Вплив природних гідрогелевих полісахаридів на ріст і розвиток рослин у культурі in vitro
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.13.3.2025.348431Ключові слова:
гель, корені, пагони, поживне середовище, ризогенезАнотація
Мета. Оцінити оцінити вплив різних природних гідрогелевих полісахаридів (агар-агару, карагенану та гелану) на ріст і розвиток рослин у культурі in vitro. Методи. Дослідження проводили на насінні та вегетативних експлантах Lens culinaris, Fagopyrum esculentum, Sinapis alba, Sorghum bicolor, Sorghum oryzoidum та Arabidopsis thaliana як тест-об’єкта. Культивування здійснювали на адаптованих середовищах за прописом Мурасіге – Скуга з використанням твердих, напіврідких і рідких форм полісахаридів. Контрольним варіантом було середовище на основі агар-агару. Поживні середовища готували з дотриманням стандартів ISO 11133:2014 та ISO 9001:2015. Культуру підтримували за температури 24 ± 2 °C і фотоперіоду 16/8 год. Експерименти проводили у трьох повтореннях, по 10 рослин у кожному, з оцінкою появи перших коренів, швидкості росту пагонів, висоти рослин, кількості пагонів, початку розвитку нових пагонів та стійкості проти бактеріальних інфекцій. Результати. Дослідження показали, що фізико-хімічні властивості гелеутворювачів істотно впливають на ріст і морфогенез рослин. Найкращі показники спостерігалися на середовищах із геланом: перші корені з’являлися раніше (Arabidopsis thaliana – 8–10 діб; Sorghum bicolor – 11–12 діб; Lens culinaris – 13–14 діб), швидкість росту пагонів була максимальною (0,18–0,22 см/добу), висота рослин досягала 6,3–12,0 см, а кількість пагонів – 4–7 шт. Напіврідкі середовища також забезпечували високі показники росту та активність морфогенетичних процесів, тоді як рідкі форми дещо знижували швидкість росту, хоча зберігалася висока фітосанітарна стабільність. Карагенан демонстрував проміжні результати: прискорював коренеутворення порівняно з агар-агаром і підвищував стійкість проти бактеріальних інфекцій, особливо в напіврідкому стані. Агар-агар забезпечував базовий ріст і розвиток рослин, проте рідкі його форми характеризувалися повільним ростом і високою ймовірністю бактеріального зараження. Виявлено, що гелан та напіврідкі форми полісахаридних середовищ є оптимальними для швидкого коренеутворення, високого приросту пагонів і ефективного захисту від контамінації. Висновки. Гелан у твердому та напіврідкому стані є найефективнішим гелеутворювачем для культивування різних видів рослин in vitro, забезпечуючи інтенсивний ріст, високу продуктивність пагонів та надійний захист від бактеріальних інфекцій. Карагенан може використовуватися як проміжна альтернатива, а агар-агар залишає традиційне, але менш ефективне середовище для експериментів. Отримані дані мають практичне значення для оптимізації умов in vitro-культивування і підвищення фітосанітарної стабільності культур.
Посилання
Cameron, S. I. (2006). Plant tissue culture gelling agents and supports: History, development and function. In J. A. Teixeira da Silva (Ed.), Floriculture, ornamental and plant biotechnology: Advances and topical issues (Vol. 5, pp. 171–190). Global Science Books.
Cameron, S. I. (2008). Tissue culture gel firmness: Measurement and effects on growth. In S. D. Gupta, & Y. Ibaraki (Eds.), Plant tissue culture engineering. Focus on biotechnology (pp. 329–337). Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-3694-1_17
Rees, D. A. (1972). Polysaccharide gels and their interactions. Chemistry and Industry, 19, 630–636.
Calleberg, E. K., & Johansson, L. B. (1996). Effect of gelling agents on anther cultures. In S. M. Jain, S. K. Sopory, & R. E. Veilleux (Eds.), In vitro haploid production in higher plants. Current plant science and biotechnology in agriculture (pp. 189–203). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1860-8_11
Shigeta, J., Sato, K., Tanaka, S., Nakayama, M., & Mii, M. (1996). Efficient plant regeneration of asparagus by inducing normal roots from in vitro multiplied shoot explants using gellan gum and glucose. Plant Science, 113(1), 99–104. https://doi.org/10.1016/0168-9452(95)04273-3
Klimaszewska, K., & Smith, D. R. (1997). Maturation of somatic embryos of Pinus strobus is promoted by a high concentration of gellan gum. Physiologia Plantarum, 100(4), 949–957. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1997.tb00022.x
Huang, L.-C., Kohashi, C., Vangundy, R., & Murashige, T. (1995). Effects of common components on hardness of culture media prepared with Gelrite™. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 31(2), 84–89. https://doi.org/10.1007/BF02632242
Hayashi, L., Faria, G. S. M., Nunes, B. G., Zitta, C. S., Scariot, L. A., Rover, T., Felix, M. R. L., & Bouzon, Z. L. (2011). Effects of salinity on the growth rate, carrageenan yield, and cellular structure of Kappaphycus alvarezii (Rhodophyta, Gigartinales) cultured in vitro. Journal of Applied Phycology, 23(3), 439–447. https://doi.org/10.1007/s10811-010-9595-6
Hossain, Md. M., Sultana, F., Khan, S., Nayeema, J., Mostafa, M., Ferdus, H., Tran, L.-S. P., & Mostofa, M. G. (2024). Carrageenans as biostimulants and bio-elicitors: Plant growth and defense responses. Stress Biology, 4(1), Article 3. https://doi.org/10.1007/s44154-023-00143-9
Manchanda, P., & Gosal, S. S. (2012). Effect of activated charcoal, carbon sources and gelling agents on direct somatic embryogenesis and regeneration in sugarcane via leaf roll segments. Sugar Tech, 14(2), 168–173. https://doi.org/10.1007/s12355-012-0143-3
Bhattacharya, P., Dey, S., & Bhattacharyya, B. C. (1994). Use of low-cost gelling agents and support matrices for industrial scale plant tissue culture. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 37(1), 15–23. https://doi.org/10.1007/BF00048112
Mateen, A., Hussain, S., Rehman, S. U., Mahmood, S., & Khan, M. A. (2012). Suitability of various plant derived gelling agents as agar substitute in microbiological growth media. African Journal of Biotechnology, 11(45), 10362–10367.
Karimi, S., Salehi, H., & Ashiri, F. (2016). Tragacanth, a novel and cheap gelling agent in carnation and miniature rose tissue culture media. Journal of Ornamental Plants, 6(4), 253–260.
Bilynska, O. V., & Dulniev, P. H. (2014). Effect of medium gelatinized component on the efficiency of spring barley (Hordeum vulgare L.) haploid production in anther culture in vitro. Factors of Experimental Evolution of Organisms, 15, 20–24. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178242
Jain-Raina, R., & Babbar, S. B. (2011). Evaluation of blends of alternative gelling agents with agar and development of xanthagar, a gelling mix, suitable for plant tissue culture media. Asian Journal of Biotechnology, 10, 153–164. https://doi.org/10.3923/ajbkr.2011.153.164
Jain, R., & Babbar, S. B. (2006). Xanthan gum: An economical substitute for agar in plant tissue culture media. Plant Cell Reports, 25(2), 81–84. https://doi.org/10.1007/s00299-005-0039-8
Derzhspozhyvstandart Ukrainy. (2002). Cereal seeds. Sorghum (Sorghum bicolor L.). Specifications (DSTU 4141-2002). [In Ukrainian]
Derzhspozhyvstandart Ukrainy. (2002). Legume seeds. General specifications (DSTU 4130-2002). [In Ukrainian]
Derzhspozhyvstandart Ukrainy. (2002). Buckwheat seeds (Fagopyrum esculentum Moench). Specifications (DSTU 4133-2002). [In Ukrainian]
Derzhspozhyvstandart Ukrainy. (2002). Oilseeds. White mustard (Sinapis alba L.). Specifications (DSTU 4134-2002). [In Ukrainian]
Derzhstandart Ukrainy. (1995). Seedlings of fruit and ornamental crops. General specifications (DSTU 2808-95). [In Ukrainian]
Melnychuk, M. D., Hryhoriuk, I. P., Novak, T. V. Kliachenko, O. L., & Kolomiiets, Yu. V. (2011). Biotechnology. Workshop. Ahrar Media Hrup. [In Ukrainian]
International Organization for Standardization. (2014). Microbiology of food, animal feed and water – Preparation, production, storage and performance testing of culture media (ISO Standard No. 11133:2014).
International Organization for Standardization. (2017). Water quality – Enumeration of Legionella (ISO Standard No. 11731:2017).
International Organization for Standardization. (2015). Quality management systems – Requirements (ISO Standard No. 9001:2015).
International Organization for Standardization. (2016). Medical devices – Quality management systems – Requirements for regulatory purposes (ISO Standard No. 13485:2016).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 В. І. Войтовська, Л. І. Воєвода, О. В. Притула, Л. М. Кононенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
"Новітні агротехнології" дотримується авторських прав та дозволів CREATIVE COMMONS для журналів із відкритим доступом.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- автори лишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, яка дає змогу іншим особам вільно поширювати опубліковане дослідження з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі;
- автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи такою, якою її було опубліковано цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
