RU2456344C2 - Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде аи для плантационного лесовыращивания - Google Patents
Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде аи для плантационного лесовыращивания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456344C2 RU2456344C2 RU2010114891/10A RU2010114891A RU2456344C2 RU 2456344 C2 RU2456344 C2 RU 2456344C2 RU 2010114891/10 A RU2010114891/10 A RU 2010114891/10A RU 2010114891 A RU2010114891 A RU 2010114891A RU 2456344 C2 RU2456344 C2 RU 2456344C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- larch
- medium
- gellan gum
- mesoinosit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Abstract
Готовят базовую среду АИ, включающую микро- и макроэлементы, витамины, источники железа, органические вещества в заданном количественном содержании компонентов в соответствующей модификации состава среды по MSG. В полученную среду вводят экспланты зародышей семян, отобранных на стадии созревания семядолей с деревьев лиственницы сибирской, устойчивых к лиственничной почковой галлице. Способ на этапах соматического эмбриогенеза предусматривает дополнительное включение в базовую среду АИ следующих компонентов. На этапе инициации - мезоинозит - 1 г/л, 2,4Д - 2 мг/л, 6-БАП - 1 мг/мл, сахарозу - 30 г/л, агар - 7 г/л; на этапе пролиферации - мезоинозит - 1 г/л, 2,4Д - 2 мг/л, 6-БАП - 0,5 мг/мл, сахарозу - 20 г/л, Gellan gum - 4 г/л, а содержание гидролизата казеина уменьшают до 500 мг/л; на этапе предвызревания - мезоинозит - 1 г/л, сахарозу - 30 г/л; на этапе созревания - мезоинозит - 1 г/л, АБК - 32 мг/л, ИМК - 0,2 мг/л, сахарозу - 40 г/л, Gellan gum - 4 г/л; на этапе прорастания - Gellan gum - 4 г/л, а концентрацию макро-, и микроэлементов снижают в 2 раза и исключают источники органического азота и витаминов. Способом выращены соматические растения регенеранты лиственницы сибирской, устойчивые к лиственничной почковой галлице, из которых создают здоровые лиственничные леса, отличающиеся быстрым ростом и высокой урожайностью.
Description
Изобретение относится к лесному хозяйству, а именно к созданию сортового плантационного лесовыращивания на основе современных инновационных биотехнологий. Цель исследования - разработка способа микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro. Практическое применение изобретения выражается в создании лесосоменных плантаций лиственницы сибирской, устойчивых к патогенам, отличающихся быстрым ростом и высокой урожайностью.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ микроклонального размножения путем соматического эмбриогенеза ряда видов хвойных, широко используемого за рубежом при реализации программы MVF (Multi Variety Forest) [1]. Эта программа включает массовое размножение улучшенных, генетически паспортизированных хвойных видов через соматический эмбриогенез.
Соматический эмбриогенез имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами клонального размножения - прививками и черенками. Прививки являются дорогостоящими и имеют слабую приживаемость, а микрочеренкование связано с проблемой укоренения, которое у хвойных видов практически отсутствует. Микроклональное размножение через соматический эмбриогенез позволит получить массовое образование de novo растений регенерантов с хорошо развитым стеблем и корнем. Этот эффективный метод регенерации растений позволяет сохранять генетические ресурсы на протяжении длительного периода времени благодаря высокой продуктивности пролиферирующей эмбриональной массы и ее способности подвергаться длительной криоконсервации. С помощью соматического эмбриогенеза можно производить массовое тиражирование высокопродуктивных, устойчивых к патогенам чистых линий и гибридов растений для создания лесосеменных плантаций.
Однако, несмотря на активные исследования зарубежных ученых по соматическому эмбриогенезу, регенерация растений в культуре in vitro этим способом размножения все еще остается проблематичной для большинства видов хвойных. Критическим моментом технологии является слабая отзвывчивость генотипов на выращивание их в культуре in vitro и применение среды, обеспечивающей образование и прорастание соматических зародышей.
Для российский видов хвойных способ получения соматических зародышей до сих пор остается неразработанным, и прежде всего для лиственниц - основных лесообразователей Европы и Сибири. Среды, MS MSG [2-5], применяемые зарубежными учеными для реализации соматического эмбриогенеза у трех видов лиственницы и их гибридов: лиственницы европейской, лиственницы японской и лиственницы западной для лиственницы сибирской не подходят. На средах MS и MSG у лиственницы сибирской идет образование морфогенного каллуса, соматические зародыши иногда образуются, но не вызревают [6].
Эта проблема соматического эмбриогенеза у лиственницы сибирской решается техническим результатом настоящего изобретения. Впервые в мире был разработан способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на вновь созданной базовой питательной среде АИ, не имеющей себе аналога ни в России, ни за рубежом, с применением вновь разработанной уникальной новой технологии соматического эмбриогенеза из зиготических зародышей лиственницы сибирской, устойчивой к лиственничной почковой галлице, а также со строгим учетом сроков взятия образцов.
Осуществление изобретения
Производят отбор деревьев лиственницы сибирской с высокой регенерационной способностью, у непораженных (устойчивых) к лиственничной почковой галлице. Отобранные деревья подвергаются контролируемому опылению для получения чистых линий. Строго учитываются сроки взятия образцов - семена собирают в предсемядольной стадии развития зародыша. Семена поверхностно стерилизуют 5% раствором KJ в течение трех минут, промывают в дистиллированой воде (три раза), мегагаметофиты обрабатывают перекисью водорода, помещают на увлажненную фильтровальную бумагу и переносят на питательную среду АИ.
Питательная базовая среда АИ готовится заранее.
Состав питательных сред, используемых в экспериментах по культуре in vitro у лиственницы
Компоненты среды | Концентрация элемента в среде, мг/л | ||
Макроэлементы: | MS | АИ | MSG |
NH4NO3 | 1650 | - | - |
KNO3 | 1900 | 1060 | 100 |
CaCl2×2H2O | 440 | - | 440 |
MgSO4×7H2O | 370 | 570 | 370 |
КН2РO4 | 170 | 150 | 170 |
(NH4)2SO4 | - | 450 | - |
КСl | - | - | 740 |
CaCl2 | - | 158 | - |
Микроэлементы: | |||
Kl | 0,83 | 1,2 | 0,83 |
Н3ВО3 | 0,62 | 8,69 | 0,62 |
MnSO4×4H2O | 22,3 | - | 22,3 |
ZnSO4×7H2O | 8,6 | 13,05 | 8,6 |
Na2MoO4×2H2O | 0,25 | 0,375 | 0,25 |
CuSO4×6H2O | 0,025 | 0,160 | 0,025 |
CoCb×6H2O | 0,025 | 0,0515 | 0,025 |
MnSO4×H2O | - | 13,60 | - |
Железо: | |||
FeSO4×7H2O | 27,8 | 27,8 | 27,8 |
Na2×ЭДТА | 37,3 | 37,3 | 37,3 |
Витамины и органические вещества: | |||
Мезоинозит | 100 | 1000 | 100 |
Тиамин | 0,1 | 1 | 0,1 |
Глицин | 2,0 | - | - |
Пиридоксин | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Никотиновая кислота | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Глутамин | 500 | 500 | 500 |
Гидролизат казеин | 1000 | 1000 | 1000 |
Аскорбиновая кислота | - | 400 | - |
рН | 5,8 | 5.8 | 5,8 |
ТЕХНОЛОГИЯ СОМАТИЧЕСКОГО ЭМБРИОГЕНЕЗА ИЗ ЗИГОТИЧЕСКИХ ЗАРОДЫШЕЙ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ
Технологию соматического эмбриогенеза осуществляют на основе заявленной среды АИ.
Первый этап - инициация эмбриогенного каллуса
Экспланты помещают на питательную среду АИ, дополненную мезоинозитом - 1 г/л, 2,4-Д - 2 мг/л, 6-БАП - 1,0 мг/л, сахарозой - 30 г/л, агаром - 7 г/л. Экспланты выдерживают в темноте, при Т=25°С, продолжительность культивирования 4-6 недель.
Второй этап - пролиферация эмбриогенного каллуса
Образовавшиеся каллусы переносят на базовую питательную среду АИ, дополненную мезоинозитом - 1 г /л, 2.4-Д - 2 мг/л, 6-БАП - 0,5 мг/л, сахарозой - 20 г/л. Уменьшают содержание гидролизата казеина до 500 мг/л. Gellan gum составляет 4 г/л. Каллусы выдерживают в темноте, при Т=25°С,продолжительность культивирования 2 мес.-2 года; пересадка каждые 14 дней.
Третий этап - предвызревание соматических звродышей
Эмбриогенные каллусы помещают в жидкую питательную среду АИ, дополненную, мезоинозитом -1 г /л, сахарозой - 30 г/л. Образовавшиеся каллусы подвергают встряхиванию на круговой качалке в течение 3-6 дней при низкой световой интенсивности (20 mmol m-2 s-1), при Т=25°С.
Четвертый этап - созревание соматических зародышей
Эмбриогенный каллусы с соматическими зародышами переносят на базовую питательную среду АИ, дополненную мезоинозитом - 1 г /л, АБК-32 мг/л, ИМК - 0,2 мг/л, сахарозой - 40 г/л, Gellan gum - 4 г/л. Образцы выдерживают в темноте, при Т=25°С, 4 недели. Регуляторы роста стерилизуют фильтрованием и добавляют в питательую среду.
Пятый этап - прорастание соматических зародышей
Прорастание соматических зародышей лиственницы сибирской проводят на базовой питательной среде АИ, в которой в 2 раза было снижена концентрация микромакроэлементов и железа, а также исключены источники органического азота и витаминов. Gellan gum составляет 4 г/л. Прорастание идет при низкой световой интенсивности (20 mmol m -2 з-1)при Т=25°С в течение 5-6 недель до появления эпикотиля.
Шестой этап - рост растений регенерантов лиственницы сибирской в почве
Соматические зародыши длиной 1.5 мм помещают в экопочву:
песок/торф)/вермикулит: 1/1/1+0,1% р-р N:P:K=20/20/20.
Седьмой этап - рост регенерантов лиственницы сибирской в условиях теплицы
Технический результат изобретения обеспечивают масштабированием процесса получения соматических зародышей, что выражается в создании длительно пролиферирующей эмбриональной массы (3 года и более), способной подвергаться криоконсервации. Вес эмбриональной массы (ЭМ) от одного экспланта на пролиферационной среде АИ в течение одного месяца составит 22,7+0.62 г. Число соматических зародышей в 100 мг ЭМ колеблется от 210 до 390 штук (в среднем 300). За год эта масса составит 2270 г. Следовательно, за год можно получить 681000 штук соматических зародышей, за два года число зародышей удвоится. За три года утроится и т.д. Полученные соматические сеянцы отличаются быстрым ростом; они в 3 раза превышают размеры обычных сеянцев. За период вегетации (три месяца) соматические сеянцы дают 2-3 прироста: высота их составляет 14.1±0.7 см против 2 см (контроль).
Источники информации
1. Park Y-S. Implementation in conifers somatic embryogenesis in clonal forestry: technical requirement and development considerations // Ann. For. Sci. - 2002. - V.59. - P.651-656.
2. Lelu M., Bastien.C., Kilmaszewska К, Ward C., Charest J.. An improved method for somatic plantlet production in hybrid larch (Larix × leptoeuropaea). Part 1 Somatic embryo maturation//Plant CellTissue and Organ Culture. - 1994. - Vol.36. - P.107-115.
3. Lelu M., Bastien C., Kilmaszewska K., Ward C., Charest.L.Plantlet production in hybrid larch (Larix × leptoeuropaea). Part 2 Control of germination and plantlet development //Plant Cell,Tissue and Organ Culture. - 1994. - Vol.36. - P-117-127'.
4. Becwar M., Nagmani R., Wann.S. Initiation of embryogenic cultures and somatic embryo development in loblolly pine (Pinus taeda) // Can..1. For. Res. - 1990. - V.20. - P.810-817.
5. Murashige Т., Skoog F.A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. - 1962. - V.15. - №4. - P.473-497.
6. Белоруссова А.С., Третьякова И.Н. Особенности формирования соматических зародышей у лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb), Эмбриологические аспекты - 2008. - Том.39. №2. - С.1-10.
Claims (1)
- Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез для плантационного лесовыращивания, характеризующийся тем, что готовят базовую среду АИ, включающую растворы макроэлементов: KNO3 - 1060 мг/л, MgSO4·7Н2O - 570 мг/л, КН2РO4 - 150 мг/л, (NH4)2SO4 - 450 мг/л, СаCl12 - 158 мг/л, микроэлементов: KJ - 1,2 мг/л, Н3ВO3 - 8,69 мг/л, ZnSO4·7H2O - 13,05 мг/л, Na2MoO4·2Н2O - 0,375 мг/л, CuSO4·6Н2O - 0,160 мг/л, СоCl2·6Н2O - 0,0515 мг/л, MnSO4·Н2O - 13,6 мг/л, железа: FeSO4·7Н2O - 27,8 мг/л, Na2 ЭДTA - 37,3 мг/л, витаминов и органических кислот: мезоинозит - 1000 мг/л, тиамин - 1 мг/л, пиридоксин - 0,5 мг/л, никотиновая кислота - 0,5 мг/л, глутамин - 500 мг/л, гидролизат казеина - 1000 мг/л, аскорбиновая кислота - 400 мг/л, далее в среду АИ вводят экспланты зародышей семян, собранных на стадии созревания семядолей с деревьев лиственницы сибирской с высоким репродуктивным потенциалом и устойчивых к лиственничной почковой галлице, предварительно простерилизованные 5%-ным спиртовым раствором йода и перекисью водорода, выдерживают их в данной среде при постоянной температуре 25°С, в темноте продолжительностью: на этапе инициации от 4 до 6 недель, на этапе пролиферации от 2 месяцев до 2 лет с пересадкой каждые 2 недели, на этапе созревания - 4 недели; при фотопериоде 8/16 ч при низкой световой интенсивности 20 mmol m-2 s-1 продолжительностью: на этапе предвызревания от 3 до 6 дней, на этапе прорастания от 5 до 6 недель, дополнительно включая в базовую среду АИ на каждом этапе следующие компоненты: на этапе инициации - мезоинозит - 1 г/л, 2,4Д - 2 мг/л, 6-БАП - 1 мг/мл, сахарозу - 30 г/л, агар - 7 г/л; на этапе пролиферации - мезоинозит - 1 г/л, 2,4Д - 2 мг/л, 6-БАП - 0,5 мг/л, сахарозу - 20 г/л, Gellan gum - 4 г/л, а содержание гидролизата казеина уменьшают до 500 мг/л; на этапе предвызревания - мезоинозит - 1 г/л, сахарозу - 30 г/л, на этапе созревания - мезоинозит - 1 г/л, АБК - 32 мг/л, ИМК - 0,2 мг/л, сахарозу - 40 г/л, Gellan gum - 4 г/л; на этапе прорастания - Gellan gum - 4 г/л, а концентрацию макро-, микроэлементов снижают в 2 раза и исключают источники органического азота и витаминов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114891/10A RU2456344C2 (ru) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде аи для плантационного лесовыращивания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114891/10A RU2456344C2 (ru) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде аи для плантационного лесовыращивания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010114891A RU2010114891A (ru) | 2011-10-20 |
RU2456344C2 true RU2456344C2 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=44998880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010114891/10A RU2456344C2 (ru) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде аи для плантационного лесовыращивания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456344C2 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107079814B (zh) * | 2017-04-21 | 2018-11-09 | 山东建筑大学风景园林规划研究所 | 一种耐盐碱速生白榆无性系叶片愈伤组织诱导及分化方法 |
CN115250913B (zh) * | 2022-07-25 | 2023-06-20 | 三峡大学 | 一种盐肤木体细胞胚胎发生与植株再生方法 |
-
2010
- 2010-04-13 RU RU2010114891/10A patent/RU2456344C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТРЕТЬЯКОВА И.Н., БАРСУКОВА А.В., САВЕЛЬЕВ С.С., СИРЕНКО А.С. Сочетание классической селекции и применения современных методов биотехнологии для сохранения генофонда хвойных видов Сибири. Актуальные проблемы прикладной генетики, селекции и биотехнологии растений. Сборник научных трудов. - Ялта, 2009, т.131, с.5-9. ТРЕТЬЯКОВА И.Н., БАРСУКОВА А.В. Сохранение генофонда хвойных видов Сибири при помощи соматического эмбриогенеза in vitro современного метода биотехнологии. Хвойные бореальной зоны, 2010, т.XXVII, № 1-2, с.203-206. БЕЛОРУССОВА А.С. Закономерности соматического эмбриогенеза и андроклинии у лиственницы сибирской (Larix sibrica Ledeb): эмбриологические аспекты. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. к.б.н., 2007, с.1-17. БЕЛОРУССОВА А.С., ТРЕТЬЯКОВА И.Н. Особенности формирования соматических зародышей у лиственницы сибирской: эмбриологические аспекты. Онтогенез, 2008, т.39, № 2, с.106-115. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010114891A (ru) | 2011-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dunstan et al. | Somatic embryogenesis in woody plants | |
Pati et al. | In vitro propagation of rose—a review | |
Lai et al. | Somatic embryogenesis in longan [Dimocarpus longan Lour.] | |
Radojevic | Plant regeneration of Aesculus hippocastanum L.(horse chestnut) through somatic embryogenesis | |
Jafari et al. | In vitro shoot proliferation of Passiflora caerulea L. via cotyledonary node and shoot tip explants | |
CN111280065A (zh) | 一种落叶松体细胞胚再生的方法 | |
Tang et al. | Plant regeneration from embryogenic cultures initiated from mature loblolly pine zygotic embryos | |
Lupotto | Propagation of an embryogenic culture of Medicago sativa L. | |
US7932086B2 (en) | Commercially viable process for in vitro mass culture of Jatropha curcas | |
RU2456344C2 (ru) | Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде аи для плантационного лесовыращивания | |
JPH0322934A (ja) | 植物苗の製造方法 | |
Chandra et al. | Synthetic seed—Future prospects in crop improvement | |
CA1309367C (en) | Efficient method for regenerating cotton from cultured cells | |
RU2743967C1 (ru) | Способ получения посадочного материала хризантемы в условиях in vitro | |
Park et al. | Adventitious shoot regeneration in chrysanthemum as affected by plant growth regulators, sucrose, and dark period | |
JPH0823806A (ja) | チューリップ属植物の増殖培養方法 | |
Ewald | Micropropagation of yew (Taxus baccata L.) | |
Sharma et al. | Synthetic Seed Technology in Horticultural Crops for Conservation and Utilisation of Germplasm | |
Gupta et al. | Loblolly pine: Micropropagation, somatic embryogenesis and encapsulation | |
RU2481766C1 (ru) | Способ получения растений-регенерантов ириса мечевидного (i. ensata thunb.) in vitro | |
RU2815450C1 (ru) | Способ клонального микроразмножения секвойи вечнозеленой (Sequoia sempervirens L.) | |
Sharothi et al. | In vitro Propagation of an Ornamental Bamboo (Bambusa tuldoides Munro) | |
JPH03277219A (ja) | バラの組織培養法 | |
Tang et al. | Loblolly pine (Pinus taeda) | |
Jalali et al. | Influence of salt concentration of media and plant growth regulator combination on callus formation and somatic embryogenesis of Cyclamen persicum Mill |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180323 |