RU2578394C1 - СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro - Google Patents

СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro Download PDF

Info

Publication number
RU2578394C1
RU2578394C1 RU2014149182/13A RU2014149182A RU2578394C1 RU 2578394 C1 RU2578394 C1 RU 2578394C1 RU 2014149182/13 A RU2014149182/13 A RU 2014149182/13A RU 2014149182 A RU2014149182 A RU 2014149182A RU 2578394 C1 RU2578394 C1 RU 2578394C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
medium
lemna minor
composition
edta
cultivation
Prior art date
Application number
RU2014149182/13A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Алексеевич Хватков
Мария Аркадьевна Чернобровкина
Анна Сергеевна Окунева
Сергей Владимирович Долгов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority to RU2014149182/13A priority Critical patent/RU2578394C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2578394C1 publication Critical patent/RU2578394C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к биотехнологии. Состав среды для культивирования растения семейства Рясковые (Lemna minor) в условиях in vitro включает фосфат калия монозамещенный - KH2PO4, четырехводный нитрат кальция - Ca(NO3)2×4H2O, нитрат калия - KNO3, семиводный сульфат магния - MgSO4×7H2O, двуводный молибдат натрия - Na2MoO4×2H2O, семиводный сульфат цинка - ZnSO4×7H2O, двунатриевый дигидрат этилендиаминтетрауксусной кислоты - Nа2ЭДТА×2H2O и борную кислоту - H3BO3, дополнительно содержит калия йодид - KI, кобальта хлорид - CoCl2×6H2O, глицин, глутамин, тиамин, пиридоксин, фолиевую кислоту, семиводный сульфат железа - FeSO4×7H2O, пятиводный сульфат марганца - MnSO4×5H2O, фруктозу и пятиводный сульфат меди - CuSO4×5H2O. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет повысить биологическую продуктивность Lemna minor за счет оптимизации содержания элементов питания в культивационной среде. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для производства как высокобелковых кормов в отраслях кормопроизводства, так и разнообразных белковых препаратов в фармацевтике и ветеринарии.
При культивировании растений семейства рясковых (разные виды Lemna, Wolffia, Spirodela) в условиях in vitro рядом исследователей рекомендованы среды, составленные по прописям Мурасиге-Скуга (наиболее универсальная среда) (Войнов Н.А. и др., 2009), Гамборга, Шенка-Хильдебрандта (Schenk and Hildebrandt, 1972; Gamborg et al., 1968; Boehm et al., 2001; Kruse et al., 2001; Li J. et al., 2004; Friedrich A.S., 2005).
Наиболее распространенными средами для водных и песчаных культур являются среды, составленные по прописям Кнопа, Стейнберга и Хогланда-Арнона (Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М., 1973; Steinberg, R., 1946; Knop, 1865; Hoagland and Arnon., 1938) и имеющие более низкое, по сравнению с вышеупомянутыми, содержание минеральных веществ. Все указанные среды разработаны для культивирования широкого круга растений, поэтому не в полной мере удовлетворяют индивидуальным потребностям в элементах питания отдельно взятого объекта, что не позволяет максимально реализовать его потенциальную биологическую продуктивность.
Наиболее близкой по биологической сущности к изобретению является среда Стейнберга (Steinberg, R., 1946), включающая в свой состав следующие компоненты, мас.%:
КН2РO4 0,43
К2НРO4 0,060
Ca(NO3)2×4H2O 1,41
KNO3 1,67
MgSO4×7H2O 0,48
FeCl3×6H2O 0,004
2ЭДТА×2Н2O 0,007
Na2MoO4×2H2O 0,0002
ZnSO4×7H2O 0,0008
MnCl2×4H2O 0,004
H3BO3 0,0006
Сахароза Остальное
К недостаткам указанной среды для культивирования водных растений относятся несбалансированность минерального питания для индивидуальных потребностей Lemna minor и практически полное отсутствие органических элементов питания за исключением сахарозы.
Задача изобретения - повышение биологической продуктивности Lemna minor за счет оптимизации содержания элементов питания в культивационной среде.
Поставленная задача достигается изменением баланса минеральных элементов в питательном растворе, заменой некоторых минеральных элементов и включением в раствор дополнительных как минеральных, так и органических компонентов. Для этого среда, включающая фосфат калия монозамещенный - КН2РO4, четырехводный нитрат кальция - Ca(NO3)2×4Н2O, нитрат калия - KNO3, семиводный сульфат магния - MgSO4×7H2O, двуводный молибдат натрия - Na2MoO4×2H2O, семиводный сульфат цинка - ZnSO4×7H2O, двунатриевый дигидрат этилендиаминтетрауксусной кислоты - Na2ЭДТА×2H2O и борную кислоту - Н3ВO3, дополнительно содержит калия йодид - KJ, кобальта хлорид - СоСl2×6Н2O, глицин, глутамин, тиамин, пиридоксин, фолиевую кислоту, семиводный сульфат железа - FeSO4×7H2O, пятиводный сульфат марганца - MnSO4×5H2O, фруктозу и пятиводный сульфат меди - CuSO4×5H2O при следующем содержании компонентов, мас.%:
КН2РO4 1,31-1,44
Ca(NO3)2×4H2O 1,89-2,09
KNO3 2,23-2,46
MgSO4×7H2O 1,14-1,26
FeSO4×7H2O 0,13-0,15
Na2ЭДТА×2H2O 0,18-0,20
KJ 0,0018-0,0020
Na2MoO4×2H2O 0,00021-0,00023
ZnSO4×7H2O 0,00096-0,00106
CuSO4×5H2O 0,00015-0,00017
MnSO4×5H2O 0,0015-0,0016
H3BO3 0,00086-0,00095
CoCl2×6H2O 0,00036-0,00040
Глицин 0,46-0,51
Глутамин 0,49-0,54
Тиамин 0,045-0,050
Пиридоксин 0,0044-0,0048
Фолиевая кислота 0,065-0,072
Фруктоза Остальное
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав раствора отличается от известных по содержанию всех компонентов ионной формой ряда компонентов и введением новых компонентов. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию «новизна». Разработанная среда обеспечила многократное повышение продуктивности Lemna minor по целому комплексу показателей, таких как прирост биомассы популяции, содержание тотального белка в 100 мг сырой массы и процентное содержание белка в сухой массе, обеспечивая при этом достаточно высокий показатель содержания сухого вещества, и не вызывая видимых физиологических отклонений в архитектонике растения. Наиболее важный показатель - выход тотального белка с популяции - также превосходит аналогичный показатель при культивировании Lemna minor на ранее известных аналогах сред. Таким образом, данный состав компонентов среды действительно увеличивает продуктивность объекта, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «существенные отличия».
Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены четыре варианта: прототип (среда Стейнберга (St)) и три варианта заявляемой среды (L4M«1» - среда составлена по наименьшей границе заявляемых допустимых интервалов масс компонентов, L4M«2» - среда составлена по средним величинам из заявляемых допустимых интервалов масс компонентов, L4M«3» - среда составлена по наибольшей границе заявляемых допустимых интервалов масс компонентов).
Смеси получили простым смешиванием. Среды готовили из концентрированных маточных растворов стандартной компоновки (Войнов Н.А. и др., 1998) (табл.1):
Figure 00000001
Figure 00000002
Растения помещали на жидкие питательные среды в количестве 10 растений в одну банку общим объемом 300 мл в трехкратной повторности для каждого из вариантов. Объем среды в каждой банке составлял 50 мл. Учетный период - 1 месяц со дня посадки (табл.2).
Figure 00000003
Приведенные в табл.2 данные по результатам дисперсионного анализа показали наличие достоверных различий фактора на 95% уровне значимости.
Из табл.2 следует, что заявляемая среда существенно превосходит по всем показателям продуктивности прототип. Так же полученные данные свидетельствуют о том, что при использовании граничных значений заявляемых допустимых интервалов масс компонентов происходит снижение продуктивности Lemna minor по всем показателям в связи с дефицитом либо избытком элементов питания в среде.
Источники информации
1. Войнов Н.А., Волова Т.Г., Зобова Н.В., Маркова С.В., Франк Л.А., Шишацкая Е.И. Современные проблемы и методы биотехнологии / Учеб. пособие. - Красноярск, ИПК СФУ, 2009. - 418 с.
2. Гродзинский А.М, Гродзинский Д.М. (1973). Краткий справочник по физиологии растений. Изд. 2, испр., доп. - Киев: Наукова думка. - 590 с.
3. Boehm, R., Kruse, С., Voeste, D., Barth, S. and Schnabl, H. (2001) A transient transformation system for duckweed (Wolffia columbiana) using Agrobacterium-mediated gene transfer. J Appl Bot 75:107-111.
4. Friedrich A.S. (2005) Untersuchungen zu Kultivierung, Transformation und Fermentation von Wolffia spec. - Inaugural - Dissertation. - 177 s.
5. Gamborg, O.L., Miller, R.A. and Ojima, K. (1968) Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. Experimental Cell Research 50, 151-158.
6. Gamborg, O.L., Constabel, F., La Rue, T.A. G., Miller R.A. & Steck, W. (1971). The influence of hormones on secondary metabolite formation in plant cell cultures. In Les Cultures de Tissas de Plantes, pp. 335-44. Paris: Centre National de la Recherche Scientifique.
7. Hoagland, D.R., and Arnon, D.I., (1938) The water-culture method for growing plants without soil Univ. Calif. Coll. Agric. Exp. Sta. Circ. Berkeley, CA 347-353
8. Knop, W. (1865) Quantitative Utersuchungen Über den Ernährungensprozeβ der Pflanze. Landw. Versuchssat. 7:93.
9. Knop, W. (1865) Arbeiten aus dem Laboratorio der Versuchs-Station zu Moecern. Die Landwirtschaftlichen Versuchs-Stationen 7: 436-450.
10. Kruse, C., Boehm, R., Voeste, D., Barth, S. and Schnabl, H. (2001) Transient transformation of Wolffia columbiana by particle bombardment. Aquatic Bot 72:175-181.
11. Li. J, Jain. M, Vunsh. R, Vishnevetsky. J, Hanania. U, Flaishman M., Perl. A, Edelman. M. Callus induction and regeneration in Spirodela and Lemna // Plant Cell Rep (2004) 22:457-464.
12. Steinberg, R., 1946: Mineral requirement of Lemna minor. Plant Physiology, 21, 42-48.

Claims (1)

  1. Состав среды для культивирования растений семейства Рясковые (Lemna minor) в условиях in vitro, включающий фосфат калия монозамещенный - KH2PO4, четырехводный нитрат кальция - Ca(NO3)2×4H2O, нитрат калия - KNO3, семиводный сульфат магния - MgSO4×7H2O, двуводный молибдат натрия - Na2MoO4×2H2O, семиводный сульфат цинка - ZnSO4×7H2O, двунатриевый дигидрат этилендиаминтетрауксусной кислоты - Nа2ЭДТА×2H2O и борную кислоту - H3BO3, дополнительно содержит калия йодид - KI, кобальта хлорид - CoCl2×6H2O, глицин, глутамин, тиамин, пиридоксин, фолиевую кислоту, семиводный сульфат железа - FeSO4×7H2O, пятиводный сульфат марганца - MnSO4×5H2O, фруктозу и пятиводный сульфат меди - CuSO4×5H2O при следующем содержании компонентов, мас.%:
    KH2PO4 1,31-1,44 Ca(NO3)2×4H2O 1,89-2,09 KNO3 2,23-2,46 MgSO4×7H2O 1,14-1,26 FeSO4×7H2O 0,13-0,15 Na2ЭДTA×2H2O 0,18-0,20 KI 0,0018-0,0020 Na2MoO4×2H2O 0,00021-0,00023 ZnSO4×7H2O 0,00096-0,00106 CuSO4×5H2O 0,00015-0,00017 MnSO4×5H2O 0,0015-0,0016 H3BO3 0,00086-0,00095 CoCl2×6H2O 0,00036-0,00040 Глицин 0,46-0,51 Глутамин 0,49-0,54 Тиамин 0,045-0,050 Пиридоксин 0,0044-0,0048 Фолиевая кислота 0,065-0,072 Фруктоза Остальное
RU2014149182/13A 2014-12-05 2014-12-05 СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro RU2578394C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014149182/13A RU2578394C1 (ru) 2014-12-05 2014-12-05 СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014149182/13A RU2578394C1 (ru) 2014-12-05 2014-12-05 СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2578394C1 true RU2578394C1 (ru) 2016-03-27

Family

ID=55656626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014149182/13A RU2578394C1 (ru) 2014-12-05 2014-12-05 СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578394C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075289C1 (ru) * 1989-03-11 1997-03-20 Корея Инститьют Оф Сайенс Энд Текнолоджи Способ массового получения микроклубней картофеля
US20040035162A1 (en) * 1999-02-05 2004-02-26 Williams Richard Henry Fertiliser
RU2286668C2 (ru) * 2004-05-20 2006-11-10 Шамиль Агарагамович Джафаров Препарат для гидропонного выращивания растений
RU2308183C1 (ru) * 2006-01-31 2007-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" СРЕДА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РЯСКИ МАЛОЙ, Lemna minor L.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075289C1 (ru) * 1989-03-11 1997-03-20 Корея Инститьют Оф Сайенс Энд Текнолоджи Способ массового получения микроклубней картофеля
US20040035162A1 (en) * 1999-02-05 2004-02-26 Williams Richard Henry Fertiliser
RU2286668C2 (ru) * 2004-05-20 2006-11-10 Шамиль Агарагамович Джафаров Препарат для гидропонного выращивания растений
RU2308183C1 (ru) * 2006-01-31 2007-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" СРЕДА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РЯСКИ МАЛОЙ, Lemna minor L.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
George et al. Effects of different media composition, light intensity and photoperiod on morphology and physiology of freshwater microalgae Ankistrodesmus falcatus–A potential strain for bio-fuel production
Elnabris Development of cheap and simple culture medium for the microalgae Nannochloropsis sp. based on agricultural grade fertilizers available in the local market of Gaza strip…
CN104206903B (zh) 一种中草药抗应激剂组合物及其应用
RU2578394C1 (ru) СОСТАВ СРЕДЫ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА РЯСКОВЫЕ (Lemna minor) В УСЛОВИЯХ in vitro
Xia et al. Foliar Zn spraying simultaneously improved concentrations and bioavailability of Zn and Fe in maize grains irrespective of foliar sucrose supply
Hayat et al. Some physiological and biochemical mechanisms during seed-to-seedling transition in tomato as influenced by garlic allelochemicals
Skonieski et al. Effect of nitrogen topdressing fertilization and inoculation of seeds with Azospirillum brasilense on corn yield and agronomic characteristics
Deng et al. Effects of fertilization ratios and frequencies on the growth and nutrient uptake of Magnolia wufengensis (Magnoliaceae)
Gaget et al. From an environmental sample to a long-lasting culture: the steps to better isolate and preserve cyanobacterial strains
Rahi et al. Yield enhancement and better micronutrients uptake in tomato fruit through potassium humate combined with micronutrients mixture
RU2472338C1 (ru) Состав среды для культивирования растений семейства рясковые (wolffia arrhiza) в условиях in vitro
CN108207385B (zh) 一种提高檀香幼苗质量和抗性的化学调控方法
Halterman et al. Kinetics of nitrate uptake by freshwater algae
Henneberry Effect of host plant condition and fertilization on two-spotted spider mite fecundity
Gallagher et al. Implications of environmental stress during seed development on reproductive and seed bank persistence traits in wild oat (Avena fatua L.)
Dahrendorf et al. Analysis of nitrogen utilization capability during the proliferation and maturation phases of Norway spruce (Picea abies (L.) H. Karst.) Somatic Embryogenesis
Bae et al. Development of economical fertilizer-based media for mass culturing of Nannochloropsis oceanica
Leilah et al. Interactive Effects of Gibberellic Acid and Nitrogen Fertilization on the Growth, Yield, and Quality of Sugar Beet
Sipauba-Tavares et al. Use of alternative media and different types of recipients in a laboratory culture of Ankistrodesmus gracilis (Reinsch) Korshikov (Chlorophyceae
CN112568340A (zh) 一种复合维生素b、鳞翅目昆虫饲料用复合维生素
CN108419602B (zh) 一种菌根性食用菌促繁增产的方法
Sawicka et al. Nutritional value of Jerusalem artichoke tubers (Helianthus tuberosus L.) grown in organic system under Lithuanian and Polish conditions
Hinton The effects of arginine, ornithine and citrulline on the growth of Drosophila
Jayawardena et al. Elevated carbon dioxide and chronic warming together decrease nitrogen uptake rate, net translocation, and assimilation in tomato
Lyons et al. Drumming up selenium and sulphur in Africa: improving nutrition with Moringa oleifera

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161206