Особенности регенерации и анатомического строения листовой пластинки Actinidia polygama при культивировании in vitro

Actinidia polygama является малораспространенной плодовой культурой, плоды которой содержат большое количество каротиноидов (включая β-каротин), аскорбиновой кислоты и других ценных биологически активных веществ. В исследовании выявлены особенности регенерации перспективных сортов A. polygama на этапе собственно микроразмножения. Определено влияние различных регуляторов роста (6-бензиламинопурина, мета-Тополина и 2-изопентениладенина) на основные морфометрические показатели эксплантов. Установлено, что культивирование на питательных средах с добавлением 0,5 мг/л мета-Тополина стимулировало как образование адвентивных микропобегов у основания экспланта, так и пробуждение почек на микропобегах, что способствовало увеличению эффективности микроразмножения сортов A. polygama в 1,1–1,3 раза, по сравнению со средами, содержащими 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина или 0,5 мг/л 2-изопентениладенина. Отмечено, что добавление в питательную среду мета-Тополина совместно с 6бензиламинопурином в концентрациях по 0,5 мг/л оказало синергетический эффект и повысило коэффициент размножения большинства сортов A. polygama в 1,1–1,2 раза. Выявлены анатомические особенности структурной организации ассимилирующих тканей и устьичного аппарата листовой пластинки A. polygama при переходе из условий in vitro в ex vitro. Листья у всех образцов A. polygama гипостоматические, устьичный аппарат аномоцитный независимо от условий культивирования. Отмечено, что в культуре in vitro для A. polygama характерна тонкая листовая пластинка, мезофилл состоящий из трех-четырех слоев (одного слоя палисадной и двух-трех слоев губчатой хлоренхимы) с большими межклеточными пространствами, многочисленные крупные округлые устьица. Установлено, что при адаптации ex vitro у растений происходило растяжение и дифференциация тканей листовой пластинки, уменьшались число и размер устьиц, изменялась форма устьиц (от круглой до эллиптической). Выявлено, что на морфометрические показатели листовой пластинки влияют как условия культивирования, так и сортовые особенности.

1. Бутенко Р.Г. Биология культивируемых клеток и биотехнология растений. М., Наука, 1991. 279 c..

2. Deb C.R., Gangmei P.K. 2020. In vitro morphogenesis of foliar explants and plant regeneration of Actinidia deliciosa A. Chev. – a horticultural important plant. Plant Cell Biotechnology and Molecular Biology. 21(15–16): 114–123.

3. Debenham M.C., Seelye J.F., Mullan A.C. 2016. An in vitro repository for clonal kiwifruit. Acta Horticulturae. 1113: 93–98. DOI: 10.17660/ActaHortic.2016.1113.13.

4. Ferguson A.R., Huang H. 2007. Genetic resources of kiwifruit: Domestication and breeding. In: Jules Janick, ed. Horticultural reviews. Vol. 33. Hoboken, New Jersey, USA, John Wiley and Sons, Inc. P. 1–121.

5. Гинс М.С., Гинс В.К., Байков А.А., Пивоваров В.Ф., Козак Н.В., Имамкулова З.А., Куликов И.М. и др. 2018. Листовая биомасса овощных и ягодных растений – источник антиоксидантов. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 1: 39-44.

6. Hameg, R., Arteta, T.A., Landin, M., Gallego, P.P., Barreal, M.E. 2020. Modeling and optimizing culture medium mineral composition for in vitro propagation of Actinidia arguta. Frontiers in Plant Science. 11: 554905. DOI: 10.3389/fpls.2020.554905.

7. Jagiełło-Kubiec K., Nowakowska K., Łukaszewska A.J., Pacholczak A. 2021. Acclimation to ex vitro conditions in ninebark. Agronomy. 11: 612. DOI: 10.3390/agronomy11040612.

8. Jayaprakash K., Manokari M., Badhepuri M.K., Raj M.C., Dey A., Shekhawat M.S. 2021. Influence of meta-topolin on in vitro propagation and foliar micro-morpho-anatomical developments of Oxystelma esculentum (L.f.) Sm. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 147: 325–337. DOI: 10.1007/s11240-021-02126-y.

9. Камелин Р.В. 2022. Флора Восточной Азии и ее генезис. Turczaninowia. 25(3): 5–16..

10. Khanam M.N., Javed S.B., Anis M., Alatar A.A. 2020. meta-Topolin induced in vitro regeneration and metabolic profiling in Allamanda cathartica L. Industrial Crops and Products. 145: 111944. DOI: 10.1016/j.indcrop.2019.111944.

11. Козак Н.В., Имамкулова З.А., Куликов И.М., Власова Е.В., Медведев С.М., Ильинова Л.Н. 2020. Редкие ягодные культуры: морфология, биохимия, экология. М., ФГБНУ ВСТИСП. 72 с..

12. Krakhmaleva I.L., Molkanova O.I., Orlova N.D., Koroleva O.V., Mitrofanova I.V. 2024. In vitro morpho-anatomical and regeneration features of cultivars of Actinidia kolomikta (Maxim.) Maxim. Horticulturae. 10(12): 1335. DOI: 10.3390/horticulturae10121335.

13. Kucharska D., Orlikowska T., Maciorowski R., Kunka M., Wójcik D., Pluta S. 2020. Application of meta-Topolin for improving micropropagation of gooseberry (Ribes grossularia). Scientia Horticulturae. 272: 109529. DOI: 10.1016/j.scienta.2020.109529.

14. Lalthafamkimi L., Bhattacharyya P., Bhau B.S., Wann S.B., Banik D. 2021. Direct organogenesis mediated improvised mass propagation of Pogostemon cablin: A natural reserve of pharmaceutical biomolecules. South African Journal of Botany. 140: 375–384. DOI: 10.1016/j.sajb.2020.08.018.

15. Levchyk N., Skrypchenko N., Dziuba O., Gajdosova A., Liubinska A., Zaimenko N. 2022. Features of morphogenesis of Actinidia arguta leaf tissues at microclonal propagation. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 12(1): e4667. DOI: 10.55251/jmbfs.4667.

16. Ma J.T., Li D.W., Liu J.K., He, J. 2021. Advances in research on chemical constituents and their biological activities of the genus Actinidia. Natural Products and Bioprospecting. 11: 573–609. DOI: 10.1007/s13659-021-00319-8.

17. Малаева Е.В. 2008 Биологические и молекулярно-генетические особенности дальневосточных видов рода Actinidia Lindl. Дисс. канд. биол. наук. Москва, 136 с..

18. Малаева Е.В. 2020. Теоретические и практические аспекты клонального микроразмножения ягодных культур. Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 19(2): 19–23. DOI: 10.14258/pbssm.2020067.

19. Митрофанова И.В. (ред.) 2018. Основы создания генобанка in vitro видов, сортов и форм декоративных, ароматических и плодовых культур: Коллективная монография. Симферополь, Ариал. 260 с..

20. Mitrofanova I., Lesnikova-Sedoshenko N., Tsiupka V., Smykov A., Mitrofanova O. 2021. Use of biotechnological methods to support the production of new peach hybrids. Horticulturae. 7: 533. DOI: 10.3390/horticulturae7120533.

21. Молканова О.И., Королева О.В., Стахеева Т.С., Крахмалева И.Л., Мелещук Е.А. 2018. Совершенствование технологии клонального микроразмножения ценных плодовых и ягодных культур для производственных условий. Достижения науки и техники АПК. 32(9): 66–69. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10915.

22. Motyleva S., Kozak N., Kulikov I., Medvedev S., Imamkulova Z. 2017. The peculiarities of Actinidia species leaves micromorphology. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality. 1: 342–346. http://dx.doi.org/10.15414/agrobiodiversity.2017.2585-8246.342-346

23. Муратова С.А, Соловых Н.В, Терехов В.И. 2011. Индукция морфогенеза из изолированных соматических тканей растений. Мичуринск, Изд-во Мичуринского госагроуниверситета. 107 с..

24. Плаксина Т.В., Бородулина И.Д. 2016. Влияние регуляторов роста на клональное микроразмножение представителей рода Актинидия. Acta Biologica Sibirica. 2(3): 54–60. http://dx.doi.org/10.14258/abs.v2i3.1455.

25. POWO. Plants of the World Online, [online] Available at: https://powo.science.kew.org/taxon/ urn:lsid:ipni.org:names:38999-1 (Accessed 10.02.2025).

26. Prado M.J., Herrera M.T. 2005. Micropropagation of two selected male kiwifruit and analysis of genetic variation with AFLP Markers. HortScience. 40(3): 740–746. DOI: 10.21273/HORTSCI.40.3.740.

27. [Прозина М.Н. 1960. Ботаническая микротехника. Москва, Высшая школа. 206 с..

28. Quoirin M., Lepoivre P. 1977. Improved medium for in vitro culture of Prunus sp. Acta Horticulturae. 78: 437–442. DOI: 10.17660/ActaHortic.1977.78.54.

29. Raeva-Bogoslovskaya E., Vinogradova Y., Molkanova O., Hussien M. 2023. Anatomical structures of Saskatoon berry (Amelanchier Medik.) leaves under different cultivation conditions. Bangladesh Journal of Plant Taxonomy. 30(2): 185–193. DOI: 10.3329/bjpt.v30i2.70495.

30. Saeiahagh H., Mousavi M., Wiedow C., Bassett H.B., Pathirana R. 2019. Effect of cytokinins and sucrose concentration on the efficiency of micropropagation of ‘Zes006’ Actinidia chinensis var. chinensis, a red-fleshed kiwifruit cultivar. Plant Cell Tissue and Organ Culture. 138: 1– 10. DOI: 10.1007/s11240-019-01597-4.

31. Семенова Д.А., Крахмалева И.Л., Мишанова Е.В., Молканова О.И., Митрофанова И.В. 2023. Особенности регенерации перспективных сортов Actinidia arguta в культуре in vitro. Таврический вестник аграрной науки. 1(32): 93–103. DOI: 10.5281/zenodo.7898485.

32. Shaheen A., Dewir Y.H., Kher M., Khan M., El-Banna A.N., Alaizari A. 2022. Synergistic effect of benzylaminopurine and meta-Topolin combination for micropropagation of gerbera ‘Pink Melody’. Ciênciae Agrotecnologia. 46:e017521. http://dx.doi.org/10.1590/1413-7054202246017521.

33. Shekhawat J.K., Rai M.K., Shekhawat N.S., Kataria V. 2021. Synergism of m-topolin with auxin and cytokinin enhanced micropropagation of Maytenus emarginata. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 57: 418–426. DOI: 10.1007/s11627-020-10132-6.

34. Shoyama Y., Chen S., Tanaka H., Sasaki Y., Sashida Y. 1998. Actinidia polygama (Japanese name Matatabi): In vitro culture, micropropagation, and the production of monoterpenes and triterpenoids. In: Bajaj Y.P.S., ed. Biotechnology in Agriculture and Forestry. Vol. 41 Medicinal and Aromatic Plants X. Berlin, Springer. P. 1–13.

35. de Souza L.M., Barbosa M.R., Zárate-Salazar J.R., Lozano-Isla F., Camara T.R. 2019. Use of metaTopolin, an unconventional cytokinin in the in vitro multiplication of Opuntia stricta Haw. Biotecnología Vegetal. 19(2): 85–97.

36. Государственный реестр сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, допущенных к использованию на 2024 г.]. (In Russian) [online] Available at: https://gossortrf.ru/publication/reestry.php (Accessed 10.02.2025).

37. Sugawara F., Yamamoto N., Tanaka O. 1994. Plant regeneration in in vitro culture of leaf, stem and petiole segments of Actinidia polygama Miq. Plant tissue culture letters. 11(1): 14–18. DOI: 10.5511/plantbiotechnology1984.11.14.

38. Tsiupka V., Zhdanova I.V., Bulavin I.V., Tsiupka S., Mitrofanova I.V. 2022. Ex vitro acclimatization of Lavandula angustifolia Mill. plants. Acta Horticulturae. 1339: 363–370. DOI: 10.17660/ActaHortic.2022.1339.45.

39. Vinogradova Y., Grygorieva O., Vergun O. 2019. Stomatal structure in Solidago L. species as the index of their adaptation opportunities. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality. 3: 101–110. DOI: 10.15414/agrobiodiversity.2019.2585-8246.101-110.

40. Воробьев В.Н., Невмержицкая Ю.Ю., Хуснетдинова Л.З., Якушенкова Т.П. 2013. Практикум по физиологии растений: учебно-методическое пособие. Казань: Казанский университет. 80 с..

41. Wang F., Xin X., Wei H., Qiu X., Liu B. 2020. In vitro regeneration, ex vitro rooting and foliar stoma studies of Pseudostellaria heterophylla (Miq.) Pax. Agronomy. 10: 949. DOI: 10.3390/agronomy10070949.

42. Wang S., Qiu Y., Zhu F. 2021. Kiwifruit (Actinidia spp.): A review of chemical diversity and biological activities. Food Chemistry. 350: 128469. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.128469.

43. Werner E.T., Milanez C.R.D., Gontijo A.B.P.L., Soares T.C.B., Amaral J.A.T. 2018. Leaf anatomy changes related to cultivate in vivo and in vitro and during pre-acclimatization of Crambe abyssinica Hochst. Plant Cell Culture & Micropropagation. 14(1): 10–17.

44. Zaytseva Y.G., Ambros E.V., Novikova T.I. 2021. Meta-topolin: Advantages and disadvantages for in vitro propagation. In: Ahmad N., Strnad M., eds. Meta-topolin: a growth regulator for plant biotechnology and agriculture. Singapore, Springer. P. 119–141. DOI: 10.1007/978-981-15-9046-7_11.