eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197

Biomics

Архив номеров

Индексирование
  1. Главная
  2. →
  3. 2017
  4. →
  5. Том 9, № 4
  6. →
  7. Статьи
  8. →
  9. К вопросу об участии ауксинов в индукции и регуляции морфогенеза в модельной каллусной системе in vitro (на примере злаков)

К вопросу об участии ауксинов в индукции и регуляции морфогенеза в модельной каллусной системе in vitro (на примере злаков)

Год: 2017

Страницы: 289-297

Номер: Том 9, № 4

Тип: научная статья

Рубрика: Статьи

Авторы: Круглова Н.Н, Сельдимирова О.А., Веселов Дмитрий Станиславович

Скачать pdf

Аннотация:

Универсальность путей морфогенеза in vivo, in situ и in vitro позволяет выбрать модель для изучения закономерностей и особенностей морфогенетических процессов у растений, в том числе при эмбриональном и раннем постэмбриональном развитии. Перспективные модельные системы в этой области исследования – каллусные культуры in vitro. В данной статье представлен краткий обзор литературных и собственных данных, полученных при исследовании фитогормональных (главным образом ауксиновых) особенностей индукции каллусогенеза и путей морфогенеза in vitro в каллусах культурных злаков. Показана зависимость между ауксиновым статусом эксплантов и их способностью как к формированию каллусов, так и к морфогенезу каллусов in vitro. Методологический подход, состоящий в выявлении и использовании оптимального баланса эндогенных (в составе экспланта) и экзогенных (в составе питательной среды) ауксинов, позволяет приблизиться к процессу управления путями морфогенеза in vitro в модельных каллусных системах.

Ключевые слова:

морфогенез растений; культура in vitro; каллус; фитогормоны; ауксины; культурные злаки

Библиографический список:

  1. Батыгина Т.Б. Биология развития растений. Симфония жизни. СПб.: ДЕАН2014. 764 с.
  2. Батыгина Т.Б. Воспроизведениеразмножение и возобновление растений // Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. Т. 3: Системы репродукции / Ред. Т.Б. Батыгина. СПб.: Мир и семья2000. С. 35–39.
  3. Батыгина Т.Б. Хлебное зерно. Л.: Наука1987. 103 с.
  4. Батыгина Т.Б.Васильева В.Е.Маметьева Т.Б. Проблемы морфогенеза in vivo и in vitro (эмбриоидогенез у покрытосеменных) // Ботан. журн. 1978. Т. 63. C. 87–111.
  5. Батыгина Т.Б.Круглова Н.Н.Горбунова В.Ю.Титова Г.Е.Сельдимирова О.А. От микроспоры – к сорту. М.: Наука2010. 174 с.
  6. Батыгина Т.Б.Осадчий Я.В. Выявление гомологии клеточных элементов репродуктивных и формообразовательных структур // Успехи совр. биол. 2015. Т. 135. С. 337–345.
  7. Берталанфи Л. Общая теория систем – критический обзор // Исследования по общей теории систем. М.: Прогресс1969. С. 23–82.
  8. Бутенко Р.Г. Клеточные и молекулярные аспекты морфогенеза растений in vitro // I Чайлахяновские чтения. Пущино: Пущинский НЦ1994. С. 7–26.
  9. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука1964. 272 с.
  10. Гилберт С. Биология развития. Т. 3. М.: Мир1995. 352 с.
  11. Дубровная О.В.Бавол А.В. Изменчивость генома пшеницы в культуре in vitro // Цитология и генетика. 2011. Т. 45. C. 76–84. DOI:10.3103/S0095452711050033
  12. Иванов В.Б. Клеточные механизмы роста растений. М.: Наука2011. 104 с.
  13. Иммуноанализ регуляторов роста в решении проблем физиологии растенийрастениеводства и биотехнологии / Под ред. Г.Р. Кудояровой. Уфа: АН РБ2000. 223 с.
  14. Круглова Н.Н.Батыгина Т.Б.Горбунова В.Ю.Титова Г.Е.Сельдимирова О.А. Эмбриологические основы андроклинии у пшеницы. М.: Наука2005. 99 с.
  15. Круглова Н.Н.Катасонова А.А. Незрелый зародыш пшеницы как морфогенетически компетентный эксплант // Физиол. биохим. культ. раст. 2009. Т. 41. С. 124–131.
  16. Круглова Н.Н.Сельдимирова О.А. Морфогенез в андроклинных каллусах злаков: цито-гистологические особенности // Успехи соврем. биол. 2010. Т. 130. С. 247–257.
  17. Круглова Н.Н.Сельдимирова О.А. Пути морфогенеза in vitro клеток андроклинного каллyса пшеницы // Физиол. раст. и генетика. 2013. Т. 45. С. 382–389.
  18. Круглова Н.Н.Сельдимирова О.А. Регенерация пшеницы in vitro и ex vitro: цито-гистологические аспекты. Уфа: Гилем2011. 124 с.
  19. Медведев С.С.Шарова Е.И. Биология развития растений. В 2-х т. Т. 1. Начала биологии развития растений. Фитогормоны. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та2011. 253 с.
  20. Медведев С.С.Шарова Е.И. Генетическая и эпигенетическая регуляция развития растительных организмов (обзор) // Журн. Сиб. федер. ун-та. Серия биол. 2010. № 3. С. 109–129.
  21. Мирошниченко Д.Н.Филиппов М.В.Долгов С.В. Оптимизация условий для эффективного соматического эмбриогенеза и регенерации растений in vitro яровых сортов мягкой пшеницы // Доклады РАСХН. 2012. № 6. С. 22-26.
  22. Основы биотехнологии растений / Б.Р. КулуевН.Н. КругловаА.А. ЗариповаР.Г. Фархутдинов. Уфа: РИЦ БашГУ2017. 244 с.
  23. Розов С.М.Загорская А.А.Дейнеко Е.В.Шумный В.К. Ауксин: биосинтезметаболизмтранспорт // Успехи соврем. биол. 2013. Т. 133. С. 50-62.
  24. Сайб Л.Р.Карабаев М.К. Фитогормональная регуляция регенерации растений: качественная модель // Изв. АН КазССР. Серия биол. 1991. № 3. С. 15–22.
  25. Сельдимирова О.А.Галин И.Р.Круглова Н.Н.Веселов Д.С. Распределение ИУК и АБК в развивающихся зародышах пшеницы in vivo // Изв. Уфимского НЦ РАН. 2017. № 3(1). С. 114–118.
  26. Сельдимирова О.А.Круглова Н.Н. Андроклинный эмбриоидогенез in vitro у злаков // Успехи совр. биол. 2014. Т. 134. С. 476–487.
  27. Сельдимирова О.А.Круглова Н.Н. Баланс эндогенных и экзогенных гормонов и пути морфогенеза в андроклинных каллусах пшеницы in vitro // Изв. Уфимского НЦ РАН. 2015. № 1. С. 33–39.
  28. Синнот Э. Морфогенез растений. М.: Изд-во иностр. лит-ры1963. 603 с.
  29. Урманцев Ю.А. Системный подход к проблеме устойчивости растений // Физиол. раст. 1979. Т. 26. С. 762–777.
  30. Ashapkin V.V.Кutueva L.I.Vanyushin B.F. Epigenetic variability in plants: heritabilityadaptabilityevolutionary significance // Russ. J. Plant Physiol. 2016. V. 63. P. 181–192. DOI:10.1134/S1021443716020059
  31. Batygina T.B. Integrity and reliability system in ontogenesis and evolution // Intern. J. Plant Reprod. Biol. 2012. V. 4. P. 107–120.
  32. Batygina T.B. Sexual and asexual processes in reproductive systems of flowering plants // Acta Biol. Cracov. Ser. Bot. 2005. V. 47. Р. 51–60. DOI:10.1007/s00709-014-0704-2
  33. Batygina Т.Б. Embryogenesis and morphogenesis of zygotic and somatic embryos // Russ. J. Plant Physiol. 1999. V 46. P. 774–788.
  34. Bevitori R.Popielarska-Konieczna M.dos Santos E.M. et al. Morpho-anatomical characterization of mature embryo-derived callus of rice (Oryza sativa L.) suitable for transformation // Protoplasma. 2014. V. 251. P. 545–554. DOI:10.1007/s00709-013-0553-4
  35. Bykova E.A.Chergintsev D.A.Vlasova T.A.Choob V.V. Effect of the auxin polar transport inhibitor on the morphogenesis of leaves and generative structures during fasciation in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. // Russ. J. Develop. Biol. 2016. V. 47. P. 207–215. DOI:10.1134/S1062360416040032
  36. Cha-um S.Srianan B.Pichakum A. et al. An efficient procedure for embryogenic callus induction and double haploid plant regeneration through anther culture of Thai aromatic rice (Oryza sativa L. subsp. indica) // In Vitro Cell Dev. Biol. Plant. 2009. V. 45. P. 171–179. DOI:10.1007/sl1627-009-9203-0
  37. Cheng Z.J.Wang L.Sun W. et al. Pattern of auxin and cytokinin responses for shoot meristem induction results from the regulation of cytokinin biosynthesis by AUXIN RESPONSE FACTOR3 // Plant Physiol. 2013. V. 161. P. 240–251. DOI:10.1104/pp.112.203166
  38. Colebrook E.H.Thomas S.G.Phillips A.L. The role of gibberellin signalling in plant responses to abiotic stress // J. Exp. Biol. 2014. V. 217. P. 67–75. DOI:10.1242/jeb.089938
  39. Delporte F.Pretova A.du Jardin P. et al. Morpho-histology and genotype dependence of in vitro morphogenesis in mature embryo cultures of wheat // Protoplasma. 2014. V. 251. P. 1455–1470. DOI10.1007/s00709-014-0647-7
  40. Doubled haploidy in model and recalcitrant species / ed. J.M. Segui-Simarro. Lausanne: Frontiers Media2016. 119 p. DOI:10.3389/978-2-88919-783-5
  41. Elhiti M.Stasolla C. The use of zygotic embryos as explants for in vitro propagation: an overview // Plant embryo culture: Methods and protocols / Eds Thorpe T.A.Yeung E.C. New York: Humana Press2011. P. 229–255. DOI:10.1007/978-1-61737-988-8_17
  42. Gorbatyuk I.R.Bavol A.V.Holubenko A.V.Morgun B.V. Effect of synthetic auxin like growth regulators on callus regenerative ability of common wheat vc. Zymoyarka // Biotechnologia Acta. 2015. V. 8. P. 56-62. DOI:10.15407/biotech8.01.056
  43. Gorbunova V.Yu.Kruglova N.N.Abramov S.N. The induction of androgenesis in vitro in spring soft wheat. Balance of exogenous and endogenous phytohormones // Biol. Bull. 2001. V. 28. Р. 25–30. DOI:10.1023/A:1026602603527
  44. Gutierrez R.A.Shasha D.E.Coruzzi G.M. Systems biology for the virtual plant // Plant Physiol. 2005. V. 138. P. 550–554. DOI:10.1104/pp.104.900150
  45. Hess J.R.Carman J.G.Banowetz G.M. Hormones in wheat kernels during embryony // J. Plant Physiol. 2002.V. 159. P. 379–86. DOI:10.1078/0176-1617-00718
  46. Hisano H.Matsuura T.Mori I.C. Endogenous hormone levels affect the regeneration ability of callus derived from different organs in barley // Plant Physiol. Biochem. 2016. V. 99. P. 66–72. DOI:10.1038/s41598-017-03907-2
  47. Huang W.-L.Lee Ch.-H.Chen Y.-R. Levels of endogenous abscisic acid and indole-3-acetic acid influence shoot organogenesis in callus cultures of rice subjected to osmotic stress // Plant Cell Tiss. Org. Cult. 2012. V. 108. P. 257–263. DOI:10.1007/s11240-011-0038-0
  48. Ikeuchi M.Iwase A.Sugimoto K. Control of plant cell differentiation by histone modification and DNA methylation // Curr. Opinion in Plant Biol. 2015. V. 28. P. 60–67. DOI:10.1016/j.pbi.2015.09.004
  49. Ikeuchi M.Sugimoto K.Iwase A. Plant callus: mechanisms of induction and repression // Plant Cell. 2013. V. 25. P. 3159–3173. DOI:10.1105/tpc.113.116053
  50. Jimenez V.M.Bangerth F. Endogenous hormone concentrations and embryogenic callus development in wheat // Plant Cell Tiss. Org. Cult. 2001. V. 67. P. 37-46. DOI:10.1023/A:1011671310451
  51. Kiviharju E.Moisander S.Laurila J. Improved green plant regeneration rates from oat anther culture and the agronomic performance of some DH lines // Plant Cell Tiss. Org. Cult. 2005. V. 81. P. 1–9. DOI:10.1007/s11240-004-1560-0
  52. Kudoyarova G.R.Korobova A.V.Akhiyarova G.R.Arkhipova T.N.Zaytsev D.Y.Prinsen E.Egutkin N.L.Medvedev S.S.Veselov S.Y. Accumulation of cytokinins in roots and their export to the shoots of durum wheat plants treated with the protonophore carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP) // J. Exp. Bot. 2014. V. 65. P. 2287–2294. DOI:10.1093/jxb/eru113
  53. Kumar V. Systems biology approaches towards the prediction of prospective novel plant system-derived products or services // Biol. Syst. Open Access. 2013. V. 2. P. 119. DOI:10.4172/2329-6577.1000119
  54. Kunakh V.A. Plant genome variation in the course of in vitro dedifferentiation and callus formation // Russ. J. Plant Physiol. 1999. V. 46. P. 808–817.
  55. Lee S.-T.Huang W.-L. Cytokininauxinand abscisic acid affects sucrose metabolism conduce to de novo shoot organogenesis in rice (Oryza sativa L.) callus // Botan. Studies. 2013. V. 54. DOI:doi.org/10.1186/1999-3110-54-5
  56. Mockaitis К.Estelle M. Auxin receptors and plant development: A new signaling paradigm // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2008. V. 24. P. 55–80. DOI:10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123214
  57. Mohd Din A.R.J.Ahmad F.I.Wagiran A. et al. Improvement of efficient in vitro regeneration potential of mature callus induced from Malaysian upland rice seed (Oryza sativa cv. Panderas) // Saudi J. Biol. Sci. 2016. V. 23. Suppl. P. 69–77. DOI: 10.1016/j.sjbs.2015.10.022
  58. Nosov A.V. Plant cell culture: unique systemmodeland tool // Russ. J. Plant Physiol. 1999. V. 46. P. 731–738.
  59. Phytohormones and abiotic stress tolerance in plants / Eds Khan N.A.Nazar R.Iqbal N.Anjum N.A. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2012. 306 p. DOI:10.1017/S0014479712000555
  60. Segui-Simarro J.M. Androgenesis Revisited // Bot. Rev. 2010. V. 76. P. 377–404. DOI:10.1098/rstb.2015.0534
  61. Seldimirova O.A.Kruglova N.N. Properties of the initial stages of embryoidogenesis in vitro in wheat calli of various origin // Biol. Bull. 2013. V. 40. P. 447–454. DOI:10.1134/S1062359013050154
  62. Seldimirova O.A.Kruglova N.N.Titova G.E.Batygina T.B. Comparative ultrastructural analysis of the in vitro microspore embryoids and in vivo zygotic embryos of wheat as a basis for understanding of cytophysiological aspects of their development // Russ. J. Develop. Biol. 2017. V. 48. Р. 185–197. DOI:10.1134/S1062360417030109
  63. Seldimirova O.A.Kudoyarova G.R.Kruglova N.N.Zaytsev D.Yu.Veselov S.Yu. Changes in distribution of cytokinins and auxins in cell during callus induction and organogenesis in vitro in immature embryo culture of wheat // In Vitro Cell Dev. Biol. Plant. 2016a. V. 52. P. 251-264. DOI:10.1007/S11627-016-9767-4
  64. Seldimirova O.A.Titova G.E.Kruglova N.N. A complex morpho-histological approach to the in vitro study of morphogenic structures in a wheat anther culture // Biol. Bull. 2016b. V. 43. Р. 121–126. DOI:10.1134/S1062359016020084
  65. Seldimirova O.A.Zaytsev D.Yu.Galin I.R.Kruglova N.N. Phytohormonal regulation of in vitro formation of wheat androgenic structures // Научный результат. Серия физиология. 2016c. Т. 2. С. 3-8. DOI:10.18413/2409-0298-2016-2-1-3-8
  66. Skoog F.Miller C.O. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro // Sympos. Soc. Exp. Biol. 1957. V. 11. P. 118.
  67. Slesak H.Goralski G.Pawłowska H. The effect of genotype on a barley scutella culture. Histological aspects // Cent. Eur. J. Biol. 2013. V. 8. P. 30–37. DOI:10.2478/s11535-012-0113-5
  68. Sugiyama М. Historical review of research on plant cell dedifferentiation // J. Plant Research. 2015. V. 128. P. 349–359. DOI:10.1007/s10265-015-0706-y
  69. Titova G.E.Seldimirova O.A.Kruglova N.N.Galin I.R.Batygina T.B. Phenomenon of “Siamese embryos” in cereals in vivo and in vitro: Cleavage polyembryony and fasciations // Russ. J. Develop. Biol. 2016. V. 47. Р. 122–137. DOI:10.1134/S1062360416030061
  70. Vysotskaya L.B.Veselov S.Y.Veselov D.S.Filippenko V.N.Ivanov E.A.Ivanov I.I.Kudoyarova G.R. Immunohistological localization and quantification of IAA in studies of root growth regulation // Russ. J. Plant Physiol. 2007. V. 54. P. 827–832. DOI:10.1134/S1021443707060167
  71. Zhuravlev Yu.N.Omelko A.M. Plant morphogenesis in vitro // Russ. J. Plant Physiol. 2008. V. 55. P. 579–596. DOI:10.1134/S1021443708050014
  72. Zur I.Dubas E.Krzewska M. Current insights into hormonal regulation of microspore embryogenesis // Doubled haploidy in model and recalcitrant species. Front. Plant Sci.2016. Р. 110-109. DOI:10.3389/978-2-88919-783-5
  73. Zur I.Dubas E.Krzewska M. et al. Hormonal requirements for effective induction of microspore embryogenesis in triticale (xTriticosecale Wittm.) anther cultures // Plant Cell Rep. 2015. V. 34. P. 47–62. DOI:10.3389/fpls.2015.00424
Скачать pdf
наверх
eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197