Вплив світлових умов та джерел карбону на водний режим рослин in vitro видів роду Gentiana L.
Анотація
Мета. Дослідити зміни водного балансу рослин in vitro рідкісних видів роду Gentiana L. (Gentiana lutea L., Gentiana punctata L., Gentiana acaulis L.) залежно від світлових умов культивування та джерела карбону у складі живильного середовища. Методи. Культивування in vitro рослин, метод визначення інтенсивності транспірації, водного дефіциту, вологоутримуючої здатності, загального вмісту води у рослинах. Результати. Виявлено значні міжвидові відмінності у показниках параметрів водного балансу рослин in vitro, культивованих на сахарозі та маніті за різних світлових умов. Встановлено, що за культивування на сахарозі, показники інтенсивності транспірації є найвищими у рослин in vitro G. lutea, а найнижчі – у G. acaulis. Показники вологоутримуючої здатності, не залежно від варіанту світлової корекції (СК), також є найнижчими у рослин G. lutea. Другу позицію займають рослини G. punctatа, а найбільшою здатністю до утримування води володіють тканини рослин G. acaulis. Щодо кількості води, яка припадає на одиницю маси сухої речовини, то найменше її містять рослини G. acaulis, а найбільше – G. punctata. За імітації водного стресу інтенсивність транспірації у рослин in vitro досліджуваних видів, порівняно із варіантами культивування на сахарозі, знижується в 1,2-4,8 рази (1.1 варіант СК) та 1,4-5,3 рази (2.1 варіант СК). Вологоутримуюча здатність рослин також підвищується за імітації водного дефіциту, однак значення цього параметру залежить від популяційної приналежності та світлового режиму культивування. Висновки. Встановлено, що оптимізацією світлових умов росту рослин in vitro G. lutea, G. punctata, G. acaulis можна цілеспрямовано впливати на механізми, що регулюють їх водний баланс, як в умовах високої відносної вологості культиваційного повітря та низького водного потенціалу живильних середовищ, спричиненого додаванням до його складу сахарози, так і за імітації водного стресу за використання маніту, як джерела карбону у складі живильного середовища. Показано, що незважаючи на однакові умови культивування, види відрізняються за показниками інтенсивності транспірації, водного дефіциту, вологоутримуючої здатності та загальним вмістом води.
Посилання
Bray E. A. Plant Response to Waterdeficit Stress. Encyclopedia of life sciences. 2007. P. 1-7.
Catsky J. Determination of water deficit in disks cut out from leaf blades. Biologia Plantarum. 1960. № 2 (1). Р. 76–78.
Darwesh R. S. S. Morphology, physiology and anatomy in vitro affected acclimatization ex vitro date palm plantlets: A Review. International Journal of Chemical, Environmental & Biological Sciences (IJCEBS). 2015. Vol. 3, No. 2. P. 183–190.
Ďurkovič J., Čaňová I., Pichle V. Water loss and chlorophyll fluorescence during ex vitro acclimatization in micropropagated black mulberry (Morusnigra L.). Propagation of Ornamental Plants. 2009. Vol. 9, No 2. P. 107–112.
Gao H., Li J., Ji H., An L., Xia X. Hyperhydricity-induced ultrastructural and physiological changes in blueberry (Vaccinium spp.). Plant Cell Tissue Organ Cult. 2018. Vol. 133. P. 65–76. doi: 10.1007/s11240-017-1361-x
Lotfi M., Bayoudh C., Werbrouck S., Mars M. Effects of meta–topolin derivatives and temporary immersion on hyperhydricity and in vitro shoot proliferation in Pyrus communis. Plant Cell Tissue Organ Culture. 2020. Vol. 143. P. 499–505. doi: 10.1007/s11240-020-01935-x
Mohammed M., Munir M., Ghazzawy H. S. Design and evaluation of a smart ex vitro acclimatization system for tissue culture plantlets. Agronomy. 2023. Vol. 13(1):78. doi: 10.3390/agronomy13010078.
Muneer S., Soundararajan P., Jeong B. R. Proteomic and antioxidant analysis elucidates the underlying mechanism of tolerance to hyperhydricity stress in in vitro shoot cultures of Dianthus caryophyllus. J. Plant Growth Regul. 2016. Vol. 35. P. 667–679. doi: 10.1007/s00344-015-9569-7
Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant. 1962. Vol. 15(3). P. 473–97. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
Mаyorova О. Yu., Hrytsak L. R., Drobyk N.М. Adaptation of Gentiana lutea L. plants obtained in vitro to ex vitro and in situ condition. Biotechnologia Acta. 2015. Vol. 8, No. 6. P. 77–86. doi: 10.15407/biotech8.06.077
Oliveira L., Cardoso M. N., Oliveira A., Machado C., Cardoso B., Silva A., Lédo A. Effects of in vitro drought stress on growth, proline accumulation and antioxidant defense in sugarcane. Journal of Agricultural Science. 2018. Vol. 10, No. 5. P. 135–149. doi: 10.5539/jas.v10n5p135.
Pasternak T. P., Steinmacher D. Plant growth regulation in cell and tissue culture in vitro. Plants. 2024. Vol. 13, 327. doi: 10.3390/plants13020327.
Phillips G. C., Garda M. Plant tissue culture media and practices: An overview. Vitr. Cell. Dev. Biol. Plant. 2019. Vol. 55. P. 242–257. doi: 10.1007/s11627-019-09983-5
Shiwani K., Sharma D., Kumar A. Improvement of plant survival and expediting acclimatization process. In: Gupta S., Chaturvedi P. (eds) Commercial scale tissue culture horticulture and plantation crops. Springer, Singapore, 2022. P. 277–291. doi: 10.1007/978-981-19-0055-6_12
Musiienko M. M., Zhuk I. V. Molecular mechanisms of induction of protective reactions of plants under drought conditions. Ukrainskyi botanichnyi zhurnal. 2009. Vol. 66, No 4. P. 580–595 [in Ukrainian].
Orlova L. D., Vlasenko N. A. Water deficit of meadow plants of the left-bank forest-steppe of Ukraine. Visnyk problem biolohii i medytsyny. Poltava: PNPU imeni V. H. Korolenka. 2015. Vol. 2 (125), No. 4. P. 84–87 [in Ukrainian].
Pykalo C. V., Dubrovna O. V. Cross resistance of cell lines and regenerative plants of winter triticale to abiotic stress factors. Plant Varieties Studying and protection. 2017. Vol. 13, No 4. P. 387–395 [in Ukrainian]. doi: 10.21498/2518-1017.13.4.2017.117746
Pykalo C.V., Dubrovna O. V. Resistance to abiotic stressors of r1 triticale plants obtained by cell selection. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Seriia «Biolohiia». 2015. No. 3 (36). P. 76–82 [in Ukrainian].
Pykalo S. V., Zinchenko M. O., Voloshchuk S. I., Dubrovna O. V. In vitro selection of winter triticale for resistance to water deficit. Biotechnologia Acta. V. 8, No 2. 2015b. P. 69–77 [in Ukrainian]. doi: 10.15407/biotech8.02.069
Senchyshyna I. Characteristics of water exchange in representatives of the genus Acer L. Visnyk Lvivskoho universytetu. Seriia biolohichna. 2005. No. 40. P. 166–173. [in Ukrainian]
Strashniuk N. M., Hrytsak L. R., Leskova O. M. The use of biotechnological methods for the conservation of Gentiana acaulis L. in the Ukrainian Carpathians. Naukovyi visnyk Chernivetskoho universytetu : zbirnyk nauk. prats. Vyp. 145: Biolohiia. 2002. P. 154–159 [in Ukrainian].
Strashniuk N. M., Hrytsak L. R., Leskova O. M., Hrubinko V. V. Peculiarities of introduction into in vitro culture of medicinal species Gentiana punctata L. Naukovi zapysky Ternopilskoho derzhavnoho pedahohichnoho universytetu imeni Volodymyra Hnatiuka. Seriia: Biolohiia. 2002. No. 1 (16). P. 91–96 [in Ukrainian].
Strashniuk N. M., Hrytsak L. R., Leskova O. M., Melnyk V. M Introduction to in vitro culture of some species of Gentiana L. Fiziolohiia i biokhimiia kulturnykh roslyn. 2004. V. 36, No. 4. P. 327–334 [in Ukrainian].
