Регуляція селективним світлом морфогенетичних реакцій Glycine max (L.) Merr. за умов in vivo та in vitro
Анотація
Робота присвячена дослідженню фотоморфоренетичних реакцій рослин на монохроматичне опромінення в умовах in vivo та in vitro. Метою роботи було дослідити вплив опромінення червоним (660 нм) та синім (450 нм) світлом на фотоморфогенез проростків та калюсної культури лінії сої культурної (Glycine max (L.) Merr.) в умовах in vivo та in vitro. Дослідження проводилися на 10-добових проростках та первинній калюсній культурі сої культурної (Glycine max (L.) Merr.) короткоденного сорту Clark. Аналізували проростання та інфікованість насіння, проводили аналіз ростових процесів, визначаючи лінійні розміри та біомасу дослідних проростків in vivo, в калюсній культурі за умов in vitro визначали швидкість росту, приріст та показники морфогенетичних реакцій: каллюсогенез, хлорофілогенез, ризогенез та некроз. Було показано, що опромінення червоним та синім стимулює проростання насіння, а опромінення синім світлом сприяє зниженню інфікованості проростків. В умовах in vivo опромінення червоним світлом інгібує видовження досліджуваних проростків, у той час коли опромінення синім світлом стимулює лінійний ріст проростків. Опромінення селективним світлом обох досліджуваних спектрів сприяє накопиченню біомаси у проростках. При цьому спостерігається органоспецифічність реакції: опромінення червоним світлом спряє збільшенню біомаси надземної частини, а опромінення синім світлом – в основному, кореневої частини. В умовах культури in vitro приріст первинної калюсної тканини гальмується під час опромінення червоним і синім світлом, порівняно з калюсами, культивованими у темряві При перенесенні досліджуваних калюсів під біле світло, досліджували пролонговані ефекти. Пролонгований ефект впливу червоного та синього світла виражається у гальмуванні червоним світлом приросту калюсної тканини і відсутності впливу синього світла на ростовий індекс, порівняно з контролем. Опромінення синім світлом також стимулює прояв різних шляхів морфогенезу калюсної культури в умовах in vitro. Спостерігається однотиповість реакцій проростків та калюсної культури короткоденної лінії сої культурної в умовах культури in vivo та in vitro.
Завантаження
Посилання
Avksentyeva, O.O., Chumakova, V.V. (2021). Biotechnology of higher plants: in vitro culture. Kharkiv: V.N. Karazin Kharkiv National University, 88 p. (in Ukrainian)
Banaś, A.K., et al. (2024). De-etiolation is almost color blind: the study of photosynthesis awakening under blue and red light. Plant and Cell Physiology, 65(12), 1993-2017. https://doi.org/10.1093/pcp/pcae119
Begum, N., Zenat, E.A., Sarkar, M.K., Roy, C., Munshi, J.L., Jahan, M.A. (2019). In vitro micro propagation of soybean (Glycine max) BARI-5 variety. The Open Microbiology Journal, 13(1). https://doi.org/10.2174/1874285801913010177
Fantini, E., Facella, P. (2020). Cryptochromes: How Blue Light Perception Influences Plant Physiology. eLS, 1-10. https://doi.org/10.1002/9780470015902.a0028355
Ganesan, M., Lee, H.Y., Kim, J.I., Song, P.S. (2017). Development of transgenic crops based on photo-biotechnology. Plant, Cell & Environment, 40(11), 2469-2486. https://doi.org/10.1111/pce.12887
Gangappa, S.N., Botto, J.F. (2016). The multifaceted roles of HY5 in plant growth and development. Molecular plant, 9(10), 1353-1365. http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2016.07.002
González, A.M., Pesqueira, A.M., García, L., Santalla, M. (2023). Effects of Photoperiod and Drought on Flowering and Growth Development of Protein-Rich Legumes under Atlantic Environments. Agronomy, 13(4), 1025. https://doi.org/10.3390/agronomy13041025
Goto, S.G. (2022). Photoperiodic time measurement, photoreception, and circadian clocks in insect photoperiodism. Applied Entomology and Zoology, 57(3), 193-212. https://doi.org/10.1007/s13355-022-00785-7
Holm, M., Ma, L.G., Qu, L.J., Deng, X.W. (2002). Two interacting bZIP proteins are direct targets of COP1-mediated control of light-dependent gene expression in Arabidopsis. Genes & development, 16(10), 1247-1259. https://doi.org/10.1101/gad.969702
Izzo, L.G., Mele, B.H., Vitale, L., Vitale, E., Arena, C. (2020). The role of monochromatic red and blue light in tomato early photomorphogenesis and photosynthetic traits. Environmental and Experimental Botany, 179, 104195. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104195
Josse, E.M., Halliday, K.J. (2008). Skotomorphogenesis: the dark side of light signalling. Current Biology, 18(24), R1144-R1146. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.10.034
Kusuma, P., Pattison, P.M., Bugbee, B. (2020). From physics to fixtures to food: Current and potential LED efficacy. Horticulture research, 7. https://doi.org/10.1038/s41438-020-0283-7
Lazzarin, M., Meisenburg, M., Meijer, D., Van Ieperen, W., Marcelis, L.F.M., Kappers, I.F., ... Dicke, M. (2021). LEDs make it resilient: effects on plant growth and defense. Trends in Plant Science, 26(5), 496-508. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.11.013
Lian, N., Wang, X., Jing, Y., Lin, J. (2021). Regulation of cytoskeleton‐associated protein activities: Linking cellular signals to plant cytoskeletal function. Journal of Integrative Plant Biology, 63(1), 241-250. https://doi.org/10.1111/jipb.13046
Liu, H., Lin, R., Deng, X.W. (2020). Photobiology: Light signal transduction and photomorphogenesis. Journal of Integrative Plant Biology, 62(9), 1267. https://doi.org/10.1111/jipb.13004
Liu, J., Van Iersel, M.W. (2021). Photosynthetic physiology of blue, green, and red light: Light intensity effects and underlying mechanisms. Frontiers in plant science, 12, 619987. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.619987
Mishra, P., Singh, U., Pandey, C.M., Mishra, P., Pandey, G. (2019). Application of student's t-test, analysis of variance, and covariance. Annals of cardiac anaesthesia, 22(4), 407-411. https://doi.org/10.4103/aca.ACA_94_19
Oka, Y., Yamamoto, K. (2019). Photoreceptor-mediated plant development. In Plant Factory Using Artificial Light (pp. 111-117). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813973-8.00011-7
Ostrenko, M.V., et al. (2011). Seed science and methods for determining the quality of agricultural crop seeds: a textbook. Vinnytsia, 247 p. (in Ukrainian)
Osterlund, M.T., Wei, N., Deng, X.W. (2000). The roles of photoreceptor systems and the COP1-targeted destabilization of HY5 in light control of Arabidopsis seedling development. Plant Physiology, 124(4), 1520-1524. https://doi.org/10.1104/pp.124.4.1520
Paik, I., Huq, E. (2019). Plant photoreceptors: Multi-functional sensory proteins and their signaling networks. Seminars in cell & developmental biology, Vol. 92, pp. 114-121. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2019.03.007
Paradiso, R., Proietti, S. (2022). Light-quality manipulation to control plant growth and photomorphogenesis in greenhouse horticulture: The state of the art and the opportunities of modern LED systems. Journal of Plant Growth Regulation, 41(2), 742-780. https://doi.org/10.1007/s00344-021-10337-y
Pasternak, T.P., Steinmacher, D. (2024). Plant growth regulation in cell and tissue culture in vitro. Plants, 13(2), 327. https://doi.org/10.3390/plants13020327
Phillips, G.C., Garda, M. (2019). Plant tissue culture media and practices: an overview. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 55, 242-257. https://doi.org/10.1007/s11627-019-09983-5
Vonk, J., Shackelford, T.K. (2020). Photoperiodism in plants. https://doi.org/10.1007/978-3-319-47829-6_374-1
Wang, P., Abid, M.A., Qanmber, G., Askari, M., Zhou, L., Song, Y., ... Zhang, R. (2022). Photomorphogenesis in plants: The central role of phytochrome interacting factors (PIFs). Environmental and Experimental Botany, 194, 104704. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104704
Wang, W., Chen, Q., Botella, J. R., Guo, S. (2019). Beyond light: insights into the role of constitutively photomorphogenic1 in plant hormonal signaling. Frontiers in Plant Science, 10, 557. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00557
Xiaoying, L., Mingjuan, Y., Xiaodong, X., ABM, K., Atak, A., Caihong, Z., Dawei, L. (2022). Effect of light on growth and chlorophyll development in kiwifruit ex vitro and in vitro. Scientia Horticulturae, 291, 110599. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110599
Yuan, G., Gao, H., Yang, T. (2023). Exploring the role of the plant actin cytoskeleton: from signaling to cellular functions. International Journal of Molecular Sciences, 24(20), 15480. https://doi.org/10.3390/ijms242015480
Yun, F., Liu, H., Deng, Y., Hou, X., Liao, W. (2023). The role of light-regulated auxin signaling in root development. International Journal of Molecular Sciences, 24(6), 5253. https://doi.org/10.3390/ijms24065253
Zhao, S., Li, X., Kang, Y., Lin, Y., Wu, Y., Yang, Z. (2024). Photomorphogenesis and photosynthetic trait changes in melon seedlings responding to red and blue light. Horticulturae, 10(9), 961. https://doi.org/10.3390/horticulturae10090961
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
