PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Czasopismo

2015 | 68 | 2 |

Tytuł artykułu

Effect of different sucrose and nitrogen salt levels in the medium and temperature on in vitro propagation of Helleborus niger L.

Treść / Zawartość

Warianty tytułu

PL
Wpływ różnych stężeń sacharozy i soli azotu oraz temperatury na rozmnażanie in vitro Helleborus niger L.

Języki publikacji

EN

Abstrakty

EN
Helleborus niger L. is a rhizomatous, herbaceous perennial with overwintering, divided, basal leaves. The objective of the study was to investigate the influence of different levels of sucrose (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, and 80 g l−1) and nitrogen salts (25%, 50%, and 100% according to MS medium) as well as temperature (15°C, 20°C) on in vitro multiplication and rooting and ex vitro acclimatization of H. niger. The growth and multiplication of axillary shoots were performed on modified MS medium supplemented with various growth regulators (2iP, BAP and kinetin – each at a concentration of 1.0 mg l−1, GA3 2.5 mg l−1). For the induction of roots, the medium was supplemented with IBA 1 mg l−1 and NAA 0.1 mg l−1. Rooted plants were transplanted in a peat–perlite substrate (4:1) in a heated greenhouse for ex vitro acclimatization. The multiplication rate of H. niger shoots, in vitro rooting, and ex vitro acclimatization were strongly dependent on the sucrose/nitrogen salt relationship in the medium. The highest multiplication rate of axillary shoots (3.7) was found at a temperature of 15°C or 20°C, on the medium with cytokinins and GA3 supplemented with sucrose 20–30 g l−1 and nitrogen salts at 50%. Sucrose at a concentration of 50 g l−1 strongly stimulated the number of roots per microplant (5.8–6.0) on the media with a reduced level of nitrogen salts (25% and 50%) when the temperatures were 20°C and 15°C, respectively. The plants rooted on the media with a high sucrose/nitrogen salt ratio showed acclimatization rates which ranged from 82% to 100%. Morphological observation of plantlets revealed obvious differences in leaf shape and size and the architecture of the root system as well as differences in the developmental stages of shoots grown on media with different sucrose and nitrogen salt concentrations.
PL
Gatunek Helleborus niger L. (ciemiernik biały) należy do rodziny Ranunculaceae (jaskrowate). Jest zimozieloną byliną posiadającą krótkie, grube, rozgałęzione kłącze. Wykorzystywany jest głównie jako bylina ogrodowa, ale coraz powszechniej uprawia się go na kwiaty cięte i jako rośliny doniczkowe. Celem badań było określenie wpływu różnych stężeń sacharozy (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 i 80 g l−1) i soli azotu (25%, 50%, 100% wg składu pożywki MS) oraz temperatury (15°C, 20°C) na namnażanie i ukorzenianie pędów H. niger in vitro oraz aklimatyzację mikrosadzonek ex vitro. Wzrost i namnażanie pędów kątowych prowadzono na pożywce MS zawierającej cytokininy (2iP, BAP i kinetynę – każda w stężeniu 1.0 mg l−1) i GA3 2.5 mg l−1. Do indukcji ukorzeniania stosowano pożywkę MS zawierającą IBA 1 mg l−1 i NAA 0.1 mg l−1. Ukorzenione pędy ciemiernika purpurowego sadzono do podłoża zawierającego torf i perlit (4:1) i umieszczano w szklarni w celu aklimatyzacji. Współczynnik namnażania pędów, ich zdolność ukorzeniania in vitro i aklimatyzacja ex vitro istotnie zależały od wzajemnej relacji sacharozy/soli azotu w pożywce. Największą wartość współczynnika namnażania pędów kątowych (3.7) uzyskano w temperaturze 15°C lub 20°C, na pożywce z cytokininami i GA3 zawierającej sacharozę 20–30 g l−1 i sole azotu w stężeniu 50%. Sacharoza w stężeniu 50 g l−1 silnie stymulowała powstawanie korzeni na pędach (5.8–6.0) rosnących na pożywce ze zredukowanym poziomem soli azotu (25% i 50%) zarówno w temperaturze 20°C i 15°C. Rośliny ukorzeniane na pożywkach zawierających wysoką relację sacharozy do soli azotu wykazywały dużą zdolność aklimatyzacji w szklarni (82–100%). Różna zawartość sacharozy/soli azotu w pożywce wpływała na kształt i wielkość liści, architekturę systemu korzeniowego i fazę rozwojową roślin rozmnażanych in vitro.

Słowa kluczowe

Wydawca

-

Czasopismo

Rocznik

Tom

68

Numer

2

Opis fizyczny

p.161-171,fig.,ref.

Twórcy

  • Laboratory of Plant Physiology and Morphogenesis, Research Institute of Horticulture, Konstytucji 3 Maja 1/3, 96-100 Skierniewice, Poland

Bibliografia

  • 1. Tutin TG. Ranunculaceae. In: Tutin TG, Heywood VH, Burgess NA, Valentine DH, Walters SM, Webb DA, editors. Flora Europaea.Cambridge: University Press; 1964. p. 206–242. (vol 1).
  • 2. Nowicke JW, Skvarla JJ. A palynological study of the genus Helleborus (Ranunculaceae). Grana. 1983;22:129–140. http://dx.doi.org/10.1080/00173138309427698
  • 3. Servettaz O, Colombo ML, Tomè F. Taxonomic investigations on Helleborus viridis s.1. (Ranunculaceae) in Northen Italy. Plant Syst Evol.1988;160:181–188. http://dx.doi.org/10.1007/BF00936045
  • 4. Mathew B. Hellebores. Ipswich: Alpine Garden Society Publications; 1989.
  • 5. Zonneveld BJM. Nuclear DNA contents of all species of Helleborus (Ranunculaceae) discriminate between species and sectional divisions.Plant Syst Evol. 2001;229:125–130. http://dx.doi.org/10.1007/s006060170022
  • 6. Meiners J, Debener T, Schweizer G, Winkelmann T. Analysis of the taxonomic subdivision within the genus Helleborus by nuclear DNAcontent and genome-wide DNA markers. Sci Hortic (Amsterdam).2011;128:38–47. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2010.12.011
  • 7. Braun A, Bouché C. A classification of Helleborus. In: Index Seminum Horti Botanici Berolinensi. Appendix 13–14; 1861.
  • 8. McLewin W, Mathew B. Hellebores: the first of a series of articles discussing the genus Helleborus. New Plantsman. 1995;2:112–122.
  • 9. Salopek-Sondi B, Magnus V. Developmental studies in the Christmas rose (Helleborus niger L.). Int J Plant Dev Biol. 2007;1:151–159.
  • 10. Šušek A, Ivančič A, Lemoine MC, Guillemin JP, Caneill J, Šiško M, et al. Variability of Christmas rose (Helleborus niger L.) populations and its potential use in genetic breeding. Acta Biol Crac Ser Bot.2005;42/2:129–135.
  • 11. Poupet R, Cardin L, Henri A, Onesto JP. Healthy in vitro propagation by meristem tip culture of Helleborus niger’s selected clone for cutflower. Acta Hortic. 2006;725:301–310.
  • 12. Watanabe K, Sakagami H, Mimaki Y. Four new steroidal saponins from the rhizome of Helleborus orientalis. Heterocycles. 2005;65(4):775–785.http://dx.doi.org/10.3987/COM-04-10319
  • 13. Niimi Y, Han DS, Abe S. Temperatures affecting embryo development and seed germination of Christmas rose (Helleborus niger) aftersowing. Sci Hortic (Amsterdam). 2006;107;292–296. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.08.007
  • 14. Rupprecht H, Miessner E. Zierplanzenbau. Berlin: VEB Deutscher Landwirtschaftsverlag; 1985.
  • 15. Lim CC, Kitto SL. Micropropagation of Helleborus orientalis Lam. and Aconitum uncinatum Linn. (Ranunculaceae). HortScience.1995;30(4):871.
  • 16. Syringe M. In vitro cloning of Helleborus niger. Plant Cell Rep. 2002;20:895–900. http://dx.doi.org/10.1007/s00299-001-0420-1
  • 17. Dhooghe E, van Labeke MC. In vitro propagation of Helleborus species. Plant Cell Tissue Organ Cult. 2007;91:175–177. http://dx.doi.org/10.1007/s11240-007-9280-x
  • 18. Beruto M, Curir P. Effects of chilling and hormonal supply on rooting and in vivo establishment of micropropagated plantlets of Helleborusspp. Acta Hortic. 2009;813: 365–372.
  • 19. Beruto M, Viglione S, Bisignano A. Micropropagation of Helleborus through axillary budding. Methods Mol Biol. 2013;994:259–267.
  • 20. Gabryszewska E. Wpływ regulatorów wzrostu, sacharozy i temperatury na wzrost i rozwój Helleborus purpurascens Waldst. et Kit. in vitro. 56. Zjazd Polskiego Towarzystwa Botanicznego “Interdyscyplinarne i aplikacyjne znaczenie nauk botanicznych”, Olsztyn; 2013. p. 266–267.
  • 21. Coruzzi G, Bush DR. Nitrogen and carbon nutrient and metabolite signaling in plants. Plant Physiol. 2001;125:61–64. http://dx.doi.org/10.1104/pp.125.1.61
  • 22. Coruzzi GM, Zhou L. Carbon and nitrogen sensing and signaling in plants: emerging “matrix effects”. Curr Opin Plant Biol. 2001;4:247–253. http://dx.doi.org/10.1016/S1369-5266(00)00168-0
  • 23. Paul MJ, Foyer CH. Sink regulation of photosynthesis. J Exp Bot. 2001;52(360):1383–1400. http://dx.doi.org/10.1093/jexbot/52.360.1383
  • 24. Starck Z. Różnorodne funkcje węgla i azotu w roślinach. Kosmos. 2006;55(2–3):243–257.
  • 25. Zheng ZL. Carbon and nitrogen nutrient balance signaling in plants. Plant Signal Behav. 2009;4(7):584–591. http://dx.doi.org/10.4161/psb.4.7.8540
  • 26. Nunes-Nesi A, Fernie AR, Stitt M. Metabolic and signaling aspects underpinning the regulation of plant carbon nitrogen interactions.Mol Plant. 2010;3(6):937–996. http://dx.doi.org/10.1093/mp/ssq049
  • 27. Sang Y, Sun W, Yang Z. Signalling mechanisms integrating carbon and nitrogen utilization in plants. Front Biol (Beijing). 2012;7(6):548–556.http://dx.doi.org/10.1007/s11515-012-1249-4
  • 28. Caboche M. Nitrogen, carbohydrate and zinc requirements for the efficient induction of shoot morphogenesis from protoplast-derivedcolonies of Nicotiana plumbaginifolia. Plant Cell Tissue Organ Cult.1987;8:197–206. http://dx.doi.org/10.1007/BF00040946
  • 29. Hdider C, Desjardines Y. Effect of sucrose on photosynthesis and phosphoenolpyruvate carboxylase activity of in vitro cultured strawberryplantlets. Plant Cell Tissue Organ Cult. 1994;36:27–33. http://dx.doi.org/10.1007/BF00048312
  • 30. Vinterhalter DV, Vinterhalter BS. Hormone-like effects of sucrose in plant in vitro cultures. Phyton. 1999;39(3):57–60.
  • 31. Vinterhalter B, Vinterhalter D, Nešković M. Effect of irradiance, sugars and nitrogen on leaf size of in vitro grown Ceratonia siliqua L. BiolPlant. 2001;44:185–188. http://dx.doi.org/10.1023/A:1010230821452
  • 32. Vinterhalter B, Ninkowić S, Zdravković-Korać S, Subotić A, Vinterhalter D. Effect of nitrogen salts on the growth of Ceratonia siliquaL. shoot cultures. Arch Biol Sci. 2007;59:217–222. http://dx.doi.org/10.2298/ABS0703217V
  • 33. Ogura-Tsujita Y, Okubo H. Effects of low nitrogen medium on endogenous changes in ethylene, auxins, and cytokinins in in vitro shootformation from rhizomes of Cymbidium kanran. In Vitro Cell DevBiol Plant. 2006;42:614–616. http://dx.doi.org/10.1079/IVP2006823
  • 34. Gabryszewska E, Kawa-Miszczak L, Węgrzynowicz-Lesiak E, Saniewski M. Wpływ temperatury oraz zróżnicowanego poziomu węgla/azotu w pożywce na wzrost i rozwój Clematis pitcheri in vitro. ZeszProbl Post Nauk Rol. 2008;524:73–81.
  • 35. Gabryszewska E. Rola regulatorów wzrostu, węglowodanów, soli mineralnych, glutationu i temperatury w rozmnażaniu in vitro piwoniichińskiej. Skierniewice: Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa; 2009.(Zesz Nauk Inst Sadow Kwiac Monografie i Rozprawy).
  • 36. Gabryszewska E. The effects of glucose and growth regulators on the organogenesis of Paeonia lactiflora Pall. in vitro. J Fruit Ornam PlantRes. 2010;18(2):309–320.
  • 37. Gabryszewska E. Effect of various levels of sucrose, nitrogen salts and temperature on the growth and development of Syringa vulgaris L.shoots in vitro. J Fruit Ornam Plant Res. 2011;9(2):133–148.
  • 38. Desjardines Y, Dubuc JF, Badr A. In vitro culture of plants: a stressful activity! Acta Hortic. 2009;812:29–50.
  • 39. Serret MD, Trillas MI, Matas J, Araus JL. The effect of different closure types, light, and sucrose concentrations on carbon isotope compositionand growth of Gardenia jasminoides plantlets during micropropagationand subsequent acclimation ex vitro. Plant Cell Tissue Organ Cult.1997;47:217–230. http://dx.doi.org/10.1007/BF02318976
  • 40. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant. 1962;15:473–497.http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
  • 41. Aschan G, Pfanz H, Vodnik D, Batič F. Photosynthetic performance of vegetative and reproductive structures of green hellebore (Helleborusviridis L. agg.). Photosynthetica. 2005;43(1):55–64. http://dx.doi.org/10.1007/s11099-005-5064-x
  • 42. Smeekens S. Sugar-induced signal transduction in plants. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 2000;51:49–81. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.arplant.51.1.49
  • 43. Ciereszko I. Regulacyjna rola cukrów. Percepcja cukru i przekazywanie sygnału w komórkach roślinnych. Post Biol Kom. 2002;29:269–282.
  • 44. Gibson SI. Control of plant development and gene expression by sugar signaling. Curr Opin Plant Biol. 2005;8(1):93–102.
  • 45. Rolland F, Baena-Gonzalez E, Sheen J. Sugar sensing and signaling in plants: conserved and novel mechanisms. Annu RevPlant Biol. 2006;57:675–709. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.arplant.57.032905.105441
  • 46. Takayama S, Misawa M. Differentiation in Lilium bulbscales grown in vitro. Effects of activated charcoal, physiological age of bulbs and sucrose concentration on differentiation and scale leaf formationin vitro. Physiol Plant. 1980;48:121–125. http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1980.tb03229.x
  • 47. Gerrits MM, de Klerk GJ. Dry-matter partitioning between bulbs and leaves in plantlets of Lilium speciosum regeneratedin vitro. Acta Bot Neerl. 1992;41(4):461–468. http://dx.doi.org/10.1111/j.1438-8677.1992.tb00516.x
  • 48. Ascough GD, Erwin JE, van Staden J. Reduced temperature, elevated sucrose, continuous light and gibberellic acid promote corm formation in Watsonia vanderspuyiae. Plant Cell Tissue Organ Cult. 2008;95:275–283. http://dx.doi.org/10.1007/s11240-008-9441-6
  • 49. Omokolo ND, Boudjeko T, Tsafack Takadong JJ. In vitro tuberization of Xanthosoma effect of phytohormones, sucrose, nitrogen andphotoperiod. Sci Hortic (Amsterdam). 2003;98:337–345. http://dx.doi.org/10.1016/S0304-4238(03)00066-9
  • 50. Zheng Y, Liu Y, Ma M, Xu K. Increasing in vitro microrhizome production of ginger (Zingiber officinale Roscoe). Acta Physiol Plant. 2008;30:513–519. http://dx.doi.org/10.1007/s11738-008-0149-3
  • 51. Langens-Gerrits MM, de Klerk GJ, Croes A. Phase change in lily bulblets regenerated in vitro. Physiol Plant. 2003;119(4):590–597.http://dx.doi.org/10.1046/j.1399-3054.2003.00214.x
  • 52. Pourtau N, Jennings R, Pelzer E, Pallas J, Wingler A. Effect of sugarinduced senescence on gene expression and implications for theregulation of senescence in Arabidopsis. Planta. 2006;224(3):556–568.http://dx.doi.org/10.1007/s00425-006-0243-y
  • 53. Schildhauer J, Wiedemuth K, Humbeck K. Supply of nitrogen can reverse senescence processes and affect expression of genes coding for plastidic glutamine synthetase and lysine-ketoglutarate reductase/saccharopine dehydrogenase. Plant Biol (Stuttg). 2008;10(1 suppl):76–84.http://dx.doi.org/10.1111/j.1438-8677.2008.00075.x
  • 54. Šušek A. Morphological descriptors of Christmas rose (Helleborus niger L.). Agricultura. 2008;5:27–31.
  • 55. MacGregor DR, Deak KI, Ingram PA, Malamy JE. Root system architecture in Arabidopsis grown in culture is regulated by sucroseuptake in the aerial tissues. Plant Cell. 2008;20:2643–2660. http://dx.doi.org/10.1105/tpc.107.055475
  • 56. Malamy JE, Ryan KS. Environmental regulation of lateral root initiation in Arabidopsis. Plant Physiol. 2001;127(3):899–909. http://dx.doi. org/10.1104/pp.010406
  • 57. Zhang H, Forde B. An Arabidopsis MADS box gene that controls nutrient- induced changes in root architecture. Science. 1998;279:407–409.http://dx.doi.org/10.1126/science.279.5349.407
  • 58. Welander TA. Effects of nitrogen, sucrose, IAA, and kinetin on explants of Beta vulgaris grown in vitro. Physiol Plant. 1976;36:7–10. http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1976.tb05018.x
  • 59. Welander TA. Influence of nitrogen and sucrose in the medium and irradiance of the stock plants on root formation in Pelargoniumpetioles grown in vitro. Physiol Plant. 1978;43:136–141. http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1978.tb01581.x
  • 60. Hyndman SE, Hasegawa PM, Bressan RA. The role of sucrose and nitrogen in adventitious root formation on cultured rose shoots. PlantCell Tissue Organ Cult. 1982;1:229–238. http://dx.doi.org/10.1007/BF02318919
  • 61. Gabryszewska E, Kawa-Miszczak L. Ukorzenianie in vitro i aklimatyzacja w szklarni mikrosadzonek piwonii chińskiej. Biotechnologia. 2010;2(89):172–179.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikatory

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.agro-cb728cd0-6466-4d74-a969-5d63e1aed560
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.