ISSN: 0024-1148 Лесоведение. 2015. № 1. С. 27-35

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭМБРИОГЕННЫХ КЛЕТОЧНЫХ ЛИНИЙ И ИХ СОМАКЛОНАЛЬНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ У ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ IN VITRO

И. Н. Третьякова, А. С. Иваницкая, М. Э. Пак
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
E-mail: culture@ksc.krasn.ru

Поступила в редакцию 21.03.2014 г.

Проведено фенотипическое и цитоэмбриологическое изучение эмбриогенных культур Larix sibirica в зависимости от продолжительности культивирования. Полученные пролиферирующие клеточные линии лиственницы отличались разной эмбриогенной продуктивностью: содержанием и размером соматических зародышей, способностью их вызревать и прорастать, а также образовывать жизнеспособные сеянцы. Предполагается, что сомаклональная изменчивость, наблюдаемая в пролиферирующих клеточных линиях, остается нереализованной в процессе завершения соматического эмбриогенеза и получения клонированных сеянцев.

• Ключевые слова: Лиственница сибирская, соматический эмбриогенез, клеточные линии, продуктивность, сомаклональная изменчивость.

Список литературы

1. Баранчиков Ю.Н. Этапы морфогенеза вегетативных почек лиственницы сибирской и его модификации насекомыми галлообразователями // Ботанические исследования в Сибири. 1995. № 4. С. 12-18.


2. Дылис Н.В. Сибирская лиственница. Материалы к систематике, географии и истории. М.: Изд-во МОИП, 1947. 137 с.


3. Ирошников А.И. Лиственницы России. Биоразноообразие и селекция. Ч. 1. Состояние и перспективы. М.: ВНИИЛ, 2004. 182 с.


4. Кунах В.А. Изменчивость растительного генома в процессе дедифференцировки и каллусообразования in vitro // Физиология растений. 1999. Т. 46. № 6. C. 919-929.


5. Милютин Л.И. Биоразнообразие лиственниц России // Хвойные бореальной зоны. 2003. № 1. С. 6-9.


6. Мэзия Д. Митоз и физиология клеточного деления. М.: Иностр. лит-ра, 1963. 426 с.


7. Третьякова И.Н. Способ микроклонального размножения лиственницы сибирской в культуре in vitro через соматический эмбриогенез на среде АИ для плантационного лесовыращивания: Патент № 245344 // Федеральная служба по интелектуальной собственности. 2012. Бюл. №20. 7 с.


8. Третьякова И.Н. Эмбриогенные клеточные линии и соматический эмбриогенез в культуре in vitro у лиственницы сибирской // Доклады академии наук. 2013. Т. 450. № 1. С. 122-125.


9. Третьякова И.Н., Ворошилова Е.В. Особенности инициации эмбриоидов из мегагаметофитов Pinus sibirica в культуре in vitro // Онтогенез. 2014. Т. 45. № 2. С. 1–8.


10. Третьякова И.Н., Барсукова А.В. Соматический эмбриогенез в культуре in vitro трех видов лиственницы // Онтогенез. 2012. Т. 43. № 6. С. 425–435.


11. Третьякова И.Н., Баранчиков Ю.Н., Буглова Л.В., Белоруссова А.С., Романова Л.И. Особенности формирования генеративных органов лиственницы сибирской и их морфогенетический потенциал // Успехи современной биологии. 2006. Т. 126. № 5. С. 472-480.


12. Шмидт В.М. Математические методы в ботанике. Л.: Изд-во Ленингр. университета, 1984. 288 с.


13. Bayliss M.W. Chromosomal variation in plant tissues in culture // Int. Rev. Cytol. (Suppl.). 1980. V. 11A. P. 113-144.


14. Burg K., Helmersson A., Bozhkov P., Von Arnold S. Developmental and genetic variation in nuclear microsatellite stability during somatic embryogenesis in pine // J. Exp. Bot. 2007. V. 58. P. 687-698.


15. Cairney J., Pullman G.S. The cellular and molecular biology of conifer embryogenesis // New Phytol. 2007. V. 176. P. 511–536.


16. Chalupa W. Somatic embryogenesis and plantlet regeneration from cultured immature and mature embryos of Picea abies (L.) // Karst. Communi. Inst. For. Cech. 1985. V. 14. P. 57-63.


17. Eastman P.A.K., Webster F.B., Pitel J.A., Roberts D.R. Evaluation of somoclonal variation during somatic embryogenesis of Interior Spruce (Picea glauca - engelmannii complex) using culture morphology and isozyme analysis // Plant Cell Reports. 1991. V. 10 P. 425–430.


18. Endemann M., Hristoforoglu K., Stauber T., Wilhelm E. Assessment of age-related polyploidy in Quercus robur L. somatic embryos and regenerated plants using DNA flow cytometry // Biol. Plant. 2001. V. 44. P. 339–345.


19. Fenning T., Park Y.-S. The prospects for using somatic embryogenesis to propagate Sitka spruce in the UK // Proceedings of 2th Int. Conf. of IUFRO «Integrating vegetative propagation, biotechnologies and genetic improvement for tree production and sustainable forest management». 25-28 June, Brno, Cheswick republic. 2012. P. 129-138.


20. Filonova L.H., Bozhkov P.V., Brukhin V.B., Daniel G., Zhivotovsky B., von Arnold S. Two waves of programmed cell death occur during formation and development of somatic embryos in the gymnosperm, Norway spruce // Cell Sci. 2000. V. 113. P. 4399–4411.


21. Fourre J.L., Berger P., Niquet L., André P. Somatic embryogenesis and somaclonal variation in Norway spruce: morphogenetic, cytogenetic and molecular approaches // Theor. Appl. Genet. 1997. V. 94. P. 159–169.


22. Gupta P., Timmis R., Timmis K., Carlson W., Welty E. Somatic Embryogenesis in Douglas-fir (Pseudotsuga Menziesii) // Somatic Embryogenesis in Woody Plants. Forestry Sciences. 1995. V. 44-46. P. 303-313.


23. Hakman I.L., Fowke C., Von Arnold S., Eriksson T. The development of somatic embryos in tissue cultures initiated from immature embryos of Picea abies (Norway spruce) // Plant Sci. 1985. V. 38. P. 53-59.


24. Harvengt L., Trontin J.F., Reymond I., Canlet F., Paques M. Molecular evidence of true-to-type propagation of a 3-yearold Norway spruce through somatic embryogenesis // Planta. 2001. V. 213. P. 828–832.


25. Holmersson A., von Arnold S., Burg K., Bozhkov P.V. High stability of nuclear microsatellite loci during the early stages of somatic embryogenesis in Norway spruce // Tree Physiology. 2004. V. 24. P. 1181–1186.


26. Klimaszewska K., Noceda C., Pelletier G., Label P., Rodriguez R., Lelu-Walter M.-A. Biological characterization of young and aged embryogenic cultures of Pinus pinaster (Ait.) // In vitro Cell Dev Biol Plant. 2009. V. 45. P. 20-33.


27. Krutowsky K.V., Tretyakova I,N., Oreshkova N.V., Park M.E., Kvitko O.V. Vaganov E.A. Somaclonal variation of haploid in vitro tissue culture obtained from Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) megagametophytes for whole genome de novo sequencing // In vitro Cel. and Dev. Biol. (in print).


28. Lelu M.A. Variations morphologiques et génétiques chez Picea abies obtenues après embryogenèse somatique // Annales de Recherches Sylvicoles. Association Forêt-Cellulose. 1987. Р. 35–47.


29. Lelu M.-A., Bastien C., Klimaszewska K., Charest P.J. An improved method for somatic plantlet production in hybrid larch (Larix × leptoeuropaea): Part 2. Control for germination and plantlet development // Plant Cell Tiss. Org. Cult.  1994. V. 36. P. 117-127.


30. Lelu M.-A., Bastien C., Klimaszewska K., Ward C., Charest P. J. An improved method for somatic plantlet production in hybrid larch (Larix × leptoeuropaea): Part 1. Somatic embryo maturation // Plant Cell Tiss. Org. Cult. 1994. V. 36. P. 107-115.


31. Lelu-Walter M.-A., Paques L.-E. Simplified and Improved Somatic Embryogenesis of Hybrid Larches (Larix × Eurolepis and Larix × Marschlinsii). Perspectives for Breeding // Ann. For. Sci. 2009. V. 66. P. 104–114.


32. Lopes T., Pinto G., Loureiro J., Costa A., Santos C. Determination of genetic stability in long-term somatic embryogenic cultures and derived plantlets of cork oak using microsatellite markers // Tree Physiology. 2006. V. 26. P. 1145–1152.


33. Marum L., Rocheta M., Maroco J., Oliveira M., Miguel C. Analysis of genetic stability at SSR loci during somatic embryogenesis in maritime pine (Pinus pinaster) // Plant Cell Rep. 2009. V. 28. P. 673–682.


34. Miguel C., Marum L. An epigenetic view of plant cells cultured in vitro: somaclonal variation and beyond // Journal of Experimental Botany. 2011. V. 62. № 11. P. 3713-3725.


35. Mo L.H., von Arnold S., Lagercrantz U. Morphogenic and genetic stability in longterm embryogénie cultures and somatic embryos of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) // Plant Cell Rep. 1989. V. 8. P. 375–378.


36. Nkongolo K.K., Klimaszewska K. Cytological and molecular relationships between Larix decidua, L. leptolepis and Larix × eurolepis: identification of species-specific chromosomes and synchronization of mitotic cell // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 90. P. 827-834.


37. O’Brien E.W., Smith D.R., Gardner R.C., Murray B.G. Flow cytometric determination of genome size in Pinus // Plant Sci. 1996. V. 115. P. 91-99.


38. Park Y.-S. Implementation of conifer somatic embryogenesis in clonal forestry: technical requirements and deployment considerations // Ann. For. Sci. 2002. V. 59. P. 651–656.


39. Pullman G.S., Bucalo K. Pine somatic embryogenesis using zygotic embryos as explants // Methods Mol. Biol. 2011. V. 710. C. 267-91.


40. Salajova T., Salaj J. Somatic embryogenesis in European black pine (Pinus nigra Arn.) // Biol. Plant. 1992. V. 4. P. 213-218.


41. Statistica for windows [Computer program manual]. Tulsa, OK: StatSoft, Jnc., 1999.


42. Tremblay L., Levasseur C., Tremblay F.M. Frequency of somaclonal variation in plants of black spruce (Picea mariana Pinaceae) and white spruce (P. glauca Pinaceae) derived from somatic embryogenesis and identification of some factors involved in genetic instability // Am J Bot. 1999. V. 86. P. 1373–1381.


43. Tretyakova I., Voroshilova E., Ivanitskya A., Shyvaev D., Park M. The embryogenic lines and somatic embryogenesis of coniferous species in Siberia // Proceedings of 2th International Conference of IUFRO «Integrating vegetative propagation, biotechnologies and genetic improvement for tree production and sustainable forest management». 25-28 June 2012, Brno, Cheswick republic. P. 71-79.


44. von Aderkas P., Anderson P. Aneuploidy and polyploidization in haploid tissue cultures of Larix decidua // Physiologia Plantarum. 1993. V. 88. P. 73–77.


45. von Aderkas P., Bonga J.M. Formation of haploid embryoids of Larix decidua: early embryogenesis // Amer. J. Bot. 1988. V. 75. №5. P. 690–700.


46. von Aderkas P., Klimaszewska K., Bonga J.M. Haploid and diploid embryogenesis in Larix leptolepis, L. decidua and their reciprocal hybrids // Can. J. For. Res. 1990. V. 20. P. 9-14.


47. von Aderkas P., Pattanavibool R., Hristoforoglu K., Ma Y. Embryogenesis and genetic stability in long term megagametophyte-derived cultures of larch // Plant Cell, Tissue & Organ Culture. 2003. V. 74. P. 27-34.


48. Von Arnold S., Sabala I., Bozhkov P., Dyachok, J. and Filonova, L. Developmental pathways of somatic embryogenesis // Plant Cell Tissue Organ Cult. 2002. V. 69. P. 233-249.