Морфогенез експлантів Rhamnus diamantica Nakai. та Rhamnus tinctoria Waldst. Et Kit. в умовах in vitro

Abstract

У статті наведено результати досліджень морфогенезу експлантів R. diamantica та R. tinctoria за використанням різних концентрацій фітогормонів: 6-БАП, β-ІОК, β-ІМК, α-НОК при розмноженні in vitro. Досліджено основні етапи морфогенезу експлантів R diamantica та R. tinctoria. З'ясовано, що процеси морфогенезу у експлантів залежать від концентрацій фітогормонів у живильних середовищах. Згідно проведеного експерименту нами з'ясовано, що найвищий коефіцієнт розмноження був у варіанті IV при концентрації у живильному середовищі 6–БАП — 2,0 мг/л, β-ІМК — 1,0 мг/л, і становив у R. diamantica — 5,3, а у R. tinctoria — 4,4.

Виды рода Rhamnus являются ценными декоративными, лекарственными, витаминными, медоносными и техническими растениями, потенциальные возможности которых почти не использованы. Перспективность расширения культуры этих растений в значительной степени зависит от разработки еффективных методов размножения. Основными методами размножения растений R. diamantica и R. tinctoria является семенной и вегетативный, которые не всегда могут обеспечить необходимое количество растительного материала для обеспечения потребностей зеленого строительства. Поэтому актуальным является использование альтернативного метода — размножение в культуре in vitro, что позволяет решать важные проблемы растениеводства, а именно: в десятки и сотни раз увеличить коэффициент размножения растений, получить здоровый, лишенный вирусной инфекции посадочный материал, а также с его помощью сохранить генофонд редких и исчезающих видов природной флоры. Цель работы заключалась в подборе фитогормонального состава питательных сред в условиях культуры in vitro для достижения морфогенеза эксплантов R. diamantica и R. tinctoria. Материалом для исследований послужили микрочеренки, заготовленные из побегов, с апикальными и пазушными почками, взятые из 3–5 летних растений R. diamantica и R. tinctoria в период их активного роста (вторая декада мая – третья декада июня). Экспериментальные исследования R. diamantica и R. tinctoria проводили в лаборатории микроклонального размножения растений Национального дендрологического парка «Софиевка» НАН Украины. При культивировании видов R. diamantica и R. tinctoria in vitro использовали метод индукции морфогенеза растений под действием регуляторов роста. Модификацию питательных сред Мурасиге и Скуга (МС) для индукции морфогенеза, проводили с использованием пяти концентраций 6–бензиламинопурину (6–БАП), с добавлением витаминов и аминокислот. В результате использования многочисленных модификаций сред были отобраны наиболее эффективные. Под влиянием различных концентраций фитогормонов наиболее активно процессы морфогенеза в R. diamantica и R. tinctoria происходили на среде IV при концентрации в питательной среде 6–БАП — 2,0 мг / л, β–ИМК — 1,0 мг / л, где коэффициент размножения при втором пассаже составил у R. diamantica — 5,3, а у R. tinctoria — 4,4. Питательные среды с меньшим содержанием 6–БАП (0,5–1,5 мг / л) обеспечивали хороший рост побегов, однако коэффициент размножения был значительно меньше и составлял соответственно у R. diamantica — 1,3; 1,8 и 1,5, а у R. tinctoria — 1,1; 1,3 и 1,6. Повышенное содержание 6–БАП (2,5 мг / л) с добавлением 0,1 мг / л α–НОК и 0,1 мг / л β–ИМК значительно уменьшал коэффициент размножения, который составил у R. diamantica — 1,1, а в R. tinctoria — 1.

Despite their high value in medicine, horticulture, and agriculture the species of genus Rhamnus are still underused. The prospects of cultivation of these plants depend largely on the conditions of their reproduction. The main methods of reproduction of R. diamantica and R. tinctoria plants are spermatic and vegetative which cannot always provide the planting material sufficient for the vegetation and greenery. It is, therefore, essential to use the alternative method, i.e. the reproduction in vitro providing the following solutions to major plant cultivation problems: an increase in the rate of plant reproduction by a decade or a factor of hundreds; obtaining a healthy, virus-free material for planting; conservation and protection of rare and endangered plant species. The research aimed to achieve the morphogenesis of R. diamantica and R. tinctoria explants by choosing phytohormonal content of the nutritive environment under the in vitro conditions. The material for the research comprised micro sprigs, prepared from burgeons with apic and accessory buds of three- and five-year-old R. diamantica and R. tinctoria plants taken during the period of their growth (May 10 - June 20). The experimental research of R. diamantica and R. tinctoria has been carried out in the laboratory of the microclonal propagation of plants of the National dendrological park “Sofiivka” of the National Academy of Sciences of Ukraine. The method of induction of the plants’ morphogenesis under the influence of growth regulation has been applied during the cultivation of the R. diamantica and R. tinctoria species in vitro. Paravariation of the nutrient solution Murasige and Skuga (MS) for the induction of the morphogenesis has been carried out under the use of five tonicities of 6–benzylaminopurine (6–BAP) with addition of vitamins and amino acids. After application of numerous environment modifications the most effective have been selected. Under the influence of different tonicities of plant hormons the processes of morphogenesis took place in the most active way for R. diamantica and R. tinctoria in the environment IV under the tonicity of the nutrient solution of 6-BAP-2.0 mg/l, β-isobutyric acid — 1.0 mg/l, where the reproduction rates measured during the second transfer were 5.3 and 4.4 for R. diamantica and R. tinctoria respectively. The nutrient solution with a lower content of 6–BAP (0.5–1.5 mg/l) maintained a steady growth of burgeons, however, the reproduction rate has been much lower, 1.3; 1.8 and 1.5 for R. diamantica, and 1.1;1.3 and 1.6 for R. tinctoria. A high concentration of 6–BAP (2.5 mg/l) with the addition of 0.1 mg/l α–NOK and 0.1 mg/l β–isobutyric acid reduced the reproduction rate considerably. This rate was 1.1 for R. diamantica and 1 for R. tinctoria.