Модификация процессов роста и набора биомассы протокормов Phalaenopsis × hybridum Blume в культуре in vitro под действием брассинолида и кастастерона

  • Мария Александровна Черныш Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Дарья Андреевна Пржевальская Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Илья Андреевич Горский Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Дмитрий Викторович Колбанов Республиканское учебно-опытное унитарное предприятие БГУ «Щемыслица», ул. Жуковского, 15-А, 223049, агрогородок Щомыслица, Минская обл., Беларусь
  • Владимир Николаевич Жабинский Институт биоорганической химии НАН Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Александрович Хрипач Институт биоорганической химии НАН Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Вадим Викторович Демидчик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

Аннотация

Брассиностероиды – класс стероидных регуляторов роста растений, обладающих сильным модифицирующим воздействием на ростовые процессы растений. Однако их влияние на рост культур in vitro орхидных, включая наиболее коммерчески важный род Phalaenopsis, к настоящему времени практически не изучено. Цель нашей работы – выявление особенностей воздействия брассинолида и кастастерона на рост протокормов Phalaenopsis × hybridum Blume в культуре in vitro. В ходе проведенных опытов было показано, что обработка брассинолидом и кастастероном вызывает значительное увеличение прироста массы и длины протокормов. Стимулирующее воздействие брассиностероидов на рост протокормов наблюдалось начиная с их уровня в среде 10–10 моль/л. С ростом концентрации эффект брассиностероидов усиливался. При концентрации брассинолида 10– 6 моль/л отмечался максимальный стимулирующий эффект – двукратное увеличение длины протокормов и увеличение их массы в 2,5 раза по сравнению с контролем. Полученные из обработанных брассиностероидами протокормов микрорастения демонстрировали бóльшую длину корней (до 3 раз по сравнению с контролем; 10–7 моль/л брассинолида или кастастерона). На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что брассиностероиды обладают выраженным стимулирующим влиянием на рост и развитие важнейшего представителя декоративных орхидных Phalaenopsis × hybridum Blume в культуре in vitro. Схожими эффектами, согласно литературным данным, обладают ауксины, обычно рассматривающиеся в качестве антагонистов действия брассиностероидов на корневую систему.

Биографии авторов

Мария Александровна Черныш, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

магистрант кафедры клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета. Научный руководитель – В. В. Демидчик

Дарья Андреевна Пржевальская, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физиологии и биотехнологии растений биологического факультета

Илья Андреевич Горский, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

студент биологического факультета. Научный руководитель – В. В. Демидчик

Дмитрий Викторович Колбанов, Республиканское учебно-опытное унитарное предприятие БГУ «Щемыслица», ул. Жуковского, 15-А, 223049, агрогородок Щомыслица, Минская обл., Беларусь

заместитель директора

Владимир Николаевич Жабинский, Институт биоорганической химии НАН Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, 220141, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, доцент; главный научный сотрудник лаборатории стероидной химии

Владимир Александрович Хрипач, Институт биоорганической химии НАН Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, 220141, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, профессор, академик НАН Беларуси; заведующий лабораторией химии стероидов

Вадим Викторович Демидчик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

доктор биологических наук, доцент; заведующий кафедрой клеточной биологии и биоинженерии растений биологического факультета

Литература

  1. Lopez RG, Runkle ES. Environmental physiology of growth and flowering of orchids. HortScience. 2005;40(7):1969 –1973.
  2. Jones D, Tisserat B. Clonal propagation of orchids. Methods in Molecular Biology. 1990;6:181–191. DOI: 10.1385/0-89603-161-6:181.
  3. Baker A, Negahdar N, Kaviani B. Micropropagation of Orchis catasetum – a rare and endangered orchid. Acta Scientiarum Polonorum. Hortorum Cultus. 2014;13(2):197–205.
  4. Paek KY, Hahn EJ, Park SY. Micropropagation of Phalaenopsis orchids via protocorms and protocorm-like bodies. Methods in Molecular Biology. 2011;710:293–306. DOI: 10.1007/978-1-61737-988-8_20.
  5. Saad AIM, Elshahed AM. Plant tissue culture media. In: Rinaldi L (ed.) Recent Advances in Plant in vitro Culture. 2012;2:29– 40. DOI: 10.5772/50569.
  6. Villa F, Pasqual M, Silva EF. Micropropagation of orchid hybrids in Knudson culture medium with addiction of vitamins of MS culture medium, benzilaminopurine and activated charcoal. Semina: Ciências Agrárias. 2014;35(2):683–693. DOI: 10.5433/1679-0359.2014v35n2p683.
  7. Liu J, Gao H, Wang X. Effects of 24-epibrassinolide on plant growth, osmotic regulation and ion homeostasis of salt-stressed canola. Plant Biology. 2014;16(2):440 – 450. DOI: 10.1111/plb.12052.
  8. Wu X. Effects of brassinolide on the antioxidant system and photosynthesis of cucumber seedlings under suboptimal temperature, light and salt environment. Ying Yong Sheng Tai Xue Bao. 2015;26(9):2751–2757.
  9. Clouse SD, Sasse JM. Brassinosteroids: essential regulators of plant growth and development. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1998;49:427– 451. DOI: 10.1146/annurev.arplant.49.1.427.
  10. Khripach V, Zhabinskii V, de Groot A. Twenty Years of Brassinosteroids: Steroidal Plant Hormones Warrant Better Crops for the XXI Century. Annals of Botany. 2000;86(3):441– 447. DOI: 10.1006/anbo.2000.1227.
  11. Ahammed GJ, Xia XJ, Li X, Shi K, Yu JQ, Zhou YH. Role of brassinosteroid in plant adaptation to abiotic stresses and its interplay with other hormones. Current Protein and Peptide Science. 2015;16(5):462– 473. DOI: 10.2174/1389203716666150330141427.
  12. Bajguz A, Hayat S. Effects of brassinosteroids on the plant responses to environmental stresses. Plant Physiology and Biochemistry. 2009;47(1):1– 8. DOI: 10.1016/j.plaphy.2008.10.002.
  13. Kutschera U, Wang Z-Y. Brassinosteroid action in flowering plants: a Darwinian perspective. Journal of Experimental Botany. 2012;63(10):3511–3522. DOI: 10.1093/jxb/ers065.
  14. Xia XJ, Wang YJ, Zhou YH, Tao Y, Mao WH, Shi K, et al. Reactive oxygen species are involved in brassinosteroid-induced stress tolerance in cucumber. Plant Physiology. 2009;150(2):801– 814. DOI: 10.1104/pp.109.138230.
  15. Hartwig T, Chuck GS, Fujioka S, Klempien A, Weizbauer R, Potluri DPV, et al. Brassinosteroid control of sex determination in maize. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011;108(49):19814 –19819. DOI: 10.1073/pnas.1108359108.
  16. Wu CY, Trieu A, Radhakrishnan P, Kwok SF, Harris S, Zhang K, et al. Brassinosteroids regulate grain filling in rice. The Plant Cell. 2008;20(8):2130 –2145. DOI: 10.1105/tpc.107.055087.
  17. Kaur N, Kirat K, Saini S, Sharma I, Gantet P, Pati PK. Reactive oxygen species generating system and brassinosteroids are linked to salt stress adaptation mechanisms in rice. Plant Signaling and Behavior. 2016;11(12). DOI: 10.1080/15592324.2016.1247136.
  18. Wang F, Bai MY, Deng Z, Oses-Prieto JA, Burlingame AL, Lu T, et al. Proteomic study identifies proteins involved in brassinosteroid regulation of rice growth. Journal of Integrative Plant Biology. 2010;52(12):1075–1085. DOI: 10.1111/j.1744-7909.2010.00992.x.
  19. Kozlova ON, Burchik NA. In vitro kollektsiya orkhidnykh v Tsentralʼnom botanicheskom sadu Natsionalʼnoi Akademii nauk Belarusi. Biotekhnologiya kak instrument sokhraneniya bioraznoobraziya rastitelʼnogo mira: sbornik dokladov II Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, 19–21 August 2008, Volgograd, Russia. Belgorod: BelGU; 2008. p.109 –112 (in Russ.).
  20. Mukerji KG, Chamola BP, Sharma AK. Glimpses in botany. The orchid protocorm: on opinion. New Delhi: APH Publising Corporation; 1996.
  21. Cherevchenko TM, Lavrentyeva AN, Ivannikov RV. Biotechnology of tropical and subtropical plants in vitro. Kyiv: Naukova dumka; 2008 (in Russ.).
  22. Balilashaki K, Gantait S, Naderi R, Vahedi M. Capsule formation and asymbiotic seed germination in some hybrids of Phalaenopsis, influenced by pollination season and capsule maturity. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2015;21(3):341–347. DOI: 10.1007/s12298-015-0309-z.
  23. Fast G. Orcideen kultur. Stuttgart: Ulmer, 1980.
  24. Zeng SJ, Huang W, Wu K. In vitro propagation of Paphiopedilum orchids. Critical Reviews in Biotechnology. 2016;36(3):521–534. DOI: 10.3109/07388551.2014.993585.
  25. Kumari IP, George TS. A study on in vitro shoot morphogenesis in Dendrobium cultivars induced by steroid plant growth regulator 28-homobrassinolide (28-hBL). Acta Horticulturae. 2017;1165:73–78. DOI: 10.17660/ActaHortic.2017.1165.10.
  26. Malabadi RB, Nataraja K. Brassinosteroids influences in vitro regeneration using shoot tip sections of Cymbidium elegans Lindl. Asian Journal of Plant Sciences. 2007;6(2):308–313. DOI: 10.3923/ajps.2007.308.313.
  27. Malabadi RB, Teixeira JA, Nataraja K. Shoot tip transverse thin cell layers and 24-epibrassinolide in the micropropagation of Cymbidium bicolor Lindl. Floriculture and Ornamental Biotechnology. 2015;2(2):44 – 48.
Опубликован
2019-01-18
Ключевые слова: Phalaenopsis × hybridum Blume, брассиностероиды, семенное размножение, протокормы, культура in vitro
Как цитировать
Черныш, М. А., Пржевальская, Д. А., Горский, И. А., Колбанов, Д. В., Жабинский, В. Н., Хрипач, В. А., & Демидчик, В. В. (2019). Модификация процессов роста и набора биомассы протокормов Phalaenopsis × hybridum Blume в культуре in vitro под действием брассинолида и кастастерона. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 105-113. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/biology/article/view/2514
Раздел
Клеточная биология и биотехнология растений