Протокол среднесрочного сохранения in vitro Humulus lupulus с использованием технологии инкапсуляции
УДК 582.635.38:581.143.6+57.085.2
Аннотация
Растущий спрос на хмель с новыми органолептическими характеристиками и улучшенными агрономическими показателями даёт мощный импульс для селекции новых сортов, что определяет необходимость создания и поддержания генетических банков культуры. Полевые генные банки подвергаются большому риску из-за угрозы биотических и абиотических стрессов. Решение проблемы сохранности ценной зародышевой плазмы возможно путём дублирования генофонда в in vitro коллекциях, одной из задач управления которыми является поиск способов замедления роста культур. Разработан протокол среднесрочного хранения Humulus lupulus, включающий все этапы технологии инкапсуляции пропагул: от подготовки исходных эксплантов и их хранения до последующего восстановления регенерационной способности после депонирования. Протокол успешно апробирован на четырёх генотипах сортового хмеля. Подобраны условия инкапсуляции микрочеренков, обеспечивающие их жизнеспособность не ниже 80 % после in vitro консервации при температуре 4 °С. Обработка материала 3 % альгинатом натрия на этапе инкапсуляции в сочетании с 3 % хлоридом кальция на этапе полимеризации обеспечила высокую сохранность биокапсул. Оптимальное время экспозиции в полимеризующем растворе не превышало 10–15 минут. Впервые показано, что 1 мг/л абсцизовой кислоты в составе искусственного эндосперма (ИЭ) биокапсул снижает влияние холодового стресса в процессе среднесрочного низкотемпературного хранения материала. Обогащение питательной среды Мурасиге-Скуга, составляющей основу ИЭ, 2 мг/л БАП и 1 мг/л ГК3 позволяет эксплантам формировать до 3–4 междоузлий при культивировании непосредственно после депонирования. Последующее субкультивирование микрочеренков хмеля на питательной среде МС, содержащей 0,5 мг/ л кинетина, способствует восстановлению фотосинтетической деятельности регенерантов. Такой подход обеспечивает высокий регенерационный и корнеобразующий потенциал формирующихся побегов в течение 4 последовательных поколений клонирования. Коэффициент размножения достигает 8–9 микрочеренков / эксплант.
Скачивания
Литература
Асанакунов Б. А. Получение искусственных семян растений рода Scutellaria методом инкапсулирования // Вестник КазНУ. Серия биологическая, 2011. Т. 47, № 1. С. 15–17.
Bairu M. W., Aremu A. O., van Staden J. 2011. Somaclonal variation in plants: causes and detection methods. Plant growth regulation 63(2): 147–173. https://doi.org/10.1007/s10725-010-9554-x
Bamberg J., Martin M., Abad J. 2016. In vitro technology at the US potato Genebank. In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant 52(3): 213–225. https://doi.org/10.1007/s11627-016-9753-x
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.
Davis T. J., Gomez M. I. 2021. The economic impact of hop stunt viroid and certified clean planting materials. Hortscience 56(12): 1471–1475. https://doi.org/10.21273/HORTSCI15975-21
Дунаева С. Е., Антонова О. Ю., Пендинен Г. И., Швачко Н. А., Гавриленко Т. А. Сохранение генетического разнообразия вегетативно размножаемых культур растений в контролируемых условиях среды в ВИРе // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 2012. Т. 169. С. 245–256.
Дунаева С. Е., Красовская Л. С., Гавриленко Т. А. Cохранение генетических ресурсов рода Rubus (Rosaceae) ex situ (обзор) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 2022. Т. 183, № 1. С. 236–253. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-1-236-253
Faltus M., Zamecnik J., Svoboda P., Patzak J., Nesvadba V. 2011. Progress in the Czech hop germplasm cryoconservation. Acta Hortic. 908: 453–460. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2011.908.58
Gargani E., Ferretti L., Faggioli F. 2017. A survey on pests and diseases of Italian hop crops. Italus Hortus 24, 2: 1–17. https://doi.org/10.26353/j.itahort/2017.2.117
Гавриленко Т. А., Дунаева С. Е., Трускинов Э. В., Антонова О. Ю., Пендинен Г. И., Лупышева Ю. В., Роговая В. В., Швачко Н. А. Стратегия долгосрочного сохранения генофонда вегетативно размножаемых сельскохозяйственных растений в контролируемых условиях среды // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 2007. Т. 164. С. 273–283.
Hirakawa T., Tanno S. 2022. In vitro propagation of Humulus lupulus through the induction of axillary bud development. Plants 11(8): 1066. https://doi.org/10.3390/plants11081066
Jenderek M. M., Reed B. M. 2017. Cryopreserved storage of clonal germplasm in the USDA National Plant Germplasm System. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant 53(4): 299–308. https://doi.org/10.1007/s11627-017-9828-3
Хлебова Л. П., Бровко Е. С., Мироненко О. Н., Бычкова О. В., Небылица А. В. Распространение вирусных инфекций в сортовых посадках хмеля // Достижения науки и техники АПК, 2024. Т. 38, № 1. С. 35–39. https://doi.org/10.53859/02352451_2024_38_1_0
Хлебова Л. П., Бровко Е. С., Мироненко О. Н., Бычкова О. В., Небылица А. В., Полтарацкая Ю. Р. Оптимизация технологии клонального микроразмножения сортового и дикорастущего хмеля // Достижения науки и техники АПК, 2025. Т. 39, № 2. С. 38–43. https://doi.org/10.53859/02352451_2025_39_2_38
Хлесткина Е. К., Чухина И. Г. Генетические ресурсы растений: стратегия сохранения и использования // Вестник Российской академии наук, 2020. Т. 90, № 6. С. 522–527. https://doi.org/10.31857/S0869587320060043
Khoddamzadeh A. A., Dunn B. L. 2022. Embryo rescue via artificial seed technique and long-term preservation of Zephyranthes. Am. J. Plant Sci. 13: 1347–1359. https://doi.org/10.4236/ajps.2022.1311091
Kikowska M., Sliwinska E., Thiem B. 2020. Micropropagation and production of somatic seeds for short-term storage of the endangered species Eryngium alpinum L. Plants 9: 498. https://doi.org/10.3390/plants9040498
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. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109416
Mafakheri M., Hamidoghli Y. 2019. Micropropagation of hop (Humulus lupulus L.) via shoot tip and node culture. Acta Hortic. 1236: 31–36. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2019.1236.5
Magray M. M., Wani K. P., Chatto M. A., Ummyiah H. M. 2017. Synthetic seed technology. Int. J. Curr. Microbio. Appl. Sc. 6, 11: 662–674. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.611.079
Malhotra E. V., Mali S. C., Sharma S., Bansal S. 2024. A droplet vitrification cryopreservation protocol for conservation of hops (Humulus lupulus) genetic resources. Cryobiology 115: 104887. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2024.10488
Manokari M., Latha R., Privadharshini S., Jogam P., Shekhawat M. S. 2021. Short-term cold storage of encapsulated somatic embryos and retrieval of plantlets in grey orchid (Vanda tessellata (Roxb.) Hook. ex G. Don). Plant Cell Tiss. Organ Cult. 144: 171–183. https://doi.org/10.1007/s11240-020-01899-y
Micheli M., Standardi A., Fernandes da Silva D. 2019. Encapsulation and synthetic seeds of olive (Olea europaea L.): Experiences and overview. In: M. Faisal, A. Alatar (eds.). Synthetic seeds: germplasm regeneration, preservation and prospects. Berlin-Heidelberg, Germany: Springer. Pp. 347–361. https://doi.org/10.1007/978-3-030-24631-0_16
Mironenko O. N., Bychkova O. V., Myakisheva E. P., Khlebova L. P., Nebylitsa A. V., Brovko E. S., Poltaratskaya Yu. R. 2024. Protocol of clonal micropropagation of Humulus lupulus (Cannabaceae). Turczaninowia 27, 4: 130–140. https://doi.org/10.14258/turczaninowia.27.4.15
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.
Nesvadba V., Charvátová J., Vostřel J., Werschallová M. 2020. Evaluation of Czech hop cultivars since 2010 till 2019. Plant, Soil and Environment. 66, 12: 658–663. https://doi.org/10.17221/430/2020-PSE
Osipova Yu. S., Leontieva V. V., Dementiev D. A. 2022. Evaluation of varieties of common hop (Humulus lupulus L.) collection according to agronomic traits. Agricultural Science Euro-North-East 23(2): 194–202. [In Russian] (Осипова Ю. С., Леонтьева В. В., Дементьев Д. А. Оценка сортов коллекции хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.) по хозяйственно важным признакам // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2022. Т. 23, № 2. С. 194–202). https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.2.194-202
Овэс Е. В., Гаитова Н. А., Шишкина О. А. Сохранение сортовых ресурсов картофеля в полевой и in vitro коллекциях Федерального исследовательского центра картофеля имени А. Г. Лорха // Биотехнология и селекция растений, 2022. Т. 5, № 1. С. 28–41. https://doi.org/10.30901/2658-6266-2022-1-o5
Panis B., Nagel M., Van den Houwe I. 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(120): 1634. https://doi.org/10.3390/plants9121634
Pethybridge S. J., Fletcher J. D., Hay F. S., Beatson R. A. 2009. Prevalence and incidence of viruses in New Zealand hop (Humulus lupulus) gardens. N.Z. J. Crop Hortic. Sci. 37(3): 235–241. https://doi.org/10.1080/01140670909510269
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. https://doi.org/10.1094/PDIS-92-3-0324
Postman J. D., DeNoma J. S., Reed B. M. 2005. Detection and elimination of viruses in USDA hop (Humulus lupulus) germplasm collection. Acta Hortic. 668: 143–147. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2005.668.18
Reed B. M. 2005. In-vitro storage and cryopreservation of hops (Humulus L.) germplasm. Acta Hortic. 668: 249–256. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2005.668.32
Reed B. M., Okut N., D`Achino J., Narver L., DeNoma J. 2003. Cold storage and cryopreservation of hops (Humulus L.) shoot cultures through application of standard protocols. CryoLetters 24, 6: 389–396.
Rihan H., Kareem F., El-Mahrouk M., Fuller M. 2017. Artificial seeds (principle, aspects and applications). Agronomy 7(4): 71. https://doi.org/10.3390/agronomy7040071
Sario L. D., Zubillaga M. F., Moreno C. F. Z., Pizzio G. A.,·Boeri P. A. 2025. Micropropagation of Mapuche hop and evaluation of synthetic seed storage conditions Plant Cell Tiss. Organ Cult. 160, 39. https://doi.org/10.1007/s11240-025-02979-72
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. https://doi.org/10.1007/978-81-322-3912-3
Shilpha J., Pandian S., Largia M. J. V., Sohn S. I., Ramesh M. 2021. Short-term storage of Solanum trilobatum L. synthetic seeds and evaluation of genetic homogeneity using SCoT markers. Plant Biotechnol. Rep. 15: 651–661. https://doi.org/10.1007/s11816-021-00709-x
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.
