Оптимизация протоколов in vitro для сортов арбуза Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai селекции ВИР

Актуальность. Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai – важная бахчевая культура. Эффективность применения методов культивирования in vitro ограничена генотип-специфичной реакцией эксплантов на состав питательных сред, что требует оптимизации протоколов для коммерчески значимых сортов. Материалы и методы. Исследовано девять сортов арбуза селекции ВИР. Использовали модификации питательной среды МС для введения в культуру in vitro, различные комбинации фитогормонов БАП, НУК, ИУК, 2,4-Д и ТДЗ для укоренения, каллусообразования и регенерации. Статистический анализ выполнен с использованием точного теста Фишера (p<0,05). Результаты и обсуждение. Безгормональные питательные среды обеспечили до 88% введения в культуру in vitro жизнеспособных эксплантов. На средах с НУК укоренение достигало 70-88%. Оптимальная индукция каллуса (до 100%) наблюдалась на среде с 0,5 мг/л БАП и 0,1 мг/л 2,4-Д, регенерация – на среде с 1 мг/л БАП и 0,1 мг/л НУК. Заключение. Оптимизированы этапы культивирования эксплантов in vitro для различных сортов арбуза, что обеспечивает высокую эффективность введения в культуру, каллусообразования и регенерации, создавая основу для последующих биотехнологических исследований.

1. Abdollahi M.R, Najafi S, Sarikhani H, & Мoosavi S.S. Induction and development of anther-derived gametic embryos in cucumber (Cucumis sativus L.) by optimizing the macronutrient and agar concentrations in culture medium. Turkish Journal of Biology. 2016;40(3):571-579. DOI: 10.3906/biy-1502-55

2. Badr-Elden A.M., Nower A.A., Ibrahim I.A., Ebrahim M.K., & Elaziem T.M. Minimizing the hyperhydricity associated with in vitro growth and development of watermelon by modifying the culture conditions. African Journal of Biotechnology. 2012;11(35):8705-8717. DOI: 10.5897/AJB11.4276

3. Compton M.E., Gray D.J. Shoot organogenesis and plant regeneration from cotyledons of diploid, triploid, and tetraploid watermelon. Journal of the American Society for Horticultural Science. 1993a;118(1):151-157. DOI: 10.21273/JASHS.118.1.151

4. Compton M.E., Gray D.J. Somatic embryogenesis and plant regeneration from immature cotyledons of watermelon. Plant Cell Reports. 1993b;12(2):61-65. DOI: 10.1007/BF00241935

5. Dong J.Z., Jia S.R. High-efficiency plant regeneration from cotyledons of watermelon (Citrullus vulgaris Schrad). Plant Cell Reports. 1991;9(10):559-562. DOI: 10.1007/BF00232331

6. Hamdeni I., Louhaichi M., Slim S., Boulila A., Bettaieb T. Incorporation of organic growth additives to enhance in vitro tissue culture for producing genetically stable plants. Plants. 2022;11(22):3087. DOI: 10.3390/plants11223087

7. Khatun M.M., Hossain M.S., Khalekuzzaman M., Rownaq A., Rahman M. In vitro plant regeneration from cotyledon and internodes derived callus in watermelon (Citrulus lanatus Thumb.). International Journal of Sustainable Crop Production. 2010;5(4):25-29.

8. Krug M.G.Z., Stipp L.C.L., Rodriguez A.P.M., Mendes B.M.J. In vitro organogenesis in watermelon cotyledons. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2005;40(9):861-865. DOI: 10.1590/S0100-204X2005000900004

9. Li J., Li X.M., Qin Y.G., Tang Y., Wang L., Ma C., Li H.X. Optimized protocol for plant regeneration of watermelon (Citrullus lanatus Thunb.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(48):9760-9765. DOI: 10.5897/AJB11.550

10. Liu C., Guo Y., Li H., Fan Y., Wang J., Liu J., Zhang H. Establishment of a shoot-tip regeneration system of watermelon. HortScience. 2024;59(9):1419-1421. DOI: 10.21273/HORTSCI18094-24

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

12. Sultana R.S., Bari M.A. Effect of different plant growth regulators on direct regeneration of watermelon (Citrulus lanatus Thunb.). Plant Tissue Culture. 2003;13(2):173-177.

13. Теханович Г.А., Елацкова А.Г., Елацков Ю.А. Роль мировой коллекции бахчевых культур ВИР в селекции. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;169:289-296

14. Теханович Г.А., Елацкова А.Г., Елацкова Ю.А. Генетические источники для селекции кустовых и короткоплетистых сортов арбуза. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(2):89-94. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-2-89-94

15. Venkatachalam P., Jinu U., Sangeetha P., Geetha N., Sahi S.V. High-frequency plant regeneration from cotyledonary node explants of Cucumis sativus L. ‘Green Long’ via adventitious shoot organogenesis and assessment of genetic fidelity by RAPD-PCR. 3 Biotech. 2018;8(1):60. DOI: 10.1007/s13205-018-1083-8

16. Wang X., Shang L., Luan F. A highly efficient regeneration system for watermelon (Citrullus lanatus). Pakistan Journal of Botany. 2013; 45(1):145-150.

17. Yalcin-Mendia N.Y., Ipek M., Kacan H., Curuk S., Sari N., Cetiner S., Gaba V. A histological analysis of regeneration in watermelon. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology. 2003;12(2):75-79. DOI: 10.1007/BF03263176