Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro
Дослiджено складовi фiтогормонального комплексу Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce на рiзних етапах онтогенезу та розроблено пiдходи введення цього виду в культуру in vitro. Показано, що в процесi онтогенезу вiдбуваються змiни вмiсту цитокiнiнiв, iндолiлоцтової та абсцизової кислот у вегетативн...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87588 |
| 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: | Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro / О.А. Шейко, Л.I. Мусатенко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 4. — С. 148-155. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-87588 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-875882018-08-26T19:31:56Z Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro Шейко, О.А. Мусатенко, Л.І. Біологія Дослiджено складовi фiтогормонального комплексу Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce на рiзних етапах онтогенезу та розроблено пiдходи введення цього виду в культуру in vitro. Показано, що в процесi онтогенезу вiдбуваються змiни вмiсту цитокiнiнiв, iндолiлоцтової та абсцизової кислот у вегетативних i генеративних органах C. damasonium, а також варiюють спiввiдношення їхнiх вiльних i зв’язаних форм. При переходi до репродуктивного розвитку в генеративних органах пiдвищується вмiст iндолiлоцтової кислоти та цитокiнiнiв, у вегетативних — знижується. Вперше встановлено взаємозв’язок мiж iнтенсивнiстю калюсогенезу з експлантiв вегетативних i генеративних органiв C. damasonium та вмiстом i спiввiдношенням складових фiтогормонального комплексу на певних етапах онтогенезу, що необхiдно враховувати при розробцi методiв мiкроклонального розмноження. Исследованы составляющие фитогормонального комплекса Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce на разных этапах онтогенеза и разработаны подходы введения их в культуру in vitro. Показано, что в процессе онтогенеза происходят изменения содержания цитокининов, индолилуксусной и абсцизовой кислот в вегетативных и генеративных органах C. damasonium, а также варьируют соотношения их свободных и связанных форм. При переходе к репродуктивному развитию в генеративных органах повышается содержание индолилуксусной кислоты и цитокининов, а в вегетативных — снижается. Впервые установлена взаимосвязь между интенсивностью каллусогенеза из эксплантов вегетативных и генеративных органов C. damasonium и содержанием и соотношением составляющих фитогормонального комплекса на определенных этапах онтогенеза, что необходимо учитывать при разработке методов микроклонального размножения. The article deals with studies of the components of the Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce phytohormonal complex at the various stages of ontogenesis and with the elaboration of approaches to its introduction into the culture in vitro. It has been shown that, during ontogenesis, the contents of cytokinin, IAA, and ABA in the organs of C. damasonium, change, and the ratio of active and bound phytohormone forms varies. During the transition to the reproductive development, the contents of IAA and cytokinins in the orchid generative organs increase, and those of the vegetative organs decrease. The interrelation of callusogenesis intensity of C. damasonium vegetative and generative organs explants and the content and the ratio of the phytohormonal complex components at the specified stages of ontogenesis is first found. This must be taken into account in the elaboration of methods of microclonal reproduction of this species. 2014 Article Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro / О.А. Шейко, Л.I. Мусатенко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 4. — С. 148-155. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87588 577.175.1:582.594.2:57.085 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Шейко, О.А. Мусатенко, Л.І. Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro Доповіді НАН України |
| description |
Дослiджено складовi фiтогормонального комплексу Cephalanthera damasonium (Mill.)
Druce на рiзних етапах онтогенезу та розроблено пiдходи введення цього виду в культуру in vitro. Показано, що в процесi онтогенезу вiдбуваються змiни вмiсту цитокiнiнiв, iндолiлоцтової та абсцизової кислот у вегетативних i генеративних органах
C. damasonium, а також варiюють спiввiдношення їхнiх вiльних i зв’язаних форм. При
переходi до репродуктивного розвитку в генеративних органах пiдвищується вмiст iндолiлоцтової кислоти та цитокiнiнiв, у вегетативних — знижується. Вперше встановлено взаємозв’язок мiж iнтенсивнiстю калюсогенезу з експлантiв вегетативних
i генеративних органiв C. damasonium та вмiстом i спiввiдношенням складових фiтогормонального комплексу на певних етапах онтогенезу, що необхiдно враховувати при
розробцi методiв мiкроклонального розмноження. |
| format |
Article |
| author |
Шейко, О.А. Мусатенко, Л.І. |
| author_facet |
Шейко, О.А. Мусатенко, Л.І. |
| author_sort |
Шейко, О.А. |
| title |
Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro |
| title_short |
Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro |
| title_full |
Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro |
| title_fullStr |
Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro |
| title_full_unstemmed |
Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro |
| title_sort |
фітогормональний комплекс cephalanthera damasonium (mill.) druce (род. orchidaceae juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87588 |
| citation_txt |
Фітогормональний комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) і його роль у розробці методів розмноження in vitro / О.А. Шейко, Л.I. Мусатенко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 4. — С. 148-155. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT šejkooa fítogormonalʹnijkomplekscephalantheradamasoniummilldrucerodorchidaceaejussíjogorolʹurozrobcímetodívrozmnožennâinvitro AT musatenkolí fítogormonalʹnijkomplekscephalantheradamasoniummilldrucerodorchidaceaejussíjogorolʹurozrobcímetodívrozmnožennâinvitro |
| first_indexed |
2025-07-06T15:14:40Z |
| last_indexed |
2025-07-06T15:14:40Z |
| _version_ |
1836911040604930048 |
| fulltext |
УДК 577.175.1:582.594.2:57.085
О.А. Шейко, член-кореспондент НАН України Л. I. Мусатенко
Фiтогормональний комплекс Cephalanthera damasonium
(Mill.) Druce (род. Orchidaceae Juss.) i його роль
у розробцi методiв розмноження in vitro
Дослiджено складовi фiтогормонального комплексу Cephalanthera damasonium (Mill.)
Druce на рiзних етапах онтогенезу та розроблено пiдходи введення цього виду в куль-
туру in vitro. Показано, що в процесi онтогенезу вiдбуваються змiни вмiсту цито-
кiнiнiв, iндолiлоцтової та абсцизової кислот у вегетативних i генеративних органах
C. damasonium, а також варiюють спiввiдношення їхнiх вiльних i зв’язаних форм. При
переходi до репродуктивного розвитку в генеративних органах пiдвищується вмiст iн-
долiлоцтової кислоти та цитокiнiнiв, у вегетативних — знижується. Вперше вста-
новлено взаємозв’язок мiж iнтенсивнiстю калюсогенезу з експлантiв вегетативних
i генеративних органiв C. damasonium та вмiстом i спiввiдношенням складових фiто-
гормонального комплексу на певних етапах онтогенезу, що необхiдно враховувати при
розробцi методiв мiкроклонального розмноження.
Кожна окрема клiтина має внутрiшнi регуляторнi механiзми, за допомогою яких узгод-
жуються всi її життєвi процеси. На рiвнi багатоклiтинного рослинного органiзму iснує
також потреба в iєрархiчнiй системi регулювання, що координує процеси диференцiацiї,
росту, розвитку, обмiну речовин, а також розмноження. Регуляцiя запуску та реалiзацiї
програм морфогенезу як у рослин, так i у грибiв вiдбувається за допомогою збалансованих
багатокомпонентних гормональних систем, кожен компонент яких характеризується спе-
цифiчними функцiями, проте перебiг процесiв життєдiяльностi здебiльшого залежить вiд
збалансованостi кiлькостi i дiї всiх фiтогормонiв [1]. Спiввiдношення компонентiв гормо-
нального комплексу зумовлює стан органiв рослин i дає можливiсть оцiнити фiзiологiчнi
процеси, якi в них вiдбуваються. Тому визначення вмiсту фiтогормонiв є необхiдним для
з’ясування їхньої регуляторної ролi. Крiм того, фiтогормони вiдiграють найважливiшу роль
в культивуваннi рослин in vitro, а саме: в iндукцiї подiлу клiтин експланту, утвореннi калю-
су та морфогенезi рослин in vitro. Для бiльшостi рослин пошук гормональних компонентiв
середoвища має випадковий характер, коли необхiдно перевiрити широкий дiапазон концен-
трацiй i комбiнацiй фiтогормонiв у живильному середовищi для стимуляцiї i активування
пролiферацiї, росту i розвитку експлантiв у культурi. Тому вивчення комплексу ендогенних
фiтогормонiв дозволяє прискорити процес оптимiзацiї культивування експлантiв in vitro.
Особливо цiкавими i актуальними такi дослiдження є для рiдкiсних i зникаючих видiв ро-
дини Orchidaceae Juss., оскiльки клональне розмноження для всiх її представникiв — один iз
найбiльш перспективних шляхiв збереження генофонду. Цей метод дає можливiсть контро-
лювати чинники навколишнього середовища i забезпечує широке впровадження модельних
систем культури рослинних тканин in vitro для подальших теоретичних та прикладних до-
слiджень морфогенезу — актуальної проблеми сучасної бiологiї. На сьогоднi такi методи
розробленi для окремих рослин, однак роботи по розмноженню рiдкiсних, зникаючих i ен-
© О.А. Шейко, Л. I. Мусатенко, 2014
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
демiчних дикорослих видiв, до яких належать орхiднi флори України, практично вiдсутнi.
Це пов’язано, насамперед, iз застосуванням емпiричних пiдходiв при розробцi методiв кло-
нального мiкророзмноження, оскiльки вiдсутня теорiя морфогенезу in vitro, а кожен вид
рослин характеризується iндивiдуальними реакцiями на умови культивування. Отже, роз-
робка ефективних методiв розмноження та збереження рiдкiсних i зникаючих видiв орхiдей
потребує комплексного вивчення їхньої бiологiї, онтогенезу, еколого-фiзiологiчних особли-
востей in situ й створення умов для культивування in vitro.
Матерiали та методи. Об’єктом дослiджень була Cephalanthera damasonium (Mill.)
Druce (булатка великоквiткова) — європейсько-середземноморський рiдкiсний вид. Стеб-
ло C. damasonium пряме, мiцне, заввишки 20–60 см, вiдходить вiд укороченого висхiдного
або прямого кореневища, густо вкритого ниткоподiбними коренями 7–12 см завдовжки.
Листки овальнi або елiптично-овальнi, сидячi, на верхiвцi загостренi або тупуватi, з обох
бокiв не опушенi, з 5–7 дугоподiбними жилками, що добре помiтнi зверху. Суцвiття до
12 см, пряме, рiдке з 3–8 квiтками; приквiтки нижнiх квiток листкоподiбнi, ланцетнi або
лiнiйно-ланцетнi, загостренi, 2–4 см завдовжки. Квiтки спрямованi вгору або горизонтально
розмiщенi, без зав’язi, 1,5–2 см завдовжки, бiлi. Зовнiшнi листочки оцвiтини продовгуватi
або ланцетно-продовгуватi з п’ятьма жилками, внутрiшнi тупi, обернено-яйцеподiбнi з однi-
єю жилкою. Губа бiла, всерединi жовтувата, спереду бiля основи з пiвмiсяцевою жовтою
цяткою. Зав’язь скручена, пiд час дозрiвання плоду розкручується. Цвiте C. damasonium
у травнi–липнi, плодоносить у липнi–серпнi. Плiд — коробочка до 2 см з прямими ребер-
цями. Розмножується насiнням i вегетативно. Росте у свiтлих хвойних, мiшаних й широ-
колистяних лiсах, де едифiкатором є дуб скельний i пухнастий, на галявинах, зрiдка —
на узлiссях, переважно на вапняках i грунтах з високим вмiстом гумусу. Популяцiї виду
нараховують кiлька десяткiв, зрiдка до тисячi особин, щiльнiсть низька [2–4].
У лабораторному експериментi з культурою тканин використовували культивованi на
стерильних живильних середовищах експланти з вегетативних i генеративних органiв, якi
було вiдiбрано в перiод вегетацiї (листки, стебла), на початку цвiтiння (пелюстки, пиля-
ки) та на 25-й день пiсля запилення (зав’язi, насiннi зачатки). Попередньо проводили по-
верхневу стерилiзацiю експлантiв речовинами, пiдiбраними для кожного типу експланту,
пiсля чого їх промивали стерильною дистильованою водою. Культивування тканин i орга-
нiв проводили у фотолюмiностатi при 20–25 ◦С, 16-годинному фотоперiодi з освiтленням
1000–3000 лк, 70% вiдноснiй вологостi повiтря та в термостатi при 25 ◦С за вiдсутностi
освiтлення.
Методи якiсного та кiлькiсного аналiзу фiтогормонiв. Для визначення вмiсту фiтогор-
монiв використовували листки, стебла, квiтки та зав’язi C. damasonium. Розрахунок кiлькiс-
ного вмiсту iндолiлоцтової (IОК), абсцизової (АБК) кислот та цитокiнiнiв (ЦТК) у ткани-
нах пiсля екстракцiї 80% етиловим спиртом, роздiлення та очищення здiйснювали методом
високоефективної рiдинної хроматографiї [5] на рiдинному хроматографi Agilent 1200 LC
з дiодно-матричним детектором G 1315 B (США), колонка Eclipse XDB-C 18 2,1× 150 мм,
розмiр часток 5 мм. Елюцiю проводили в системi розчинникiв метанол : вода (37 : 63).
Аналiз та обробку хроматограм виконували за допомогою програмного забезпечення Chem
Station, версiя В.03.01 у режимi “on line”.
Статистичне опрацювання отриманих результатiв. Фiтогормони дослiджували
у трьох бiологiчних i трьох аналiтичних повторностях, бiометричнi показники — у п’яти–
десятикратнiй повторностi. Одержанi данi обробляли за допомогою комп’ютерної статис-
тичної програми Excel лiцензiйного пакета Microsoft Office 2007. Визначали значення серед-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 149
Рис. 1. Вмiст IОК i АБК у квiтках (1 ), листках (2 ), стеблах (3 ) Cephalanthera damasonium у перiод цвiтiн-
ня (а) та плодоутворення (б )
нього арифметичного, стандартної похибки, середнього квадратичного вiдхилення. Досто-
вiрнiсть рiзницi оцiнювали за критерiєм Стьюдента, використовуючи 5% рiвень значущостi
(P 6 0,05).
Результати та обговорення. Одним iз завдань роботи було дослiдження вмiсту i скла-
ду, а також спiввiдношень ключових фiтогормонiв у вегетативних та генеративних органах
C. damasonium на рiзних етапах онтогенезу. При аналiзi даних щодо вмiсту IОК та АБК
у вегетативних i генеративних органах C. damasonium у перiод цвiтiння вiдзначенi такi зако-
номiрностi якiсного i кiлькiсного спiввiдношення фiтогормонiв. Вегетативнi органи рослин
характеризуються значно меншою кiлькiстю вiльної форми IОК, а в квiтках спостерiгається
майже однаковий показник для обох форм IОК iз незначним переважанням кон’югованої
(рис. 1). На жаль, цi данi не дають уявлення про справжнiй вмiст ауксинiв у окремих клiти-
нах або тканинах, оскiльки вони можуть концентруватися в одних компартментах, а в iнших
взагалi бути вiдсутнiми. Меншу кiлькiсть вiльної IОК у стеблi та листках можна пояснити
кореляцiєю мiж вмiстом гормонiв iндольної природи та iнтенсивнiстю ростових процесiв.
Найвищий вмiст цього АБК зафiксовано в листках (195,5 ± 9,5 нг/г маси сирої речовини),
причому в бiльшiй кiлькостi була наявною її вiльна форма (184,2 ± 9,2 нг/г м. с. р.). Таке
пiдвищення рiвня АБК може бути пов’язано з недостатньою швидкiстю iнактивацiї над-
лишкiв вiльної форми або низькою активнiстю окислювальних ферментiв [6]. Вважають,
що наявнiсть значної кiлькостi АБК у тканинах i органах у перiод iнтенсивного росту мо-
же свiдчити про її важливу роль у регуляцiї процесiв росту i розвитку органiзмiв [7]. Як
вiдомо, листки є основними органами синтезу АБК. Фiтогормон накопичується переважно
в хлоропластах i в незначнiй кiлькостi в цитозолi та вакуолi. У квiтках i стеблi кiлькiсть
АБК була практично однаковою, проте у квiтках переважала вiльна форма, а в стеблi —
зв’язана.
При вивченнi ендогенного вмiсту IОК i АБК у вегетативних i генеративних органах
C. damasonium у перiод плодоутворення найбiльш виразно спостерiгався пiдвищений вмiст
IОК у зав’язях порiвняно з перiодом цвiтiння. При цьому вмiст IОК був практично вдвi-
чi бiльший (115,6 ± 5,8 нг/г м. с. р.), нiж вмiст АБК (51,8 ± 2,5 нг/г м. с. р.). Пiдвищення
вмiсту ендогенних фiтогормонiв обумовлює надходження асимiлятiв i стимуляцiю метабо-
лiзму в певному органi чи тканинi. У зав’язях таке пiдвищення вмiсту цих фiтогормонiв
необхiдне для формування i розвитку насiння.
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
Рис. 2. Вмiст ЦТК у квiтках (1 ), листках (2 ), стеблах (3 ) Cephalanthera damasonium у перiод цвiтiння (а)
та плодоутворення (б )
Регуляцiя переходу рослин до репродуктивного розвитку вiдбувається за допомогою
комплексу гормональних речовин, якi утворюються у вегетативних органах пiд дiєю фо-
топерiодичного сигналу або при вiкових змiнах. Важливе мiсце в цьому процесi посiдають
ЦТК. В усiх органах C. damasonium виявлено значно вищi рiвнi ЦТК Z-типу порiвняно
з iР-цитокiнiнами в перiод цвiтiння (рис. 2). Дiя ЦТК у репродукцiйному процесi залежить
вiд певної їх концентрацiї, а будь-якi вiдхилення та супероптимальнi дози справляють iнгi-
бiторний ефект [8]. Можливо, саме з цим пов’язано те, що як для вегетативних, так i гене-
ративних органiв були характернi порiвняно високi кiлькiснi показники зеатинглюкозиду.
Загальна ж кiлькiсть ЦТК була найменшою в листках (48,1 ± 2,4 нг/г м. с. р.), вдвiчi бiль-
шою в стеблi (105,6 ± 5,3 нг/г м. с. р.) i квiтках (119 ± 5,9 нг/г м. с. р.).
У перiод плодоутворення у вегетативних органах C. damasonium вiдбувалося знижен-
ня вмiсту ЦТК на тлi його збiльшення у зав’язях. При цьому в листках i стеблi був ви-
щий рiвень зеатинглюкозиду (22,2 ± 1,1 та 42,7 ± 2,1 нг/г м. с. р.), а в зав’язях — зеатину
(102,5 ± 5,1 нг/г м. с. р.). Участь ЦТК як одного з важливих компонентiв гормональної
системи рослин у контролi генеративних процесiв показана багатьма дослiдженнями. Так,
екзогеннi ЦТК за сприятливих умов стимулювали цвiтiння рiзних видiв рослин [9]. Насiн-
ня, що розвивається, характеризується вищим вмiстом ЦТК порiвняно з iншими органами
рослин. Максимум вмiсту ЦТК у насiннi, як правило, припадає на перiод найактивнiшого
клiтинного подiлу. Проте деякi дослiдники вважають, що пiдвищення рiвня ЦТК скорiше
є характерним супроводженням росту, нiж фактором, що впливає на нього [10]. Найви-
щi рiвнi ЦТК властивi насiнню на раннiх стадiях ембрiогенезу, через що його вважають
мiсцем синтезу ЦТК de novo. Проте здатнiсть до автономного синтезу ЦТК, очевидно,
з’являється вже пiсля закладання плодiв i початку їхнього розвитку [11]. Окремi iзоформи
тРНК мiстять iзопентенiладенiн, а також його метилтiопохiднi. При розпадi тРНК звiль-
няються ЦТК, якi можуть впливати на метаболiзм компетентних клiтин. На вiдмiну вiд
вiльних iР-цитокiнiнiв, якi гiдроксилюються в рослинах з утворенням ще бiльш активного
транс-зеатину, iР-цитокiнiни в складi тРНК гiдроксилюються, навпаки, з утворенням ма-
лоактивного цис-зеатину [12]. Встановлено, що у рослин тРНК не є головним джерелом
ЦТК [13].
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 151
Аналiзуючи отриманi результати щодо вмiсту iндивiдуальних компонентiв гормональ-
ного комплексу в надземних органах C. damasonium у процесi онтогенезу орхiдних, можна
зробити висновок про те, що пiдвищений вмiст ЦТК та вiльної форми IОК корелював з iн-
тенсивнiстю ростових процесiв рослин. Отже, вперше показано, що в процесi онтогенезу
вiдбуваються змiни вмiсту ЦТК, IОК та АБК у генеративних та вегетативних органах,
а також варiюють спiввiдношення активних i зв’язаних форм фiтогомонiв. При перехо-
дi до репродуктивного розвитку вмiст IОК та ЦТК пiдвищується у генеративних органах
C. damasonium та знижується у вегетативних.
Наступним завданням роботи було введення C. damasonium в культуру in vitro. У дослi-
дженнях використовували експланти з листкiв, стебел, пелюсток, зав’язей, насiнних зача-
ткiв та пилякiв C. damasonium. Враховуючи спiввiдношення ключових фiтогормонiв, екс-
планти вiдбирали на стадiї онтогенезу, для якої характерним є найбiльший вмiст вiльних
форм ЦТК, IОК, а найменшим — вiльної форми АБК. Також необхiдно враховувати спiввiд-
ношення IОК i АБК, ЦТК i АБК. Для листкiв i стебла такою стадiєю є вегетацiя, оскiльки
вегетативнi органи в цей перiод характеризуються найвищим вмiстом фiтогормонiв iндоль-
ної природи та ЦТК. Хоча для листкiв характерним є пiдвищений вмiст АБК, саме в цей
перiод вони мiстили найвищий рiвень ЦТК, якi вiдiграють найважливiшу роль у подiлi
клiтин та калюсогенезi.
За результатами проведеного скринiнгу ряду показникiв для введення в культуру in vitro
було вiдiбрано життєздатнi експланти оптимального розмiру, отриманi зi стебла i зав’язi,
насiнних зачаткiв та пилякiв, що зберiгали стерильнiсть та пролiферували. Життєздатнi
експланти пелюсток та листкiв за даних умов не пролiферували, тому для введення в куль-
туру in vitro не використовувалися. Для кожного експланту пiдiбрано свої стериленти за
оптимального режиму стерилiзацiї.
Найважливiшу роль в iндукцiї подiлу клiтин експланту, утвореннi калюсу та морфогене-
зi вiдiграють фiтогормони, якi є невiд’ємним компонентом мiкроклонального розмноження
рослин. Як основнi фактори дедиференцiацiї використовували 2,4-Д, IМК та 6-БАП у кон-
центрацiях вiд 0,5 до 3,0 мг/л. Пiдбiр оптимальних концентрацiй та спiввiдношень фiтогор-
монiв у живильному середовищi за даних умов культивування показав, що максимальною
частота калюсогенезу є при використаннi живильних середовищ, у яких зберiгається та-
ке ж спiввiдношення цитокiнiнiв i ауксинiв, як i для iнтактного органа. З табл. 1 видно,
що у C. damasonium максимальна частота калюсогенезу спостерiгається при культивуваннi
на живильному середовищi з додаванням екзогенних цитокiнiнiв i ауксинiв у спiввiдношен-
нi 1,5, що є характерним для iнтактних органiв. При культивуваннi на живильних середо-
Таблиця 1. Залежнiсть калюсогенезу експлантiв Cephalanthera damasonium вiд спiввiдношення ендогенних
та екзогенних фiтогормонiв (цитокiнiнiв i ауксинiв)
Експлант
Цитокiнiни/ауксини Частота
калюсогенезу, %ендогеннi екзогеннi
Зав’язь 1,5 2,0 3,0± 0,1
1,7 9,4± 0,5
1,5 23,9 ± 1,1
Стебло 1,5 2,0 —
1,7 4,2± 0,2
1,5 9,3± 0,4
Пр и м i т ка. “—“ — калюс не утворився.
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
Рис. 3. Частота калюсогенезу з рiзних типiв експлантiв Cephalanthera damasonium
вищах з iншими кiлькiсними спiввiдношеннями фiтогормонiв частота калюсогенезу значно
менша i не перевищує 10%.
Отже, у результатi проведених дослiджень було отримано калюснi культури зi стебла,
зав’язей, насiнних зачаткiв та пилякiв C. damasonium. Максимальну частоту калюсогенезу
встановлено при культивуваннi експлантiв зав’язей, насiнних зачаткiв i пилякiв (до 33%),
а мiнiмальну — при культивуваннi експлантiв стебла (до 9%) (рис. 3). Це, можливо, об-
умовлено пiдвищеним вмiстом ендогенних фiтогормонiв, а саме IОК та ЦТК, у генератив-
них органах порiвняно з вегетативними, у яких було вiдмiчено пiдвищений вмiст АБК. Цей
факт пiдтверджує залежнiсть морфогенетичного потенцiалу експланту вiд вмiсту ендоген-
них фiтогормонiв.
Iз експлантiв зав’язей, насiнних зачаткiв та пилякiв були отриманi переважно морфо-
геннi типи калюсу — компактнi, вузловатi, щiльнi; калюси з експлантiв стебла були пе-
реважно неморфогеннi — м’якi, нещiльнi, водянистi. Цитологiчний аналiз цих калюсних
культур показав ряд специфiчних особливостей, до яких можна вiднести значну структур-
ну гетерогеннiсть та наявнiсть рiзних за морфологiєю типiв утворень. У калюсах зав’язей,
насiнних зачаткiв та пилякiв було виявлено дрiбнi клiтини з великими ядрами, якi ло-
калiзувалися групами та утворювали меристематичний осередок, подiл клiтин якого при-
зводив до утворення лiгнiфiкованих елементiв судин та трахеїд. Iнший шлях морфогенезу
в меристематичних осередках — це спонтанний ембрiогенез. Калюсна клiтина покривалася
щiльною оболонкою i вiдокремлювалася вiд оточуючих клiтин, збiльшувалася та змiнюва-
ла забарвлення. Така клiтина характеризувалася чiтко спрямованим подiлом, у результатi
закладання орiєнтованих клiтинних перегородок утворювалася чотириклiтинна структура
(тетрада), всi клiтини якої були розташованi лiнiйно, пiсля чого формувався багатоклiтин-
ний ембрiоїд.
Таким чином, для введення в культуру in vitro вiдiбрано життєздатнi експланти, отри-
манi зi стебла, зав’язi, насiнних зачаткiв i пилякiв C. damasonium. Пiдiбрано умови для
отримання асептичної культури, живильнi середовища з оптимальними концентрацiями та
спiввiдношенням фiтогормонiв. Встановлено, що максимальна частота калюсогенезу серед
дослiджених експлантiв характерна для генеративних органiв C. damasonium, що, можливо,
обумовлено пiдвищеним вмiстом ендогенних фiтогормонiв, а саме IОК та ЦТК.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 153
1. Ситник К.М., Мусатенко Л. I., Васюк В.А. та iн. Фiтогормони судинних рослин i спорових //
Проблеми фiтогормонологiї / Пiд ред. К.М. Ситника. – Київ: Український фiтосоцiологiчний центр,
2007. – С. 270–346.
2. Собко В. Г. Науки заповiдне зiлля. – Київ: Фiтосоцiоцентр, 2005. – 452 с.
3. Червона книга України. Рослинний свiт / Пiд ред. Я.П. Дiдуха. – Київ: Глобалконсалтинг, 2009. –
900 с.
4. Собко В. Г. Стежинами Червоної книги. – Київ: Урожай, 2007. – 280 с.
5. Методические рекомендации по определению фитогормонов / АН УССР. Ин-т ботаники им. Н. Г. Хо-
лодного. – Препр. – Киев, 1988. – 78 с.
6. Генералова В.М., Васюк В.А., Мусатенко Л. I. АБК та гiберелiни в органах проросткiв Phaseolus
vulgaris L. i Zea mays L. // Укр. ботан. журн. – 2009. – 66, № 5. – С. 705–712.
7. Курчiй Б.О. Вмiст абсцизової кислоти в рослинах озимого жита на рiзних стадiях онтогенезу //
Физиология и биохимия культ. растений. – 2000. – 32, № 6. – С. 444–448.
8. Corbesier L., Prinsen E., Jackmard A. et al. Cytokinin levels in leaves, leaf exudates and shoot
apical meristem of Arabidopsis thalianan during floral transition // J. Exp. Bot. – 2003. – 54. –
P. 2511–2517.
9. Веденiчева Н.П., Мусатенко Л. I. Локалiзацiя i динамiка цитокiнiнiв у перiод формування репроду-
ктивних органiв Zea mays L. // Укр. ботан. журн. – 2008. – 65, № 6. – С. 896–902.
10. Van Staden J. Occurrence and potential physiological effects of algae plant growth regulators // Intern.
Workshop and Training Course on Microalgal Biology and Biotechnology (Mosonmagyarovar, Hungary,
18–20 June 1999). – Hungary, 1999. – P. 40.
11. Веденiчева Н.П., Мусатенко Л. I. Участь цитокiнiнiв у формуваннi репродуктивних органiв рос-
лин з рiзним типом росту // Вiсн. Харкiв. аграр. ун-ту. Сер. Бiологiя. – 2008. – Вип. 3 (15). –
С. 15–23.
12. Letham D. S. Cytokinins as phytohormones – sites of biosynthesis, translocation and function of translocated
cytokinins // Cytokinins. Chemistry, Activity and Function / Eds. D.W. S. Mok, M.C. Mok. – Boca Raton:
CRC Press, 1994. – P. 57–80.
13. Sakakibara H. Cytokinin biosynthesis and metabolism // Plant Hormones. Biosynthesis signal transduction,
action. – Dordrecht: Kluwer, 2004. – P. 95–114.
Надiйшло до редакцiї 01.10.2013Iнститут ботанiки iм. М. Г. Холодного
НАН України, Київ
Е.А. Шейко, член-корреспондент НАН Украины Л.И. Мусатенко
Фитогормональный комплекс Cephalanthera damasonium (Mill.)
Druce (род. Orchidaceae Juss.) и его роль в разработке методов
размножения in vitro
Исследованы составляющие фитогормонального комплекса Cephalanthera damasonium (Mill.)
Druce на разных этапах онтогенеза и разработаны подходы введения их в культуру in vitro.
Показано, что в процессе онтогенеза происходят изменения содержания цитокининов, ин-
долилуксусной и абсцизовой кислот в вегетативных и генеративных органах C. damasonium,
а также варьируют соотношения их свободных и связанных форм. При переходе к репро-
дуктивному развитию в генеративных органах повышается содержание индолилуксусной
кислоты и цитокининов, а в вегетативных — снижается. Впервые установлена взаимо-
связь между интенсивностью каллусогенеза из эксплантов вегетативных и генеративных
органов C. damasonium и содержанием и соотношением составляющих фитогормонального
комплекса на определенных этапах онтогенеза, что необходимо учитывать при разработке
методов микроклонального размножения.
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
E.A. Sheyko, Corresponding Member of the NAS of Ukraine L. I. Musatenko
Phytohormone complex of Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce
(gen. Orchidaceae Juss.) and its role in the development of
reproduction methods in vitro
The article deals with studies of the components of the Cephalanthera damasonium (Mill.) Druce
phytohormonal complex at the various stages of ontogenesis and with the elaboration of approaches
to its introduction into the culture in vitro. It has been shown that, during ontogenesis, the contents
of cytokinin, IAA, and ABA in the organs of C. damasonium, change, and the ratio of active
and bound phytohormone forms varies. During the transition to the reproductive development, the
contents of IAA and cytokinins in the orchid generative organs increase, and those of the vegetative
organs decrease. The interrelation of callusogenesis intensity of C. damasonium vegetative and
generative organs explants and the content and the ratio of the phytohormonal complex components
at the specified stages of ontogenesis is first found. This must be taken into account in the elaboration
of methods of microclonal reproduction of this species.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 155
|