Частные аспекты культивирования львиного зева Antirrhinum majus L. в условиях in vitro

Актуальность. Однолетние декоративные культуры востребованы в озеленении общественных пространств и приусадебных участков, также выращиваются на срез в открытом грунте или в теплицах. Таким образом ускоренное получение качественно новых сортов декоративных растений требует вовлечения в работу биотехнологических методов, в частности, введения образцов растений в асептические условия, культивирования их in vitro и получения жизнеспособного органогенного каллуса. Материалы и методы. Объектом исследования выступили сорта Antirrhinum majus L. коллекции ВИР. Экспланты каждого сорта в виде молодых побегов с почками после стерилизации вводили в асептические условия, затем производили пассаж растений на питательные среды, содержащие регуляторы роста, способствующие ускоренному микроклональному размножению, ризогенезу или каллусогенезу. Результаты и обсуждение. Показана высокая эффективность введения растений A. majus в асептические условия. Подобраны среды для микроклонального размножения, корнеобразования и каллусогенеза. На всех средах отмечена высокая интенсивность образования новых побегов для черенкования. Наилучшие результаты корнеобразования наблюдались на средах с добавлением ИУК и НУК. Наибольшая эффективность каллусообразования наблюдалась на среде, содержащей 1 мг/л БАП, 1 мг/л 2,4-Д и 1 мг/л НУК. Подобраны субстраты для адаптации растений ex vitro, обеспечивающие высокую выживаемость образцов. Заключение. В исследовании отработаны методы культивации растений A. majus в условиях in vitro, от введения в асептические условия до адаптации к внешней среде. Оптимизированы условия для развития и поддержания жизнеспособного каллуса. Представленные в работе методики обеспечивают стабильное получение биологического материала для молекулярно-генетических исследований.

1. Bradley D., Carpenter R., Copsey L., Vincent C., Rothstein S., Coen E. Control of inflorescence architecture in Antirrhinum. Nature. 1996;379(6568):791-797. DOI: 10.1038/379791a0

2. Гавриленко Т.А., Дунаева С.Е., Тихонова О.А., Чухина И.Г. Новые подходы к регистрации и сохранению отечественных сортов ягодных культур в генбанке ВИР на примере малины обыкновенной и смородины черной. Биотехнология и селекция растений. 2022;5(4):24-38. DOI: 10.30901/2658-6266-2022-4-o5

3. Halperin W. Single cells, coconut milk, and embryogenesis in vitro. Science. 1966;153(3741):1287-1288. DOI: 10.1126/science.153.3741.1287.b

4. Hesami M., Daneshvar M.H. Regeneration from callus which is produced from cotyledon of Antirrhinum majus. Indo-American Journal of Agricultural and Veterinary Sciences. 2016;1(4):20-24. DOI: 10.1007/ijlbpr_56e24b27b7a3f

5. Коломиец Т.М., Маляровская В.И., Самарина Л.С., Рахмангулов Р.С. Адаптация растений Campanula sclerophylla Kolak. in vitro к нестерильным условиям среды. Субтропическое и декоративное садоводство. 2016;(58):95-99.

6. Mann H.B., Whitney D.R. On a test of whether one of two random variables is stochastically larger than the other. The Annals of Mathematical Statistics. 1947;18(1):50-60. DOI: 10.1214/aoms/1177730491

7. Martin C., Prescott A., Mackay S., Bartlett J., Vrijlandt E. Control of anthocyanin biosynthesis in flowers of Antirrhinum majus. Plant Journal. 1991;1(1):37-49. DOI: 10.1111/j.1365-313x.1991.00037.x

8. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

9. Newbury H.J. Multiplication of Antirrhinum majus L. by shoot-tip culture. Plant Cell. 1986;7(1):39-42. DOI: 10.1007/bf00043919

10. Poirier-Hamon S., Rao P.S., Harada H. Culture of mesophyll protoplasts and stem segments of Antirrhinum majus (snapdragon): growth and organization of embryoids. Journal of Experimental Botany. 1974;25(4):752-760. DOI: 10.1093/jxb/25.4.752

11. Рахмангулов Р.С. Применение системы CRISPR/Cas для редактирования генов декоративных культур. Биотехнология и селекция растений. 2022;5(3):33-41. DOI: 10.30901/2658-6266-2022-3-o1

12. Рахмангулов Р.С., Барабанов И.В., Ерастенкова М.В., Иванов А.А., Коваленко Т.М., Межина К.М., Петросян И.А., Харченко А.А., Шаймарданов Д.Ю., Шаймарданова Э.Х., Анисимова И.Н., Тихонова Н.Г., Ухатова Ю.В., Хлесткина Е.К. Новые направления в генетике, селекции, биотехнологии декоративных и ягодных культур в ВИР им. Н.И. Вавилова. Биотехнология и селекция растений. 2022;5(4):65-78. DOI: 10.30901/2658-6266-2022-4-o3

13. Рахмангулов Р.С., Тихонова Н.Г. Селекция декоративных растений в России. Биотехнология и селекция растений. 2021;4(4):40-54. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-4-o4

14. Reinert J. Über die Kontrolle der Morphogenese und die Induktion von Adventivembryonen an Gewebekulturen aus Karotten. Planta. 1959;53(4):318-333. DOI: 10.1007/bf01881795 [in German]

15. Рындин А.В., Мохно В.С. Создание новых генотипов герберы. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012;(5):24-26.

16. Samarina L., Malyukova L., Wang S., Bobrovskikh A., Doroshkov A., Shkhalakhova R., Manakhova K., Koninskaya N., Matskiv A., Ryndin A., Khlestkina E., Orlov Yu. In vitro vs. in vivo transcriptomic approach revealed core pathways of nitrogen deficiency response in tea plant (Camellia sinensis (L.) Kuntze). International Journal of Molecular Sciences. 2024;25:117-126. DOI: 10.3390/ijms252111726

17. Sangwan R.S., Harada H. Chemical regulation of callus growth, organogenesis, plant regeneration, and somatic embryogenesis in Antirrhinum majus tissue and cell cultures. Journal of Experimental Botany. 1975;26:868-881. DOI: 10.1093/jxb/26.6.868

18. Schwarz-Sommer Z., Davies B., Hudson A. An everlasting pioneer: the story of Antirrhinum research. Nature Reviews Genetics. 2003;4:655-664. DOI: 10.1038/nrg1127

19. Schwinn K., Venail J., Shang Y., Mackay S., Alm V., Butelli E., Oyama R., Bailey P., Davies K., Martin C. A small family of MYB-regulatory genes controls floral pigmentation intensity and patterning in the genus Antirrhinum. The Plant Cell. 2006;18(4):831-851. DOI: 10.1105/tpc.105.039255

20. Слепченко Н.А., Пащенко О.И. Состав и состояние коллекции многолетних травянистых цветочных культур ФИЦ СНЦ РАН. Субтропическое и декоративное садоводство. 2021;(76):66-80. DOI: 10.31360/2225-3068-2021-76-66-80

21. Street H.E. Growth, differentiation and organogenesis in plant tissue and organ cultures. In: E.N. Willmer (ed.). Cell and Tissue in Culture. Methods, Biology and Physiology. London, New York: Academic press; 1966. Vol. 3, ch. 10. p.631-690.

22. Torrey J.G. The initiation, of organized development in plants. In: M. Abercrombie, Jean Brachet (eds). Advances in Morphogenesis. Vol. 5. Amsterdam (The Netherlands): Elsevier; 1966. p.39-91. DOI: 10.1016/B978-1-4831-9952-8.50006-7

23. Zhang D.F., Yang Q.Y., Bao W.D., Zhang Y., Han B., Xue Y.B., Cheng Z.K. Molecular cytogenetic characterization of the Antirrhinum majus genome. Genetics. 2005;169(1):325-335.