та його життєздатністю. вування утворювався корінь, і далі рослина роз- вивалася нормально. Сприятливий вплив на ріст проростків Ligularia sibirica становила нафти- лоцтова кислота (НОК) в концентрації від 0,5 до 1 мг/л, у той час як при додаванні 0,5 мг/л НОК у живильне середовище проростки Crambe tataria та Crambe koktebelica погано розвивались, почи- нала утворюватись калюсна тканина в місці кон- такту з середовищем. Вивчення культуральних потреб рослин кожного виду та визначення опти- мальних живильних середовищ є необхідною умовою розробки ефективних протоколів роз- множення in vitro. ЛІТЕРАТУРА 1. Bérner a. Preservation of plant genetic resources in the biotechnology era. // Biotechnol. J. – 2006. – 1. – P. 1393–1404. 2. McChesney J.D., Venkataraman S.K., Henri J.T. Plant natural products: Back to the future or into extinction? // Phytochemistry. – 2007. – 68. – P. 2015–2022. 3. Belokurova V.B., Kuchuk N.V. «In vitro bank and seed collection of wild-growing plants as a tool for plant conservation and utilization in biotechnological studies». «Biotechnology and Plant Breeding Perspectives» (eds. r.K. Behl and E. arseniuk) / agrobios (International) ISBN 978-93-81191-04-0. – Printed in India by Babloo Offset Jodhpur, 2014. – P. 219–232. 4. Сытник К.М. Биотическое разнонобразие: его изучение, сохранение и обогащение // Альгология. – 2010. – 20, № 3. – С. 368–382. 5. Червона книга України. Рослинний світ [ред. Я.П. Дідух]. – К.: Глобалконсалтинг, 2009. – 900 с. 6. Марченко М.М., Шелифіст Є., Чебан Л.М. Властивості секвітерпенових лактонів культивованих in vitro Saussurea discolor (Willd.)DC. та S. Porcii Degen // Biotechnologia acta. – 2014. – 7, N 2. – Р. 86–92. 7. Bernardi r., Finguerra M.G., rossi, Palmieri a.a. Isolation and Biochemical Characterization of a Basic Myrosinase from ripe Crambe abyssinica Seeds, Highly Specific for epi-Progoitrin // J. agric. Food Chem. – 2003. – 51. – P. 2737–2744. 8. Jian-Qun Liu, Mian Zhang, Chao-Feng Zhang, Huan-Yang Qi, alan Bashall, annie Bligh S.W., Zheng-Tao Wang Cytotoxic sesquiterpenes from Ligularia platyglossa // Phytochemistry. – 2008. – 69. – P. 2231–2236. 9. Кушнір Г.П., Сарнацька В.В. Мікроклональне розмноження рослин. Теорія і практика. – К.: Наукова думка, 2005. – 269 c. PUSHKAROVA N.O., BELOKUROVA V.B., KUCHUK M.V. Institute of Cell Biology and Genetic Engineering of Natl. Acad. Sci. of Ukraine, Ukraine, 03143, Kyiv, Akademika Zabolotnoho str., 148, е-mail: pushkarovan@mail.ua SEED SURFACE STERILIZATION EFFICIENCY AS AN IMPORTANT PREREqUISITE IN FORMATION OF ENDANGERED PLANT SPECIES IN VITRO COLLECTIONS Aims. Methods of in vitro conservation offer a number of advantages for endangered species preservation. The aim of this research was to elaborate efficient protocols of seed surface sterilization for several plant species of the red Book of Ukraine taking into account the limited quantity of starting plant material. Methods. Comparison of surface sterilization methods using different antiseptic compounds has been carried out in combination with some stratification approaches. Results. For eight endangered plant species the efficient protocols of surface sterilization were elaborated. Conclusions. The influence of different antiseptic compounds on plant seed germination and the ways of improvement the surface sterilization process are shown. Keywords: threatened species, biological diversity, seed surface sterilization.

Ефективність поверхневої стерилізації насіння як важливa умова створення in vitro колекцій рослин, що охороняються

Institution

Ähnliche Einträge