ВВЕДЕНИЕ 3
1 Гормоны в жизни растений 5
1.1 Мелатонин и его роль в жизнедеятельности растений 5
1.2 Салициловая кислота и ее роль в жизнедеятельности растений 10
2 Вегетативное размножение растений 13
2.1 Регенерация и микроклональное размножение растений 13
2.2 Этапы и методы микроклонального размножения растений 15
3 Объект и методики исследований 18
3.1 Объект исследования 18
3.2 Методы исследования 21
3.2.1 Приготовление питательной среды для культивирования
микроклонов картофеля 21
3.2.2 Методы определения ростовых и биохимических параметров
растений-регенерантов 22
3.2.3 Статистический анализ данных 26
4 Гормональная регуляция микроклонирования Solanum tuberosum L. сорта
Red Scarlett in vitro 27
4.1 Особенности регенерации микроклонов, выращенных из апекса и
среднего яруса 27
4.2 Антиоксидантные свойства салициловой кислоты в регуляции
морфогенеза и метаболизма регенератов картофеля in vitro 30
4.3 Антиоксидантные свойства мелатонина в регуляции морфогенеза и
метаболизма регенератов картофеля in vitro 40
ВЫВОДЫ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 52
В настоящее время самым используемым методом вегетативного размножения растений является метод клонального микроразмножения, или метод меристемного размножения растений. Метод позволяет решить главную проблему растениеводства - получение здорового посадочного материала сельскохозяйственных растений и их высокой продуктивности. Особенно важен этот метод размножения для получения маточных растений картофеля в связи с формированием оздоровленного семенного материала. Однако культивирование растений в ограниченном объёме пробирок создаёт определённые негативные условия, ограничивающие нормальное функционирование всех систем организма. В связи с этим требуется изучить способы повышения интенсивности ростовых реакций растений- регенерантов.
Окислительный статус растительных клеток формируется на основе функционирования процессов дыхания и фотосинтеза. Оптимум активных форм кислорода (АФК) поддерживается деятельностью системы антиоксидантной защиты, включающей ферментативные и
неферментативные компоненты. В условиях действия негативных факторов, превышающего норму ответных реакций клеток, наступает повреждение. Известно об антиоксидантной функции мелатонина и салициловой кислоты у растений, подверженных стрессовым факторам, таким как засоление или засуха. Недостаточно сведений о ростовых реакциях регенерантов картофеля in vitro в условиях окислительного стресса.
В связи с этим целью наших исследований было изучение влияния соединений с антиоксидантной активностью на морфогенез и метаболизм регенерантов картофеля сорта «Ред Скарлетт» in vitro.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Выявить особенности регенерации микроклонов, полученных из апикального и среднего ярусов побега картофеля.
2. Изучить влияние экзогенной салициловой кислоты на
морфогенез и метаболизм регенерантов картофеля in vitro.
3. Изучить влияние экзогенного мелатонина на морфогенез и
метаболизм регенерантов картофеля in vitro.
Работа выполнена на кафедре физиологии растений, биотехнологии и биоинженерии. Автор выражает благодарность за помощь в написании работы и постановке экспериментов профессору И.Ф. Головацкой, аспиранту М.К. Кадырбаеву и ассистенту кафедры М.А. Большаковой.
Автор работы выражает благодарность заведующему кафедры профессору, доктору биологических наук О.В. Карначук за представленную возможность специализироваться на кафедре по проблемам физиологии и биотехнологии растений.
Данные были представлены в стендовых докладах на LXX научной студенческой конференции Биологического института ТГУ «Старт в науку» (Томск, 2021) [1], на LXXI научной студенческой конференции
Биологического института ТГУ «Старт в науку» (Томск, 2022) [2], на
всероссийской научной конференции «Физиология, биотехнология и биоинформатика растений и микроорганизмов - путь в будущее: к 85-летию Р.А. Карначук» (Томск, 2022) [3] и опубликованы в материалах конференций.
В составе коллектива участвовала в XV Международном Биотехнологическом Форуме-Выставке «РосБиоТех-2021» «Инновационные биотехнологии в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Международное научно-техническое сотрудничество, как основа устойчивого развития экономики» (Москва, 2021). Проект получил золотую медаль.
1. Исследования показали, что у апикальных регенерантов сорта «Ред Скарлет» в процессе культивирования идет более активное формирование корней и их растяжение, тогда как пробуждение почек раньше начинается у микроклонов, полученных от среднего яруса, у них также наблюдается более активное растяжение побега.
2. Разные концентрации салициловой кислоты по-разному влияли на морфогенез и метаболизм апикальных и средних регенерантов.
Так, салициловая кислота в концентрации 10-9 М ингибировала ростовые процессы побега апикальных регенерантов, но стимулировала развитие корневой системы, а также проявляла антиоксидантный эффект, уменьшая содержание МДА и увеличивая содержание пролина в клетках растений. У средних регенерантов СК данной концентрации стимулировала развитие как надземной, так и подземной части растения.
Действие СК в концентрации 10-7 М было схоже с влиянием СК в концентрации 10-9 М, но отличалось меньшей эффективностью воздействия.
Концентрация СК 10-5 М повышала окислительный статус регенерантов и ингибировала ростовые процессы корня и побега.
3. Мелатонин в концентрации 10-9 М так же оказывал заметное влияние на процессы морфогенеза и метаболизма микроклонов картофеля.
У апикальных регенерантов мелатонин ингибировал ростовые процессы корня и побега, но усиливал накопление корнями массы, а также оказывал антиоксидантный эффект, уменьшая содержание МДА и увеличивая содержание пролина. У средних регенерантов мелатонин усиливал накопление массы надземной частью побега и стимулировал развитие корней.
