RU2798519C1 - Method for accelerated production of healthy virus-free plants of berry crops in vitro - Google Patents

Method for accelerated production of healthy virus-free plants of berry crops in vitro Download PDF

Info

Publication number
RU2798519C1
RU2798519C1 RU2022124529A RU2022124529A RU2798519C1 RU 2798519 C1 RU2798519 C1 RU 2798519C1 RU 2022124529 A RU2022124529 A RU 2022124529A RU 2022124529 A RU2022124529 A RU 2022124529A RU 2798519 C1 RU2798519 C1 RU 2798519C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plants
added
plant
tube
tubes
Prior art date
Application number
RU2022124529A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Владимировна Маслова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "БелПлант Инвитро"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "БелПлант Инвитро" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "БелПлант Инвитро"
Application granted granted Critical
Publication of RU2798519C1 publication Critical patent/RU2798519C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: use of the combined spectral range of LED lighting to accelerate the processes of increasing biomass and increasing the multiplication factor and, accordingly, obtaining more microplants from one parent sample by improving the quality of artificial lighting when growing plants, as well as the concentration of selected phytohormones, for the stage of micropropagation and of rhizogenesis, the developed modes of sterilization of plant explants when introducing berry crops into in vitro conditions, the inclusion of real-time RT-PCR molecular diagnostic methods to accurately confirm the absence of viruses, and the selection of virus-free mini-plants before mass micropropagation of berry plants cultures under in vitro conditions.
EFFECT: enhancement of the production.
1 cl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, растениеводства, сельского хозяйства и может найти применение в ускоренном размножении и получении перспективных генотипов растений в культуре in vitro, отзывчивых на искусственное светодиодное освещение с использованием агробиотехносистем, в агробиофотонике и в технологиях получения оздоровленного безвирусного посадочного материала.The invention relates to the field of biotechnology, crop production, agriculture and can be used in accelerated reproduction and obtaining promising plant genotypes in in vitro culture, responsive to artificial LED lighting using agrobiotechnosystems, in agrobiophotonics and in technologies for obtaining a healthy virus-free planting material.

Известна универсальная модифицированная питательная среда M-S для клонирования микрорастений земляники сорта Ирма, Елизавета в условиях in vitro, представляющая собой способ создания универсальной оптимизированной питательной среды, при котором в питательной среде Мурасиге-Скуга снижается концентрация 6-БАП с 0,5 мл/л до 0,35 мл/л с последующим стимулированием продуцирования цитокининов растениями, содержанием индолилуксусной кислоты (ИУК) 0,2 мг/л при одновременном снижении концентрации углеводного компонента (сахарозы) до 25 г/л. Предлагаемая универсальная модифицированная питательная среда для использования в условиях in vitro на этапе мультипликации земляники (сорта Ирма, Елизавета) позволила повысить коэффициент размножения на 34,05 (RU 2747781, МПК A01H 1/00).Known universal modified nutrient medium M-S for cloning strawberry microplants varieties Irma, Elizabeth in vitro, which is a way to create a universal optimized nutrient medium, in which the Murashige-Skoog nutrient medium reduces the concentration of 6-BAP from 0.5 ml/l to 0 35 ml/l, followed by stimulation of the production of cytokinins by plants, the content of indoleacetic acid (IAA) 0.2 mg/l while reducing the concentration of the carbohydrate component (sucrose) to 25 g/l. The proposed universal modified nutrient medium for in vitro use at the stage of strawberry multiplication (cultivars Irma, Elizaveta) made it possible to increase the multiplication factor by 34.05 (RU 2747781, IPC A01H 1/00).

Недостатком данного способа является невозможность его использования для других видов растений, например, ежевики или малины, так как известно, что каждое растение требует своих индивидуально подобранных определенных составов питательных сред и регуляторов роста для выращивания растений регенерантов. А также в технологии невозможно получить оздоровленный и проверенный на отсутствие вирусов посадочный материал.The disadvantage of this method is the inability to use it for other plant species, such as blackberries or raspberries, since it is known that each plant requires its own individually selected specific compositions of nutrient media and growth regulators for growing regenerative plants. And also in the technology it is impossible to get planting material that is healthy and tested for the absence of viruses.

Известен способ выращивания растений земляники с использованием метода in vitro заключается в том, что у укорененных микрорастений в период с начала августа по февраль месяц, с периодичностью 1-1,5 месяца полностью удаляют сформировавшиеся и начинающие отмирать корни и листья, а их в виде вегетирующих почек высаживают повторно и дифференцированно на питательные среды, содержащие ауксин, учитывая при этом диаметр почки. Это позволяет полностью исключить потери материала в неблагоприятный для адаптации период и существенно выровнять параметры развития растений к моменту посадки нестерильные условия. Высадку накопленного таким образом материала производят, начиная с апреля в условиях теплицы при использовании верхнего мелкодисперсного полива или временного пленочного укрытия для поддержания высокой влажности. В качестве субстрата используют предварительно увлажненный торф или торфо-песчаную смесь без какой-либо температурной обработки (RU 2762979, МПК A01H 4/00)A known method of growing strawberry plants using the in vitro method is that in rooted microplants in the period from the beginning of August to February, with a frequency of 1-1.5 months, the roots and leaves that have formed and begin to die are completely removed, and they are in the form of vegetative kidneys are planted repeatedly and differentially on nutrient media containing auxin, taking into account the diameter of the kidney. This allows you to completely eliminate the loss of material in a period unfavorable for adaptation and significantly equalize the parameters of plant development by the time of planting in non-sterile conditions. The planting of the material accumulated in this way is carried out starting from April in a greenhouse using upper fine irrigation or temporary film cover to maintain high humidity. As a substrate, pre-moistened peat or a peat-sand mixture without any temperature treatment is used (RU 2762979, IPC A01H 4/00)

Известен способ интенсификации проращивания семян редиса при импульсном освещении, который включает импульсное освещение. На 7-й день проращивания в темноте семян редиса проводят подкормку проростков минеральным раствором состава (мг/л): N-NН4 - 0,5; P - 4,1; K - 27,5; Ca - 10,0; Mg - 2,4; S - 3,0; Fe - 0,094; Mn - 0,014; B - 0,016; Cu - 0,003; Zn - 0,013; Mo - 0,003. Далее облучают светодиодными светильниками при интенсивности генерируемых фотонов 140 мкмоль/м2с при длительности импульсов 1 с освещение и 3 с паузы темноты, с характеристиками полихромного спектра: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2% с 7-го по 14-й день круглосуточного освещения проростков до получения микрозелени (RU 2735868, МПК A01C 1/00; A01G 7/04; A01C 21/00)A known method of intensifying the germination of radish seeds under pulsed lighting, which turns on flashlight. On the 7th day of germination in the dark of radish seeds, seedlings are fed with a mineral solution of the composition (mg/l): N-NH4- 0.5; P - 4.1; K - 27.5; Ca - 10.0; Mg - 2.4; S - 3.0; Fe - 0.094; Mn - 0.014; B - 0.016; Cu - 0.003; Zn - 0.013; Mo - 0.003. Next, they are irradiated with LED lamps at an intensity of generated photons of 140 µmol/m2s with a pulse duration of 1 s of illumination and 3 s of a pause of darkness, with the characteristics of a polychrome spectrum: ultraviolet 380 nm - 1.5%, blue 440 nm - 23.8%, green 520-530 nm - 6%, red 640 nm - 61 .5%, far red 740 nm - 7.2% from the 7th to the 14th day of round-the-clock illumination of seedlings until microgreens are obtained (RU 2735868, IPC A01C01/00; A01G07/04; A01C 21/00)

Недостатком данного способа является использование разработанного состава спектрального диапазона только для стимуляции прорастания семян редиса, а не для активного наращивания биомассы и фотосинтеза, и как известно, каждое растение и на каждой фазе фенологического развития требует своих индивидуально подобранных спектральных условий выращивания.The disadvantage of this method is the use of the developed composition of the spectral range only to stimulate the germination of radish seeds, and not to actively increase biomass and photosynthesis, and as you know, each plant and at each phase of phenological development requires its own individually selected spectral growing conditions.

В статье Л. А. Гудь, Е. А. Калашникова, И. Г. Тараканов (интернет ссылка: http://dx.doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2019.2.09 Гудь, Л. А., Е. А. Калашникова, И. Г. Тараканов Влияние света разного спектрального диапазона на морфогенез ежевики и малины in vitro // Лесохоз. информ. : электрон. сетевой журн. - 2019. - № 2. - С. 97-102. URL: http://lhi.vniilm.ru/) авторами изучено влияние света разного спектрального диапазона на морфогенез ежевики и малины in vitro. Установлено, что микропобеги малины и ежевики с целью увеличения роста побегов целесообразно культивировать в условиях in vitro под светодиодными лампами синего спектра (СД-С) или чипом белым с люминофором (СД-ЧЛБ). In the article L. A. Gud, E. A. Kalashnikova, I. G. Tarakanov (Internet link: http://dx.doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2019.2.09 Gud, L. A., E A. Kalashnikova, I. G. Tarakanov Influence of light of different spectral range on blackberry and raspberry morphogenesis in vitro // Lesokhoz.inform.: electronic network journal - 2019. - No. 2. - P. 97-102. URL: http://lhi.vniilm.ru/), the authors studied the effect of light of different spectral ranges on the morphogenesis of blackberries and raspberries in vitro. It has been established that microshoots of raspberry and blackberry, in order to increase the growth of shoots, should be cultivated under in vitro conditions under blue spectrum LED lamps (CD-S) or a white chip with a phosphor (CD-CHLB).

Но данные условия освещения оказывают положительное влияние на коэффициент размножения, но только у ежевики. Недостатком является так же то, что изучено было культивирование растений только на отдельных спектрах, а не комбинированных на одной полке, что ускоряет рост и развитии растений, при правильном подборе комбинации спектров. But these lighting conditions have a positive effect on the multiplication factor, but only in blackberries. The disadvantage is also that the cultivation of plants was studied only on separate spectra, and not combined on one shelf, which accelerates the growth and development of plants, with the correct selection of a combination of spectra.

Следовательно, есть потребность в разработке ускоренного способа получения оздоровленного безвирусного посадочного материала ягодных культур (ежевики, малины) в лабораторных условиях in vitro с использованием молекулярных методов диагностики на отсутствие вирусов и современных методов агробиофотоники с использованием комбинированных спектров светодиодного освещения, позволяющих повысить коэффициент размножения растений при проведении микроклонального размножения растений. Therefore, there is a need to develop an accelerated method for obtaining a healthy virus-free planting material for berry crops (blackberries, raspberries) under in vitro laboratory conditions using molecular diagnostic methods for the absence of viruses and modern methods of agrobiophotonics using combined LED lighting spectra, which make it possible to increase the multiplication factor of plants at micropropagation of plants.

Задача, стоящая перед автором, состоит в разработке способа ускоренного получения оздоровленного посадочного материала ягодных культур с использованием биотехнологических методов микроклонального размножения, молекулярно-генетической диагностики (ПЦР тестирование или с использованием полимеразной цепной реакции) молекулярной диагностики (virus free) и методов агробиофотоники. The task facing the author is to develop a method for the accelerated production of healthy planting material for berry crops using biotechnological methods of micropropagation, molecular genetic diagnostics (PCR testing or using polymerase chain reaction), molecular diagnostics (virus free) and methods of agrobiophotonics.

Задача решается предложенным способом получения оздоровленных растений на основе использования методов клеточных биотехнологий растений, молекулярно-генетических методов диагностики растительного материала на отсутствие вирусов и использования методов агробиофотоники для увеличения скорости роста и развития мини-растений в процессе микроклонального размножения и культивирования в лабораторных условиях in vitro. The problem is solved by the proposed method for obtaining healthy plants based on the use of methods of plant cell biotechnologies, molecular genetic methods for diagnosing plant material for the absence of viruses and the use of agrobiophotonics methods to increase the growth rate and development of mini-plants in the process of microclonal propagation and cultivation in laboratory conditions in vitro.

Сущностью заявляемого способа является, использование комбинированного спектрального диапазона светодиодного освещения для ускорения процессов наращивания биомассы и увеличения коэффициента размножения и соответственно получения большего количества микрорастьениц от одного материнского образца за счет улучшения качества искусственного освещения при выращивании растений, а также концентрация подобранных фитогормонов, для стадии микроклонального размножения и ризогенеза, разработанные режимы стерилизации растительный эксплантов при введении ягодных культур в условия in vitro, включение в технологию молекулярных методов диагностики ОТ-ПЦР в режиме реального времени для точного подтверждения отсутствия вирусов и отбор безвирусных (virus free) мини-растений перед массовым микроклональным размножением растений ягодных культур в условиях in vitro.The essence of the proposed method is the use of the combined spectral range of LED lighting to accelerate the processes of increasing biomass and increasing the multiplication factor and, accordingly, obtaining more microplants from one parent sample by improving the quality of artificial lighting when growing plants, as well as the concentration of selected phytohormones for the stage of microclonal propagation and rhizogenesis, the developed modes of sterilization of plant explants when introducing berry crops into in vitro conditions, the inclusion of real-time RT-PCR molecular diagnostic methods in the technology to accurately confirm the absence of viruses, and the selection of virus-free (virus free) mini-plants before mass microclonal propagation of plants berry crops under in vitro conditions.

Осуществление способаImplementation of the method

В качестве растительных эксплантов используют почки с апикальными меристемами растений, которые дезинфицируют ступенчатой стерилизацией. Для этого первоначально обрабатывают растительные экспланты в мыльном растворе, затем отмывают несколько раз дистиллированной водой, помещают в раствор фундазола на 30-60 мин, далее в ламинарном боксе помещают в 70% спирт на 1 минуту, а затем в основной стерилизующий раствор, которым выступает или белизна 100% при воздействии в течение 5 минут или сулема 0,1% при воздействии в течение не более 3-5 минут или лизоформин 3000 5% в течение 5 минут. Далее растительные экспланты отмывают автоклавированной дистиллированной водой в трехкратной повторности по 15 минут и выделяют меристемы с использованием стереомикроскопа в стерильных условиях в ламинарном боксе, затем помещают меристемы на модифицированную питательную среду Мурасиге и Скуга, с использованием фитогормонов для активации роста растений из меристемы с добавлением 6-БАП (6-бензиламинопурин) в количестве от 0,5 до 1 мг/л, культивируют в световой комнате при температуре 24°С с фотопериодом 16 часов день 8 часов ночь. Полученные в стерильных условиях растения далее тестируют с помощью молекулярных методов диагностики на отсутствие вирусов и отбирают чистые растения, которые не содержат вирусов только после того как будет доказано, что растения здоровые и безвирусные их используют для последующего массового микроклонального размножения с дополнительным выборочным тестированием некоторых растений после микроклонирования. Для этого используют ПЦР анализ с обратной транскрипции, проводят данный анализ с применением ПЦР-системы в реальном времени (real-time). Для этого первоначально выделяют РНК из растительного материала с помощью набора для выделения, согласно приложенному протоколу: из полученных в культуре in vitro растений отрезают в стерильных условиях нижние листья массой около 50-70 мг и растирают в ступке пестиком вместе с 400 мкл лизирующего раствора. Далее полученный гомогенат переносят в предварительно маркированные пластиковые пробирки (один образец в одну пробирку) и термостатируют при температуре 65°С в течении 20 минут, затем центрифугируют 10 минут при 2000 об/мин и полученную надосадочную жидкость переносят в чистую пластиковую пробирку. В эту же пробирку добавляют реагент для преципитации в равном объеме и перемешивают на вортексе, снова центрифугируют пробирку в течении 15 минут при 13000 об/мин. Отдельным наконечником для каждой пробирки-образца удаляют надосадочную жидкость, а к осадку добавляют 500 мкл промывочного буфера №1 и встряхивают на вортексе. Центрифугируют пробирки в течении 5 минут при 13000 об/мин, надосадочную жидкость вновь удаляют по такому же принципу и добавляют в каждую пробирку по 300 мкл промывочного буфера №2, встряхивают на вортексе. И далее центрифугируют пробирки в течении 5 минут при 13000 об/мин, удаляли надосадочную жидкость, а полученный осадок высушивают, открыв крышку пробирки в течении 5 минут при температуре 65°С. К высушенному осадку добавляют 50 мкл буфера для растворения выделенной РНК, встряхивают пробирке на вортексе в течении 5 секунд, затем термостатируют в течении 5 минут при температуре 65°С и встряхивают пробирки на вортексе в течение 5 сек. Выделенная из образцов листьев РНК готова для дальнейшей работы по проведению обратной транскрипции, которая включала приготовление предварительной общей смеси. Для этого в отдельной пробирке готовят смесь для постановки обратной транскрипции: к 2 мкл ОТ-буфера добавляют 1 мкл суммы праймеров, идущих в наборе и 0,5 мкл обратной транскриптазы, тщательно перемешивают на вортексе. Все дальнейшие работы проводят в чистой зоне. Маркируют чистые пластиковые пробирки для каждого образца и вносят в каждую по 3,5 мкл смеси для проведения обратной транскрипции, затем в каждую добавляют образец РНК и встряхивают смесь в пробирке на вортексе в течение 5 секунд, осаждают капли кратковременным центрифугированием. Инкубируют пробирки в термостате при температуре 40°C в течение 40 минут, а затем инактивируют обратную транскриптазу прогреванием при температуре 95°C в течение 10 минут. Во все пробирки добавляют по 80 мкл буфера для разведения кДНК, перемешивают пробирки на вортексе и осаждают капли со стенок пробирок кратковременным центрифугированием. Препарат кДНК готов и затем его используют для постановки ПЦР-амплификации. Либо препарат кДНК помещают в морозильную камеру при -20°C и используют позднее.As plant explants, buds with plant apical meristems are used, which are disinfected by stepwise sterilization. To do this, plant explants are initially treated in a soap solution, then washed several times with distilled water, placed in a solution of foundationazole for 30-60 minutes, then in a laminar box they are placed in 70% alcohol for 1 minute, and then in the main sterilizing solution, which is either whiteness 100% when exposed for 5 minutes or sublimate 0.1% when exposed for no more than 3-5 minutes or lysoformin 3000 5% for 5 minutes. Next, the plant explants are washed with autoclaved distilled water three times for 15 minutes and the meristems are isolated using a stereomicroscope under sterile conditions in a laminar box, then the meristems are placed on a modified Murashige and Skoog nutrient medium, using phytohormones to activate plant growth from the meristem with the addition of 6- BAP (6-benzylaminopurine) in an amount of 0.5 to 1 mg/l, cultivated in a light room at a temperature of 24°C with a photoperiod of 16 hours day 8 hours night. Plants obtained under sterile conditions are further tested by molecular diagnostic methods for the absence of viruses and pure plants that are free of viruses are selected only after it has been proven that the plants are healthy and virus-free and are used for subsequent mass micropropagation with additional selective testing of some plants after microcloning. For this, reverse transcription PCR analysis is used, this analysis is carried out using a real-time PCR system (real-time). To do this, RNA is initially isolated from plant material using an isolation kit, according to the attached protocol: from the plants obtained in in vitro culture, the lower leaves are cut off under sterile conditions, weighing about 50-70 mg and ground in a mortar with a pestle along with 400 μl of lysing solution. Next, the resulting homogenate is transferred into pre-labeled plastic tubes (one sample per tube) and thermostated at a temperature of 65°C for 20 minutes, then centrifuged for 10 minutes at 2000 rpm and the resulting supernatant is transferred into a clean plastic tube. In the same tube, add the precipitation reagent in an equal volume and mix on a vortex, centrifuge the tube again for 15 minutes at 13,000 rpm. With a separate tip for each sample tube, the supernatant is removed, and 500 µl of washing buffer No. 1 is added to the precipitate and shaken on a vortex. The tubes are centrifuged for 5 minutes at 13000 rpm, the supernatant is again removed according to the same principle and 300 µl of wash buffer No. 2 is added to each tube, shaken on a vortex. And then the tubes are centrifuged for 5 minutes at 13,000 rpm, the supernatant is removed, and the resulting precipitate is dried by opening the tube lid for 5 minutes at a temperature of 65°C. To the dried sediment add 50 μl of buffer to dissolve the isolated RNA, shake the tubes on a vortex for 5 seconds, then thermostat for 5 minutes at a temperature of 65°C and shake the tubes on a vortex for 5 seconds. The RNA isolated from the leaf samples is ready for further work on reverse transcription, which included the preparation of a preliminary general mixture. To do this, a mixture for reverse transcription is prepared in a separate tube: 1 µl of the sum of primers included in the kit and 0.5 µl of reverse transcriptase are added to 2 µl of RT-buffer, thoroughly mixed on a vortex. All further work is carried out in a clean area. Clean plastic tubes are labeled for each sample and 3.5 µl of the mixture is added to each for reverse transcription, then an RNA sample is added to each and the mixture is shaken in the tube on a vortex for 5 seconds, droplets are precipitated by short-term centrifugation. The tubes are incubated in an incubator at 40°C for 40 minutes, and then reverse transcriptase is inactivated by heating at 95°C for 10 minutes. Add 80 µl of cDNA dilution buffer to all tubes, mix the tubes on a vortex, and precipitate drops from the walls of the tubes by short-term centrifugation. The cDNA preparation is ready and then it is used for PCR amplification. Alternatively, the cDNA preparation is placed in a -20°C freezer and used later.

Далее проводят амплификацию. Маркируют на боковой стороне пробирки, идущие в наборе для диагностики, не задевая слой парафина, и добавляют в каждую по 10 мкл Taq-полимеразы и затем по 20 мкл минерального масла. Дальнейшую работу проводят в стерильной чистой зоне. Добавляют в пробирки, не задевая слой парафина, по 5 мкл ДНК из ранее выделенных растительных образцов, кроме пробирок с отрицательным и положительным контролем. В пробирку с отрицательным контролем добавляют 5 мкл отрицательного контрольного образца, прошедшего этап выделения ДНК, в пробирку с положительным контролем вносят столько же мкл положительного контрольного образца, идущего в наборе. Пробирки центрифугируют при 1000 об/мин в течение 3-5 с для осаждения всех компонентов смеси на дно пробирки. Далее помещают пробирки в амплификатор для проведения реакции ПЦР в реальном времени.Next, amplification is carried out. Mark on the side of the test tubes included in the diagnostic kit without touching the paraffin layer, and add 10 µl of Taq polymerase and then 20 µl of mineral oil to each. Further work is carried out in a sterile clean area. Add to the test tubes, without touching the paraffin layer, 5 µl of DNA from previously isolated plant samples, except for negative and positive control tubes. 5 µl of the negative control sample that has passed the DNA isolation step is added to the negative control tube, the same amount of the positive control sample included in the kit is added to the positive control tube. The tubes are centrifuged at 1000 rpm for 3-5 s to precipitate all components of the mixture to the bottom of the tube. Next, the tubes are placed in the amplifier for real-time PCR reaction.

По результатам ОТ-ПЦР диагностики отбирают чистые безвирусные растения и их микроклонально размножают для гарантии получения массово качественного элитного посадочного материала. Помещают мини-растения на модифицированную питательную среду Мурасиге и Скуга для микроклонального размножения с добавлением фитогормонов 0,5-1 мг/л 6-бензиламинопурина (6-БАП) и 0,1 мг/л ИМК (индолил-масляная кислота) для индукции образования микрорастеньиц. Через 30-45 дней получают от одного культивируемого мини-растения от 3 до 30 новых микрорастеньиц. Based on the results of RT-PCR diagnostics, pure virus-free plants are selected and microclonally propagated to ensure the production of mass-quality elite planting material. Mini plants are placed on Murashige and Skoog modified nutrient medium for micropropagation with the addition of phytohormones 0.5-1 mg/l 6-benzylaminopurine (6-BAP) and 0.1 mg/l IBA (indolyl-butyric acid) to induce the formation microplants. After 30-45 days, from 3 to 30 new microplants are obtained from one cultivated mini-plant.

Для достижения такого высокого коэффициента размножения культивирование проводят на специальных стеллажах с регулируемым комбинированный спектральным диапазоном светодиодного освещения, который имеет программируемый контроллер, позволяющий регулировать на каждой полке спектральный диапазон и одновременно использовать на одной полке все спектры, регулируя и подбирая на каждой полке одновременно различную комбинацию синего, красного и белого (зеленого) в спектральном составе для роста и развития растений. Это имеет огромное преимущества для усовершенствования технологии ускоренного микроклонального размножения по сравнению с использованием люминисцентных ламп или использования фитоламп только одного спектра, без возможности их регулирования.To achieve such a high multiplication factor, cultivation is carried out on special racks with an adjustable combined spectral range of LED lighting, which has a programmable controller that allows you to adjust the spectral range on each shelf and simultaneously use all the spectra on one shelf, adjusting and selecting a different combination of blue on each shelf at the same time. , red and white (green) in the spectral composition for the growth and development of plants. This has huge advantages for improving the technology of accelerated micropropagation in comparison with the use of fluorescent lamps or the use of phytolamps of only one spectrum, without the possibility of regulation.

Культивирование мини-растений проводили на стеллаже с комбинированным спектральным диапазоном светодиодного освещения по соотношению на одной полке в спектре красного, белого и синего: 79 %, 1%, 20%. Контролем в эксперименте служили люминесцентные лампы. При выращивании на данном комбинированном спектральном диапазоне получали максимальные по развитию биомассы и коэффициенту размножения растения малины и ежевики.Cultivation of mini-plants was carried out on a rack with a combined spectral range of LED lighting according to the ratio on one shelf in the spectrum of red, white and blue: 79%, 1%, 20%. Fluorescent lamps served as control in the experiment. When grown in this combined spectral range, raspberry and blackberry plants were maximal in terms of biomass development and multiplication factor.

Далее разделяли в ламинарном боксе полученные конгломераты микрорастеньиц и пассировали их на новые модифицированные питательные среды Мурасиге и Скуга для индукции ризогенеза или корнеобразования с добавлением 1 мг/л индолил-масляной кислоты (ИМК) или 1 мг/л индолил-уксусной кислоты (ИУК). После 6-8 недель культивирования, растения с хорошо развитой корневой системой и надземной биомассой пересаживали в почвенный субстрат и доращивали со стабильными условиями: температурой 20-22ºС, относительной влажностью 70-80%, при фотопериоде 16 ч. Мини-растения пикировали в предварительно подготовленные емкости-горшочки объемом 0,25 л со смесью торфа (рН 5,0-5,6) и перлита в соотношении 2:1. Мини-растения осторожно с помощью пинцета аккуратно, не повредив растение и корневую систему, вынимали из культуральной баночки. Растение-регенерат очищали от питательной среды и переносили пинцетом в углубление почвогрунта в горшочке, при этом заранее увлажняли почвенную смесь. После этого корни слегка присыпали почвой, но корневую шейку растения-регенеранта оставляли на уровне почвенной смеси в горшочке. Высаженные растения накрывали прозрачным колпаком, изготовленным из оргстекла, ставили во внутрь емкость с водой для поддержания влажности и лучшей приживаемости растений. Культивирование проводили в течение 14 дней. Далее постепенно открывали колпак сначала на несколько минут, последующие дни - на несколько часов, и далее доращивали растения без колпака еще в течении 14 дней. Next, the obtained conglomerates of microplants were separated in a laminar box and passaged on new modified Murashige and Skoog nutrient media to induce rhizogenesis or root formation with the addition of 1 mg/l of indolyl-butyric acid (IMA) or 1 mg/l of indolyl-acetic acid (IAA). After 6-8 weeks of cultivation, plants with a well-developed root system and above-ground biomass were transplanted into the soil substrate and grown under stable conditions: temperature 20-22ºС, relative humidity 70-80%, photoperiod 16 h. pots with a volume of 0.25 l with a mixture of peat (pH 5.0-5.6) and perlite in a ratio of 2:1. Mini-plants were carefully removed from the culture jar using tweezers, without damaging the plant and root system. The regenerated plant was cleaned of the nutrient medium and transferred with tweezers to the soil recess in the pot, while the soil mixture was moistened in advance. After that, the roots were lightly covered with soil, but the root collar of the regenerated plant was left at the level of the soil mixture in the pot. The planted plants were covered with a transparent cap made of plexiglass, a container with water was placed inside to maintain humidity and better plant survival. Cultivation was carried out for 14 days. Next, the cap was gradually opened at first for a few minutes, the next days - for several hours, and then the plants were grown without a cap for another 14 days.

Таким образом, растения ягодных культур virus free, свободные от вирусов и болезней, станут более эффективным и экономически выгодным посадочным материалом. Дополнительным положительным преимуществом данной разработки является возможность экономии электроэнергии за счет использования светодиодного стеллажа.Thus, virus free berry crops, free from viruses and diseases, will become more efficient and cost-effective planting material. An additional positive advantage of this development is the ability to save energy through the use of LED racks.

Claims (1)

Способ получения оздоровленных безвирусных растений ягодных культур in vitro, заключающийся в том, что в качестве растительных эксплантов используют почки с апикальными меристемами растений, которые дезинфицируют ступенчатой стерилизацией, для этого первоначально обрабатывают растительные экспланты в мыльном растворе, затем отмывают дистиллированной водой, помещают в стерилизующий раствор, далее растительные экспланты отмывают автоклавированной дистиллированной водой и выделяют меристемы с использованием стереомикроскопа в стерильных условиях в ламинарном боксе, затем помещают меристемы на модифицированную питательную среду Мурасиге и Скуга, с использованием фитогормонов для активации роста растений из меристемы с добавлением 6-БАП и культивируют в световой комнате, полученные в стерильных условиях растения тестируют с помощью молекулярно-генетических методов диагностики на отсутствие вирусов и отбирают чистые растения virus free, и используют их для последующего массового микроклонального размножения, при этом диагностику на отсутствие вирусов проводят с применением ПЦР-анализа в реальном времени, для этого из полученных в культуре in vitro растений отрезают в стерильных условиях листья и растирают с лизирующим раствором в пробирки и термостатируют, затем центрифугируют, а полученную надосадочную жидкость переносят в пробирку, куда добавляют реагент для преципитации в равном объеме и перемешивают, снова центрифугируют и удаляют надосадочную жидкость, а к осадку добавляют промывочный буфер и встряхивают на вортексе, далее центрифугируют и надосадочную жидкость вновь удаляют по такому же принципу и снова добавляют промывочный буфер, встряхивают и далее центрифугируют пробирки, удаляют надосадочную жидкость, а полученный осадок высушивают, открыв крышку пробирки, к высушенному осадку добавляют буфер для растворения выделенной РНК, потом встряхивают, затем термостатируют и снова встряхивают, выделенная из образцов листьев РНК далее проходит этап обратной транскрипции, для этого готовят смесь для постановки обратной транскрипции, включающую ОТ-буфер, праймеры, и обратную транскриптазу, далее перемешивают, после чего вносят в каждую пустую пробирку смесь для проведения обратной транскрипции, и добавляют образец РНК и встряхивают смесь, после чего инкубируют, а затем инактивируют обратную транскриптазу прогреванием, при этом во все пробирки добавляют буфер для разведения и перемешивают содержимое пробирки, далее проводят амплификацию, для этого, не задевая слой парафина, в каждую пробирку добавляют Taq-полимеразу и минеральное масло и ДНК из ранее выделенных растительных образцов, пробирки центрифугируют и помещают в амплификатор для проведения реакции ПЦР в реальном времени, полученные результаты регистрируют автоматически с помощью программного обеспечения, идущего в комплекте с детектирующим аплификатором, по результатам ОТ-ПЦР диагностики отбирают чистые безвирусные растения virus free и их микроклонально размножают, для этого помещают мини-растения на модифицированную питательную среду Мурасиге и Скуга с добавлением фитогормонов 6-бензиламинопурина и индолил-масляной кислоты для индукции образования микрорастеньиц, которые культивируют на стеллаже с комбинированным спектральным диапазоном светодиодного освещения, включающим на одной полке красный, белый и синий спектры, далее разделяют в ламинарном боксе полученные конгломераты микрорастеньиц и пассируют их на новые модифицированные питательные среды Мурасиге и Скуга для индукции ризогенеза с добавлением индолил-масляной кислоты или индолил-уксусной кислоты, после этого растения с хорошо развитой корневой системой и надземной биомассой пересаживают в почвенный субстрат и доращивают.A method for obtaining healthy virus-free plants of berry crops in vitro, which consists in using buds with plant apical meristems as plant explants, which are disinfected by stepwise sterilization, for this, plant explants are initially treated in a soapy solution, then washed with distilled water, placed in a sterilizing solution , then the plant explants are washed with autoclaved distilled water and the meristems are isolated using a stereomicroscope under sterile conditions in a laminar box, then the meristems are placed on a modified Murashige and Skoog nutrient medium, using phytohormones to activate plant growth from the meristem with the addition of 6-BAP and cultivated in light plants obtained under sterile conditions are tested using molecular genetic diagnostic methods for the absence of viruses and pure virus free plants are selected and used for subsequent mass micropropagation, while diagnosis for the absence of viruses is carried out using real-time PCR analysis, for this, leaves are cut off from plants obtained in in vitro culture under sterile conditions and triturated with a lysing solution into test tubes and thermostated, then centrifuged, and the resulting supernatant is transferred to a test tube, where the precipitation reagent is added in an equal volume and mixed, centrifuged again and removed the supernatant is added to the sediment, the washing buffer is added and shaken on a vortex, then it is centrifuged and the supernatant is removed again according to the same principle and the washing buffer is added again, the tubes are shaken and then centrifuged, the supernatant is removed, and the resulting precipitate is dried by opening the lid of the tube, a buffer is added to the dried precipitate to dissolve the isolated RNA, then shaken, then thermostated and shaken again, the RNA isolated from leaf samples then goes through the reverse transcription stage, for this a reverse transcription mixture is prepared, including an OT buffer, primers, and reverse transcriptase, then mix, after which the reverse transcription mixture is added to each empty tube, and the RNA sample is added and the mixture is shaken, after which it is incubated, and then the reverse transcriptase is inactivated by heating, while dilution buffer is added to all tubes and the contents of the tube are mixed, then amplification is carried out, for this, without touching the paraffin layer, Taq polymerase and mineral oil and DNA from previously isolated plant samples are added to each tube, the tubes are centrifuged and placed in an amplifier for real-time PCR reaction, the results are recorded automatically using software According to the results of RT-PCR diagnostics, pure virus-free plants are selected and microclonally propagated, for this, mini-plants are placed on a modified nutrient medium of Murashige and Skoog with the addition of phytohormones 6-benzylaminopurine and indolyl-butyric acid to induce the formation of microplants, which are cultivated on a rack with a combined spectral range of LED lighting, including red, white and blue spectra on the same shelf, then the resulting conglomerates of microplants are separated in a laminar box and pass them on new modified nutrient media Murashige and Skoog to induce rhizogenesis with by adding indolyl-butyric acid or indolyl-acetic acid, after that, plants with a well-developed root system and above-ground biomass are transplanted into a soil substrate and grown.
RU2022124529A 2022-09-16 Method for accelerated production of healthy virus-free plants of berry crops in vitro RU2798519C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798519C1 true RU2798519C1 (en) 2023-06-23

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1683582A1 (en) * 1989-03-28 1991-10-15 Научно-исследовательский зональный институт садоводства Нечерноземной полосы Method for growing strawberry in vitro

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1683582A1 (en) * 1989-03-28 1991-10-15 Научно-исследовательский зональный институт садоводства Нечерноземной полосы Method for growing strawberry in vitro

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MURASHIGE T. Plant propagation through tissue cultures, Ann. Rev. Plant Physiol. 1974. - Vol. 25. - P. 136-166. *
ВЫСОЦКИЙ В.А. Биотехнологические методы в системе производства оздоровленного посадочного материала и селекции плодовых и ягодных растений, автореферат диссертации, Москва, 1998, весь документ. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moradi et al. Micropropagation of strawberry by multiple shoots regeneration tissue cultures
Batukayev et al. In vitro reproduction and ex vitro adaptation of complex resistant grape varieties
CN101803569A (en) Method for inducing strawberry stolons and eliminating viruses in test tube by high temperature processing in combination with shoot tip culture
CA2811096A1 (en) Enhanced selection of genetically modified pine embryogenic tissue
Maximova et al. Integrated system for propagation of Theobroma cacao L.
Nawrot-Chorabik Plantlet regeneration through somatic embryogenesis in Nordmann’s fir (Abies nordmanniana)
RU2798519C1 (en) Method for accelerated production of healthy virus-free plants of berry crops in vitro
Theiler In vitro culture of shoot tips of Pelargonium species
CN104263752A (en) Transgenic method for adult orange stem
Bustami et al. Somatic Embryogenesis in elite indonesian cacao (Theobroma cacao L.)
Nhut et al. Microponic and hydroponic techniques in disease-free chrysanthemum (Chrysanthemum sp.) production
Kukharchyk et al. Embryo rescue techniques in Prunus L. breeding
Daskalova et al. Initial determination of polymorphism and in vitro conservation of some Ramonda serbica and Ramonda nathaliae populations from Albania, Macedonia and Bulgaria
Onay et al. Micrografting of pistachio (Pistacia vera L. cv. Siirt)
Winkelmann Clonal propagation of Cyclamen persicum via somatic embryogenesis
RU2764188C1 (en) Method for obtaining a healthy planting material of hybrid gladiolus (gladiolus hybridus hort.)
RU2627194C1 (en) Method for clonal micro-reproduction of betulaceae family plants
Shi et al. Mass-propagation and bioreactor-based technologies for germplasm conservation, evaluation and international distribution of breadfruit
Singh et al. Plant tissue culture
RU2704839C1 (en) Method for clonal micro propagation of korean poplar (populus koreana render)
Uchanski et al. The use of in vitro thermotherapy to obtain Turnip mosaic virus-free horseradish plants
Ryago Features of micro clone reproduction of some currant representatives of the genus Ribes spp.
RU2741647C1 (en) Method of producing brassica regeneration plants in vitro
RU2788851C1 (en) Method for microclonal reproduction of potatoes in culture in vitro
Nikolic et al. The micropropagation of the strawberry cultivar ‘Idea’