Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Одной из культур, для которой необходимо значительно повысить эффективность DH-технологии для получения линейного материала за одно поколение, является морковь столовая. В течение первого года выполнения проекта была поставлена цель повысить эмбриогенный потенциал культуры микроспор моркови за счет добавления различных адсорбентов и антиоксидантов. Были получены данные по степени окисления фенольных соединений в микроспорах моркови столовой с помощью метода Фолина-Чокальтеу в контроле с активированным углем, коллоидным диоксидом кремния (полисорб), полигидратом полиметилсилоксана (энтеросгель) или при добавлении к среде с активированным углем следующих веществ: аскорбиновая кислота, лимонная кислота, PVP40, восстановленный глутатион, тиосульфат натрия или нитрат серебра. Наблюдался тренд на снижение содержания фенольных соединений при добавлении полисорба, энтеросгеля, лимонной кислоты, глутатиона, тиосульфата натрия. Однако различия не были статистически значимыми из-за большого стандартного отклонения. Поэтому был проведён опыт по культивированию микроспор со всеми заявленными соединениями в 2-3 различных концентрациях в малых объемах в 24-луночных планшетах. На 3 сутки культивирования было показано отсутствие различий в числе индуцированных микроспор как в контроле, так и при использовании добавок. На 10 день культивирования наблюдалась статистически значимая разница в формировании эмбриоидных структур по сравнению с контролем при добавлении полисорба (10 и 20 г/л), энтеросгеля (10 и 20 г/л) и активированного угля с восстановленным глутатионом (5 мг/л). Для оценки влияния полисорба, энтеросгеля и глутатиона на более поздних фазах развития эмбриоида, были заложены эксперименты в 60 мм чашках Петри. Были подсчитаны эмбриоиды на сердцевидной стадии в контроле и при добавлении полисорба, энтеросгеля, или угля с глутатионом. Было показано, что при добавлении полисорба и энтеросгеля наблюдается статистически значимое увеличение числа формирующихся эмбриоидов почти в 2 раза. При добавлении глутатиона был заметен тренд на увеличение числа эмбриоидов, однако различия не были статистически значимыми. Эмбриоиды переносились в пробирки с мостиками и со средой МСм. Растения со сформированными побегами и корнями адаптировались к условиям ex vitro. Различий в морфологии растений в контроле и при использовании добавок не наблюдалось. Плоидность была протестирована в контрольных и тестируемых образцах с помощью проточного цитометра. Были зарегистрированы гаплоидные и спонтанно удвоенные растения в примерно равном соотношении. Также наблюдалось 10-20% анеуплоидов. Разницы между контролем и при использовании различных добавок не наблюдалось. Полученные корнеплоды растений-регенерантов заложены в хранилище для яровизации с целью последующего получения цветоноса и оценки полученных растений-регенерантов на способность к самоопылению и получению семенного потомства. Проведен пилотный эксперимент по применению колхицина и трифлуралина для удвоения генома гаплоидов моркови. Было показано, что колхицин (500 мг/л) и трифлуралин (3,35 г/л) не оказывают токсического действия на растения. Колхицин приводил к возникновению большого числа тетраплоидных растений, которые не могут использоваться для дальнейшей селекции. В отличие от колхицина, трифлуралин показал очень хорошие результаты на небольшой выборке растений – 100% растений удвоили ДНК. Трифлуралин был впервые использован для удвоения ДНК у моркови столовой. Дальнейшее исследования по удвоению генома у гаплоидов моркови будет осуществляться в течение Года 2 исследований по данному проекту. Данные по получению гаплоидов моркови и удвоению их генома с помощью колхицина (данные, полученные в течение Года 1 данного исследования) были включены в обзорную статью для публикации в журнале MDPI Horticulturae (Q1) “Spontaneous and chemically induced genome doubling and polyploidization in vegetable crops”. Манускрипт прошел рецензии: первый раунд (3 рецензента) и назначенный дополнительный раунд (4ый рецензент). Ожидается окончательное решение рецензентов и редактора. Статья представляет собой обзор спонтанного и индуцированного удвоения генома в овощных культурах, так как данная информация еще не освещалась в литературе и представляет большой теоретический и практический интерес для специалистов, работающих в данной области.