Труды Кубанского государственного аграрного университета


<<<  Back

2016, № 59

UDC: 633.81:57.085.2
GSNTI: 34.31.33

Use of biotechnological methods for creation initial breeding material in some essential oil plants

Natural and climatic conditions of Crimea allow to growing many essential oil plants, processed products of which are widely used in medicine, perfume and cosmetic, food and other industries. Improving the efficiency of agricultural plants breeding, including essential oil plants, is currently connected with introduction the modern biotechnological methods. The aim of the work was to study the certain issues associated with the induction of somaclonal variability in callus cultures and usage of cell technologies for creating initial breeding material at the main cultivated and perspective for Crimea essential oil plants. The tissues and organs of cultivars of narrow-leaved lavender (Lavandula angustifolia Mill.), muscat sage (Salvia sclarea L.), coriander sativum (Coriandrum sativum L.) and essential oil geranium (Pelargonium spp.) were used in studies. The methods of tissue and organ culture in vitro and field analysis were used in this work. In consequence of research, the peculiarities of morphogenesis induction in isolated cultures were detected and the conditions for regeneration of plants from callus of different passages were chosen. Analyzing regenerants, derived from callus tissue of sage, coriander, lavender and geranium, the somaclonal variants with changes in morphology and economically valuable characteristics were revealed. The peculiarities of somaclonal variability at the studied species were determined and perspective samples exceeding the initial cultivars by some parameters have been chosen. Expediency of using of cell selection methods for the selection of forms resistant to abiotic stresses (osmotic and low temperature) was shown. The scheme of obtaining the initial breeding material for studied essential oil plants with using different methods of creating new genotypes (somaclone induction and in vitro selection), as well as methods of clonal micropropagation was proposed.
Keywords: Essential oil plants, callus, morphogenesis, somaclonal variation, cell selection in vitro, clonal micropropagation

References:

  1. Бутенко, Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе / Р. Г. Бутенко. - М. : ФБК-ПРЕСС, 1999. - 160 с.
  2. Биохимические методы анализа эфиромасличных растений и эфирных масел / под ред. А. Н. Карпачевой. - Симферополь, 1972. - 108 с.
  3. Гірко, В. С. Нетрадиційні методи створення селекційного матеріалу пшениці: автореф. дис…. д-ра с.-г. наук : 06.01.05 / Гірко В. С. - К.: 1999. - 34 с.
  4. Долгих, Ю. И. Сомаклональная изменчивость растений и возможности ее практического использования (на примере кукурузы): автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.00.12 / Долгих Ю. И. - Москва, 2005. - 35 с.
  5. Егорова, Н. А. Получение исходного материала для селекции эфиромасличной герани методами культуры тканей / Н. А. Егорова, А. М. Бугара, А. М. Ермилова // Труды ИЭЛР. - 1998. - Т. 24. - С. 98-110.
  6. Егорова, Н. А. Исследование устойчивости к солевому стрессу каллюсных культур эфиромасличной герани / Н. А. Егорова // Физиология и биохимия культ. растений. - 2009. - Т. 41. - № 6. - С. 523-530.
  7. Егорова, Н. А. Культура каллусных тканей и сомаклональная изменчивость у эфиромасличных растений / Н. А. Егорова, И. В. Ставцева, А. Г. Инюткина // Сборник научных трудов Никит. ботан. сада. - 2009. - Т. 131. - С. 63-67.
  8. Егорова, Н. А. Влияние длительности культивирования каллюсных культур на индукцию морфогенеза у эфиромасличных растений / Н. А. Егорова, И. В. Ставцева // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку / ред. В. В. Моргун. - К.: Логос, 2009. - Т. 2. - С. 613-618.
  9. Егорова, Н. А. Использование сомаклональной изменчивости в культуре in vitro для создания исходного селекционного материала у эфиромасличных растений / Н. А. Егорова, И. В. Ставцева, А. А. Лолойко, А. П. Меркурьев // Фактори експериментальної еволюції організмів: зб. наук. праць. - К. : ЛОГОС, 2011. - Т. 11. - С. 252-257.
  10. Егорова, Н. А. Влияние осмотического стресса на развитие каллусных культур лаванды in vitro / Н. А. Егорова // Бюллетень ГНБС. - 2012. - № 105 - С. 139-143.
  11. Егорова, Н. А. Микроразмножение эфиромасличных растений с использованием культуры изолированных тканей и органов in vitro /Н. А. Егорова, А. Г. Кривохатко, И. В. Ставцева, Л. И. Каменек // Таврійський вісник аграрної науки. - 2013. - № 1. - С. 9-14.
  12. Егорова, Н. А. Некоторые аспекты биотехнологии эфиромасличных растений: индукция каллюсо- и морфогенеза, использование сомаклональной вариабельности / Н. А. Егорова // Физиология растений и генетика. - 2014. - Т. 46. - № 2. - С. 108-120.
  13. Егорова, Н. А. Некоторые аспекты биотехнологии эфиромасличных растений: микроклональное размножение, синтез продуктов вторичного метаболизма in vitro / Н.А. Егорова // Физиология растений и генетика. - 2014. - Т.46, № 3. - С. 187-201.
  14. Игнатова, С. А. Клеточные технологии в растениеводстве, генетике и селекции возделываемых растений: задачи, возможности, разработки систем in vitro / С. А. Игнатова. - Одесса : Астропринт, 2011. - 224 с.
  15. Калашникова, Е. А. Клеточная инженерия растений: учебное пособие / Е. А. Калашникова. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2012. - 318 с.
  16. Калинин, Ф. Л. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений / Ф. Л. Калинин, В. В. Сарнацкая, В. Е. Полищук. - К.: Наукова думка, 1980. - 488 с.
  17. Кунах, В. А. Біотехнологія лікарських рослин. Генетичні та фізіолого-біохімічні основи / В. А. Кунах. - К. : Логос, 2005. - 730 с.
  18. Назаренко, Л. Г. Эфироносы юга Украины / Л. Г. Назаренко, А. В. Афонин. - Симферополь : Таврия, 2008. - 144 с.
  19. Назаренко, Л. Г. Сорта эфиромасличных культур селекции Института эфиромасличных и лекарственных растений / Л. Г. Назаренко // Научные Труды ИЭЛР УААН. - 2006. - Вып. 26. - С. 49-51.
  20. Новикова. В. М. Морфогенез и регенерация растений в культуре тканей лаванды / В. М. Новикова, О. И. Капелев, Л. М. Теплицкая // Биология культивируемых клеток растений и биотехнология: тез. докл. II межд. конф. - Алматы, 1993. - С. 65.
  21. Рожанская, О. А. Создание исходного материала для селекции кормовых культур в условиях Сибири с помощью методов биотехнологии: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 06.01.05 / Рожанская О. А. - Новосибирск, 2007. - 34 с.
  22. Селекция эфиромасличных культур: методические указания / под ред. А. И. Аринштейн. - Симферополь, 1977. - 150 с.
  23. Ставцева, И. В. Культура изолированных зародышей шалфея и ее использование в селекции: методические рекомендации / И. В. Ставцева, Н. А. Егорова. - Симферополь : ИЭЛР НААНУ, 2011. - 20 с.
  24. Dunbar, K. B. Shoot regeneration of hybrid seed geranium (Pelargonium ½ hortorum) and regal geranium (Pelargonium ½ domesticum) from primary callus cultures / K. B. Dunbar, C. T. Stephens // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. - 1989. - Vol. 19, № 1. - P. 13-21.
  25. Gupta, R. Characteristics of an isomenthone-rich somaclonal mutant isolated in a geraniol-rich rose-scented geranium accession of Pelargonium graveolens / R. Gupta, G. R. Mallavarapu, S. Banerjee, S. Kumar // Flavour and Fragrance Journal.- 2001. - Vol. 16, № 5. - P. 319-324.
  26. Hassanein, A. Efficient plant regeneration system from leaf discs of zonal (Pelargonium ½ hortorum) and two scented geraniums / A. Hassanein, N. Dorion // Plant Cell, Tissue and Organ Cult. - 2005. - Vol. 83. - № 2. - P. 231-240.
  27. Mohan Jain, S. Tissue culture-derived variation in crop improvement / S. Mohan Jain // Euphytica. - 2001. - Vol. 18. - P. 153-166.
  28. Ravindra, N. S. Somaclonal variation for some morphological traits, herb yield, essential oil content and essential oil composition in an Indian cultivar of rose-scented geranium / N. S. Ravindra, R. N. Kulkarni, M. C. Gayathri, S. Ramesh // Plant Breeding. - 2004. - Vol. 123. - № 1. - P. 84-86.
  29. Skirvin, R. M. Tissue culture-induced variation in scented Pelargonium spp. / R. M. Skirvin, J. Janick // J. Amer. Soc. Hort. Sci. - 1976. - Vol. 101, № 3. - P. 281-290.
  30. Stephen, R. Propagation of Coriandrum sativum L. through somatic embryogenesis / R. Stephen, N. Jayabalan // Indian J. of Exp. Biology. - 2001. - Vol. 39, № 4. - P. 387-389.
  31. Tawfik, A. A. Regeneration of salvia (Salvia officinalis L.) via induction of meristematic callus / A. A. Tawfik, M. F. Mohamed // In Vitro Cell. Dev. Biol.-Plant. - 2007. - Vol. 43, № 1. - P. 21-27.
  32. Tsuro, M. Variation in essential oil components in regenerated lavender (Lavandula vera D.C.) plants / M. Tsuro, M. Inoue, H. Kameoka // Sci. Hort. - 2001. - Vol. 88. - № 4. - P. 309-317.
  33. Zee, S. J. Studies on adventive embryo formation in the petiole explants of coriander (Coriandrum sativum) / S. J. Zee // Protoplasma. - 1981. - Vol. 107, № 1-2. - Р. 21-26.

Authors:

  1. Yegorova Nataliya Alekseevna, D-r of Biol. Sciences, Associate Professor, Head of the laboratory of biotechnology, Research Institute of Agriculture of Crimea.
  2. Stavtseva Irina Victorovna, Senior researcher, Сandidate of Agricultural Sciences, Research Institute of Agriculture of Crimea.