en   ru   uk  
 
 
Физиология растений и генетика 2017, том 49, № 6, 495-505, doi: https://doi.org/10.15407/frg2017.06.495

СПЕЦИФІЧНІСТЬ ДИФЕРЕНЦІАЦІЇ КЛІТИН У КАЛЮСАХ СТІЙКОЇ ДО КАШТАНОВОЇ МІНУЮЧОЇ МОЛІ ФОРМИ ГІРКОКАШТАНА ЗВИЧАЙНОГО IN VITRO

Ліханов А.Ф., Оверченко О.В., Костенко С.М., Субін О.В.

  • Інститут еволюційної екології Національної академії наук України, Київ
  • Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ

Досліджено специфіку калюсогенезу і диференціації клітин гіркокаштана звичайного нестійкої (NRP) і стійкої (RP) до каштанової мінуючої молі форм з урахуванням особливостей первинного і вторинного метаболізму рослинних тканин. З’ясовано, що ініціація калюсогенезу на листкових експлантатах спостерігається на поживному середовищі DKW з додаванням 0,5 мг/л кінетину і 3,0 мг/л 2,4-Д. Структурно в неморфогенних калюсах NRP і RP форм гіркокаштана звичайного виділено три зони. У RP форми поверхнева тканина (III зона) складалась із клітин з товстими клітинними стінками, заповненими конденсованими танінами. Під зовнішнім прошарком калюсу (II зона) виділено паренхіму з тонкими клітинними стінками. У цій зоні формувались численні трахеальні елементи, здатні пришвидшувати транспорт поживних речовин, сприяти живленню і диференціації клітин. Внутрішня (I зона) калюсу складалась із паренхімних клітин, у протопластах яких утворювались аморфні комплекси полісахаридів і танінів. Показано, що інтенсивне відкладання лігніну у вторинних стінках клітин поверхні калюсу RP форми відбувалось в умовах підвищеної активності аніонних пероксидаз, яка була в 5 і більше разів вищою, ніж у NRP. Відносно RP форм рослин гіркокаштана звичайного отримано підтвердження існуючого припущення про те, що життєздатність гусениць каштанової мінуючої молі залежить від в’язкості клітинного соку і мало пов’язана з вмістом у листках фенолів. Кінематична в’язкість водних екст­рактів листків RP форми (1,889 мм2/c) була в 1,53 раза вищою, ніж у NRP (1,214 мм2/c). Вміст фенольних речовин, навпаки, в 2 рази вищий у листках NRP форми. Наявність у тканинах багатшого кількісного і якісного складу вільних амінокислот підтверджує положення про особливості первинного і вторинного метаболізму RP форми. Специфіка фізіологічних процесів калюсних тканин RP форми у цілому є зручною моделлю для дослідження механізмів стійкості рослин гіркокаштана звичайного до патогенів і шкідників.

Ключові слова: Aesculus hippocastanum L., common horse chestnut, callus, cells, regeneration, morphogenesis

Физиология растений и генетика
2017, том 49, № 6, 495-505

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

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