vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2020-2-21-27vstisp-493Research ArticleБИОТЕХНОЛОГИЯBIOTECHNOLOGYИндукция адвентивного морфогенеза in vitro в изолированных тканях растений рода Rubus с использованием цитокининов из групп аденина и дифенилмочевиныInduction in vitro of adventitious morphogenesis in isolated tissues of the genus Rubus plants using cytokinins from adenine and diphenylurea groupsСоловыхН. В.SolovykhN. V.

Соловых Наталья Владимировна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии стрессоустойчивости растений и геномных технологий

ул. Мичурина 30, Мичуринск, Тамбовская область, 393774

Solovykh Natalya V., PhD(Biol.) Leading Researcher, Laboratory of Physiology of Stress Resistance of Plants and Genomic Technologies

30, Michurin St., Michurinsk, Tambov Region, 393774

natalyasolovykh@yandex.ruЯнковскаяМ. Б.YankovskayaM. B.

Научный сотрудник лаборатории физиологии стрессоустойчивости растений и геномных технологий

Мичуринск

Researcher, Laboratory of Physiology of Stress Resistance of Plants and Genomic Technologies

Michurinsk

ФГБНУ «Федеральный научный центр имени И. В. Мичурина»РоссияI. V. Michurin Federal Scientifi c CenterRussian Federation202026052020022127Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20202020Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»https://www.sadivin.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.sadivin.com/jour/article/view/493

Было изучено влияние цитокининов из групп аденина и дифенилмочевины на адвентивный органогенез in vitro в изолированных тканях растений рода Rubus. Листовые экспланты и каллусы красной малины сорта Вольница, ежевики сорта Честер Торнлесс и вида малина душистая культивировали в темноте при температуре +25 ±2 о С на среде Мурасиге и Скуга. Среда содержала 0,5 мг/л гибберелловой кислоты (ГК), 0,5 мг/л индолилуксусной кислоты (ИУК), а также 6-бензиламинопурин (6-БАП) в концентрациях 0, 1, 2 и 4 мг/л или тидиазурон (ТДЗ) в концентрациях 0,1, 0,2 и 0,4 мг/л. Учитывали число эксплантов, образовавших адвентивные побеги, и число побегов на один эксплант. Установлено, что для индукции адвентивного морфогенеза из листовых дисков и каллусов малины красной и ежевики более эффективно использование 6-БАП, для малины душистой более эффективен тидиазурон. Оптимальной для 6-БАП является концентрация 2 мг/л, для ТДЗ – 0,2 мг/л. Превышение названных концентраций цитокининов может вызывать витрификацию побегов. Для ежевики возможно увеличение содержания 6-БАП в среде для индукции морфогенеза до 4 мг/л. Выявлена неодинаковая способность к регенерации адвентивных побегов у разных генотипов. В оптимальных вариантах опыта максимальная частота их образования варьировала от 13,3 % у малины душистой, до 40,0 % у ежевики. Использование установленных оптимальных концентраций регуляторов роста позволило получить растения-регенеранты из каллусов, прошедших длительное культивирование (в течение 10 месяцев) на искусственных питательных средах в процессе тканевой селекции на толерантность к солям тяжёлых металлов и пестицидам. Несмотря на пониженный морфогенетический потенциал прошедших длительное культивирование in vitro тканей, из отобранных на толерантность к хлориду кобальта каллусов было получены 3 растения-регенеранта красной малины и 1 растение душистой малины. Из отобранных на толерантность к пестицидам тканей регенерированы 9 растений ежевики и 7 растений красной малины.

The eff ect of cytokinins from the adenine and diphenylurea groups on adventitious organogenesis in vitro in isolated tissues of the genus Rubus plants was studied. Leaf explants and callus of red raspberry of the Volnitsa variety, blackberry of the Chester Thornless variety and the Rubus odoratus species were cultivated in the dark at a temperature of +25 ±2 °C on Murashige and Skoog medium. The medium contained 0.5 mg/l of gibberellic acid (HA), 0.5 mg/l of indolylacetic acid (IAA), and 6-benzylaminopurine (6-BAP) at concentrations of 0, 1, 2 and 4 mg/l or thidiazuron (TDZ) at concentrations of 0.1, 0.2 and 0.4 mg/l. The number of explants that formed adventitious shoots and the number of shoots per explant were taken into account. It has been established that for the induction of adventitious morphogenesis from leaf explants and calluses of red raspberry and blackberry the use of 6-BAP is more eff ective, thydiazuron is more eff ective for Rubus odoratus. The optimal concentration for 6-BAP is 2 mg/l and 0.2 mg/l for TDZ. Exceeding these concentrations of cytokinins can cause shoot vitrifi cation. For blackberry, it is possible to increase the content of 6-BAP in the medium for the induction of morphogenesis to 4 mg/l. The unequal ability to regenerate adventitious shoots in diff erent genotypes was revealed. In optimal variants of the experiment, the maximum frequency of their formation ranged from 13.3 % in Rubus odoratus to 40.0 % in blackberry. The use of the established optimal concentrations of growth regulators made it possible to obtain regenerated plants from callus that underwent long-term cultivation (for 10 months) on artifi cial nutrient media during tissue selection for tolerance to heavy metal salts and pesticides. Despite the reduced morphogenetic potential of tissues undergoing prolonged cultivation in vitro, 3 red raspberry regenerant plants and 1 Rubus odoratus plant were obtained from callus selected for tolerance to cobalt chloride. 9 blackberry plants and 7 red raspberry plants were regenerated from the tissues selected for pesticide tolerance.

малина краснаямалина душистаяежевикаадвентивный морфогенезin vitroцитокининыауксиныred raspberryRubus odoratusblackberryadventitious morphogenesisin vitrocytokininsauxinsReferencesPellegrineschi A., Brito R. M., McLean S., Hoisington D. Eff ect of 2.4-dikhlorphenoxyacetic acid and NaCl on the establishment of callus and plant regeneration in durum and bread wheat. Plant Cell, Tissue, Organ Culture. 2004;77(3):245-250.Pellegrineschi A., Brito R. M., McLean S., Hoisington D. Eff ect of 2.4-dikhlorphenoxyacetic acid and NaCl on the establishment of callus and plant regeneration in durum and bread wheat. Plant Cell, Tissue, Organ Culture. 2004;77(3):245-250.Расторгуев С. Л. Индукция морфогенеза в культуре каллусной ткани малины, Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2006;6:41-43.Rastorguev S. L. Induction of morphogenesis in the culture of callus tissue of raspberry, Vestnik Rossiyskoy akademii sel’skokhozyaystvennykh nauk. 2006;6:41-43 (In Russ.)Расторгуев С. Л. Культура изолированных тканей и органов в селекции плодовых растений: монография. Мичуринскнаукоград РФ: Мич. ГАУ, 2009, 171 с.Rastorguev S. L. Culture of isolated tissues and organs in the breeding of fruit plants: monograph. Michurinsk: Mich. GAU, 2009, 171 pp. (In Russ.)Vasil I. K. Molecular genetic improvement of cereals transgenic wheat (Triticum aestivum L.), Plant Cell Rep. 2007;26:1133-1154.Vasil I. K. Molecular genetic improvement of cereals transgenic wheat (Triticum aestivum L.), Plant Cell Rep. 2007;26:1133-1154.Муратова С. А., Соловых Н. В., Терехова В. И. Индукция морфогенеза из изолированных сомати ческих тканей растений: монография. Ми чуринск-наукоград РФ: Мич. ГАУ, 2011, 108 с.Muratova S. A., Solovy N. V., Terekhova V. I. Induction of morphogenesis from isolated somatic tissue of plants: monograph. Michurinsk: Mich. GAU, 2011, 108 p. (In Russ.)Stupko V. Ju., Zobova N. V. Callus culture technology of spring soft wheat stress tolerant varieties selection. Biochemistry and Biotechnology; research and development. New York: Nova Science Publishers, Inc. 2012:52-62.Stupko V. Ju., Zobova N. V. Callus culture technology of spring soft wheat stress tolerant varieties selection. Biochemistry and Biotechnology; research and development. New York: Nova Science Publishers, Inc. 2012:52-62.Никитенко Е. Д., Хлебова Л. П., Ерещенко О. В. Разработка отдельных элементов технологии клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессам, Известия Алтайского государственного университета, 2014;2(3):50-54.Nikitenko E. D., Khlebova L. P., Ereshchenko O. V. Development of individual elements of the technology of cellular selection of spring wheat for resistance to abiotic stresses, Izvestiya Altayskogo gosudarstvennogo universiteta, 2014;2(3):50-54. (In Russ.)De Almeida M., Graner E. M., Brondani G. E., De Oliveira L. S, Artioli F. A., De Almeida L. V., Leone G. F., Baccarin F. J. B., De Oliveira-Antonelli P., Cordeiro G. M., Oberschelp G. P. J., BataginPioto K. Plant morphogenesis: theorical bases, Advances in Forestry Science Review Adv, For. Sci., Cuiabá, 2015;2(1):13-22.De Almeida M., Graner E. M., Brondani G. E., De Oliveira L. S, Artioli F. A., De Almeida L. V., Leone G. F., Baccarin F. J. B., De Oliveira-Antonelli P., Cordeiro G. M., Oberschelp G. P. J., BataginPioto K. Plant morphogenesis: theorical bases, Advances in Forestry Science Review Adv, For. Sci., Cuiabá, 2015;2(1):13-22.Бычкова О. В. Оценка эффективности морфогенеза и регенерации яровой твёрдой пшеницы в культуре in vitro, Acta Biologica Sibirica. 2016b;2(1):139-149.Bychkova O. V. Evaluation of the eff ectiveness of morphogenesis and regeneration of spring durum wheat in an in vitro culture, Acta Biologica Sibirica. 2016b;2(1):139-149. (In Russ.)Мякишева Е. П., Дурникина Д. А., Таварткиладзе О. К. Изучение влияния витаминов на морфогенез растений-регенерантов картофеля in vitro в целях интенсификации производства элитного посадочного материала, Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Metropol State Pedagogical University. 2016а;6(2):166-173.Myakisheva E. P., Durnikina D. A., Tavartkiladze O. K. Study of the eff ect of vitamins on the morphogenesis of potato regenerated plants in vitro in order to intensify the production of elite planting stock, Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Metropol State Pedagogical University. 2016a;6(2):166-173. (In Russ.)Никитенко Е. Д., Мухин В. Н., Хлебова Л. П., Мацюра А. В., Бычкова О. В. Оптимизация гормонального состава питательной среды для эффективной регенерации мягкой пшеницы in vitro, Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Metropol State Pedagogical University. 2016;6(2):294-302.Nikitenko E. D., Mukhin V. N., Khlebova L. P., Matsyura A. V., Bychkova O. V. Optimization of the hormonal composition of the nutrient medium for eff ective regeneration of soft wheat in vitro, Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Metropol State Pedagogical University. 2016;6(2):294-302. (In Russ.)Tirhomirova L. I., Kechaykin A. A., Shmakov A. I., Alexandrova O. V. An eff ective way to carry out mass in vitro propagation of Potentilla alba L., Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Metropol State Pedagogical University. 2016;6(1):433-444.Tirhomirova L. I., Kechaykin A. A., Shmakov A. I., Alexandrova O. V. An eff ective way to carry out mass in vitro propagation of Potentilla alba L., Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Metropol State Pedagogical University. 2016;6(1):433-444.Lim K.-B., Kwon S. J., Lee S. I. Infl uence of genotype, explant source and gelling agent on in vitro shoot regeneration of Chrysanthemum, Hort. Environ. Biotechnol. 2012;53(4):329-335.Lim K.-B., Kwon S. J., Lee S. I. Infl uence of genotype, explant source and gelling agent on in vitro shoot regeneration of Chrysanthemum, Hort. Environ. Biotechnol. 2012;53(4):329-335.Deplorte F., Prevova A., Du Jardin P., Watillon B. Morpho-histology and genotype dependence of in vitro morphogenesis in mature embryo cultures of wheat. Protoplasma, 2014;251:1455-1470.Deplorte F., Prevova A., Du Jardin P., Watillon B. Morpho-histology and genotype dependence of in vitro morphogenesis in mature embryo cultures of wheat. Protoplasma, 2014;251:1455-1470.Varshney A., Anis M. Trees: propagation and conservation. Biotechnological approaches for propagation of a multipurpose tree Balanites oegyptiaca Del. Ntw Delhi: Springer, 2014,116 p.Varshney A., Anis M. Trees: propagation and conservation. Biotechnological approaches for propagation of a multipurpose tree Balanites oegyptiaca Del. Ntw Delhi: Springer, 2014,116 p.Skoog F., Miller C. O. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro, Symp. Soc. Exp. Biol. 1957;11:118-131.Skoog F., Miller C. O. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro, Symp. Soc. Exp. Biol. 1957;11:118-131.Высоцкий В. А., Хамукова Ф. М. Возможности регенерации растений земляники и малины из каллусов различного происхождения, Ягодоводство в Нечерноземье. 1993:19-24.Vysotsky V. A., Khamukova F. M. Possibilities of regeneration of strawberry and raspberry plants from calluses of various origin, Berry growing in the Non-Chernozem region. 1993:19-24. (In Russ.)Хамукова Ф. Н. Регенерация растений земляники и малины из эксплантов различного происхождения: автореф. дис. … к. с.-х. наук, М.: НИЗИСНП. 1996; 20 с.Khamukova F. N. Regeneration of strawberry and raspberry plants from explants of various origin: abstract of PhD in agricultural sciences. Moscow: NIZISNP. 1996; 20 p. (In Russ.)Тюленев В. М. Индукция морфогенеза из изолированных тканей яблони и груши, Индукция морфогенеза и тканевая селекция плодовых и ягодных культур: Методические рекомендации. Мичуринск, 1996:4-23.Tyulenev V. M. Induction of morphogenesis from apple and pear isolated tissues, Induction of morphogenesis and tissue breeding of fruit and berry crops: Methodological recommendations. Michurinsk, 1996:4-23. (In Russ.)Расторгуев С. Л. Регенерация растений из изолированных соматических тканей земляники и малины, Индукция морфогенеза и тканевая селекция плодовых и ягодных культур: Методические рекомендации. Под ред. В. М. Тюленева. Мичуринск, 1996:40-61.Rastorguev S. L. Plant regeneration from isolated somatic tissues of strawberries and raspberries, Induction of morphogenesis and tissue breeding of fruit and berry crops: Methodological recommendations. Ed. V. M. Tyulenev. Michurinsk, 1996:40-61. (In Russ.)Jones O. P., Gayner J. A., Watkins R. Plant regeneration from callus tissue cultures of the cherry rootstock Colt (Prunus avium × P.cerasus) and the apple rootstock M.25 (Malus pumila). J. Hort. Sci. 1984;59:463-467.Jones O. P., Gayner J. A., Watkins R. Plant regeneration from callus tissue cultures of the cherry rootstock Colt (Prunus avium × P.cerasus) and the apple rootstock M.25 (Malus pumila). J. Hort. Sci. 1984;59:463-467.Сковородников Д. Н., Челяев Д. Н. Индукция адвентивного органогенеза у листовых эксплантов малины, Пути повышения устойчивости растениеводства к негативным природным и техногенным воздействиям: сборник материалов Междунар. науч.-практ. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов. Орёл, 2011:365-367.Skovorodnikov D. N., Chelyaev D. N. Induction of adventitious organogenesis in raspberry leaf explants, Ways to increase the resistance of crop production to negative natural and technogenic eff ects: a collection of materials of Intern. scientifi c-practical conf. of young scientists, graduate students and students. Orel, 2011:365-367. (In Russ.)Челяев Д. Н. Влияние производных дифенилмочевины (TDZ и CPPU) на индукцию каллусогенеза и адвентивного органогенеза у листовых эксплантов малины, Плодоводство и ягодоводство России. 2011;XXVI:287-292.Chelyaev D. N. Eff ect of diphenylurea derivatives (TDZ and CPPU) on the induction of callusogenesis and adventitious organogenesis in raspberry leaf explants, Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2011; XXVI: 287-292. (In Russ.)Индукция морфогенеза и тканевая селекция плодовых и ягодных культур: методические рекомендации. Под. ред. В. М. Тюленева. Мичуринск, 1996; 76 с.Induction of morphogenesis and tissue breeding of fruit and berry crops: guidelines. Ed. V. M. Tyulenev. Michurinsk, 1996; 76 p. (In Russ.)Murashige T. Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures, Physiol. Plant. 1962;15(13):473-497.Murashige T. Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures, Physiol. Plant. 1962;15(13):473-497.De-Klerk G. J., Arnoldt-Schwitt B., Lieberei R. Regeneration of roots, shoots and embryos: physiological, biochemical and molecular aspects, Biologia Plantarum. 1997;39(1):55-66.De-Klerk G. J., Arnoldt-Schwitt B., Lieberei R. Regeneration of roots, shoots and embryos: physiological, biochemical and molecular aspects, Biologia Plantarum. 1997;39(1):55-66.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.