Исследована специфика каллюсогенеза и дифференциации клеток конского каштана обыкновенного неустойчивой (NRP) и устойчивой (RP) к каштановой минирующей моли форм с учетом особенностей первичного и вторичного метаболизма растительных тканей. Выяснено, что инициация каллюсогенеза на листовых эксплантатах наблюдается на питательной среде DKW с добавлением 0,5 мг/л кинетина и 3,0 мг/л 2,4-Д. Структурно в неморфогенных каллюсах NRP и RP форм конского каштана обыкновенного выделены три зоны. У RP формы поверхностная ткань (III зона) состояла из клеток с толстыми клеточными стенками, заполненными конденсированными таннинами. Под внешней прослойкой каллюса (II зона) выделена паренхима с тонкими клеточными стенками. В этой зоне формировались многочисленные трахеальные элементы, способные ускорить транспорт питательных веществ, содействовать питанию и дифференциации клеток. Внутренняя (I зона) каллюса состояла из паренхимных клеток, в протопластах которых образовывались аморфные комплексы полисахаридов и таннинов. Показано, что интенсивное отложение лигнина во вторичных стенках клеток поверхности каллюса RP формы происходило в условиях повышенной активности анионных пероксидаз, которая была в 5 и более раз выше, чем у NRP. Относительно RP форм растений конского каштана обыкновенного получено подтверждение существующего предположения о том, что жизнеспособность гусениц каштановой минирующей моли зависит от вязкости клеточного сока и мало связана с содержанием в листьях фенолов. Кинематическая вязкость водных экстрактов листьев RP формы (1,889 мм2/с) была в 1,53 раза выше, чем у NRP (1,214 мм2/с). Содержание фенольных веществ, наоборот, в 2 раза выше в листьях NRP формы. Наличие в тканях более богатого количественного и качественного состава свободных аминокислот подтверждает положение об особенностях первичного и вторичного метаболизма RP формы. Специфика физиологических процессов каллюсных тканей RP формы в целом является удобной моделью для исследования механизмов устойчивости растений конского каштана обыкновенного к патогенам и вредителям.
Ключевые слова: Aesculus hippocastanum L., common horse chestnut, callus, cells, regeneration, morphogenesis
Полный текст и дополнительные материалы
В свободном доступе: PDFЦитированная литература
1. Andreeva, V.A. (1988). Peroxidase Enzyme: Participation in the plant defense mechanism. Moscow: Nauka [in Russian].
2. Gorshkova, T.A. (2007). Plant cell wall as a dynamic system. Moscow: Nauka [in Russian].
3. Zerova, M., Nikitenko, G & Narolskiy, N. (2007). Chestnut Mining Moth in Ukraine. Kiev [in Russian].
4. Lihanov, A.F., Pentelyuk, O.S., Grigoryuk, I.P. & Kostenko, S.M. (2016). Spatial specificity of accumulation of phenols in leaves of plants of bitter-chestnut common (Aesculus hippocastanum L.). Bioresursy i pryrodokorystuvannya, 8, No. 3-4, pp. 5-13 [in Ukrainian].
5. Sibgatullina, G.V., Haertdinova, L. R. & Gumerova, E. A. (2011). Methods for determining the redox status of cultured plant cells. Kazan: Kazan (Volga Region) Federal University [in Russian].
6. Ermakov, A.Y. (Ed.) (1972). Methods of biochemical research of plants. Leningrad: Kolos [in Russian].
7. Furst, G.G. (1979). Methods of anatomic-histochemical studies of plant tissues. Moscow: Nauka [in Russian].
8. Checheneva, T.M., Shavanova, K.E. & Mashkovska, S.P. (2010). Introduction to in vitro culture of different species of bitter chestnut (genus Aesculus L.). Fiziologiya i biokhimiya kult. rastenij, 42(2), pp. 132-136 [in Ukrainian].
9. Bueno, M.A., Gomez, A. & Manzanera, J.A. (2000). Somatic and gamatic embryogenesis in Quercus suber L. Somatic Embryogenesis in Woody Plants, 6, pp. 479-508. https://doi.org/10.1007/978-94-017-3030-3_16
10. D'Costa L.E. (2014). Resistance and susceptibility to the invasive leaf miner Cameraria ohridella within the genus Aesculus. (Extended abstract of Doctor Thesis). Royal Holloway, University of London.
11. Gastaldo, P., Carli, S. & Profumo, P.(1994). Somatic embryogenesis from stem Aesculus hippocastanum. Plant Cell Tiss. Organ Cult., 39, pp. 97-99. https://doi.org/10.1007/BF00037597
12. Jorgensen, J. (1989). Somatic embryogenesis in Aesculus hippocastanum L. by culture of filament callus. Journal of Plant Physiology, 135, pp. 240-241. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(89)80185-3
13. Kiss, J., Heszky, L.E., Kiss, E. & Gyulai, G.(1992). High efficiency adventive embryogenesis on somatic embryos of anther, filament and immature proembryo origin in horse-chestnut (Aesculus hippocastanum L.) tissue culture. Plant Cell Tissue and Organic Culture, 30, pp. 59-64. https://doi.org/10.1007/BF00040001
14. Oszmianski, J., Kalisz, S. & Aneta, W. (2014). The content of phenolic compounds in leaf tissues of white (Aesculus hippocastanum L.) and red horse chestnut (Aesculus carnea H.) colonized by the horse chestnut leaf miner (Cameraria ohridella Deschka & Dimic). Molecules,19, pp. 625-636. https://doi.org/10.3390/molecules190914625
15. Profumo, P., Dameri, R.M. & Modenesi, O.P. (1980). Aescin content in calluses from explants of Aesculus hippocastanum cotyledons grown in vitro. Giorn. Bot. Ital.,114, pp. 25-28. https://doi.org/10.1080/11263508009426430
16. Profurno, P., Caviglia, A.M., Gastaldo, P. & Damer, R.M. (1991). Aescin content in embryogenic callus and in embryoids from leaf explants of Aesculus hippocastanum. Planta Med., 57, pp. 50-52. https://doi.org/10.1055/s-2006-960016
17. Radojevic, L. (1988). Plant regeneration of Aesculus hippocastanum L. (horse chestnut) through somatic embryogenesis. Journal of Plant Physiology, 132, pp. 322-326. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(88)80114-7
18. Sarwar, M. & Skirvin, R.M. (1997). Effect of thidiazuron and 6-benzylaminopurine on adventitious shoot regeneration from leaves of three strains of 'McIntosh' apple (Malus x domestica Borkh.) in vitro. Sci. Horticul., 68, pp. 95-100. https://doi.org/10.1016/S0304-4238(96)00971-5
19. Saito, A.(1980). In vitro differentiation of embryoid from somatic callus tissues in Aesculus. Jap. For. Soc., 62(8), pp. 308-310.
20. Sediva, A., Vlasinova, H. & Mertelik, J. (2013). Shoot regeneration from various explants of horse chestnut (Aesculus hippocastanum L.). Sci. Horticul., 161, 223-227. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.06.030
21. Welander, M. (1988).Plant regeneration from leaf and stem segments of shoots raised in vitro from mature apple trees. Journal of Plant Physiology,132, pp.738-744. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(88)80238-4