Оценка влияния осмотического стресса на прорастание семян кустарниковых растений в культуре in vitro

УДК: 606:581.48

DOI: 10.34736/FNC.2023.120.1.002.10-15

Cофья Васильевна Мельник, е-mail: melnik-s@vfanc.ru, ORCID 0000-0001-5802-1339,

Ольга Олеговна Жолобова, к.б.н., ORCID 0000-0002-1594-4181 –

«Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), info@vfanc.ru, 400062, г. Волгоград, пр. Университетский, 97, Россия

Аннотация.  В связи с глобальными изменениями климата одной из основных экологических проблем на территориях южных регионов России является засуха. Эффективным способом предотвращения процессов деградации земель и опустынивания является селекция и отбор древесных и кустарниковых растений, устойчивых к данному стресс-фактору, для их последующего использования в лесоразведении. В статье представлены результаты влияния осмотического стресса на прорастание семян и биометрические показатели проростков модельных объектов Robinia pseudoacacia L. и Caragana pygmaea L. в культуре in vitro. Для моделирования дефицита доступной воды в питательную среду по прописи Мурасиге-Скуга добавляли осмотик полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молекулярной массой 6000, в концентрациях до 10 г/л. Семенной материал прошел предстерилизационную обработку и двухэтапную стерилизацию для получения асептической культуры. В результате влияния ПЭГ в питательной среде выявлено ингибирование энергии прорастания семян C. pygmaea с 80% в контрольной группе до 15,6-26,6% в опытных. У проростков контрольной группы отсутствовало статистически достоверное различие между длиной корня и побега, при этом в опытных группах длина корня достоверно меньше длины побега. Наблюдалось угнетение формирования корней второго порядка по сравнению с контролем. Данные ответные реакции связаны с уменьшением скорости набухания семян вследствие уменьшения количества доступной воды, что оказало влияние на развитие проростков. У семян R. pseudoacacia отмечалось увеличение всхожести семян с 90% в контроле до 100% на среде ПЭГ 10. У проростков опытной группы наблюдалась более развитая листовая пластина по сравнению с контролем. Статистически достоверных различий между группами в длине гипокотиля и стебля не обнаружено. Таким образом, адаптационные механизмы R. pseudoacacia в ответ на данный осмотический стресс оказали небольшое стимулирующее действие в развитии растения.

Ключевые слова: семена, Robinia pseudoacacia, Caragana pygmaea, полиэтиленгликоль 6000, засуха, in vitro.

Финансирование. Работа выполнена в рамках исполнения плана научно-исследовательской работы ФНЦ агроэкологии РАН № 122020100427-1 «Разработать научные основы сохранения и воспроизводства ценных генотипов древесных и кустарниковых растений в культуре in vitro»

Литература

1. Гродецкая Т. А., Евлаков П. М., Исаков И. Ю. Анализ экспрессии генов стрессоустойчивости в условиях воздействия засухи на растения березы в Центрально-Черноземном регионе // Лесотехнический журнал. 2020. Т. 10. №. 2 (38). С. 23-34. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.2/3
2. Лёвин А. Е., Колесниченко Е. Ю. Использование плодовых древесных пород в формировании защитных лесных полос // «Горинские чтения. Инновационные решения для АПК» 18-19 мар. 2020. С. 135.
   Макаров В. П. Древесные растения перспективные для лесомелиорации в Забайкальском крае / Материалы Всероссийской конференции с международным участием» Эволюция биосферы и техногенез», VI Всероссийского симпозиума с международным участием» Минералогия и геохимия ландшафта горно-рудных территорий» и XIII Всероссийских чтений памяти академика АЕ Ферсмана» Рациональное природопользование»,» Современное минералообразование», посвященных 35-летию ИПРЭК СО РАН. 2016. С. 205-207.
3. Обручева Н. В. Переход от гормональной к негормональной регуляции на примере выхода семян из покоя и запуска прорастания // Физиология растений. 2012. Т. 59. №. 4. С. 591-600.
4. Пляскина И. Н., Бондаревич Е. А. Влияние осмотического стресса на динамику аминокислот Stipa krylovii Roshev // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2018. №. 17. С. 377-381.
5. Терещенко Т. В., Жолобова О. О. Эффективные способы стерилизации семян Rоbiniа рsеиdоасасiа L. для введения в культуру in vitrо // Научно-агрономический журнал. 2022. №. 2 (117). C. 62-67. DOI: 10.34736/FNC.2022.117.2.008.62-67
6. Ahmad M. A., Javed R., Adeel M., Rizwan M., Yang Y. PEG 6000-stimulated drought stress improves the attributes of in vitro growth, steviol glycosides production, and antioxidant activities in Stevia rebaudiana Bertoni. Plants. 2020. V. 9. №. 11. P. 1552. Doi.org/10.3390/plants9111552
7. Hidangmayum A., Dwivedi P. Effect of chitosan seed priming on mungbean seedlings subjected to different levels of water potential. Acta Physiologiae Plantarum. 2023. V. 45. №. 1. P. 1-13. DOI: 10.1007/s11738-022-03483-7
8. Meng Q. Niu Y., Niu Xiwu Niu., Roubin R. H. Ethnobotany, phytochemistry and pharmacology of the genus Caragana used in traditional Chinese medicine. Journal of ethnopharmacology. 2009. V. 124. №. 3. P. 350-368. DOI: 10.1016/j.jep.2009.04.048
9. Yuyan An, Zongsuo L. Drought tolerance of Periploca sepium during seed germination: antioxidant defense and compatible solutes accumulation. Acta physiologiae plantarum. 2013. V. 35

Данная работа распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)