Ви є тут
×
Повідомлення про помилку
Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in bootstrap_table() (line 238 of /var/www/html/sites/all/themes/bootstrap/templates/system/table.func.php).Онтогенез рослин в ізольованих штучних екосистемах: огляд
У статті висвітлено всебічний аналіз онтогенезу рослин в ізольованих штучних екосистемах, зосереджуючись на оптимізації методів мікроклонального розмноження in vitro та узагальненні сучасних наукових знань з цієї тематики. Ключовим результатом стало визначення критичних чинників, таких як склад поживного середовища, баланс фітогормонів та фізіологічний стан рослин-донорів, які суттєво впливають на органогенез та успіх акліматизації. Зростаючий антропогенний тиск на природні екосистеми, зокрема зміна клімату, потребує впровадження інноваційних підходів до збереження біорізноманіття та відновлення екосистем. Метод мікроклонального розмноження рослин in vitro відкриває нові можливості для вирішення цих проблем. У дослідженні розглянуто етапи онтогенезу рослин в штучних умовах, включаючи підготовку рослин-донорів, ініціацію експлантів, мультиплікацію, ризогенез та постасептичну адаптацію, з акцентом на відмінності від природного розвитку. Було проведено бібліографічний аналіз рецензованих публікацій для систематизації знань про особливості фаз онтогенезу рослин в штучних умовах. Результати показали, що тривалість етапів онтогенезу, морфогенетичні процеси та фізіологічні механізми in vitro значною мірою залежать від контрольованих екологічних чинників, гормональної стимуляції та штучного живлення. Поступові протоколи акліматизації та оптимізовані умови культивування сприяли підвищенню ефективності морфогенезу та зменшенню стресу під час переходу до автотрофного живлення. Отримані результати підкреслюють потенціал методів мікроклонального розмноження у збереженні біорізноманіття, відновленні екосистем, адаптації сільського господарства до зміни клімату та зменшенні використання пестицидів в агрофітоценозах. Цей огляд поглиблює теоретичне розуміння розвитку рослин у штучних екосистемах та надає основу для вдосконалення протоколів мікроклонального розмноження, зважаючи на перспективи сталого виробництва якісного рослинного матеріалу та масштабного екологічного відновлення.
Ключові слова: мікроклональне розмноження, біотехнологія, онтогенез рослин, екологія, in vitro, штучні екосистеми, асептична культура, мультиплікація, ризогенез, постасептична адаптація.
https://orcid.org/0009-0007-9358-6678Посилання:
1. In vitro Propagation of Some Threatened Plant Species of India / C.R. Deb et al. Current Science. 2018. Vol. 114. No 03. P. 567. DOI: 10.18520/cs/ v114/i03/567-575.
2. Ghareb H.E.-S., Ibrahim S.D., Hegazi G.A. E.-M. In vitro propagation and DNA barcode analysis of the endangered Silene schimperiana in Saint Katherine protectorate. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2020. Vol. 18. No 1. 41 p. DOI: 10.1186/s43141-020-00052-8.
3. In vitro Propagation Journey of Ornamental Gladiolus (Gladiolus Species): A Systematic Review Analysis Based on More Than 50 Years Research / M. Kumar et al. Horticulturae. 2024. Vol. 10. No 2. 148 p. DOI: 10.3390/horticulturae10020148.
4. Plants in vitro propagation with its applications in food, pharmaceuticals and cosmetic industries; current scenario and future approaches / A. Hasnain et al. Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. 21 p. DOI: 10.3389/fpls.2022.1009395.
5. Successful In vitro Shoot Multiplication of Quercus robur L. / P. Chmielarz et al. Trees Aged up to 800 Years. Plants. 2023. Vol. 12. No 12. 2230 p. DOI: 10.3390/plants12122230.
6. Al-Ahmad H. In vitro Decoated Seed Germination and Seedling Development for Propagation of Wild Mandrake (Mandragora autumnalis Bertol.). Plants. 2020. Vol. 9. No 10. 1339 p. DOI: 10.3390/plants9101339.
7. Tomar U., Neg U., Sinha A.K., Dantu P. An Overview of the Economic Factors Influencing Micropropagation. My Forest. 2008. URL: https:// www.researchgate.net/publication/236149384_An_ Overview_of_the_Economic_Factors_Influencing_ Micropropagation.
8. Мацкевич В.В. Мікроклональне розмноження видів рослин in vitro та їх постасептична адаптація. Суми: Сумський національний аграрний університет, 2021. 402 c. URL: https://science.snau.edu.ua/wp-content/uploads/2021/01/dis_matckevit_com....
9. Chen J., Henny R.J. Commercial Production of Ornamental Tropical Foliage Plants: Micropropagation: ENH1259/EP520, 5/2015. EDIS. 2015. Vol. 2015. No 5. 4 p. DOI: 10.32473/edis-ep520-2015.
10. Murthy H.N., Joseph K.S., Paek K.Y., Park S.Y. Bioreactor systems for micropropagation of plants: present scenario and future prospects. Frontiers in Plant Science. 2023. Vol. 14. 17 p. DOI: 10.3389/fpls.2023.1159588.
11. Chawla H.S. Introduction to plant biotechnology. Enfield, NH Jersey Plymouth:Science Publishers. 2009. 698 p.
12. Kitto S.L. Commercial Micropropagation. HortScience. 1997. Vol. 32. No 6. P. 1012–1014. DOI: 10.21273/HORTSCI.32.6.1012.
13. An Academic and Technical Overview on Plant Micropropagation Challenges / N. Abdalla et al. Horticulturae. 2022. Vol. 8. No 8. 677 p. DOI: 10.3390/horticulturae8080677.
14. Мікроклональне розмноження рослин / В.В. Мацкевич та ін. Суми, 2023. 209 c. URL: http://rep.btsau.edu.ua/handle/BNAU/9275.
15. Plant Adaptation and Tolerance to Environmental Stresses: Mechanisms and Perspectives / A. Raza et al. Plant Ecophysiology and Adaptation under Climate Change: Mechanisms and Perspectives I. Singapore: Springer Singapore, 2020. P. 117–145. DOI: 10.1007/978-981-15-2156-0_5.
16. Григорчук І.В. Фізіологія рослин (курс лекцій): навч. посіб. Кам’янець-Подільський: ТОВ «Друкарня «Рута», 2021. 194 c. URL: https:// moodle.znu.edu.ua/pluginfile.php/1298573/mod_ resource/content/0/Hryhorchuk-I.D.-Fiziolohiiaroslyn-%28kurs-lektsii%29.pdf.
17. Bhatia S., Bera T. Somatic Embryogenesis and Organogenesis. Modern Applications of Plant Biotechnology in Pharmaceutical Sciences. Elsevier. 2015. P. 209–230. DOI: 10.1016/B978-0-12-802221- 4.00006-6.
18. Подгаєцький А.А., Мацкевич В.В., Подгаєцький А.А. Особливості мікроклонального розмноження видів рослин: монографія. Біла Церква: БНАУ, 2018. 209 c. URL: http://rep.btsau.edu.ua/ handle/BNAU/2015. 19. Gaj M.D. Factors Influencing Somatic Embryogenesis Induction and Plant Regeneration with Particular Reference to Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Plant Growth Regulation. 2004. Vol. 43. No 1. P. 27–47. DOI: 10.1023/B:GROW.0000038275.29262.fb.
20. Thorpe T.A. History of plant tissue culture. Molecular Biotechnology. 2007. Vol. 37. No 2. P. 169–180. DOI: 10.1007/s12033-007-0031-3.
21. Rathour A., Kumar R. Plant Propagation Techniques in Horticulture. Recent Trend in Agriculture. New Delhi, 2023. P. 125–140. URL: https://www.researchgate.net/publication/375342362_Plant_Propagation_Tec.... 22. Leifert C., Cassells A.C. Microbial hazards in plant tissue and cell cultures. In vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2001. Vol. 37. No. 2. P. 133–138. DOI: 10.1007/s11627-001-0025-y.
23. Hailu A., Sbhatu D.B., Abraha H.B. In vitro Micropropagation of Industrially and Medicinally Useful Plant Aloe trichosantha Berger Using Offshoot Cuttings. The Scientific World Journal. 2020. Vol. 2020. P. 1–7. DOI: 10.1155/2020/3947162.
24. Phytotoxicity and Other Adverse Effects on the In vitro Shoot Cultures Caused by Virus 62 Агробіологія, 2025, № 1 agrobiologiya.btsau.edu.ua Elimination Treatments: Reasons and Solutions / K. Magyar-Tábori et al. Plants. 2021. Vol. 10. No 4. 670 p. DOI: 10.3390/plants10040670.
25. Tesliuk N.I., Lytvyn M.L., Hudzenko T.V. Optimization of the nutrient medium for the primary stages of common walnut microclonal propagation in vitro. Microbiology & Biotechnology. 2023. No 3(56). P. 24–33. DOI: 10.18524/2307- 4663.2022.3(56).265806.
26. Krivmane B., Ruņģe K.S., Samsone I., Ruņģis D.E. Differentially Expressed Conserved Plant Vegetative Phase-Change-Related microRNAs in Mature and Rejuvenated Silver Birch In vitro Propagated Tissues. Plants. 2023. Vol. 12. No 10. 1993 p. DOI: 10.3390/plants12101993.
27. Light condition, flask sealing, and cultivation time on the germination and initial in vitro development of Dendrobium nobile Lindl / I.D.S. Ribeiro et al. Ornamental Horticulture. 2022. Vol. 28. No 4. P. 407–413. DOI: 10.1590/2447-536x.v28i4.2515.
28. Gashi B., Abdullai K., Sota V., Kongjika E. Micropropagation and in vitro conservation of the rare and threatened plants Ramonda serbica and Ramonda nathaliae. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2015. Vol. 21. No 1. P. 123–136. DOI: 10.1007/s12298-014-0261-3.
29. Kumar N., Reddy M. In vitro Plant Propagation: A Review. Journal of Forest and Environmental Science. 2011. Vol. 27. URL: https://www.researchgate.net/publication/263638941_In_vitro_Plant_ Propagation_A_Review.
30. Torres K.C. Stages of Micropropagation. Tissue Culture Techniques for Horticultural Crops. Boston, MA:Springer US, 1989. P. 52–65. DOI: 10.1007/978-1-4615-9756-8_3.
31. Genome size analysis of field grown and somatic embryo regenerated plants in Allium sativum L. / M.Q. Malik et al. Journal of Applied Genetics. 2020. Vol. 61. No 1. P. 25–35. DOI: 10.1007/ s13353-019-00536-5.
32. Pacholczak A., Nowakowska K. Optimizing micropropagation of Miscanthus sinensis ‘Gold Bar’ by shortening the production cycle and reducing acclimation stress through the use of selected growth regulators. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2024. Vol. 159. No 2. 28 p. DOI: 10.1007/ s11240-024-02886-3.
33. Jagiełło-Kubiec K., Nowakowska K., Łukaszewska A. J., Pacholczak A. Acclimation to Ex Vitro Conditions in Ninebark. Agronomy. 2021. Vol. 11. No 4. 612 p. DOI: 10.3390/agronomy11040612.
34. Identification and micropropagation of virus-free black pepper genotypes (Piper nigrum L.) / G.K.S. Ramos et al. Revista Ciência Agrícola. 2020. Vol. 18. No 1. P. 57–64. DOI: 10.28998/rca. v18i1.7049.
35. Purmale L., Osvalde A., Karlsons A., Ievinsh G. Comparison of two subspecies of a halophytic multiuse plant Mertensia maritima in vitro and ex vitro: propagation, salinity tolerance and mineral nutrition. Environmental and Experimental Biology. 2024. Vol. 22. No 1. P. 29–40. DOI: 10.22364/eeb.22.04.
36. Fan C., Manivannan A., Wei H. Light Quality-Mediated Influence of Morphogenesis in Micropropagated Horticultural Crops: A Comprehensive Overview. BioMed Research International. 2022. Vol. 2022. P. 1–11. DOI: 10.1155/2022/4615079.
37. Micropropagation and Production of Health Promoting Lignans in Linum usitatissimum / I. Khan et al. Plants. 2020. Vol. 9. No 6. 728 p. DOI: 10.3390/ plants9060728.
38. Impact of monochromatic lights on the in vitro development of Cattleya walkeriana and effects on acclimatization / M.C. Nadal et al. Ornamental Horticulture. 2023. Vol. 29. No 2. P. 238–248. DOI: 10.1590/2447-536x.v29i2.2610.
39. Mohammed M., Munir M., Ghazzawy H.S. Design and Evaluation of a Smart Ex Vitro Acclimatization System for Tissue Culture Plantlets. Agronomy. 2022. Vol. 13. No 1. 78 p. DOI: 10.3390/agronomy13010078.
Завантажити статью:
| Долучення | Розмір |
|---|---|
 ivanchuk_1_2025.pdf | 936.97 КБ |