Микроклональное размножение наперстянки пурпурной (Digitalis purpurea L.) и адаптация регенерантов методом гидропоники

В статье представлены результаты разработки технологии микроклонального размножения наперстянки Digitalis purpurea L. с адаптацией растений в гидропонных установках системы периодического подтопления. Показано, что для культивирования растений in vitro с высокой степенью эффективности можно использовать питательные среды MS и WPM с полным и уменьшенным содержанием минеральных солей, дополненных цитокининами 6-БАП, 2-iP и ауксинами ИУК, ИМК в различных концентрациях. Интенсивная пролиферация побегов и ризогенез растений в культуре in vitro происходят на питательных средах MS и WPM уменьшенного вдвое содержания минеральных солей, в составе фитогормонов 6-БАП 0,5 мг/л и 2-iP 0,3 мг/л. На питательной среде MS полного состава минеральных солей с 6-БАП 0,5 мг/л наблюдается высокая частота образования каллуса. Применение гидропонных систем на этапе адаптации к условиям ex vitro обеспечивает высокую приживаемость растений. В ходе исследований выявлены анатомо-морфологические особенности растений-регенерантов в условиях in vitro и ex vitro.

1. Барыкина Р.П. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. – М.: Изд-во МГУ, 2004. – 312 с.

2. Бердичевец Л.Г., Бердичевец И.Н., Малюш М.К., Фоменко Т.И. Морфогенез и микроклональное размножение в культуре in vitro представителей рода Digitalis l. // Биология клеток растений in vitro и биотехнология. – М.: ИД ФБК-ПРЕСС, 2008. – С. 44–45.

3. Бугара И.А., Мальцева О.А. Получение каллусных культур Mentha piperita l. и их цитологическая характеристика при выращивании на питательных средах с различной концентрацией селена // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». – 2011. – Т. 24 (63), № 4. – С. 17–23.

4. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. – М.: Наука, 1964. – 272 с.

5. Вечернина Н.А. Биотехнология растений: учеб. пособие. – Барнаул: Изд-во Алтайского университета, 2009. – 224 с.

6. Гаммерман А.Ф., Кадаев Г.Н., Яценко-Хмелевский А.А. Лекарственные растения: справочное пособие. – М.: Высшая школа, 1983. – 400 с.

7. Георгиевский В.П., Комиссаренко Н.Ф., Дмитрук С.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений. – Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1990. – 333 с.

8. Ильина Н.А., Сергеева И.В., Перетятко А.И. Физиология и биохимия растений: учеб. пособие. – Саратов, 2013. – 335 с.

9. Калинин Ф.Л., Сарнацкая В.В., Полищук В.Е. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений: монография. – Киев: Наукова думка, 1980. – 320 с.

10. Коваленко В.Н. О биологической активности некоторых видов наперстянки // Фармакология и токсикология. – 1954. – № 3. – С. 18–22.

11. Лешина Л.Г., Булко О.В. Культивирование in vitro, ростовые параметры и оценка способности к биосинтезу гликозидов культуры клеток Digitalis purpurea l. // Физиология и биохимия культурных растений. – 2011. – Т. 43, № 2. – С. 164–170.

12. Маркова М.Г., Сомова Е.Н., Потапова С.А. Влияние регуляторов роста на размножение перспективных сортов малины в культуре in vitro // Вестник Донского государственного аграрного университета. – 2015. – № 2–1 (16). – С. 104–111.

13. Макаров П.Н., Макарова Т.А., Самойленко З.А., Гулакова Н.М., Кравченко И.В. Оценка продуктивности и качества эстрагона и тимьяна обыкновенного при выращивании в светокультуре // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2021. – № 4 (64). – С. 24–29. DOI: 10.12737/2073-0462-2022-24-29.

14. Макаров С.С., Казиева А.Ю., Макарова Т.А., Самойленко З.А., Макаров П.Н., Гулакова Н.М. Микроклональное размножение курильского чая кустарникового (Dasiphora fruticosa (l.) Rydb.) с элементами гидропоники // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2023. – № 2 (100). – С. 64–71. DOI: 10.37670/2073-0853-2023-100-2-64-71.

15. Макаров С.С., Макарова Т.А., Самойленко З.А., Макаров П.Н., Гулакова Н.М., Кузнецова И.Б. Особенности размножения эстрагона (Artemisia dracunculus l.) в культуре in vitro и ex vitro // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2023. – № 3 (101). – С. 77–83. DOI: 10.37670/2073-0853-2023-101-3-77-83.

16. Макаров С.С., Самойленко З.А., Макарова Т.А., Кузнецова И.Б., Чудецкий А.И., Кульчицкий А.Н. Адаптация клюквы крупноплодной (Vaccinium macrocarpon Ait.) к условиям ex vitro с применением гидропонного метода // Вестник КрасГАУ. – 2023. – № 11 (101). – С. 104–112. DOI: 10.36718/1819-4036-2023-11-104-112.

17. Макаров С.С., Упадышев М.Т., Родин С.А., Макарова Т.А., Самойленко З.А., Кузнецова И.Б. Адаптация растений-регенерантов княженики арктической к условиям ex vitro с применением гидропоники // Сибирский лесной журнал. – 2023. – № 4. – С. 75–82. DOI: 10.15372/SJFS20230408.

18. Никонович Т.В., Левый А.В., Французенок В.В. Влияние спектрального состава света на рост и развитие растений-регенерантов винограда в период адаптации к условиям in vitro // Вестник БГСХА. – 2012. – № 2. – С. 70–75.

19. Поляков С.А., Расторгуев С.П., Верзилин А.В. Адаптация растений регенерантов земляники к неблагоприятным условиям // Повышение эффективности садоводства в современных условиях. – Мичуринск-Наукоград РФ, 2003. – Т. 2 – С. 335–339.

20. Смольникова Я.В. Культивирование Digitalis purpurea l. в условиях in vitro и получение сердечных гликозидов на ее основе: Автореф. дис. … канд. техн. наук. – Красноярск, 2012. – 21 с.

21. Томилова С.В., Киташов А.В., Носов А.М. Сердечные гликозиды: распространение, свойства и специфика образования в культурах клеток и органов растений in vitro // Физиология растений. – 2022. – Т. 69, № 3. – С. 227–245.

22. Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин Л.А. Практикум по физиологии растений. – М.: Агропромиздат, 1990. – 271 с.

23. Шакина Т.Н. Опыт адаптации растений-регенерантов к условиям ex vitro некоторых декоративных и плодово-ягодных культур в Учебно-научном центре «Ботанический сад» Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского // Проблемы ботаники южной Сибири и Монголии. – 2020. – Т. 19, № 1. – С. 315–320. DOI: 10.14258/pbssm.2020063.

24. Drainerd E. Acclimatization of Aseptically cultured Apple Plants to low Relative humidity // J.Am. Soc. hort. Sci. – 1981. – Vol. 106, № 4. – Pp. 515–518.

25. Furuya T., Kojima H., Katsuta T. 3-methylpurpurin and other anthraquinones from callus tissue of Digitalis lanata // Phytochem. – 1972. – Vol. 11. – P. 1073. DOI:10.1016/S0031–9422(00)88455–1

26. Lobach E.Y., Tokhiriyon B., Poznyakovsky V.M., Makarov S.S., Khanbabayeva o.E., Takaeva M.A. New Phytocomplex for Chronic Obstructive Pulmonary Disease: Developmentand Clinical Evidence of Anti-inflammatory Effect // Journal of Advanced Pharmacy Education & Research. – 2023. – Vol. 13, Iss. 3. – Pр. 102–108. DOI:https://doi.org/10.51847/Tl5lnYDudZ

27. Matsumoto M., Koga S., Shoyama Y., Nishioka I. Phenolic glycoside composition of leaves and callus cultures of Digitalis purpurea // Phytochem. – 1987. – Vol. 26. – P. 3225. DOI: 10.1016/S0031-9422(00)82474-7.

28. Nartop P., Altan A.D., Titrek A.Modeling ofIn Vitrobiomass production ofDigitalis purpurea under the effects of biosynthetic silver nanoparticles // Iran J. Sci. Technol. Trans. Sci. – 2021. – Vol. 45. – Pp. 775–783. DOI: https://doi.org/10.1007/s40995-021-01105-4

29. Pastor N., Azrak S.S. et al. Digitoxin inhibits the growth of cancer cell lines at concentrations commonly found in cardiac patients // J. Nat. Prod. – 2005. – Vol. 68, № 11. – Pp. 1642–1645.

30. Patil G., Mahendra A., Kirti N., Sayantan P., Vijay B., Polavarapu K., Nikam Td. In vitro propagation and production of cardiotonic glycosides in shoot cultures of Digitalis purpurea l. by elicitation and precursor feeding // Applied microbiology and biotechnology. – 2012. – Vol. 97. DOI: 10.1007/s00253-012-4489-y.

31. Pérez-Alonso N., Wilken D., Gerth A. et al. Cardiotonic glycosides from biomass of Digitalis purpurea l. cultured in temporary immersion systems // Plant Cell Tiss. Organ. Cult. – 2009. – Vol. 99. – Pp. 151–156. https://doi.org/10.1007/s11240-009-9587-x