Отримання толерантного до мікотоксинів матеріалу вівса в культурі in vitro
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.11.3.2023.288682Ключові слова:
фузарієва кислота, концентрація, вихідний матеріал, життєздатність, біометричні показникиАнотація
Мета. Установити концентрації токсинів, тривалість їх культивування та отримати толерантний матеріал вівса до мікотоксинів у культурі in vitro.
Методи. Як вихідний матеріал вівса брали дику форму № 12, сорти ‘Декамерон’, ‘Дарунок’, ‘Дієтичний’, ‘Скарб України’, ‘Авголь’, а також лінії № 493-27, 477-5, 399-38 і 425-19. Із колекції вівса був відібраний і розмножений матеріал, який висаджували на живильне середовище з додаванням різних концентрацій фузарієвої кислоти (від 10 до 600 мкг/л). За контрольний варіант слугувало модифіковане поживне середовище за прописом В5 і модифікаціями [GB + БАП (0,8 мг/л) + кінетин (1,0 мг/л) + цукроза (30,0 г/л)]. Контрольним варіантом обрано це ж середовище, на яке висаджували пагони сорту ‘Синельниківський 1321’ (стандарт). Кількість зразків в одному варіанті – 25 шт., три повторності. Пагони вівса з мікотоксинами культивували до 14 доби. Толерантні форми відбирали і пересаджували на безгормональне середовище із половинним вмістом мінеральних солей (1/2), а потім на середовище для ризогенезу.
Результати. Установлено, що концентрації фузарієвої кислоти понад 100 мкг/л істотно впливали на життєздатність вихідного матеріалу вівса. Більшість матеріалу за концентрації від 200 до 600 мкг/л на сьому добу культивування із мікотоксинами було пригніченим, а за концентрації 400 мкг/л і більше – повністю загинуло. За концентрацій від 50 до 100 мкг/л культивувати пагони до 14 доби недоцільно, достатньо 7 або 10 діб, що дозволить отримати вищий вихід життєздатних пагонів вівса. Концентрації і тривалість культивування істотно впливали на біометричні показники вівса.
Висновки. Рекомендовано додавати у живильне середовище фузарієву кислоту з концентрацією від 50 до 100 мкг/л, що дасть змогу отримати толерантні форми вівса: у дикої форми до 51 %, у сортів – до 38 %, у ліній – до 17 %.
Посилання
Diaz, D. E., & Smith, T. K. (2005). Mycotoxin sequestering agents: practical tools for the neutralisation of mycotoxins. In D. E. Diaz (Ed.), The Mycotoxin Blue Book (Vol. 1, pp. 323–339). Nottingham: Nottingham University Press.
Brezvin, O., Otchich, V., & Kotsiumbas, I. (2013). Control of mycotoxins in feed and their neutralization. Bulletin of Lviv University. Biological Series, 62, 242–249. [In Ukrainian]
Sichniak, O. L., Miros, S. L., & Dovhaniuk, K. O. (2019). Cytogenetic effects of Fusarium graminearum schwabe on cereal crops. Bulletin of Odessa National University. Biology, 24(1), 65–74. [In Ukrainian]
Dubinina, A. A., Lenert, S. O., Letuta, T. M., Nepochatyh, T. A., & Shcherbakova, I. S. (2019). Mycotoxins in vegetable raw materials. Progressive equipment and technologies of food production, restaurant industry and trade, 1, 215–228. doi: 10.5281/zenodo.3263751
Bavol, A. V., Dubrovna, O. V., & Lialko, I. I. (2009). In vitro selection of common wheat for resistance to Gaeumannomyces graminis var. tritici. Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants, 41(4), 314–320. [In Ukrainian]
Wang, X., Wu, Q., Wan, D., Liu, Q., Chen, D., Liu, Z., … Yuan, Z. (2015). Fumonisins: oxidative stress-mediated toxicity and metabolism in vivo and in vitro. Archives of Toxicology, 90(1), 81–101. doi: 10.1007/s00204-015-1604-8
Bavol, A. V., Dubrovna, O. V., & Lialko, I. I. (2008). Selection and citological analysis of culture filtrate Gaeumannomyces graminis var. tritici resistant cellular lines of wheat and regenerants from them. The Bulletin of Ukrainian Society of Geneticists and Breeders, 6(2), 191–200. [In Ukrainian]
Wang, M., Ling, N., Dong, X., Liu, X., Shen, Q., & Guo, S. (2014). Effect of fusaric acid on the leaf physiology of cucumber seedlings. European Journal of Plant Pathology, 138(1), 103–112. doi: 10.1007/s10658-013-0306-4
Chawla, H. S., & Wenzel, G. (1987). In vitro selection for fusaric acid resistant barley plants. Plant Breeding, 99(2), 159–163. doi: 10.1111/j.1439-0523.1987.tb01166.x
Kornia, T. M., & Ignatova, S. O. (2008). Researches of selective properties of cultured liquid of Fusarium graminearum schwabe of common wheat. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series Biology, 3, 99–106. [In Ukrainian]
Ivchenko, T. V., & Mozgovska, G. V. (2013). Preparation of filtrates of culture liquid of the fungus Fusarium solani Sacc. for use in cell breeding of eggplant for resistance to Fusarium wilt. Plant Breeding and Seed Production, 103, 135–142. doi: 10.30835/2413-7510.2013.54078
Niehaus, E.-M., Díaz-Sánchez, V., von Bargen, K. W., Kleigrewe, K., Humpf, H.-U., Limón, M. C., & Tudzynski, B. (2014). Fusarins and fusaric acid in fusaria. In J. F. Martín, C. García-Estrada, & S. Zeilinger (Eds.), Biosynthesis and molecular genetics of fungal secondary metabolites (pp. 239–262). New York, NY: Springer. doi: 10.1007/978-1-4939-1191-2_11
Zakharchuk, N. A. (2013). Effectiveness of in vitro selection of potatoes for resistance to Fusarium oxysporum and Fusarium sambucinum. Bulletin of the Sumy National Agrarian University. Series: Agronomy and Biology, 11, 188–191. [In Ukrainian]
Mishchenko, S. V., Tkachenko, S. M., & Kryvosheeva, L. M. (2002). Use of culture of isolated flax cells and tissues in vitro: directions, achievements, prospects. In Scientific readings for the 85th anniversary of the birth of V. G. Virovets: materials of the scientific and practical conference (pp. 118–123). Glukhiv: N.p. [In Ukrainian]
Kuźniak, E. (2001). Effects of fusaric acid on reactive oxygen species and antioxidants in tomato cell cultures. Journal of Phytopathology, 149(10), 575–582. doi: 10.1046/j.1439-0434.2001.00682.x
Toyoda, H., Matsuda, Y., Shimizu, K., Ogata, H., Hashimoto, H., & Ouchi, S. (1988). In vitro selection of fusaric acid-resistant regenerants from tomato leaf explant-derived callus tissues. Plant Tissue Culture Letters, 5(2), 66–71. doi: 10.5511/plantbiotechnology1984.5.66
Arumugam, T., Ghazi, T., Abdul, N. S., & Chuturgoon, A. A. (2021). A review on the oxidative effects of the fusariotoxins: Fumonisin B1 and fusaric acid. In V. B. Patel, & V. R. Preedy (Eds.), Toxicology: Oxidative Stress and Dietary Antioxidants (pp. 181–190). Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-819092-0.00019-4
Pavlovkin, J., Mistrik, I., & Prokop, M. (2004). Some aspects of the phytotoxic action of fusaric acid on primary Ricinus roots. Plant Soil and Environment, 50(9), 397–401. doi: 10.17221/4050-PSE
O’Donnell, K., Sutton, D. A., Fothergill, A., McCarthy, D., Rinaldi, M. G., Brandt, M. E., Zhang, N., & Geiser, D. M. (2008). Molecular phylogenetic diversity, multilocus haplotype nomenclature, and in vitro antifungal resistance within the Fusarium solani species complex. Journal of Clinical Microbiology, 47(8), 2477–2490. doi: 10.1128/jcm.02371-07
Melnychuk, M. D., Kliachenko, O. L., Kolomiiets, Yu. V., & Antipov, I. A. (2013). Biotechnology. Practicum. Kyiv: Agrar Media Group. [In Ukrainian]
Ivchenko, T. V., Kornienko, S. I., & Kondratenko, S. I. (2013). Cellular technologies for creating the initial selection material of the main vegetable plants in in vitro culture (methodical recommendations). Kharkiv: Pleiada. [In Ukrainian]
Miroshnychenko, V. P., Serhiienko, O. F., & Ivchenko, T. V. (2004). Methods of research in the culture of isolated tissues of vegetable plants. Merefa: IOB UAAS. [In Ukrainian]
Minukhin, V. V., Zamazii, T. M., & Kovalenko, N. I. (Eds.). (2016). Pathogenic fungi: methodological guidelines for the discipline "Microbiology, virology and immunology with microbiological diagnostics" for undergraduate students of the II-IV course in the specialty "Laboratory diagnostics". Kharkiv: KhNMU. [In Ukrainian]
Kimura, M., Tokai, T., Takahashi-Ando N., Ohsato, S., & Fujimura, M. (2007). Molecular and genetic studies of Fusarium trichothecenes bio-synthesis: pathways, genes, and evolution. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 71, 2105–2123. doi: 10.1271/bbb.70183
Ushkarenko, V. O., Nikishenko, V. L., Holoborodko, S. P., & Kokovikhin, S. V. (2008). Dispersion and correlation analysis of the results of field experiments. Kherson: Ailant. [In Ukrainian]
