Wpływ diod elektroluminescencyjnych (LED) na wzrost i morfologię kalusa bobiku

• Autorzy: Czyczylo-Mysza I. , Dubert F. , Marcinska I. , Kacinska I.

Warianty tytułu

EN

Influence of light emitting diodes (LED) on Vicia faba callus growth and differentiation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Półprzewodnikowe diody elektroluminescencyjne, tzw. LED (light emitting diodes) mogą stać się alternatywnym źródłem promieniowania dla wzrostu roślin, ponieważ emitują promieniowanie w wąskim zakresie widmowym, mają bardzo małe rozmiary, niskie zużycie energii, długą żywotność, minimalną emisję ciepła, są bezpieczne dla środowiska naturalnego i dla człowieka, wytrzymałe na wstrząsy i oddziaływanie otoczenia. Celem badań była ocena wpływu światła czerwonego, dalekiej czerwieni, niebieskiego i białego pochodzącego od LED na indukcję i różnicowanie kalusów bobiku. Materiał doświadczalny stanowiły niedojrzałe zarodki, z których indukowano kalusy bobiku. Pojedyncze zarodki, w trakcie tworzenia się na ich powierzchni kalusów na pożywce indukcyjnej wg Murashige i Skoog [1962] poddawano 3-tygodniowemu naświetlaniu LED o barwie czerwonej, dalekiej czerwieni, niebieskiej i białej. Kontrolę stanowiły kultury prowadzone w komorze wegetacyjnej in vitro, gdzie źródło światła stanowiły białe świetlówki Philips’a TL MF 140Wat/33RS. Wytworzone kalusy przenoszono do warunków kontrolnych w komorze wegetacyjnej na okres dalszych 7 tygodni kultury. W jednotygodniowych odstępach czasu określono ich świeżą masę oraz barwę. Dwukrotnie, po 0 i 7 tygodniach kultury po zakończeniu naświetlania i dalszej kulturze w warunkach kontrolnych dokonano także pomiaru zawartości barwników fotosyntetycznych (chlorofilu a, b oraz karotenoidów). W przypadku wszystkich rodzajów LED obserwowano stymulację wzrostu masy kalusa bobiku w stosunku do kontroli, przy czym najbardziej dynamiczny jej wzrost obserwowano w obecności LED o barwie białej. Panele diodowe powodowały również zmniejszenie stopnia brunatnienia tkanek kalusowych oraz stymulowały tworzenie się kalusów zielonych, bez nekroz. Powstrzymywały także brunatnienie kalusów koloru kremowego. Zawartość chlorofilu a, b oraz karotenoidów w kalusie, po bezpośrednim działaniu paneli diodowych, intensywnie wzrastała w obecności LED o barwie białej i niebieskiej, zaś LED o barwie czerwonej i dalekiej czerwieni istotnie obniżała się. W czasie dalszej kultury następczy efekt 3-tygodniowego naświetlania LED zanikał powodując po kolejnych 7 tygodniach zmniejszenie się zawartości chlorofilu a i b w kalusie bobiku, za wyjątkiem dalekiej czerwieni, kiedy następował niewielki, choć istotny wzrost ich zawartości. W tym czasie nie obserwowano zwiększenia się zawartości karotenoidów w stosunku do kontroli. Wydaje się więc, że uzyskano potwierdzenie, że LED mogłyby stanowić dobre źródło światła w kulturach roślin prowadzonych w warunkach in vitro.

EN

Light emitting diodes (LEDs) can to be an alternative light source for the plant growth. They have been developed as for plants because of their wavelength specificity and narrow bandwidth, small mass, low energy, long life, minimum heating emission, shock- and surrounding environment influence-proof and finally for being safe for both humans and the natural environment. The objective of this study was to examine the influence of red, far red, blue, and white radiation derived from LED on the induction and differentiation of faba bean callus. Faba bean immature embryos and formed on their surface callus were used as plant material explants. Single explants were maintained for 3 weeks on the inductive acc. Murashige and Skoog [1962] medium under red, far red, blue and white LEDs. As a control, the culture maintained in in vitro vegetation chamber under the White Philips’a TL MF 140Wat/33RS fluorescent lamps was used. Next, calli which have been formed during the irradiation time, were placed under the control conditions in in vitro vegetation chamber for 7 further weeks. In one week intervals the fresh mass and their color of each callus was determined. Also, the content of photosynthetic pigments (chlorophyll a and b, carotenoids) was measured twice, in 0 and 7th week of culture (after the irradiation with LEDs had been completed). In the case of all LEDs, the stimulation of callus mass production in faba bean, in comparison with the control was observed. The most dynamic growth of mass was observed under the white LED. LEDs caused also a decrease in calli browning and stimulated the formation of green and cream callus, without necrosis. After direct LEDs irradiation, the content of chlorophyll a, b and carotenoids in faba bean calli was changed. It was increased after white and blue light irradiation, whereas after red and distant red light it was indeed decreased. During further 7 weeks of culture, the consequent effect of LED 3-week-long treatment diminished. After that time, the content of chlorophyll a and b in faba bean calli was strongly decreased, except of the far red light treatment, where a slight, however, significant increase in these pigments content was observed. At that time an increase in the carotenoids content was not observed, in comparison with the control. It seems that the application of LED light could be a good source of light conditions for in vitro plant tissue culture.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2007
• Tom: 523
• Opis fizyczny: s.69-82,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Czyczylo-Mysza I.

autor

Dubert F.

autor

Marcinska I.

autor

Kacinska I.

Bibliografia

• Barta D. J., Tibbitis T. W., Bula R. J., Morrow R. C. 1992. Evalution of light emitting diode characteristics for a space-based plant irradiation source. Adv. Spa. Res. (Abstr.) 12(5): 141 - 149.
• Brown C. S., Schuerger A. C. 1993. Growth of pepper, lettuce and cucumber under light emitting diodes. Plant Physiol (Abstr.) 102: 88.
• Gabarkiewicz B., Gabryszewska E., Rudnicki R. M. 1995. Wpływ jakości światła na wzrost i rozwój roślin in vitro. Post. Nauk Roln. 4/95: 57 - 69.
• Heo J., Lee Ch., Charkrabarty D., Peak K. 2002. Growth responses of marigold and salvia bedding plants as affected by monochromic or mixture radiation by a light- emitting diode (LED). Plant Growth Regulation 38: 225 - 230.
• Hyeon-Hye K. I. M., Wheeler R. M., Sager J. C., Yorio N. C., Goins G. D. 2005. Light- emitting diodes as an illumination source for plants: a review of research at Kennedy Space Center. Habitation 10: 71 - 78.
• Kadkade P. G., Wetherbee P., Jopson H., Botticelli C. 1978. Photoregulation of organogenesis in pine embryo and seedling tissue culture. IV Intl. Congr. Plant Tissue Cell Cult: 29 (Abstracts).
• Knott W. M. Wheeler R. M. 2005. Light-Emitting Diodes for Plant Growth. The Bio-netics Corporation MD - RES 407: 853 - 5142.
• Lee C. G., Palson B. 1994. High-density algal photobioreactors using light emitting diodes. Biotech. Bioeng. (Abstr.) 44: 1161 - 1167.
• Lee S. S., Yoon J. Y., Oh D. G., Woo J. G. 1985. Effect of phytohormone, temperature, nitrogen concentration vs. potassium and light quality on formation of callus and organs in tissue culture of Chinese cabbage, Brassica camestris ssp. Pekinensis. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 26(1): 34 - 38.
• Lichtenthaler H. K., Wellburn A. R. 1983. Determination of total carotenoids and chlorophyll a and b of leaf extracts in different solvents. Biochem. Soc. Transitions 603: 590 - 592.
• Moreira da Silva M. H., Debergh P. C. 1997. The effect of light quality on the morphogenesis of in vitro cultures Azorina vidalii (Wats.) Feer. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 51: 187 - 193.
• Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473 - 497.
• Nhut D. T, Takamura T., Watanabe H., Okamoto K., Tanaka M. 2003. Responsem of strawberry plantlets cultured in vitro under superbright red and blue light-emitting diode (LEDs). Plant Cell Tiss. Org Cult. 73: 43 - 52.
• Orzechowski M. 2004. Diody LED w oświetleniu - teraźniejszość i przyszłość. http:ise.pl
• Pawlikowski W. 2004. Diody LED wychodzą z „cienia”. http://dzis.dziennik.krakow.pl/2004/11.08/13html.
• Schuerger A. C., Brown Ch., Stryjewski E. C., 1997. Anatomical features of pepper plants grown under red light-emitting diodes supplemented with blue of far-red light. Ann. Bot. 79: 273 - 282.
• Skrzypek E. 2002. Wzrost, różnicowanie i regeneracja w kulturach in vitro bobiku (Vicia faba ssp. minor). Rozprawa doktorska, Instytut Fizjologii Roślin im F. Górskiego PAN, Kraków: 88 - 91; 104 - 105.
• Tripathy B. C., Brown C. S. 1995. Root-shoot interaction in the greening of wheat seedlings grown under red light. Plant Physiol. 107: 407 - 411.
• Van Der Linde P. C. G., De Waal H. R. A., Gude H., Te Boekhorst A. H. T. 1990. Effects of light quality on dormancy in Hyacinthus produced in liquid medium. Abstracts VIIth International Congress on Plant Tissue and Cell Culture, June 24-29, Amsterdam: 235.
• Wilanowski A. 2004. Obecny stan technologii diod LED i prognozy rozwoju. LED 2 Konf., Zakład Technik i Systemów Oświetlenia Instytut Elektrotechniki, 12 III 2004, Warszawa 51: 187 - 193.
• Żur I., Kościelniak J. 1997. Czy aktywność metaboliczna może stanowić wskaźnik zdolności do różnicowania tkanki kalusowej rzepaku (Brasica napus) w kulturach in vitro? II Ogóln. Konf. „Zastosowanie kultur in vitro w fizjologii roślin”, 21-23 XI 1996, Kraków: 255 - 262.