Введение к работе
Актуальность темы. Представители рода Yucca L. издревле находили ирокое хозяйственное применение, а во второй половине XX века стали стивно использоваться, как ценные источники стероидных гликозидов. ?ruse et al., 1973) Согласно литературным данным, стероидные гликозиды IT) исследованы у 16 представителей рода.
По последним данным род Yucca L. насчитывает 42 вида, 12 из эторых представлены в Арборетуме ГНБС. Среди них Y.torreyi Shafer. іляєтся наиболее крупной и высокодекоративной.
Yucca torreyi Shafer. (син. Y. macrocarpa Engelm.) - небольшое дерево, роизрастающее только на юго-западе Техаса, значительно юго-восточнее ью-Мехико, с ареалом простирающимся в глубь Мексики.
На юге Украины юкки широко используются в декоративном щоводстве, однако внедрение Y. torreyi как декоративного и ;карственного растения сдерживается из-за отсутствия опылителя pegeticula yuccaselld), что затрудняет получение семян. Традиционные юсобы вегетативного размножения малоэффективны и не применимы к зким крупным видам как Y. torreyi. (Голубев и др., 1973)
Достижения последних лет в области культуры органов и тканей родемонстрировали огромную возможность клеточных технологий как в азмножении ценных генотипов, так и в получении биологически кгивных веществ. (Носов, 1992; Бутенко, 1999) Методы клонального икроразмножения были разработаны для Y. elephantipes Kegel. (Pierik, et 1.,1983) и Y. schidigera (Kaneda et al.,1987). Данные об использовании иотехнологических методов в размножении и получении стероидных иикозидов Y. torreyi в литературе отсутствуют.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Ісследования выполнялись в отделе экспериментальной биологии осударственного Никитского ботанического сада НАН Украины, в ериод с 1997 по 1999гг. в соответствии с разделом тематического плана Го 0I97U004314 - "Изучить физиолого-биохимические основы адаптации лодовых и декоративных культур с целью оптимизации продукционного роцесса и разработки теоретических аспектов селекции экологически стойчивых форм", а также планом аспирантской подготовки.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы являлось зучение биологических и биохимических особенностей растений Y. torreyi нтродуцированных в Никитский ботанический сад, возможности их еменного и клонального микроразмножения, а также определение пособностей растений различного возраста, культуры клеток и тканей in itro синтезировать стероидные гликозиды. В ходе работы необходимо іьшо решить следующие задачи:
ізучить морфобиологические и биометрические особенности плодов и гмян Y.torreyi, полученных при искусственном опылении в условиях ин-
тродукции на Южном Берегу Крыма, и выявить взаимосвязь с развитие! проростков in vivo и in vitro.
2. Подобрать оптимальные условия для индукции адвентивного побе
гообразования in vitro в культуре эпикотиля Y.torreyi. Разработать спосої
микроразмножения растений в условиях in vitro.
-
Индуцировать каллусообразование из различных эксплантов Yuco torreyi и выявить способность каллуса синтезировать стероидные гликози ды; установить взаимосвязь их синтеза с гистогенезом и морфогенезом.
-
Отобрать каллус, обладающий способностью синтезировать СГ прі отсутствии выраженных признаков гистогенеза и морфогенеза, и провесп его цитоморфометрический анализ.
-
Определить место первичного синтеза СГ в культуре изолирован ных органов и тканей in vitro.
-
Провести методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) сравни тельное изучение содержания СГ в вегетативных и репродуктивных орга нах и тканях растений Y.torreyi, способных и не способных завязыват полноценные плоды и семена при искусственном опылении в условиях ин тродукции на ЮБК, а также в ювенильных растениях различного возрас та.
Научная новизна работы. Впервые определены корреляции межд; морфометрическими характеристиками семян и плодов, полученных прі искусственном опылении. В процессе изучения потенциальных возможно стей семенного размножения Y.torreyi установлена взаимосвязь морфоло гических и весовых характеристик семян с их всхожестью. Показана зави симость всхожести семян Y.torreyi in vivo и in vitro с их выполненностью сроками и условиями хранения. Определены стадии развития проростко Y.torreyi и их продолжительность в условиях in situ и in vitro. Исследован способность каллуса различного происхождения синтезировать стероид ные гликозиды. Выявлена взаимосвязь начала синтеза СГ в культурах кал луса с гистогенезом и морфогенезом. Получен каллус Y.torreyi, синтези рующий СГ при отсутствии признаков гистогенеза, и проведен его цито морфометрический анализ. Впервые определены три пути индукции обра зования адвентивных побегов Y.torreyi, и разработаны два способа полу чения растений в условиях in vitro. Обнаружены СГ в вегетативных и ре продуктивных органах в условиях in situ. Отмечено их максимальное со держание в семенах и установлена химическая структура преобладающей гликозида.
Практическое значение полученных результатов. Данные, получен ные в результате морфологического и морфометрического анализа плодо; и семян Y.torreyi, имеют значение при отборе посевного материала. Уста новлено, что семена Y.torreyi, находящиеся в плодах, сохраняют всхожесті более длительное время, чем изолированные семена в бумажных пакетах.
Разработаны три пути индукции адвентивного побегообразовани Y.torreyi, позволяющие за один цикл культивирования (1-2месяца)получат от материнского побега 7 дочерних. Определены питательная среда да укоренения микропобегов и условия адаптации от vivo растений, получеі
.їх in vitro. Применение способа клонального микроразмножения дает ісокий выход растений по сравнению с традиционными способами менного и вегетативного размножения Y.torreyi, имеющей ярко сраженное апикальное доминирование.
Проведенные исследования по анализу СГ в органах и тканях істений Y. torreyi являются основой для дальнейших более глубоких імических и фармакологических исследований, а выявленные кономерности синтеза СГ в культурах изолированных органов и тканей ляются основой для разработки модели производства СГ ютехнологическими методами.
Личный вклад соискателя заключается в самостоятельном сборе істительного материала, постановке экспериментов и обработке щученных данных, анализе литературы, подготовке и написании іучньїх статей, оформлении диссертационной работы. Совместно с іучньїм руководителем произведены выбор объектов исследований, воєнне методик и разработка структуры диссертационной работы.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации жладывались на международных конференциях: на сессии совета этанических садов Украины "Ботанические сады - центры сохранения юлогического разнообразия мировой флоры" (Ялта, 1995); конференции ран СНГ "Интродукция лекарственных нетрадиционных культур" "рым, Алушта, 1995); 20М международном симпозиуме посвященном 200-тию дендрологического парка «Софиевка» "Старинные парки и юблемы их сохранения" (Умань, 1996); "Четверта міжнародна шференція з медичної ботаніки" (Київ, 1997); на VII Международной жференции "In vitro Plant Cell Biology, Biotechnology and Germplasm eservation" (Москва, 1997); "II International Symposium on Plant Biotec->logy" (Kyiv, 1998); "Интродукция растений и отдаленная гибридизация" іосква, 1998); 7th International Meeting of Young Scientists in Horticulture .ednice, Czech Republic, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 -атьи в специализированных научных изданиях и 8 - материалы и тезисы гучных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 їзделов, выводов и перечня цитируемой литературы, который включает \1 источников, в том числе 162 зарубежных авторов. Работа изложена на г3 страницах машинописного текста и содержит 58 рисунков, 28 таблиц.