DOI: https://doi.org/10.31073/mvis201704-09

Регенераційна здатність тритикале в культурі апікальних меристем пагонів залежно від генотипу та віку експланта

S. V. Pykalo, S. I. Voloshchuk, T. V. Chugunkova, N. I. Prokopik

Анотація


Мета. Проаналізувати вплив генотипу та віку експланта на регенераційну здатність тритикале озимого в культурі апікальних меристем пагонів. Методика. Досліджували 10 генотипів тритикале озимого (сорти Обрій Миронівський, Миролан, АДМ 11, Ізомер, Baltiko, Лидер, Квазар, лінії 38/1296, 1324 та гібрид F2 809). Застосовано методи культури тканин і органів in vitro, статистичного аналізу. Результати. Проведено порівняльний аналіз частоти індукції калюсів і регенерації рослин у культурі апікальних меристем пагонів різного віку в 10 генотипів тритикале озимого. У вивчених форм відзначено генотипову залежність процесів калюсогенезу і регенерації пагонів у культурі in vitro. Прямої залежності між віком експлантів і регенераційною здатністю калюсів, отриманих з апексів проростків, не було виявлено. Частота регенерації з калюсів, отриманих з апікальних меристем пагонів 1- і 3-добових проростків, відрізнялась лише у сортів Baltiko, Миролан та Ізомер, у решти генотипів достовірної різниці за цим показником не спостерігали. Виділено два типи калюсів (морфогенні і неморфогенні), утворення яких не залежало від віку експланта. Виявлено, що регенерація рослин з калюсів відбувалася шляхом як геморизогенезу, так і соматичного ембріоїдогенезу. Встановлено, що найвищою частотою калюсогенезу і регенерації пагонів характеризувалась лінія 38/1296, з експлантів якої було отримано найбільшу кількість рослин-регенерантів. Найменша частота індукції калюсу і регенерації пагонів була виявлена у сорту АДМ 11. Висновки. У досліджуваних генотипів спостерігали позитивний зв'язок між частотою калюсогенезу та регенерацією пагонів. Оптимізований регламент отримання повноцінних рослин-регенерантів тритикале озимого в калюсній культурі in vitro може бути використаний у клітинній селекції та генно-інженерних експериментах, що значно прискорить селекцію тритикале, а також доповнить та розширить генетичну мінливість, необхідну для отримання нових сортів із заданими ознаками.

Ключові слова


Triticale; генотип; експлант; апікальна меристема; калюс; регенерація

Повний текст:

PDF

Посилання


Oettler, G. (2005). The fortune of a botanical curiosity – Triticale: past, present and future. J. Agric. Sci., 143(5), 329–346. doi: 10.1017/S0021859605005290

Rybalka, О. І., Morgun, V. V., Morgun, B. V., & Pochynok, V. M. (2015). Agronomic potential and perspectives of triticale. Fiziologiya Rasteniy i Genetika [Plant Physiology and Genetics], 47(2), 95–111. [in Ukrainian]

Reshetnikov, V. N., Spiridovich, E. V., & Nosov, А. М. (2014). Plant biotechnology and perspectives of its development. Fiziologiya Rasteniy i Genetika [Plant Physiology and Genetics], 46(1), 3–18. [in Russian]

Dubrovna, О. V., Chugunkova, T. V., Bavol, А. V., & Lialko, І. І. (2012). Biotekhnolohichni ta cytohenetychni osnovy stvorennia roslyn, stiikykh do stresiv [Biotechnological and Cytogenetic Bases for the Creation of Plants Resistant to Stresses]. Kyiv: Lohos. [in Ukrainian]

Voloshchuk, S. І. (2012). Creation of initial selection material of triticale on the basis of in vitro biotechnology. Vìsnyk Sumskoho natsìonalnoho ahrarnoho unìversytetu. Seriia: Ahronomiia i Biolohiia [Bulletin of Sumy NAU. Series: Agronomy and Biology], 9, 165–170. [in Ukrainian]

Marcińska, I., & Wędzony, M. (2002). Effect of physical, physiological and genetic factors on callus induction, differentiation and regeneration of winter triticale (×Triticosecale Wittm.). Cereal Res. Commun., 30(1–2), 63–68.

Birsin, M. A., & Ozgen, M. (2004). A comparison of callus induction and plant regeneration from different embryo explants of triticale (×Triticosecale Wittmack). Cell. Mol. Biol. Letters, 9(2), 353–361.

Voloshchuk, S. І. (2014). Induced androgenesis in breeding of winter triticale. Visnyk ahrarnoi nauky [News of Agrarian Science], 3, 36–40. [in Ukrainian]

Sowa, S., Oleszczuk, S., & Zimny, J. (2005). A simple and efficient method for cryopreservation of embryogenic triticale calli. Acta Physiol. Plant. 27(2), 237–243.

Eudes, F., Acharya, S., Laroche, A., Selinger, L.B., & Cheng, K.-J. (2003). A novel method to induce direct somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal plants. Plant Cell, Tiss. Organ Cult., 73(2), 147–157.

Bohorova, N. E., Pfeiffer, W. H., Mergoum, M., Crossa, J., Pacheco, M., & Estanol, P. (2001). Regeneration potential of CIMMYT durum wheat and triticale varieties from immature embryos. Plant Breed., 120(4), 291–295. doi: 10.1046/j.1439-0523.2001.00518.x

Atak, M., Kaya, M., Khawar, K. M., Saglam, S., Özcan, S., & Ciftci, C. Y. (2008). Effect of age on somatic embryogenesis from immature zygotic embryos of 5 Turkish triticale genotypes. Afr. J. Biotechnol., 7(11), 1765–1768.

Ainsley, P. J., & Aryan, A. P. (1998). Efficient plant regeneration system for immature embryos of triticale (xTriticosecale Wittmack). Plant growth regulation, 24(1), 23–30.

Vikrant & Rashid, A. (2001). Comparative study of somatic embryogenesis from immature and mature embryos and organogenesis from leaf-base of Triticale. Plant Cell, Tissue and Organ Cult., 64(1), 33–38.

Ganeshan, S., Chodaparambil, S. V., Båga, M., Fowler, D. B., Hucl, P., Rossnagel, B. G., & Chibbar, R. N. (2006). In vitro regeneration of cereals based on multiple shoot induction from mature embryos in response to thidiazuron. Plant Cell, Tissue Organ Cult., 85(1), 63–73. doi: 10.1007/s11240-005-9049-z

Eapen, S., & Rao, P. S. (1985). Plant regeneration from immature inflorescence callus cultures of wheat, rye and triticale. Euphytica, 34(1), 153–159.

Reddy, V. D., Suprasanna, P., Rao, K. V., Kavi Kishor, P. B., & Reddy, G. M. (1991). Cell and tissue culture studies in rice, maize and triticale. Indian Rev. Life Sci, 11, 29–52.

Burritt, D. J., Fautrier, A. G., & Field, R. J. (1994). Regenerative ability of bulky explants of hexaploid and octoploid triticale (xTriticosecale sp. Wittm). In Toward Enhanced and Sustainable Agricultural Productivity in the 2000's: Breeding Research and Biotechnology: proceedings of SABRAO Seventh International Congress and WSAA Symposium Held at Academia Sinica (Vol. 2, p. 547). November 16–20, 1993, Taipei, Taiwan.

Akinina, V. N. (2012). Microclonal reproduction of triticale in in vitro conditions. In Biotekhnologiya v rastenievodstve, zhivotnovodstve i veterinarii: materialy XII molodezhnoy. nauchnoy konferentsii [Biotechnology in crop production, animal husbandry and veterinary medicine: Proc. of XII Youth Sci. Conf.] (pp. 8–9). April 11, 2012, Moscow, Russia. [in Russian]

Goncharuk, A. N., Bavol, A. V., & Dubrovna, O. V. (2014). Morphogenesis in apical meristems culture of highly productive winter wheat varieties. Fiziologiya Rasteniy i Genetika [Plant Physiology and Genetics], 46(3), 245–251. [in Ukrainian]

Ahmad, A., Zhong, H., Wang, W., & Sticklen, M. B. (2002). Shoot apical meristem: in vitro regeneration and morphogenesis in wheat (Triticum aestivum L.). In Vitro Cell. Devel. Biol. Plant, 38(2), 163–167. doi: 10.1079/IVP2001267

Dubrovna, O. V., Bavol, A. V., Zinchenko, M. O., Goncharuk, A. N., & Lialko, І. І. (2012). Effect of cefatoxime on morphogenesis in apical meristems and mature embryos culture of wheat. Fiziologiya i Biokhimiya Kul’turnykh Rasteniy [Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants], 44(3), 218–224. [in Ukrainian]

Reddy, V. D., & Reddy, G. M. (1993). Genetic basis of plant regeneration in hexaploid triticale. Euphytica, 70(1/2), 17–19.

Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 15(3), 473–497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

Lakin, G. F. (1990). Biometriya [Biometrics]. (5th ed., rev.). Мoscow: Vysshaya shkola. [in Russian]

Batygina, Т. B. (1999). Embryogenesis and morphogenesis of reproductive and somatic embryos. Fiziologiya Rasteniy [Plant Physiology], 46(6), 888–898. [in Russian]

Pykalo, S. V., Zinchenko, M. O., Voloshchuk, S. I., & Dubrovna, O. V. (2015). Morphogenesis of winter triticale in shoot apical meristem culture. In Biotekhnologiya: dostizheniya i perspektivy razvitiya: materialy I Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Biotechnology: achievements and prospects of development: Proc. of І Int. Sci. Conf.] (pp. 29–34). Sept. 25–26, 2014, Pinsk, Belarus. [in Russian]

Sidor, L. S., & Orlov, P. A. (2005). Regeneration potential of different types of wheat, rye and barley in culture of leaf explants. Tsitologiya i Genetika [Cytology and Genetics], 39(5), 28–34. [in Russian]

Kaleikau, E. K., Sears, R. G., & Gill, B. S. (1989). Control of tissue culture response in wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet., 78(6), 783–787.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Oettler G. The fortune of a botanical curiosity – Triticale: past, present and future. J. Agric. Sci. 2005. Vol. 143, Iss. 5. Р. 329–346. doi: 10.1017/S0021859605005290

2. Рибалка О. І., Моргун В. В., Моргун Б. В., Починок В. М. Агрономічний потенціал і перспективи тритикале. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47, № 2. C. 95–111.

3. Решетников В. Н., Спиридович Е. В., Носов А. М. Биотехнология растений и перспективы ее развития. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46, № 1. С. 3–18.

4. Дубровна О. В., Чугункова Т. В., Бавол А. В., Лялько І. І. Біотехнологічні та цитогенетичні основи створення рослин, стійких до стресів. Київ : Логос, 2012. 428 с.

5. Волощук C. І. Створення вихідного селекційного матеріалу тритикале на основі біотехнологій in vitro. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Агрономія і біологія. 2012. Вип. 9 (24). С. 165–170.

6. Marcinska I., Wedzony M. Effect of physical, physiological and genetic factors on callus induction, differentiation and regeneration of winter triticale (×Triticosecale Wittm.). Cereal Res. Commun. 2002. Vol. 30, Iss. 1–2. Р. 63–68.

7. Birsin M. A., Ozgen M. Comparison of callus induction and plant regeneration from different embryo explants of triticale (×Triticosecale Wittmack.). Cell. Mol. Biol. Letters. 2004. Vol. 9, Iss. 2. P. 353–361.

8. Волощук C. І. Індукований андрогенез у селекції тритикале озимого. Вісник аграрної науки. 2014. № 3. С. 36–40.

9. Sowa S., Oleszczuk S., Zimny J. A simple and efficient method for cryopreservation of embryogenic triticale calli. Acta Physiol. Plant. 2005. Vol. 27, Iss. 2. Р. 237–243.

10. Eudes F., Acharya S., Laroche A. et al. A novel method to induce direct somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal plants. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 2003. Vol. 73, Iss. 2. P. 147–157.

11. Bohorova N. E., Pfeiffer W. H., Mergoum M. et al. Regeneration potential of CIMMYT durum wheat and triticale varieties from immature embryos. Plant Breed. 2001. Vol. 120, Iss. 4. Р. 291–295. doi: 10.1046/j.1439-0523.2001.00518.x

12. Atak N., Muharemm K., Khavar K. et al. Effect of age on somatic embryogenesis from immature zygotic embryos of 5 Turkish triticale genotypes. Afr. J. Biotechnol. 2008. Vol. 7, No 11. P. 1765–1768.

13. Ainsley P. J., Aryan A. P. Efficient plant regeneration system for immature embryos of triticale (×Triticosecale Wittmack). Plant Growth Regul. 1998. Vol. 24, Iss. 1. P. 23–30.

14. Vikrant, Rashid A. Comparative study of somatic embryogenesis from immature and mature embryos and organogenesis from leaf base of Triticale. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 2001. Vol. 64, Iss. 1. P. 33–38.

15. Ganeshan S., Chodaparambil S. V., Baga M. et al. In vitro regeneration of cereals based on multiple shoot induction from mature embryos in response to thidiazuron. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 2006. Vol. 85, Iss. 1. P. 63–73. doi: 10.1007/s11240-005-9049-z

16. Eapen S., Rao P. S. Plant regeneration from immature inflorescence callus cultures of wheat, rye and triticale. Euphytica. 1985. Vol. 34, Iss. 1. P. 153–159.

17. Reddy V. D., Suprasanna P., Rao K. V. et al. Cell and tissue culture studies in rice, maize and triticale. Indian Rev. Life Sci. 1991. Vol. 11. Р. 29–52.

18. Burritt D. J., Fautrier A. G., Field R. J. Regenerative ability of bulky explants of hexaploid and octoploid triticale (x Triticosecale sp. Wittm). In Toward Enhanced and Sustainable Agricultural Productivity in the 2000's: Breeding Research and Biotechnology: proceedings of SABRAO Seventh International Congress and WSAA Symposium Held at Academia Sinica (Taipei, November 16–20, 1993). Taipei, Taiwan, 1993. Vol. 2, p. 547.

19. Акинина В. Н. Микроклональное размножение тритикале в условиях in vitro. Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии: мат. XII молодеж. науч. конф. (г. Москва, 11 апреля 2012 г.). Москва, 2012. С. 8–9.

20. Гончарук О. М., Бавол А. В., Дубровна О. В. Морфогенез в культурі апікальних меристем пагонів високопродуктивних сортів озимої пшениці. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46, № 3. С. 245–251.

21. Ahmad A., Zhong H., Wang W., Sticklen M. Shoot apical meristem: In vitro regeneration and morphogenesis in wheat (Triticum aestivum L.). In Vitro Cell. Devel. Biol. Plant. 2002. Vol. 38, Iss. 2. P. 163–168. doi: 10.1079/IVP2001267

22. Дубровна О. В., Бавол А. В., Зінченко М. О. та ін. Вплив цефатоксиму на морфогенез у культурі апікальних меристем і зрілих зародків пшениці. Физиология и биохимия культ. растений. 2012. Т. 44, № 3. С. 218–224.

23. Reddy V. D., Reddy G. M. Genetic basis of plant regeneration in hexaploid triticale. Euphytica. 1993. Vol. 70. Iss. 1–2. Р. 17–19.

24. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 1962. Vol. 15, Iss. 3. P. 473–497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

25. Лакин Г. Ф. Биометрия. 4-е изд., перераб. и доп. Москва : Высшая школа, 1990. 352 с.

26. Батыгина Т. Б. Эмбриогенез и морфогенез половых и соматических зародышей. Физиология растений. 1999. Т. 46, № 6. С. 888–898.

27. Пыкало С. В., Зинченко М. А., Волощук С. И., Дубровная О. В. Морфогенез тритикале озимого в культуре апикальных меристем побегов. Биотехнология: достижения и перспективы развития : материалы I Международной научно-практической конференции (г. Пинск, 25–26 сентября 2014 г.). Пинск : ПолесГУ, 2014. С. 29–34.

28. Сидор Л. С., Орлов П. А. Регенерационный потенциал различных видов пшеницы, ржи и ячменя в культуре листовых эксплантов. Цитология и генетика. 2005. Т. 39, № 5. С. 28–34.

29. Kaleikau E. K., Sears R. G., Gill B. S. Control of tissue culture response in wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 1989. Vol. 78, Iss. 6. Р. 783–787.




ISSN 2518-7910