Методичні аспекти культивування конопель посівних in vitro: огляд

  • С. В. Міщенко Глухівський національний педагогічний університет імені Олександра Довженка, Україна, 41400, Сумська обл., м. Глухів, вул. Київська, 24 https://orcid.org/0000-0002-1979-4002
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v37.1767
Ключові слова: коноплі, in vitro, оптимізація умов росту, розмноження

Анотація

В оглядовій статті описано подолання проблем контамінації, ефективні методи регенерації та розмноження, особливості оптимізації умов росту через модифікацію складу живильних середовищ та використання фітогормонів, встановлення певних режимів освітленості та температури, сучасні напрями досліджень конопель посівних (Cannabis sativa L.) in vitro. Культивування даного виду in vitro дещо утруднено. У ролі експлантів оптимальним є використання частин пагонів, отриманих із стерилізованого NaОCl і пророщеного насіння in vitro. Експланти можуть рости на різних типах живильних середовищ, зокрема MS, DKW із сахарозою як джерелом вуглеводів, та модифікованих середовищах, здебільшого у бік збільшення іонів Нітрогену, окремих мезо- та мікроелементів, добре відгукуються на застосування різних типів фітогормонів – ауксинів та цитокінінів. Проблемним залишається подолання гіпергідратичності пагонів. Останнім часом розробляються методики отримання поліпоїдів конопель посівних та культури бічних коренів.

Посилання

Yıldırım B., Aasım M., Aytaç S. Optimizing in vitro germination of primed industrial hemp (Cannabis sativa L.) seeds. Anatolian Journal of Botany. 2023. Vol. 7 (2). Р. 112–116. https://doi.org/10.30616/ajb.1286625.

Mishchenko S. V. Induction of callusogenesis in technical (industrial) hemp under in vitro conditions. Bast and Technical Crops. 2018. Vol. 6 (11). P. 21–28. https://doi.org/10.48096/btc.2018.6(11).21-28. [in Ukrainian]

Stephen C., Zayas V. A., Galic A., Bridgen M. P. Micropropagation of Hemp (Cannabis sativa L.). HortScience. 2023. Vol. 58 (3). Р. 307–316. https://doi.org/10.21273/HORTSCI16969-22.

Hesami M., Pepe M., Monthony A. S., Baiton A., Jones A. M. P. Modeling and optimizing in vitro seed germination of industrial hemp (Cannabis sativa L.). Industrial Crops and Products. 2021. Vol. 170. 113753. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113753.

Wielgus K., Luwanska A., Lassocinski W., Kaczmarek Z. Estimation of Cannabis sativa L. tissue culture conditions essential for callus induction and plant regeneration. Journal of Natural Fibers. 2008. Vol. 5 (3). P. 199–207. https://doi.org/10.1080/15440470801976045.

Ślusarkiewicz-Jarzina A., Ponitka A., Kaczmarek Z. Influence of cultivar, explant source and plant growth regulator on callus induction and plant regeneration of Cannabis sativa L. Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica. 2005. Vol. 47 (2). P. 145–151.

Dreger M., Szalata M., Górska-Paukszta M., Mańkowska G., Oleszak G., Kwiatkowska E., Ożarowski, M. Content of cannabinoids in clonally propagated industrial hemp. Journal of Natural Fibers. 2023. Vol. 20 (2). 2245968. https://doi.org/10.1080/15440478.2023.2245968.

Halstead M. A., Garfinkel A. R., Marcus T. C., Hayes P. M., Carrijo D. R. Hemp growth in vitro and in vivo: A comparison of growing media and growing environments across 10 accessions. HortScience. 2022. Vol. 57 (9). P. 1041–1047. https://doi.org/10.21273/HORTSCI16651-22.

Lubell-Brand J. D., Kurtz L. E., Brand M. H. An in vitro – ex vitro micropropagation system for hemp. HortTechnology. 2021. Vol. 31 (2). Р. 199–207. https://doi.org/10.21273/HORTTECH04779-20.

Zarei A., Davis B., Feyissa B. A., Dinani E. T., Simons B. Improvement of mineral nutrition and rooting efficiency of Cannabis sativa L. for in vitro large-scale propagation. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2023. Vol. 59. P. 95–105. https://doi.org/10.1007/s11627-022-10320-6.

Mishchenko S. V. Modification of nutrient medium for cultivation of non-psychotropic hemp (Cannabis sativa L.) of the Central European ecological-geographical type in vitro. Bast and Technical Crops. 2019. Vol. 7 (12). P. 15–23. https://doi.org/10.48096/btc.2019.7(12).15-23. [in Ukrainian]

Mishchenko S. V. Effect of exogenous ascorbic acid on Cannabis sativa L. in vitro and in vivo. Bulletin of the Center for Science Provision of Agribusiness in the Kharkiv region. 2019. Vol. 26. P. 67–74. [in Ukrainian]

Lata H., Chandra S., Techen N., Khan I. A., ElSohly M. A. In vitro mass propagation of Cannabis sativa L.: A protocol refinement using novel aromatic cytokinin meta-topolin and the assessment of eco-physiological, biochemical and genetic fidelity of micropropagated plants. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants. 2016. Vol. 3 (1). P. 18–26. https://doi.org/10.1016/j.jarmap.2015.12.001.

Lata H., Chandra S., Khan I., ElSohly M. A. Thidiazuron-induced high-frequency direct shoot organogenesis of Cannabis sativa L. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2009. Vol. 45 (1). P. 12–19. https://doi.org/10.1007/s11627-008-9167-5.

Chaohua C., Gonggu Z., Lining Z. et al. A rapid shoot regeneration protocol from the cotyledons of hemp (Cannabis sativa L.). Industrial Crops and Products. 2016. Vol. 83. P. 61–65. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.12.035.

Thacker X., Thomas K., Fuller M., Smith S., DuBois J. Determination of optimal hormone and mineral salts levels in tissue culture media for callus induction and growth of industrial hemp (Cannabis sativa L.). Agricultural Sciences. 2018. Vol. 09 (10). P. 1250–1268. https://doi.org/10.4236/as.2018.910088.

Valadares T. C., Pádua M. S., Alves B. C., Sousa B. J. M., Almeida J. M. D. Evaluation of wavelength light effects on in vitro cultivation of hemp: an exploration of LED lights. Contribuciones a las ciencias sociales. 2025. Vol. 18 (2). 15507. https://doi.org/10.55905/revconv.18n.2-206.

McLeod A., Contreras R., Halstead M., Vining K. In vivo and in vitro chromosome doubling of ‘I3’ hemp. HortScience. 2023. Vol. 58 (9). P. 1018–1022. https://doi.org/10.21273/HORTSCI17169-23.

Mishchenko S. V. Artificially induced polyploidy of industrial hemp. In: Modern Aspects of Natural Science Research in the Context of Sustainable Development of Society. Riga : Baltija Publishing, 2023. P. 2–27. https://doi.org/10.30525/978-9934-26-395-8-1.

An X., Yang H., Xu J., Jiao J., Yang J., Fu Y. In vitro adventitious roots of hemp in bioreactor culture to efficiently produce non-cannabinoids and cannabidiol phytochemicals. Plant Cell Tiss Organ Cult. 2024. Vol. 159. 69. https://doi.org/10.1007/s11240-024-02922-2.