Український журнал лісівництва та деревинознавства

МОРФОГЕНЕЗ В КУЛЬТУРІ IN VITRO КЛІТИННИХ ЛІНІЙ РОСЛИН LYSIMACHIA NUMMULARIA L. ПЕРСПЕКТИВНИХ ЗА ВМІСТОМ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН

Світлана Юріївна Білоус, Раїса Костянтинівна Матяшук, Юрій Марчук, Костянтин Васильович Маєвський, Артур Федорович Ліханов
Завантажити статтю
Анотація

Lysimachia nummularia L. – це рослини, що належать до родини Primulaceae, є особливо цінними як лікарська сировина, що використовується в народній медицині багатьох країн. Має чудову антибактеріальну та антиоксидантну здатність метаболітів. Саме тому мікроклональне розмноження Lysimachia nummularia L є актуальним питанням. Мета статті – розробити підходи до мікроклонального розмноження L. nummularia. Для мікроклонального розмноження L. nummularia використовували метод активації вже існуючих у рослині меристем ізольованих тканин і органів та індукція прямої регенерації безпосередньо тканинами експланту. Для добору високопродуктивних клітинних ліній представників роду Lysimachia калюсну культуру отримували шляхом непрямого морфогенезу із стеблових та листкових експлантів. З’ясовано, що формування тканин та органів L. nummularia у культурі in vitro залежало від складу живильного середовища й кількісного та якісного співвідношення регуляторів росту в ньому. Активну проліферацію мікропагонів L. nummularia в культурі in vitro відмічено на варіантах живильного середовища Мурасіге і Скуга та Драйвера Куньюки з додаванням 6-бензиламінопурину 4,0 мг∙л-1, індоліл масляної кислоти 0,03 мг∙л-1, гиберелової кислоти 0,1 мг∙л-1. Встановлено, що для мікроклонального розмноження, індукування й проліферації кореневої системи та отримання рослин-регенерантів L. nummularia найефективнішим є використання живильних середовищ за прописом Мурасіге і Скуга з додаванням тідіазурону 0,5 мг∙л-1 та 0,25 кінетину. Підібрано оптимальні умови для індукції калюсогенезу і отримання культури клітин і калюсних тканин L. nummularia та її пасажування в умовах in vitro. Показано, що оптимальним для накопичення біомаси калюсних тканин L. nummularia є модифіковане живильне середовище Мурасіге і Скуга, з 2,4-дихлорфеноцтовою кислотою 1,5 мг∙л-1 та індол-3-оцтовою кислотою 0,2 мг∙л-1, що забезпечували частоту калюсогенезу для першого й другого пасажу до 98,0 ± 0,2 %. Селективним шляхом виділено 5 клітинних ліній, які активно синтезують стильбеноїди та високопродуктивну клітинну лінію LN-ЕЕ 02/19, яка здатна синтезувати і накопичувати в калюсних тканинах до 10-12 мг/г мирицетрину. У результаті аналізу отримано клітинну лінію калюсної культури LN-ЕЕ 02/19, що дозволяє отримувати мирицетрин у кількостях до 10,0-12,0 мг∙л-1 сирої біомаси. Розроблений протокол може використовуватись як для рослин L. nummularia так і інших представників родини Primulaceae

Ключові слова

культура клітин тканин та органів in vitro, живильне середовище, експлантат, мікроклональне розмноження, калюсогенез

ЦИТУВАТИ
Bilous, S., Matashuk, R., Marchuk, Yu., Maevskyi, K., & Likhanov, A. (2022). Morphogenesis of cell lines of plants Lysimachia nummularia L. at in vitro culture promising for the content of biologically active substances. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 13(3), 13-21. https://doi.org/10.31548/forest.13(3).2022.13-21
Використані джерела

[1] Arnold, S.E.J., Idrovo, M.E.P., Arias, L.J.L., Belmain, S.R.,  & Stevenson, P.C. (2014). Herbivore defence compounds occur in pollen and reduce bumblebee colony fitness. Journal of Chemical Ecology, 40, 878-881. doi: 10.1007/s10886-014-0467-4.

[2] Zhang, H.Z., Jie, J.Q., & Lv, D. (2005). Tissue culture of Lysimachia christinae. Agricultural Science and Practice, 3, 83-85. 

[3] Xu, G.F. (2007). Physiological process of drough tresistance of two Lysimachias pecies. Journal of Northwest Forestry University, 22, 12-14.

[4] Gupta, S., Kaliamoorthy, S., Jayashankar, D., Mao, A., & Soneswar, S. (2012). Micropropagation of Lysimachia laxabaudo. Asian Journal of Science and Technology, 4(12), 024-027.

[5] Grodzinsky, A.M. (Ed.). (1989). Medicinal plants. Kyiv: Main Editorial Office of the Ukrainian Soviet Encyclopedia.

[6] Goncharenko, I.V., Ignatyuk, O.A., & Shelyag-Sosonko, Yu.R. (2013). Forest vegetation of the Feofania tract and its anthropogenic transformation. Ecology and Noospherology, 24(3-4), 51-63.

[7] Johannsson, M., Winsor, J., & Stephenson, A. (1994). Genetic and environmental effects on in vitro pollen tube growth in Cucurbita. Pollen-pistil interactions and pollen tube growth. American Society of Plant Physiologists, 12, 307-309.

[8] Simpson, S., & Raubenheimer, D. (2012). The nature of nutrition: A unifying framework from animal adaptation to human obesity. Princeton: Princeton University Press.

[9] Havens, K. (1995). Secondary nitrogen limitation in a subtropical lake impacted by non-point source agricultural pollution. Environmental Pollution, 89, 241-246. doi: 10.1016/0269-7491(94)00076-P.

[10] Jakobsen, H., & Martens, H. (1994). Influence of temperature and aging of ovules and pollen on reproductive success in Trifolium repens L. Annals of Botany, 74, 493-501. doi: 10.1006/anbo.1994.1146.

[11] Podolak, I., Koczurkiewicz, P., Michalik, M., Galanty, A., Zajdelm, P., & Janeczko, Z. (2013). A new cytotoxic triterpene saponin from Lysimachia nummularia L. Carbohydrate Research, 375, 1-20. doi: 10.1016/j.carres.2013.04.005.

[12] Tsukanova, G.O., Andrienko, T.L., & Pryadko, O.I. (2002). Vegetation cover of the Dnipro islands within the city of Kyiv. Ukrainian Botanical Journal, 59(2), 135-140.

[13] Tsukanova, G.O. (2003). Sozological characteristics of the flora of the Dnipro islands and the adjacent part of the floodplain within the city of Kyiv. Ukrainian Botanical Journal, 60(4), 397-404.

[14] Stowe, L. (1979). Allelopathy and its influence on the distribution of plants in an Illinois old-field. Journal of Ecology, 67, 1065-1085. doi: 10.2307/2259228.

[15] Svetla, D.Y., Sara, G., Ervin, F., Simcha, L.Y., & Moshe, A.F. (2003). Auxin type and timing of application determine the activation of the developmental program during in vitro organogenesis in apple. Plant Science, 165, 299-309. doi: 10.1016/S0168-9452(03)00084-0.

[16] Richards, L.A., Dyer, L.A., Forister, M.L., Smilanich, A.M., Dodson, C.D., Leonard, M D., & Jeffrey, C.S. (2015). Phytochemical diversity drives diversity of tropical plant-insect communities. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112, 10973-10978. doi: 10.1073/pnas.1504977112.

[17] Ruedenauer, F., Spaethe, J., & Leonhardt, S. (2016). Hungry for quality individual bumblebees forage flexibly to collect high-quality pollen. Behavioral Ecology and Sociobiology, 70, 1209-1217. doi: 10.1007/s00265-016-2129-8.

[18] Vanderplank, S., Rebman, J., & Ezcurra, E. (2017). Where to conserve? Plant biodiversity and endemism in mediterranean Mexico. Biodiversity and Conservation, 27, 109-122. doi: 10.1007/s10531-017-1424-7.

[19] Didukh, Y.P., & Didukh, Ya.P. (2011). The ecological scales for the species of Ukrainian flora and their use in synphytoindication. Kyiv: Phytosociocenter.

[20] Dogan, M. (2022). In vitro shoot regeneration of Lysimachia nummularia L. in solid and liquid culture medium. CUPMAP, 6, 875-881.doi: 10.38093/cupmap.1057290.

[21] Radchenko, V.H., Bilous, S.Yu., & Matiashuk, R.K. (2016). Peculiarities of obtaining aseptic culture of stem explants of Lysimachia nummularia L. in in vitro conditions. In Actual problems of the forestry sector and horticulture (p. 102). Kyiv: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine.

[22] Radchenko, V., Likhanov, A., & Matyashuk, R. (2017). Histochemical heterogeneity of secretory structures in the flowers of Lysimachia nummularia L. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 1, 383-387. doi: 10.15414/agrobiodiversity.2017.2585-8246.383-387.

[23] Ruedenaue, F., Leonhard, S., Lunau, K., & Spaethe, J. (2019). Bumblebees are able to perceive amino acids via chemotactile antennal stimulation. Journal of Comparative Physiology, 205, 321-331. doi: 10.1007/s00359-019-01321-9.

[24] Konvaliuk, I.I., Kravets, N.B., Drobyk, N.M., Melnyk, V.M., & Kunakh, V.A. (2010). Direct organogenesis in vitro of yellow tirlych (Gentiana lutea L.). Biotekhnolohiia, 3(5), 66-73.

[25] Murashige, T., & Scoog, F. (1962). Arevised medium for rapid, grow than bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15, 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.

[26] Driver, J.A., & Kuniyuki, J.H. (1984). In vitro propagatio of Paradox walnu troot stock. HortScience, 19, 507-509.

[27] Dogan, M., (2018). In vitro micropropagation from nodal explants of the medicinal plant Lysimachia nummularia L. Journal of Agriculture and Nature, 21(6), 875-881. doi: 10.38093/cupmap.1057290.

[28] Chornobrov, O., & Bilous, S. (2021). In vitro plant regeneration of Christmas cactus (Schlumbergera truncata (Haw.) Moran) by indirect morphogenesis. Folia Forestalia Polonica, Series A – Forestry, 63(1), 68-73. doi: 10.2478/ffp-2021-0007.

[29] Mitrofanova, I.V. (2011). Somatic embryogenesis and organogenesis as the basis of biotechnology for the production and preservation of perennial garden crops. Kyiv: Agricultural Science.

[30] Butenko, R.G. (1975). Experimental morphogenesis and differentiation in plant cell culture. Moscow: Nauka.

[31] Hussain, S.A., Ahmad, N., & Anis, M. (2018). Synergetic effect of TDZ and BA on minimizing the post-exposure effects on axillary shoot proliferation and assessment of genetic fidelity in Rauvolfia tetraphylla (L.). Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali, 29(1), 109-115. doi: 10.1007/s12210-018-0667-x.