Biomics

Мягкая яровая пшеница является одной из важнейших сельскохозяйственных культур, что обуславливает разработку эффективных подходов к ее культивированию как в полевых условиях, так и in vitro. При этом размножение пшеницы в условиях in vitro сопряжено со стадией формирования каллуса и дальнейшей его регенерации в целые растения. Однако не все сорта пшеницы способны к формированию морфогенного каллуса и регенерации in vitro. В данной работе на регенерационную способность было исследовано 5 сортов мягкой яровой пшеницы: Ирень 2, Happy (Хэппи), Новосибирская 16, Злата, Дарья, а также оценено влияние интенсивности освещения на активность их органогенеза. Для индукции каллусогенеза использовали синтетический ауксин 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д) в различных концентрациях: 0,5 мг/л для питательной среды Мурасиге и Скуга (МС) с солями L7 (МСL7), а также 2,5 мг/л для сред МС и МСL7. Способность к регенерации побегов у каллусов анализировали на безгормональных питательных средах МС и L7, при различных вариантах освещения: 90 или 120 мкмоль/м²с. Выявлено, что для эффективной индукции морфогенных каллусов из зрелых зародышей, используемых нами сортов мягкой яровой пшеницы, целесообразно использовать питательную среду МСL7 в присутствии 0,5 или 2,5 мг/л 2,4-Д. Наиболее перспективными и обладающими наибольшим регенерационным потенциалом из исследуемых нами сортов являются сорта мягкой яровой пшеницы Ирень 2 и Happy

Triticum aestivum, сортоспецифичность, каллусогенез, регенерация, питательная среда, ауксины, интенсивность освещения

1. Гумерова Г.Р., Галимова А.А., Кулуев Б.Р. Каллусообразование и органогенез мягкой пшеницы с использованием зрелых зародышей в качестве эксплантов // Труды по Прикладной Ботанике, Генетике и Селекции. 2023. Т. 184(2). С. 19-28. DOI: https://doi.org/30901/2227-8834-2023-2-19-28
2. Круглова Н.Н., Сельдимирова О.А. Система«Зародыш   in   planta–каллус   in   vitro»:цитофизиологические аспекты (на примере пшеницы)// Биомика. 2020. Т.12(2). С. 180-189. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-8 
3. Кулуев Б.Р., Михайлова Е.В., Кулуев А.Р., Галимова А.А., Заикина Е.А., Хлесткина Е.К. Редактирование геномов представителей трибы пшеницевые с использованием системы CRISPR/Cas // Молекулярная биология. 2022. Т. 56(6). С. 949-968. DOI: https://doi.org/31857/S0026898422060155
4. Мирошниченко Д.Н., Соколов Р.Н., Аликина О.В., Долгов С.В. Скрининг регенерационного потенциала ди-, тетра- и гексаплоидных сортов и видов пшеницы в культуре in vitro // Биотехнология. 2014. Т. 30(1). С. 38–51.
5. Сельдимирова О.А., Галин И.Р., Круглова Н.Н., Веселов Д.С. Эмбриоидогенная способность каллусов пшеницы и ячменя in vitro определяется балансом содержания эндогенных фитогормонов // Биомика. 2018. Т. 10(4). С. 381-386. DOI: https://doi.org/31301/2221-6197.bmcs.2018-49
6. Ding N., Li Y.T., Wu Y.Z., Li T., Geng R.,Hensel G. Genetic transformation of Triticeae cereals - Summary of almost three-decade's development// Biotechnol Adv. 2020. V. 40. 107484. doi: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2019.107484
7. Aadel H., Abdelwahd R., Udupa S.M., Diria G., Mouhtadi A. El, Ahansal K., Gaboun F., Douira A., Iraqi Agrobacterium-mediated Transformation of Mature Embryo Tissues of Bread Wheat (Triticum aestivum L.) Genotypes // Cereal Research Communications. 2018. V. 46(1). P. 10-20. doi: https://doi.org/10.1556/0806.45.2017.055
8. Ageyeva , Veselov A., Vodeneev V., Brilkina Cell-Type-Specific Length and Cytosolic pH Response of Superficial Cells of Arabidopsis Root to Chronic Salinity // Plants. 2022. V. 11(24). 3532. doi: https://doi.org/10.3390/plants11243532
9. Ageyeva M.N., Zdobnova T.A., Nazarova M.S., Raldugina N., Beliaev D.V., Vodeneev V.A., Brilkina A.A. The Morphological Parameters and Cytosolic pH of Cells of Root Zones in Tobacco Plants (Nicotiana tabacum L.): Nonlinear Effects of NaCl Concentrations // Plants.   2023.   V.   12(21).   3708.   doi: https://doi.org/10.3390/plants12213708
10. Anders S., Cowling W., Pareek A., Gupta K. J., Singla-Pareek S. L., Foyer C. H. Gaining Acceptance of Novel Plant Breeding Technologies // Trends in Plant Science.   V.  26(6).  P.  575-587.  doi: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.03.004
11. Cao J., Zhang W., Tan X.L. Plant Disease Resistance- Related Signaling Pathways: Recent Progress and Future Prospects // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23(24). 16200. doi: https://doi.org/10.3390/ijms23241620
12. Matkowski H., Daszkowska-Golec A. Update on stomata development and action under abiotic stress // Front. Plant Sci. 2023. V. 14. 1270180. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1270180
13. Medvecka E., Harwood W.A. Wheat (Triticum aestivum ) transformation using mature embryos. Agrobacterium protocols // New York: Springer. 2015. V.1223. P. 199-209. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4939-1695-5_16
14. Mitić N., Vinterhalter B., Ninkovic S., Dodig D. The procedure providing enhanced Agrobacterium- mediated transformation of wheat // Biologia. V.69(12). P. 1668-1677. doi: https://doi.org/10.2478/s11756-014-0477-2
15. Mokhtari A., Alizadeh H., Samadi B.Y., Omidi M., Otroshy M., Moeini Z. Effect of plant growth regulatorson direct shoot regeneration of wheat immature embryonic explants // Biotech. 2013. V. 1(3). P. 74 doi: https://doi.org/10.18005/JAEB0103004
16. Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assay with Tobacco Tissue Cultures // Physiologia Plantarum. V. 15(3). P. 473-497. doi:https://doi.org/10.1111/j.1399-3054-1962tb08052-x
17. Nietzel T., Elsasser M., Ruberti C., Steinbeck J., Ugalde J. M., Fuchs P., Wagner S., Ostermann L., Moseler A., Lemke P., Fricker M. D., Muller-Schussele S. J., Moerschbacher B. M., Costa A., Meyer A. J., Schwarzlander M. The fluorescent protein sensor roGFP2- Orp1 monitors in vivo H₂O₂ and thiol redox integration and elucidates intracellular H₂O₂ dynamics during elicitor- induced oxidative burst in Arabidopsis // New Phytologist. 2019. V. 221(3). P. 1649-1664. doi: https://doi.org/10.1111/nph.15550 
18. Pecherina A., Grinberg M., Ageyeva M., Zanegina D., Akinchits E., Brilkina A., Vodeneev V. Salt- Induced Changes in Cytosolic pH and Photosynthesis in Tobacco and Potato Leaves // J. Mol. Sci. 2023. V. V.24(1). 491. doi: https://doi.org/10.3390/ijms24010491
19. Pecherina A., Grinberg M., Ageyeva M., Zdobnova , Ladeynova M., Yudintsev A., Vodeneev V., Brilkina A. Whole-Plant Measure of Temperature-Induced Changes in the Cytosolic pH of Potato Plants Using Genetically Encoded Fluorescent Sensor Pt-GFP. Agriculture. 2021.     V.               11(11).    doi: https://doi.org/10.3390/agriculture11111131
20. Ruts T., Matsubara S., Wiese-Klinkenberg A., Walter A. Diel patterns of leaf and root growth: endogenous rhythmicity or environmental response? // Exp. Bot.  2012.  V.  63(9).  P.  3339-3351.  doi: https://doi.org/10.1093/jxb/err334
21. Sadoine M., Ishikawa Y., Kleist T.J., Wudick M.M., Nakamura M., Grossmann G., Frommer W.B., Ho C.H. Designs, applications, and limitations of genetically encoded fluorescent sensors to explore plant biology // Plant Physiol. 2021. V. 87(2). P. 485-503. doi: https://doi.org/10.1093/plphys/kiab353
22. Salgotra R.K., Stewart C.N. Jr. Functional Markers for Precision Plant Breeding // J. Mol. Sci. 2020. V. 21(13). 4792. doi: https://doi.org/10.3390/ijms21134792
23. Sewelam N., Kazan K., Schenk P.M. Global Plant Stress Signaling: Reactive Oxygen Species at the Cross-Road // Frontiers in Plant Science. 2016. V. 7. 187. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00187
24. Sherstneva O., Khlopkov A., Gromova., Yudina L., Vetrova Y., Pecherina A., Kuznetsova D., Krutova E., Sukhov V., Vodeneev V. Analysis of chlorophyll fluorescence parameters as predictors of biomass accumulation and tolerance to heat and drought stress of wheat (Triticum aestivum) plants // Functional Plant Biology. 49(2). P. 155-169. doi: https://doi.org/10.1071/FP21209
25. Shi W., Wang L., Yao L., Hao W., Han C., Fan M., Wang W., Bai M.Y. Spatially patterned hydrogen peroxide orchestrates stomatal development in Arabidopsis // Nature Communications. V. 13. 5040. doi: https://doi.org/10.1038/s41467-022-32770-7
26. Sparks C.A., Jones H.D. Biolistics Transformation of Wheat // Methods in Molecular Biology. V. 478. P. 71-92. doi: https://doi.org/10.1007/978-1- 59745-379-0_4
27. Yan Y., Ni M., Wang F., Yu Y., Gong X., Huang Y., Tao W., Li C., Wang F. Metal-Organic Framework- Based Biosensor for Detecting Hydrogen Peroxide in Plants through Color-to-Thermal Signal Conversion // ACS 2022. V. 16(9). P. 15175-15187. doi: https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06481
28. Zhu X., Taylor A., Zhang S., Zhan, D., Feng Y., Liang G., Zhu J.K. Measuring Spatial and Temporal Ca²⁺ Signals in Arabidopsis Plants // J. Vis. Exp. 2014. V. 91. e51945. doi: https://doi.org/10.3791/51945