Features of long-term preservation of Azhurnaya and Bergamotnaya mint cultivars in an in vitro collection

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Mint represents a valuable medicinal and essential oil plant widely used in pharmacology, perfumery, cosmetics, and food industry. In order to maintain collections of cultivars and valuable samples, as well as to carry out breeding, the application of biotechnology appears to be promising for in vitro preservation of plant objects under the conditions of slow growth at low positive temperatures. The present study is focused on the morphometric parameters and genetic stability of the explants of two mint cultivars during their in vitro preservation at 4–6 ºС for a year without illumination. Meristems with two leaf primordia were cultivated on a nutrient medium in a culture room at 26 ºС and illumination of 2–3 klx with a 16-hour photoperiod. Microshoots developing from meristems were divided into single-node stem segments to be used as explants for deposition. After a year of deposition at 4–6 ºС without illumination, the number of viable explants in the Azhurnaya and Bergamotnaya cultivars was established to be 56.5 and 85.7%, respectively. The explants under study were characterized by the development of up to 2.5 shoots up to 13.2 mm long and rhizogenesis with a frequency of up to 52.3%. Following the deposition, microshoots were cut and transferred to a culture room to resume growth. After two subcultivations, viability (100%), morphometric parameters of microshoots, and multiplication index (up to 5.5–7.3) were fully restored. The ISSR-analysis performed according to four studied DNA markers revealed the microshoots of these cultivars to be completely identical to the original plants after in vitro preservation. The conducted studies proved the effectiveness of the conditions used for in vitro preservation of mint explants and confirmed the explant genetic stability after a year of deposition at 4–6 ºС.

Авторлар туралы

N. Yegorova

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: yegorova.na@mail.ru

M. Zagorskaya

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: zagorskayamargo@gmail.com

S. Abdurashytov

Research Institute of Agriculture of Crimea

Email: asuleyman83@rambler.ru

Әдебиет тізімі

  1. Eftekhari A., Khusro A., Ahmadian E., Dizaj S. M., Dinparast L., Bahadori M. B., et al. Phytochemical and nutra-pharmaceutical attributes of Mentha spp.: A comprehensive review // Arabian Journal of Chemistry. 2021. Vol. 14, no. 5. Article number 103106. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103106.
  2. Martin C., Senula A., González-González I., Acosta A., Keller E. R. J., Gonzalez-Benito M. E. Genetic identity of three mint accessions stored by different conservation procedures: field collection, in vitro and cryopreservation // Genetic Resources and Crop Evolution. 2013. Vol. 60, no. 1. P. 243–249. https://doi.org/10.1007/s10722-012-9830-x.
  3. Engelmann F. Use of biotechnologies for the conservation of plant biodiversity // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2011. N 47. P. 5–16. https://doi.org/10.1007/s11627-010-9327-2.
  4. Cruz-Cruz C. A., Gonzalez-Arnao M. T., Engelmann F. Biotechnology and conservation of plant biodiversity // Resources. 2013. N 2. P. 73–95. https://doi.org/10.3390/resources2020073.
  5. Основы создания генобанка in vitro видов, сортов и форм декоративных, ароматических и плодовых культур: колл. монография; под общ. ред. И. В. Митрофановой. Симферополь: ИТ «Ариал», 2018. 260 с. https://doi.org/10.32514/978-5-907118-87-4.
  6. Chauhan R., Singh V., Quraishi A. In vitro conservation through slow-growth storage. In: M. Faisal, A. Alatar (ed.). Synthetic seeds. Germplasm Regeneration, Preservation and Prospects. Springer Nature Switzerland AG. 2019. P. 397–416. https://doi.org/10.1007/978-3-030-24631-0_19.
  7. Молканова О. И., Коновалова Л. Н., Стахеева Т. С. Особенности размножения и сохранения коллекции ценных и редких видов растений в условиях in vitro // Бюллетень государственного Никитского ботанического сада. 2016. N 120. С. 17–23.
  8. Спиридович Е. В., Фоменко Т. И., Власова А. Б., Козлова О. Н., Вайновская И. Ф., Юхимук А. Н.. Асептическая коллекция и банк ДНК Центрального ботанического сада НАН Беларуси как эффективные инструменты сохранения редких растений // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2017. N 3. С. 117–128.
  9. Рябушкина Н. А. Клональная и микроклональная изменчивость растений // Биотехнология. Теория и практика. 2014. N 2. С. 17–27. https://doi.org/10.11134/btp.2.2014.3.
  10. Wolfe A. D. ISSR techniques for evolutionary biology // Methods in Enzymology. 2005. Vol. 395. P. 134–144. https://doi.org/10.1016/S0076-6879(05)95009-X.
  11. Teixeira Silva J. A., Bolibok H., RakoczyTrojanowska M. Molecular da markers in micropropagation, tissue culture and in vitro plant research // Genes, Genomes and Genomics. 2007. Vol. 1, no. 1. P. 66–72.
  12. Машкина О. С., Федулова Т. П., Табацкая Т. М., Кондратьева А. М., Шабанова Е. А. Молекулярно-генетическая и цитогенетическая оценка перспективных гибридов и размноженных in vitro клонов тополя и осины // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2016. N 2. С. 60–69.
  13. Ali H., Musa I. F., Bakar N. A. A., Karsani S. A., Yaacob J. S. In vitro regeneration and ISSR-based genetic fidelity analysis of Orthosiphon stamineus Benth. // Agronomy. 2019. Vol. 9, no. 12. P. 778. https://doi.org/10.3390/agronomy9120778.
  14. Samarina L., Gvasaliya M., Koninskaya N., Rakhmangulov R., Efremov A., Kiselyova N., et al. A comparison of genetic stability in teaplantlets derived from callus with plantlets from long-term in vitro propagation // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2019. Vol. 138, no. 4. P. 467–474. https://doi.org/10.1007/s11240-019-01642-2.
  15. Антонова О. Ю., Трускинов Э. В., Фролова Д. В., Гавриленко Т. А. Анализ генетической стабильности образцов картофеля, сохраняемых в условиях in vitro // Аграрная Россия. 2004. N 6. С. 25–30. https://doi.org/10.30906/1999-5636-2004-6-25-29.
  16. Мурасева Д. С., Звягина Н. С., Новикова Т. И., Дорогина О. В. Сохранение эндемика Западного Саяна Fritillaria sonnikovae Schaulo et A. Erst (Liliaceae) в коллекции in vitro // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21. N 5. С. 554–560. https://doi.org/10.18699/VJ17.272.
  17. Бугаенко Л. А., Шило Н. П. Полиплоидия и межвидовая гибридизация у мяты. Симферополь: Бизнес-Информ, 2012. 296 с.
  18. Шульга Е. Б. Новые сорта мяты для Крыма и других регионов юга России // Таврический вестник аграрной науки. 2017. N 1 (9). С. 28–36.
  19. Laslo V., Zăpârţan M., Vicas S., Agud E. Use of nodal explants in "in vitro" micro- propagation of Mentha piperita L. // Analele Universitatii din Oradea, Fascicula Protectia Mediului. 2011. Vol. 16. P. 247–251.
  20. Bolouk S. G., Kazemitabar A. S. K., Sinaki J. M. In vitro culture of the peppermint plant (Mentha piperita) without the use of hormones // International Journal of Agriculture and Crop Sciences. 2013. Vol. 6, no. 18. P. 1279–1283.
  21. Islam A. T. M. R., Alam M. F. In vitro callus induction and indirect organogenesis of Mentha piperita (L.) – an aromatic medicinal plant // GSC Biological and Pharmaceutical Sciences. 2018. Vol. 4, no. 3. P. 49–60. https://doi.org/10.30574/gscbps.2018.4.3.0078.
  22. Wijaya B. K., Hardjo P. H., Emantoko S. Menthol from the stem and leaf in vitro Mentha piperita Linn. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 293, no. 1. Article number 012009. https://doi.org/10.1088/1755-1315/293/1/012009.
  23. Vaidya B. N., Asanakunov B., Shahin L.,Jernigan H. L., Joshee N., Dhekney S. A. Improving micropropagation of Mentha × piperita L. using a liquid culture system // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2019. Vol. 55, no. 1. P. 71–80. https://doi.org/10.1007/s11627-018-09952-4.
  24. Ghiorghița G. A journey into of the universe of in vitro cultures of plants. Callogenesis // Environment and Natural Resources Research. 2019. Vol. 9, no. 4. P. 45–60. https://doi.org/10.5539/enrr.v9n4p45.
  25. Егорова Н. А. Биотехнология эфиромасличных растений: создание новых форм и микроразмножение in vitro. Симферополь: ИД «Автограф», 2021. 315 с. https://doi.org/10.33952/2542-0720-2021-978-5-6045452-9-4.
  26. Benahmed A., Harfi B., Belkhiri A. Biological activity of essential oils of Mentha pulegium from field-grown and acclimated in vitro plants // Current Science. 2019. Vol. 116, no. 11. P. 1897–1911. https://doi.org/10.18520/cs/v116/i11/1897-1904.
  27. Загорская М. С., Егорова Н. А. Оптимизация состава питательной среды для клонального микроразмножения in vitro сортов мяты Ажурная и Бергамотная // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2018. Т. 4 (70). N 2. С. 73–84.
  28. Zagorskaya M., Yegorova N. Effect of prolonged cultivation on the micropropagation in vitro of mint cultivars and breeding samples // BIO Web of Conferences. 2018. Vol. 11. Article number 00049. https://doi.org/10.1051/bioconf/20181100049.
  29. Keller E. R. J., Senula A., Dreiling M. Genebanking of vegetatively propagated medicinal plants – two cases: Allium and Mentha // Acta Horticulturae. 2005. N 676. P. 103–109. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2005.676.12.
  30. Islam T., LeunufnaS., Dembele D. P., Keller E. R. J. In vitro conservation of four mint (Mentha spp.) accessions // Plant Tissue Culture. 2003. Vol. 13, no. 1. P. 37–46.
  31. Егорова Н. А., Ставцева И. В., Якимова О. В., Каменек Л. И., Кривохатко А. Г. Некоторые аспекты клонального микроразмножения и сохранения in vitro эфиромасличных растений // Таврический вестник аграрной науки. 2015. N 1 (3). С. 18–24.
  32. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture // Physiologia Plantarum. 1962. Vol. 15, no. 3. P. 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.
  33. Doyle J. J., Doyle J. L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochemical Bulletin. 1987. Vol. 19. P. 11–15.
  34. Семёнова М. В., Енина О. Л., Шелепова О. В. Внутри- и межвидовая изменчивость Mentha arvensis L. и M. canadensis L. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Вып. 23. N 8. С. 1067–1075. https://doi.org/10.18699/VJ19.582.
  35. Дорошенко Н. П. К вопросу создания коллекции генофонда винограда in vitro // Русский виноград. 2017. N 5. С. 68–86.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».