Вплив солей кадмію на ріст і розвиток рослин роду сорго у культурі in vitro
Анотація
Мета. Дослідити вплив різних концентрацій солей кадмію на ріст і розвиток пагонів роду Соргових в умовах in vitro та провести добір толерантних форм при створенні стійкого до абіотичних чинників вихідного матеріалу. Методи. Лабораторний, біотехнологічний, вимірювальний, розрахунково-порівняльний, аналізування, статистичний. Результати. Встановлено, що пагони сорго незалежно від концентрацій солей кадмію найбільш чутливі були у сорго віникового, а найстійкіші у сорго-суданкового гібриду. Дослідження вказують, що за концентрацій CdCl2 10,0 мг/л було отримано на 3 добу культивування від 82 до 95 % пагонів. На контрольному варіанті життєздатні пагони становили 93 %, у сорго-суданкового гібриду 95 %, сориту та сорго зернового – 90 % і найменше у сорго віникового – 82 %. Із збільшенням концентрації до 15,0 мг/л у досліджуваних зразків було отримано від 70 до 87 %. Найвищі показники відмічено на контролі (87 %), сорго-суданкового гібриду та сорго зернового (85 %), а найменші – в сорго віникового (70 %). Концентрація 20,0 мг/л була більш токсичнішою та на всіх варіантах відзначено від 44 до 54 % некротичних пагонів. Як і в попередніх дослідженнях найвищі показники були на контролі – 54 % та сорго-суданкового гібриду й сорго зерновому – 50 %, дещо нижчі в соризу – 47 % і найменші в сорго віникового – 44 %.Висновки. Доведено, що пагони сорго віникового мали найнижчу толерантність, а найвищу пагони сорго-суданкового гібриду незалежно від концентрацій солей кадмію та тривалості культивування. Встановлено, що на 3 добу культивування життєздатність пагонів варіювала від 82 до 95 % (10 мг/л) і від 70 до 87 % (15,0 мг/л), в подальшому їх життєздатність різко знижувалась.Проаналізовано, що некротичних пагонів не відмічено за концентрацій 1,0 і 2,5 мг/л і майже на 5,0 мг/л (лише у сорго віникового 5 %). Збільшення концентрації до 17,5 мг/л призвело до значного збільшення некротичних і загиблих пагонів сорго. Оптимальною концентрацією є використання 10,0 і 15,0 мг/л.
Посилання
2. Штапенко О. В., Гевкан І. І., Сливчук Ю. І. Особливості цитотоксичного впливу кадмій хлориду на клітини in vitro. Біологія тварин. 2018. №. 20, № 1. С. 123–129.
3. Мірюта Н. Ю. Рослини Deschampsia antarctica E. Desv. з різним числом хромосом в умовах вирощування in vitro. Ймовірнісні зв’язки трьох показників пристосовуваності між собою та з розміром геному. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2017. №. 20. С. 293–298.
4. Любченко І. О., Рябовол Л. О., Любченко А. І. Використання культури in vitro в адаптивній селекції рослин (огляд літератури). Збірник наукових праць Уманського національного університету садівництва. 2016. № 88 (1). С. 126–139.
5. Рябовол Л. О., Любченко А. І., Єщенко О. В. Добір стійких до іонів Ва2+ клітинних ліній цикорію коренеплідного та програмування їх морфогенної активності. Зб. наук. праць УДАУ «Основи формування продуктивності сільськогосподарських культур за інтенсивних технологій вирощування». Київ, 2008. С. 370–374.
6. Gonçalves J. F. et al. Cadmium and mineral nutrient accumulation in potato plantlets grown under cadmium stress in two different experimental culture conditions. Plant Physiology and Biochemistry. 2009. Т. 47. №. 9. С. 814–821.
7. Olabarrieta I. et al. In vitro effects of cadmium on two different animal cell models. Toxicology in vitro. 2001. Т. 15. №. 4–5. С. 511–517.
8. Manquián-Cerda K. et al. Effect of cadmium on phenolic compounds, antioxidant enzyme activity and oxidative stress in blueberry (Vaccinium corymbosum L.) plantlets grown in vitro. Ecotoxicology and environmental safety. 2016. Т. 133. С. 316–326.
9. Wiszniewska A. et al. Comparative assessment of response to cadmium in heavy metal-tolerant shrubs cultured in vitro. Water, Air, & Soil Pollution. 2017. Т. 228. С. 1–13.
10. Muszyńska E., Hanus-Fajerska E., Ciarkowska K. Studies on lead and cadmium toxicity in Dianthus carthusianorum calamine ecotype cultivated in vitro. Plant Biology. 2018. Т. 20. №. 3. С. 474–482.
11. Leoni G. et al. Influence of cadmium exposure on in vitro ovine gamete dysfunction. Reproductive toxicology. 2002. Т. 16. №. 4. С. 371–377.
12. Chen X. et al. Effects of cadmium on osteoblasts and osteoclasts in vitro. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2009. Т. 28. №. 2. С. 232–236.
13. Shekhawat G. S. et al. In vitro biochemical evaluation of cadmium tolerance mechanism in callus and seedlings of Brassica juncea. Protoplasma. 2010. Т. 239. С. 31–38.
14. Ashrafzadeh S., Leung D. W. M. Novel potato plants with enhanced cadmium resistance and antioxidative defence generated after in vitro cell line selection. Plos one. 2017. Т. 12. №. 10. С. e0185621.
15. Soleimani S. H. et al. Cadmium accumulation and alkaloid production of Narcissus tazetta plants grown under in vitro condition with cadmium stress. Plant Physiology Reports. 2020. Т. 25. С. 51–57.
16. Fornazier R. F. et al. Cadmium stress in sugar cane callus cultures: effect on antioxidant enzymes. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2002. Т. 71. С. 125–131.
17. Xu J., Yin H. X., Li X. Protective effects of proline against cadmium toxicity in micropropagated hyperaccumulator, Solanum nigrum L. Plant cell reports. 2009. Т. 28. С. 325–333.
18. Рябовол Л. О. Клональне мікророзноження рослин. Методичні рекомендації для проведення лабора- торно-практичних занять з «Біотехнології рослин». Умань: УДАА, 2001. 16 с.
19. Us-Camas, R., Rivera-Solís, G., Duarte-Aké, F. et al. In vitro culture: an epigenetic challenge for plants. Plant Cell Tiss Organ Cult 118, 2014. 187–201.
20. Войтовська В. І., Сторожик Л. І., Любич В. В., Третьякова С. О. Вегетативне розмноження сорго цукрового і зернового: метод. рек. Нац. акад. аграр. наук України, УНУС. Умань. 2019. С. 17.
21. Бабак В. П., Білецький А. Я., Приставка П. О., Приставка О. П. Статистична обробка даних: Монографія. Київ: МІВВЦ, 2001. 388 с.
