Протокол клонального микроразмножения Humulus lupulus (Cannabaceae)
УДК 582.635.38:581.143.6+57.085.2
Аннотация
Хмель является перспективной сельскохозяйственной культурой, востребованной в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Решение проблемы массового получения посадочного материала для закладки промышленных плантаций и маточных насаждений возможно с использованием биотехнологических методов. В результате исследований разработан протокол клонального микроразмножения Humulus lupulus, включающий все этапы от подготовки маточных растений и введения в культуру in vitro до адаптации к нестерильным условиям. Протокол протестирован на 13 сортовых и дикорастущих генотипах. Впервые получена хорошо растущая асептическая культура отечественных сортов. Подтверждена зависимость эффективности размножения от генотипа и количества пассажей. Подобраны условия, обеспечивающие высокий темп размножения культуры хмеля in vitro, начиная с IV пассажа. Установлено, что максимальное число регенерировавших микрочеренков можно получить на 24–26 сутки культивирования первичного экспланта на питательной среде МС, дополненной 2 мг/л БАП и 1 мг/л ГК3. Впервые показана, возможность совмещения этапов укоренения и микроразмножения на среде МС, содержащей 0,5 мг/л ИМК. Это, при наличии биотехнологической коллекции H. lupulus, сокращает процесс клонирования до одного пассажа. Для перехода на этап адаптации достаточно формирования на побеге двух узлов и хорошо развитой корневой системы. Приём двухэтапной адаптации к нестерильным условиям выращивания с применением гидропоники обеспечивает приживаемость растений до 100 %. Разработанный протокол клонального микроразмножения хмеля может быть использован для тиражирования ценных генотипов в научных, селекционных и производственных целях.
Скачивания
Литература
Афанасьева О. Г., Иванов Е. А., Макушев А. Е. Исследование мировой торговли хмелем и определение места России в товарообороте продукции // Аграрный вестник Урала. Спецвыпуск «Экономика», 2022. С. 2‒17. DOI: 10.32417/1997-4868-2022-228-13-2-17
Astray G., Gullón P., Gullón B., Munekata P., Lorenzo J. 2020. Humulus lupulus L. as a natural source of functional biomolecules. Appl. Sci. 10: 5074. DOI: 10.3390/app10155074
Aubakirova G., Moldahmetova Z., Tleubayeva Z. 2024. Technology for production of bakery products using hop yeast. The Journal of Almaty Technological University 145: 48–58. DOI: 10.48184/2304-568X-2024-3-48-58
Batista D., Ascensao L., Sousa M. J., Pais M. S. 2000. Adventitious shoot mass production of hop (Humulus lupulus L.) var. Eroica in liquid medium from organogenic nodule cultures. Plant Sci. 151(1): 47–57. DOI: 10.1016/S0168-9452(99)00196-X
Batista D., Sousa M. J., Pais M. S. 1996. Plant regeneration from shoot and petiole-derived callus of Humulus lupulus L. (hop) clone Braganfa and var. Brewer'’s Gold. In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant 32: 37–41. DOI: 10.1007/BF02823011
Becker L., Boyer I., Bergfeld W., Belsito D., Hill R., Klaassen C., Liebler D., Marks J., Shank R., Slaga Th., Snyder P., Fiume M., Heldreth B. 2023. Safety assessment of hops as used in cosmetics. Int. J. Toxicol. 43(1_suppl): 5S-29S. DOI: 10.1177/10915818231221796
Bouback T. A., Aljohani A. M., Albeshri A., Al-Talhi H., Moatasim Y., GabAllah M., Ali M. A. 2023. Antiviral activity of Humulus lupulus (hop) aqueous extract against MERS-CoV and SARS-CoV-2: in-vitro and in-silico study. Biotechnology & Biotechnological Equipment 37(1): 167–179. DOI: 10.1080/13102818.2022.2158133
Бычкова О. В., Мироненко О. Н., Небылица А. В., Желонкина Ю. Р., Мякишева Е. П. Адаптации регенерантов Humulus lupulus L. к условиям ex vitro // Вестник КрасГАУ, 2024. № 5. С. 27–33. DOI: 10.36718/1819-4036-2024-5-27-33
Chaplygina I. A., Batura N. G., Matyushev V. V., Tipsina N. N., Shmeleva Zh. N. 2020. The hop sourdough use to improve bread microbiological safety. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 421: 032030. DOI: 10.1088/1755-1315/421/3/032030
Данилова Ю. С. Каштанова О. А., Трейвас Л. Ю. Основные вредные организмы на хмеле обыкновенном в Чувашии // Защита и карантин растений, 2013. № 9. С. 46–48.
Gargani E., Ferretti L., Faggioli F. 2017. A survey on pests and diseases of Italian hop crops. Italus Hortus 24(2): 1–17. DOI: 10.26353/j.itahort/2017.2.117
Гашенко О. А., Кастрицкая М. С., Кухарчик Н. В. Микроразмножение сортов хмеля в культуре in vitro // Субтропическое и декоративное садоводство, 2019. № 68. С. 111–118. DOI: 10.31360/2225-3068-2019-68-111-118
Harish V., Haque E., ´Smiech M., Taniguchi H., Jamieson S., Tewari D., Bishayee A. 2021. Xanthohumol for human malignancies: Chemistry, pharmacokinetics and molecular targets. Int. J. Mol. Sci. 22: 4478. DOI: 10.3390/ijms22094478
Iacuzzi N., Salamone F., Farruggia D., Tortorici N., Vultaggio L., Tuttolomondo T. 2023. Development of a new micropropagation protocol and transfer of in vitro plants to in vivo conditions for Cascade hop. Plants (Basel) 12(15): 2877. DOI: 10.3390/plants12152877
Кастрицкая М. С., Кухарчик Н. В., Гашенко О. А. Микроразмножение сортов хмеля in vitro // Изв. Нац. акад. наук Белар. Сер. аграр. наук, 2014. № 2. С. 75–80.
Khlynovskiy M. D., Mironenko O. N., Khlebova L. P., Bychkova O. V., Brovko E. S., Nebylitsa A. V. 2023. Actual issues of hop growing in Russia. Proceedings of the Scientific-Technical Commission of the International Hop Growers’ Convention, 25–29 June 2023, Ljubljana, Slovenia. Wolnsach: Druckhaus Kastner AG. Pp. 85–89. https://www.hopfenforschung.de/wp-content/uploads/2023/07/Proceedings_STC_2023.pdf
Korpelainen H., Pietiläinen M. 2021. Hop (Humulus lupulus L.): Traditional and present use, and future potential. Econ. Bot. 75(4): 302–322. DOI: 10.1007/s12231-021-09528-1
Кухарчик Н. Получение посадочного материала плодовых и ягодных растений in vitro // Наука и инновации, 2019. № 6(196). С. 17–21.
Lagos F. S., Zuffellato-Ribas K.C., Deschamps C. 2022. Vegetative propagation of hops (Humulus lupulus L.): Historical approach and perspectives. Semina: Ciênc. Agrár. Londrina 43(3): 1373–1394. DOI: 10.5433/1679-0359.2022v43n3p1373
Liberatore C. M., Rodolfi M., Beghè D., Fabbri A., Ganino T., Chiancone B. 2020. Adventitious shoot organogenesis and encapsulation technology in hop (Humulus lupulus L.). Sci. Hort. 270(1): 109416. DOI: 10.1016/j.scienta.2020.109416
Machado M. P., Gomes E. N., Francisco F., Bernert A. F., Filho J. C. B., Deschamps C. 2018. Micropropagation and establishment of Humulus lupulus L. plantlets under field conditions at Southern Brazil. J. Agric. Sci. 10(7): 275–281. DOI: 10.5539/jas. v10n7p275
Mafakheri M., Hamidoghli Y. 2019. Micropropagation of hop (Humulus lupulus L.) via shoot tip and node culture. Acta Horticulturae 1236: 31–36. DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1236.5
Милоста Г. М., Лапа В. В. Агробиологические основы выращивания хмеля в Республике Беларусь. Гродно: ГГАУ. 286 с.
Mironenko O., Poltaratskaya J., Nebylitsa A., Bychkova O., Myakisheva E., Silantyeva M. 2024. Humulus lupulus L. of Western Siberia and Altai Mountain Country. Version 1.1. Altai State University. Occurrence dataset https://doi.org/10.15468/qupv9w accessed via GBIF.org on 2024-12-06. URL: https://www.gbif.org/dataset/162b952d-abed-43aa-b05e-19f95670272d
Митрофанова И. В. Соматический эмбриогенез и органогенез как основа биотехнологии получения и сохранения многолетних садовых культур. Киев: Аграрна наука, 2011. 344 с.
Митрофанова И. В., Иванова Н. Н., Жданова И. В. Депонирование in vitro декоративных, ароматических и плодовых растений // Основы создания генобанка in vitro видов, сортов и форм декоративных, ароматических и плодовых культур. Под ред. И. В. Митрофановой. Симферополь: Изд-во Типография «Ариал», 2018. С. 171–256.
Мякишева Е. П., Бычкова О. В., Мироненко О. Н. Новые элементы оценки морфогенеза регенерантов хмеля in vitro // Аграрный научный журнал, 2024. № 5. С. 40–46. DOI: 10.28983/asj.y2024i5pp40-46
Panis B., Nagel M., den Houwe I. V. 2020. Challenges and prospects for the conservation of crop genetic resources in field genebanks, in in vitro collections and / or in liquid nitrogen. Plants 9(12): 1634. DOI: 10.3390/plants9121634
Patzak J. 2003. Assessment of somaclonal variability in hop (Humulus lupulus L.) in vitro meristem cultures and clones by molecular methods. Euphytica 131(3): 343–350. DOI: 10.1023/A:1024096401424
Pereira O., Santos G., Sousa M. 2022. Hop by-products: pharmacological activities and potential application as cosmetics. Cosmetics 9: 139. DOI: 10.3390/cosmetics9060139
Pethybridge S. J., Hay F. S., Barbara D. J., Eastwell K. C., Wilson C. R. 2008. Viruses and viroids infecting hop: significance, epidemiology, and management. Plant Dis. 92(3): 324–338. DOI: 10.1094/PDIS-92-3-0324
Попов В. И., Высоцкий В. А., Туктагулов И. М. Условия культивирования изолированных апексов хмеля для клонального микроразмножения // Физиология растений, 1985. Т. 32, № 6. C. 1191–1195.
Rosa R. S., Lannes S. C. S. 2024. Hop extracts and their utilizations: perspectives based on the last 10 years of research. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences 60: e23905. DOI: 10.1590/s2175-97902024e23905
Roy A. T., Leggett G., Koutoulis A. 2001. Development of a shoot multiplication system for hop Humulus lupulus L. In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant 37(1): 79–83. DOI: 10.1007/s11627-001-0015-0
Sastry K. S., Mandal B., Hammond J., Scott S. W., Briddon R. W. 2019. Encyclopedia of plant viruses and viroids. New Delhi, India: Springer Nature India Private Limited. 2946 pp. DOI: 10.1007/978-81-322-3912-3
Škof S., Bohanec B., Kastelec D., Luthar Z. 2007. Spontaneous induction of tetraploidy in hop using adventitious shoot regeneration method. Plant Breed. 126(4): 416–421. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2007.01378.x
Svoboda P. 1992. Culture isolated from shoot apex of hop (Humulus lupulus L.) in vitro. Rostl. Výr. 38: 523–528.
Tyagi R. K., Grawal A. A. 2015. Revised genebank standards for management of plant genetic resources. Indian J. Agric. Sci. 85(2): 157–165. DOI: 10.56093/ijas.v85i2.46437
The Second Report on the State of the World’s Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. 2010. In: FAO. Rome. URL: https://www.fao.org/4/i1500e/i1500e.pdf (Accessed 25 November 2024).
Уведомление об авторских правах
Turczaninowiа является "золотым издателем", так как мы позволяем самоархивирование, но самое главное, мы полностью прозрачны в своих правах.
Авторы могут представить и обсудить свои выводы перед публикацией: в биологических или научных конференций, на допечатной серверах, в общедоступных базах данных, а также в блогах, вики, твиттерах и другие неформальных каналах связи.
Turczaninowiа позволяет авторам внести рукописи (находящуюся в настоящее время на рассмотрении или тех, которые предполагается предоставить в Turczaninowia) для архивирования в некоммерческих, допечатных серверах, таких как ArXiv.
Авторы, публикующиеся в этом журнале согласны со следующими условиями: авторы сохраняют свои авторские права и предоставляют журналу право первой публикации в связи с работой, которая одновременно распространяется по лицензии Creative Commons Attribution и позволяют другим иметь доступ к работе с признанием авторства этой работы и первоначальной публикацией в этом журнале. Авторы могут заключать отдельные, дополнительные договорные соглашения по неисключительному распространению опубликованной версии (например, разместить ее в институтском репозитории или опубликовать в книге), с признанием ее первоначальной публикации в этом журнале.
Авторам разрешается и рекомендуется размещать их работу в Интернете (например, в институциональных хранилищах или на их сайте) до и во время процесса подачи, так как это может привести к продуктивным обменам, а также увеличению цитирования опубликованных работ (см. Политика открытого доступа)
Политика открытого доступа.
Заявление о конфиденциальности
Имена и адреса электронной почты, поданные при публикации в этом журнале, сайт будет использоваться исключительно для заявленных целей данного журнала, и они не будут доступны для любых других целей или какой-либо другой стороне.
Наша публикационная этика журнала основана, в значительной степени, на руководящих принципах и стандартах, разработанных Комитетом по этике публикации (COPE). Соответствующие обязанности и права авторов, рецензентов и редакторов журнала изложены ниже.
ОБЯЗАННОСТИ АВТОРОВ
Отправляя рукопись "Turczaninowia", автор (ы) гарантирует, что они отправляют рукопись как свою собственную, оригинальную работу, и что она не имеет ни были опубликованы ранее, и в настоящее время не рассматривается для публикации в других изданиях. Они также гарантируют, что источники каких-либо идей и / или слов в рукописи, которые не являются их собственными, были должным образом приписаны с помощью соответствующего цитирования.
Автор обычно не должен издавать рукописи, описывающие по существу те же исследования, в нескольких журналах или прочих публикациях. Такая избыточная публикация обычно считается неэтичным поведением, и в случае обнаружения, может привести к отклонению рассматриваемой рукописи рассматриваемого отвергаются, или опубликованная статья будет изъята.
Авторы рукописей, освещающих оригинальные исследования должны представить точный отчет о выполненной работе, в сопровождении объективного обсуждения его значения. Основополагающие данные должны быть представлены точно и полно в рукописи. Рукопись должна содержать достаточно подробные данные и ссылки, чтобы позволять другим дублировать работу. Подтасовка результатов и изготовление поддельных или заведомо неточных утверждений является неэтичным поведением и может быть причиной для отклонения или изъятия рукописи или опубликованной статьи.
Там, где в статьях есть отчеты о использовании коммерческого программного обеспечения, аппаратных средств или других продуктов, авторы должны подать декларацию в начале рукописи, в которой они должны заявить, что никакого конфликта интересов не существует или описать характер любого потенциального конфликта. Все источники финансовой поддержки для исследования также должны быть раскрыты в рукописи.
Автор (ы) рукописи соглашаются, что, если рукопись принята к публикации в "Turczaninowia", опубликованная статья будет характьеризоваться авторскими правами с использованием "Attribution-Unported" лицензии Creative Commons. Эта лицензия позволяет автору (ам) сохранить авторские права, но и позволяет другим свободно копировать, распространять и отображать произведение и производные работы, основанные на ней, при определенных заданных условиях.
Имена авторов должны быть перечислены на статье в порядке их вклада в статью, и все авторы берут на себя ответственность за свои собственные результаты. Только те люди, которые внесли существенный вклад, должны быть перечислены в качестве авторов; те, чьи вклады являются косвенными или маргинальными (например, коллег или руководителей, которые рассмотрели проекты работы или оказывали помощь в корректуре, и руководители научно-исследовательских институтов / центров / лабораторий) должны быть названы в разделе «Выражение признательности» в конце статьи, непосредственно предшествующему Списку литературы.
Автор, подающий статью, должен обеспечить, чтобы все соавторы былм включены в статью, и что все соавторы видели и одобрили окончательный вариант статьи и согласились на его публикацию.
Там, где автор обнаруживает существенную ошибку или неточность в статье, которая была уже опубликована в "Turczaninowia", он / она обязана незамедлительно уведомить редакцию и сотрудничать с ними, чтобы исправить статью или отозвать ее в случае необходимости.
ОБЯЗАННОСТИ РЕЦЕНЗЕНТОВ
В журнале "Turczaninowia" рецензенты выполняют работу для журнала на добровольной основе. Учитывая, что большинство из этих людей находятся в полной занятости, их рецензирование для "Turczaninowia" должна выолняться по мере необходимости, а не быть их главным приоритетом. Рецензенты могут свободно отклонять приглашения для рассмотрения конкретных рукописей по своему усмотрению, например, если их текущая нагрузка, занятость и / или другие обязательства могут сделать ее непомерно высокой для того, чтобы завершить обзор своевременно и уделить должное время рецензированию. Они также не должны принимать рукописи на рецензию, в тематике которых они не чувствуют себя подходящим специалистом.
Рецензенты, которые приняли рукописи, как правило, должны предоставить свои рецензии в течение трех недель. Они должны отказаться от рецензии, если становится очевидным для них на любой стадии, что они не обладают необходимыми знаниями для выполнения рецензии, или что они могут иметь потенциальный конфликт интересов при проведении рецензии (например, в результате конкурентных исследований, совместных или других отношений или связей с кем-либо из авторов, учреждений или компаний, связанных с рукописью).
Информация или идеи, полученные рецензентами в процессе рецензирования должны храниться в тайне и не используются для личной выгоды. Любые рукописи, полученные для рассмотрения, должны рассматриваться как конфиденциальные документы, и не должны быть показаны или обсуждены с другими, если только это не санкционировано редакторами "Turczaninowia".
При проведении своих рецензий, рецензентам необходимо сделать это как можно более объективно, воздерживаться от участия в личной критики автора (ов). Им предлагается высказать свое мнение четко, объясняя и оправдывая все рекомендации. Они всегда должны пытаться представить подробную и конструктивную обратную связь, чтобы помочь автору (ам) в повышении эффективности их работы, даже если рукопись, по их мнению, не подлежит опубликованию.
Рецензенты должны определить в своих рецензиях соответствующие опубликованные работы, которые не были названы автором (ами), вместе с любыми примерами, где не было сделано надлежащее цитирование источников. Они должны привлечь внимание ответственного редактора в отношении каких-либо серьезных сходств между рукописью, поданной на рассмотрение и других опубликованных статей, или статей, о которых им известно, а также предотвратить любые проблемы, которые могут иметь место по отношению к этической приемлемости исследований, представленных в рукописи.
ОБЯЗАННОСТИ РЕДАКЦИИ
Редактор журнала "Turczaninowia" несет полную ответственность за решение о публикации рукописи, которая представляется в "Turczaninowia", и при этом руководствуется политикой журнала, и в соответствии с определенными редакцией "Turczaninowia" юридическими требованиями в отношении клеветы, нарушения авторских прав и плагиата. Редактор может проконсультироваться с заместителями Редактора и другими членами редакционной коллегии, а также с рецензентами, для принятии решений о публикации.
Редакция будет оценивать рукописи с точки зрения ее интеллектуального содержания без учета расы, цвета кожи, пола, сексуальной ориентации, религиозных убеждений, этнического происхождения, гражданства или политической философии автора (ов). Они не будут никому разглашать какую-либо информацию о рукописи, кроме автора (ов), рецензентов и потенциальных рецензентов, а в некоторых случаях членов редакционной коллегии "Turczaninowia" и членов команды управления журналом, в зависимости от обстоятельств. Кроме того, редакция будет прилагать все усилия, чтобы обеспечить целостность процесса слепого рецензирования, не раскрывая личности автора (ов) рукописи для рецензентам этой рукописи, и наоборот.
При оценке рукописи для публикации, в дополнение к рассмотрению стандартных критериев, относящихся к строгости рукописи, качеству ее предоставления, а также ее вклад в область научных знаний, редакторы также будут руководствоваться тем, насколько этические нормы были соблюдены, и вред был сведен к минимуму при проведении исследования. Они также оценивают насколько полученные научные и практические выгоды перевешивают вред в случае конкретного исследования.
Так как "Turczaninowia" приветствует предоставление рукописей из любой страны, необходимо признать, что законы и нормативные акты, касающиеся этики научных исследований и этического утверждения, различаются во всем мире. Таким образом, редакторам, возможно, придется обратиться за разъяснениями в связи с этим к автору (ам) с просьбой о том, чтобы они представили письмо от соответствующего институционального комитета по этике или совета, который одобрил исследование.
Редакция будет руководствоваться Руководством CORE для изъятия статей при рассмотрении любых спорных вопросов, которые были опубликованы в AASRJ. Редакторы готовы работать в тесном сотрудничестве с научно-исследовательскими организациями и учреждениями в соответствии с рекомендациями CORE о сотрудничестве между научно-исследовательскими институтами и журналами в области публикационной этики и этики проведения исследований.
"Turczaninowia" является журналом открытого доступа, что означает, что все его содержимое свободно и доступно бесплатно для пользователя или его / ее учреждения. Пользователи могут читать, загружать, копировать, распространять, печатать, выполнять поиск, делать ссылки на полные тексты статей в этом журнале, не спрашивая предварительного разрешения от издателя или автора. Это легитимно в соответствии с определением BOAI об открытом доступе.
Наш сайт демонстрирует знак Creative Commons, и это исключительное право автора, если он / она хочет, чтобы его / ее статьи были в свободном доступе или нет. Но мы должны опубликовать Резюме и метаданные статьи в полном доступе в любом случае.
