Фотовплив ЧС (660 нм) та СС (450 нм) на процеси калюсогенезу та морфогенезу in vitro сортів томату, контрастних за скоростиглістю

  • О. О. Авксентьєва Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна, 61022, м. Харків, площа Свободи, 4 https://orcid.org/0000-0002-3274-3410
  • Є. Д. Батуєва Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна, 61022, м. Харків, площа Свободи, 4 https://orcid.org/0000-0003-2532-7141
  • М. О. Фесенко Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна, 61022, м. Харків, площа Свободи, 4 https://orcid.org/0009-0005-9520-3779
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v37.1755
Ключові слова: Lycopersicon esculentum Мill., швидкість та тип росту, калюсна культура, опромінення світлом, ЧС 660 нм та СС 450 нм, ростовий індекс, морфогенез in vitro

Анотація

Мета. Вивчення впливу фотоопромінення ЧС (660 нм) та СС (450 нм) на ростову та морфогенетичну реакції калюсів різного походження двох сортів томатів, контрастних за скоростиглістю. Методи. У якості рослинного матеріалу використовували два сорти томату, що різняться типом росту та скоростиглістю – ACE 55 VF та Кременчуцький. Первинні калюси отримували через стадію асептичних проростків, у якості експлантів використовували три типи органів: частини гіпокотилів, сім’ядольні листки та апікальні частини коренів. Калюси культивували на базальному середовищі МС + 5 мг/л 2,4 Д, в темряві за температури +26°С. Фотоактивацію ЧС (660 нм) та СС (450 нм) світлом проводили за допомогою світлодіодних матриць Коробова. Аналізували частоту проліферації калюсів, ростову та морфогенетичні реакції калюсної культури in vitro. Результати. Встановлено, що ефективнішими експлантами для отримання перинного калюсу є відрізки гіпокотилів та сім’ядольні листки в обох досліджуваних сортів. Сорт ACE 55 VF, що характеризується індетермінантним типом росту ефективніше формує зрілу калюсну тканину, ніж детермінантний сорт Кременчуцький. Фотовплив ЧС (660 нм) стимулює ростову реакцію калюсів сорту ACE 55 VF. Показано, що опромінення ЧС та особливо СС активують прояв морфогенетичних реакцій у калюсах обох сортів. Висновки. Для реалізації різних шляхів морфогенезу in vitro необхідно враховувати тип росту in vivo. Активація фоторецепторних систем ЧС та СС у пересадковій калюсній культурі стимулює процеси морфогенезу in vitro.

Посилання

Paik I., Huq E. Plant photoreceptors: Multi-functional sensory proteins and their signaling networks. Semin Cell Dev Biol. 2019. Vol. 92. P. 114–121. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2019.03.007.

Choi D. M., Kim S. H., Han Y. J., Kim J. I. Regulation of plant photoresponses by protein kinase activity of phytochrome A. Int J Mol Sci. 2023. 24 (3). P. 2110. https://doi.org/10.3390/ijms24032110.

Velez-Ramirez A. I., Vreugdenhil D., Millenaar F. F., Ieperen W. Phytochrome A protects tomato plants from injuries induced by continuous light. Front. Plant Sci. 2019. Vol. 10. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00019.

Wei Y., Wang S., Yu D. The role of light quality in regulating early seedling development. Plants. 2023. Vol. 12 (14). P. 2746. https://doi.org/10.3390/plants12142746.

Wang S., Meng X., Tang Z. et al. Red and blue LED light supplementation in the morning pre-activates the photosynthetic system of tomato (Solanum lycopersicum L.) leaves and promotes plant growth. Agronomy. 2022. Vol. 12. P. 897. https://doi.org/10.3390/agronomy12040897.

Naznin M. T., Lefsrud M., Azad M. O. K., Park C. H. Effect of different combinations of red and blue LED light on growth characteristics and pigment content of in vitro tomato plantlets. Agriculture. 2019. Vol. 9. P. 196. https://doi.org/10.3390/agriculture9090196.

Song X., Guo P., Xia K. et al. Spatial transcriptomics reveals light-induced chlorenchyma cells involved in promoting shoot regeneration in tomato callus, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2023. Vol. 120 (38). ID: e2310163120. https://doi.org/10.1073/pnas.2310163120.

Batista D. S., Felipe S. H. S., Silva T. D. et al. Light quality in plant tissue culture: does it matter? In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2018. Vol. 54 (3). P. 195–215. https://doi.org/10.1007/s11627-018-9902-5.

Fan C., Manivannan A., Wei H. Light quality-mediated influence of morphogenesis in micropropagated horticultural crops: a comprehensive overview. Biomed Res Int. 2022. ID: 615079. https://doi.org/10.1155/2022/4615079.

Yaroshko O., Pasternak T., Larriba E., Pérez-Pérez J. M. Optimization of callus induction and shoot regeneration from tomato cotyledon explants. Plants (Basel). 2023. Vol. 12 (16). ID: 2942. https://doi.org/10.3390/plants12162942.

Avksentieva O. O., Chumakova V. V. Biotechnology of higher plants: culture in vitro. Educational and methodological manual. The second edition. Kharkiv, KHNU named after V. N. Karazin, 2021. 88 p. [in Ukrainian]

Yu Y., Qin W., Li Y., Zhang C. et al. Red light promotes cotton embryogenic callusogenesis by influencing endogenous hormones, polyamines and antioxidative enzyme activities. Plant Growth Regulation. 2019. Vol. 87 (2). P. 187–199. https://doi.org/10.1007/s10725-018-0461-x.

Hassanpour H. Potential impact of red-blue LED light on callus growth, cell viability, and secondary metabolism of Hyoscyamus reticulatus. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2022. Vol. 58 (2). P. 256–265. https://doi.org/10.1007/s11627-021-10232-x.

Billore V., Jain M., Suprasanna P. Monochromic radiation through light-emitting diode (LED) positively augments in vitro shoot regeneration in Orchid (Dendrobium sonia). Canadian Journal of Biotechnology. 2017. Vol. 1 (2). P. 50–58. https://doi.org/10.24870/cjb.2017-000106.

Kamolsukyeunyong W., Dabbhadatta Y., Jaiprasert A. et al. Genome-wide association analysis identifies candidate loci for callus induction in rice (Oryza sativa L.). Plants 2024. Vol. 13 (15). P. 2112. https://doi.org/10.3390/plants13152112.