Особенности длительного сохранения мяты сортов Ажурная и Бергамотная в коллекции in vitro

Мята – ценное лекарственное и эфиромасличное растение, которое широко применяется в фармакологии, парфюмерно-косметической и пищевой промышленности. Для поддержания коллекций сортов, ценных образцов и проведения селекции перспективно использование биотехнологии сохранения in vitro растительных объектов в условиях замедленного роста при низких положительных температурах. Цель работы – изучить морфометрические показатели и генетическую стабильность эксплантов двух сортов мяты при сохранении in vitro при 4–6 ºС без освещения в течение года. Меристемы с двумя листовыми примордиями культивировали на питательной среде в культуральной комнате при 26 ºС и освещенности 2–3 клк с 16-часовым фотопериодом. Развивающиеся из меристем микропобеги разделяли на сегменты стебля с одним узлом, которые использовали в качестве эксплантов для депонирования. Установлено, что после года депонирования при 4–6 ºС без освещения у сортов Ажурная и Бергамотная количество жизнеспособных эксплантов составило 56,5 и 85,7% соответственно. У эксплантов отмечено развитие до 2,5 побегов длиной до 13,2 мм и ризогенез с частотой до 52,3%. После депонирования микропобеги черенковали и переносили в культуральную комнату для возобновления роста. Показано, что после двух субкультивирований полностью восстановились жизнеспособность (100%), морфометрические показатели микропобегов и коэффициент размножения (до 5,5–7,3). С помощью ISSR-анализа по четырем изученным ДНК-маркерам выявлено, что микропобеги этих сортов после хранения in vitro полностью идентичны исходным растениям. Проведенные исследования показали эффективность используемых условий для хранения in vitro эксплантов мяты и подтвердили их генетическую стабильность после года депонирования при 4–6 ºС.

1. Eftekhari A., Khusro A., Ahmadian E., Dizaj S. M., Dinparast L., Bahadori M. B., et al. Phytochemical and nutra-pharmaceutical attributes of Mentha spp.: A comprehensive review // Arabian Journal of Chemistry. 2021. Vol. 14, no. 5. Article number 103106. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103106.

2. Martin C., Senula A., González-González I., Acosta A., Keller E. R. J., Gonzalez-Benito M. E. Genetic identity of three mint accessions stored by different conservation procedures: field collection, in vitro and cryopreservation // Genetic Resources and Crop Evolution. 2013. Vol. 60, no. 1. P. 243–249. https://doi.org/10.1007/s10722-012-9830-x.

3. Engelmann F. Use of biotechnologies for the conservation of plant biodiversity // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2011. N 47. P. 5–16. https://doi.org/10.1007/s11627-010-9327-2.

4. Cruz-Cruz C. A., Gonzalez-Arnao M. T., Engelmann F. Biotechnology and conservation of plant biodiversity // Resources. 2013. N 2. P. 73–95. https://doi.org/10.3390/resources2020073.

5. Основы создания генобанка in vitro видов, сортов и форм декоративных, ароматических и плодовых культур: колл. монография; под общ. ред. И. В. Митрофановой. Симферополь: ИТ «Ариал», 2018. 260 с. https://doi.org/10.32514/978-5-907118-87-4.

6. Chauhan R., Singh V., Quraishi A. In vitro conservation through slow-growth storage. In: M. Faisal, A. Alatar (ed.). Synthetic seeds. Germplasm Regeneration, Preservation and Prospects. Springer Nature Switzerland AG. 2019. P. 397–416. https://doi.org/10.1007/978-3-030-24631-0_19.

7. Молканова О. И., Коновалова Л. Н., Стахеева Т. С. Особенности размножения и сохранения коллекции ценных и редких видов растений в условиях in vitro // Бюллетень государственного Никитского ботанического сада. 2016. N 120. С. 17–23.

8. Спиридович Е. В., Фоменко Т. И., Власова А. Б., Козлова О. Н., Вайновская И. Ф., Юхимук А. Н. [и др.]. Асептическая коллекция и банк ДНК Центрального ботанического сада НАН Беларуси как эффективные инструменты сохранения редких растений // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2017. N 3. С. 117–128.

9. Рябушкина Н. А. Клональная и микроклональная изменчивость растений // Биотехнология. Теория и практика. 2014. N 2. С. 17–27. https://doi.org/10.11134/btp.2.2014.3.

10. Wolfe A. D. ISSR techniques for evolutionary biology // Methods in Enzymology. 2005. Vol. 395. P. 134–144. https://doi.org/10.1016/S0076-6879(05)95009-X.

11. Teixeira Silva J. A., Bolibok H., RakoczyTrojanowska M. Molecular da markers in micropropagation, tissue culture and in vitro plant research // Genes, Genomes and Genomics. 2007. Vol. 1, no. 1. P. 66–72.

12. Машкина О. С., Федулова Т. П., Табацкая Т. М., Кондратьева А. М., Шабанова Е. А. Молекулярно-генетическая и цитогенетическая оценка перспективных гибридов и размноженных in vitro клонов тополя и осины // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2016. N 2. С. 60–69.

13. Ali H., Musa I. F., Bakar N. A. A., Karsani S. A., Yaacob J. S. In vitro regeneration and ISSR-based genetic fidelity analysis of Orthosiphon stamineus Benth. // Agronomy. 2019. Vol. 9, no. 12. P. 778. https://doi.org/10.3390/agronomy9120778.

14. Samarina L., Gvasaliya M., Koninskaya N., Rakhmangulov R., Efremov A., Kiselyova N., et al. A comparison of genetic stability in tea [Camellia sinensis (L.) Kuntze] plantlets derived from callus with plantlets from long-term in vitro propagation // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2019. Vol. 138, no. 4. P. 467–474. https://doi.org/10.1007/s11240-019-01642-2.

15. Антонова О. Ю., Трускинов Э. В., Фролова Д. В., Гавриленко Т. А. Анализ генетической стабильности образцов картофеля, сохраняемых в условиях in vitro // Аграрная Россия. 2004. N 6. С. 25–30. https://doi.org/10.30906/1999-5636-2004-6-25-29.

16. Мурасева Д. С., Звягина Н. С., Новикова Т. И., Дорогина О. В. Сохранение эндемика Западного Саяна Fritillaria sonnikovae Schaulo et A. Erst (Liliaceae) в коллекции in vitro // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21. N 5. С. 554–560. https://doi.org/10.18699/VJ17.272.

17. Бугаенко Л. А., Шило Н. П. Полиплоидия и межвидовая гибридизация у мяты. Симферополь: Бизнес-Информ, 2012. 296 с.

18. Шульга Е. Б. Новые сорта мяты для Крыма и других регионов юга России // Таврический вестник аграрной науки. 2017. N 1 (9). С. 28–36.

19. Laslo V., Zăpârţan M., Vicas S., Agud E. Use of nodal explants in "in vitro" micro- propagation of Mentha piperita L. // Analele Universitatii din Oradea, Fascicula Protectia Mediului. 2011. Vol. 16. P. 247–251.

20. Bolouk S. G., Kazemitabar A. S. K., Sinaki J. M. In vitro culture of the peppermint plant (Mentha piperita) without the use of hormones // International Journal of Agriculture and Crop Sciences. 2013. Vol. 6, no. 18. P. 1279–1283.

21. Islam A. T. M. R., Alam M. F. In vitro callus induction and indirect organogenesis of Mentha piperita (L.) – an aromatic medicinal plant // GSC Biological and Pharmaceutical Sciences. 2018. Vol. 4, no. 3. P. 49–60. https://doi.org/10.30574/gscbps.2018.4.3.0078.

22. Wijaya B. K., Hardjo P. H., Emantoko S. Menthol from the stem and leaf in vitro Mentha piperita Linn. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 293, no. 1. Article number 012009. https://doi.org/10.1088/1755-1315/293/1/012009.

23. Vaidya B. N., Asanakunov B., Shahin L.,Jernigan H. L., Joshee N., Dhekney S. A. Improving micropropagation of Mentha × piperita L. using a liquid culture system // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2019. Vol. 55, no. 1. P. 71–80. https://doi.org/10.1007/s11627-018-09952-4.

24. Ghiorghița G. A journey into of the universe of in vitro cultures of plants. Callogenesis // Environment and Natural Resources Research. 2019. Vol. 9, no. 4. P. 45–60. https://doi.org/10.5539/enrr.v9n4p45.

25. Егорова Н. А. Биотехнология эфиромасличных растений: создание новых форм и микроразмножение in vitro. Симферополь: ИД «Автограф», 2021. 315 с. https://doi.org/10.33952/2542-0720-2021-978-5-6045452-9-4.

26. Benahmed A., Harfi B., Belkhiri A. Biological activity of essential oils of Mentha pulegium from field-grown and acclimated in vitro plants // Current Science. 2019. Vol. 116, no. 11. P. 1897–1911. https://doi.org/10.18520/cs/v116/i11/1897-1904.

27. Загорская М. С., Егорова Н. А. Оптимизация состава питательной среды для клонального микроразмножения in vitro сортов мяты Ажурная и Бергамотная // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2018. Т. 4 (70). N 2. С. 73–84.

28. Zagorskaya M., Yegorova N. Effect of prolonged cultivation on the micropropagation in vitro of mint cultivars and breeding samples // BIO Web of Conferences. 2018. Vol. 11. Article number 00049. https://doi.org/10.1051/bioconf/20181100049.

29. Keller E. R. J., Senula A., Dreiling M. Genebanking of vegetatively propagated medicinal plants – two cases: Allium and Mentha // Acta Horticulturae. 2005. N 676. P. 103–109. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2005.676.12.

30. Islam T., LeunufnaS., Dembele D. P., Keller E. R. J. In vitro conservation of four mint (Mentha spp.) accessions // Plant Tissue Culture. 2003. Vol. 13, no. 1. P. 37–46.

31. Егорова Н. А., Ставцева И. В., Якимова О. В., Каменек Л. И., Кривохатко А. Г. Некоторые аспекты клонального микроразмножения и сохранения in vitro эфиромасличных растений // Таврический вестник аграрной науки. 2015. N 1 (3). С. 18–24.

32. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture // Physiologia Plantarum. 1962. Vol. 15, no. 3. P. 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.

33. Doyle J. J., Doyle J. L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochemical Bulletin. 1987. Vol. 19. P. 11–15.

34. Семёнова М. В., Енина О. Л., Шелепова О. В. Внутри- и межвидовая изменчивость Mentha arvensis L. и M. canadensis L. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Вып. 23. N 8. С. 1067–1075. https://doi.org/10.18699/VJ19.582.

35. Дорошенко Н. П. К вопросу создания коллекции генофонда винограда in vitro // Русский виноград. 2017. N 5. С. 68–86.