Динаміка ростових параметрів рослин in vitro Gentian lutea L. за різних умов освітлення
Анотація
Мета. Дослідження динаміки ростових процесів у рослин in vitro виду Gentiana lutea L. залежно від зміни світлового режиму їх культивування з метою розроблення схеми підвищення їхнього адаптивного потенціалу. Методи. Застосовано методи культивування рослинних об’єктів in vitro, біометричний метод, а також дисперсійний аналіз ANOVA та аналіз середніх груп попарно за допомогою критерію Тьюкі (тест Тюкі). Результати. Показано, що культивування рослин in vitro G. lutea за інтенсивності світлового потоку 25 Вт/м2 в області фотосинтетично активної радіації та співвідношення хвиль синього (Ес) : зеленого (Ез) : червоного (Еч) діапазонів = 41,8 % : 42,7 % : 15,5 % запускає неспецифічні для інактних рослин реакції фотоморфогенезу, які призводять до слабкого розвитку кореневої системи, витягування стебел, утворення дрібних листків із тонкою листковою пластинкою, загальної низької продуктивності та низького адаптаційного потенціалу рослин G. lutea до умов ex vitro та in situ. Підвищення інтенсивності світлового потоку до 44 Вт/м2 та збільшення частки хвиль червоного діапазону до 20,3 % дозволяє не лише покращити біопродуктивність культивованих in vitro рослин G. lutea, але й збільшити коефіцієнт мікроклонального розмноження без додаткового застосування екзогенних регуляторів росту. Найбільший приріст надземних і підземних частин, збільшення ефективної поверхні листків спостерігаються у рослин in vitro за культивування при інтенсивності світлового потоку 135 Вт/м2 та спектральному складі Ес : Ез : Еч = 29,5% : 32,5% : 38,0%. Висновки. Змінюючи світлові умови культивування рослин in vitro, можна покращити їх біопродуктивність та, відповідно, підвищити адаптивний потенціал до умов ex vitro та in situ.
Ключові слова: Gentiana lutea L., рослини in vitro, інтенсивність світлового потоку, спектральний склад, ростові параметри.
Посилання
Mathur A., Mathur A. K., Verma P. et al. Biological hardening and genetic fidelity testing of micro-cloned progeny of Chlorophytum borivilianum. African Journal of Biotechnology. 2008. Vol. 7 (8). P. 1046–1053. Retrieved from: http://www.academicjournals.org/AJB.
Deryabin A. N., Trunova Т. I. Morphological and biochemical characteristics of potato plants expressing the invertase gene SUC2 from Saccharomyces cerevisiae, under cultivation in vitro. Tomsk State University Journal of Biology. 2014. 4 (28). P. 150–168. doi: 10.17223/19988591/28/10. [in Russian]
Hrytsak L. R., Herts A. I., Nuzhyna N. V., Cryk M. M., Shevchenko V. V., Drobyk N. M. The influence of light regime on the growth data and pigment composition of the plant Gentiana lutea L. cultured in vitro. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2018. Vol. 9 (2). P. 258–266. [in Ukrainian]
Folta K. M., Childers K. S. Light as a growth regulator: controlling plant biology with narrow-bandwidth solid-state light-ing systems. HortScience. 2008. Vol. 43 (7). P. 1957–1964. doi: 10.21273/HORTSCI.43.7.1957.
Lau O. S., Deng X. W. Plant hormone signaling lightens up: integrators of light and hormones. Current Opinion in Plant Biology. 2010. Vol. 13 (5). P. 571–577. doi: 10.1016/j.pbi.2010.07.001.
Strashniuk N. M., Hrytsak L. R., Leskova O. M., Melnyk V. M. Introduction to the in vitro culture of some species of genus Gentiana L. Physiology and biochemistry of cultivated plants. 2004. Vol 36 (4). P. 327–334. [іn Ukranian].
Velyt І. A., Guzik D. V. Electing a light source for optical irradiated plants of tomato, cucumber and sprouts. Control, Navigation and Communication Systems. Vol. 1 (25). P. 128–132. [in Ukrainian]
Dong C., Fu Y., Liu G., Liu H. Low light intensity effects on the growth, photosynthetic characteristics, antioxidant capacity, yield and quality of wheat (Triticum aestivum L.) at different growth stages in BLSS. Advances in Space Research. 2014. Vol. 53. P. 1557–1566. doi: 10.1016/j.asr.2014.02.004.
Dou H., Niu G., Gu M., Masabni J. G. Effects of light quality on growth and phytonutrient accumulation of herbs under controlled environments. Horticulturae. 2017. Vol. 3 (2). P. 36. doi: 10.3390/horticulturae3020036.
Golovatskaya I. F., Dorofeev V. Yu., Medvedeva Yu. V., Nikiforov P. E., Karnachuk R. A. Optimization of illumination Conditions in cultivation process of Solanum tuberosum L. CV. Lugovskoy microcuttings in vitro. Tomsk State University Journal of Biology. 2013. No. 4 (24). Р. 133–144. doi: 10.17223/19988591/24/11. [in Russian]
Nemoykina A. L., Karnachuk R. A. Morphogenesis and hormonal balance of Yucca elephantipes in in vitro culture in light of different spectral composition. Scientific Herald of Chernivtsy University. Biology (Biological Systems). 2002. No. 145. P. 72–76. [in Ukrainian]
Cope K. R., Bugbee B. Spectral effects of three types of white light-emitting diodes on plant growth and development: absolute versus relative amounts of blue light. Horticultural Science. 2013. Vol. 48 (4). P. 504–509.
Debnath S. C. 2004. In vitro culture of lowbush blueberry (Vaccinium angustifolium Ait.). Small Fruits Review. 2004. Vol. 3 (3–4). P. 393–408. doi: 10.1300/J301v03n03_16.
Trivedi A., Sengar R. S. Effect of various light-emitting diodes on growth and photosynthetic pigments of banana (Musa acuminata) CV. grande naine in vitro plantlets. International Journal of Chemical Studies. 2017. Vol. 5 (5). P. 1819–1821. Retrieved from: https://www.chemijournal.com/archives/2017/vol5issue5/PartX/5-5-188-273.pdf.
Li C-X., Xu Z-G., Dong R-Q. et al. An RNA-Seq Analysis of Grape Plantlets Grown in vitro Reveals Different Responses to Blue, Green, Red LED Light, and White Fluorescent Light. Frontiers in Plant Science. 2017. Vol. 8. Article ID: 78. doi: 10.3389/fpls.2017.00078.
Hogewoning S. W., Wientjes E., Douwstra P. et al. Photosynthetic quantum yield dynamics: from photosystems to leaves. The Plant Cell. 2012. Vol. 24 (5). Р. 1921–1935. doi: 10.1105/tpc.112.097972.
