Summary of in vitro cultivation results of grape seeds of different origins
Abstract
A technology for in vitro embryo cultivation without extraction from the seed has been developed. A seed coat fragment with tissues adjacent to the embryo protects it from abrupt exposure to the culture medium, reducing stress and promoting gradual adaptation. Several common features of seed germination, seedling growth, and plant development were identified: a prolonged germination period; a high proportion of abnormal seedlings; occurrence of polyembryony; and a high rate of plant lethality at early developmental stages. The pathway for realization of morphogenetic potential depended on genotype, seedling morphology, and hormonal stimulation of growth and development processes. Direct morphogenesis was observed in seedlings with a well-developed hypocotyl and cotyledonary leaves. Manipulation of BAP concentrations enabled control over the plant formation process, including: direct plant development, proliferation of multiple shoots followed by rooting, and shoot formation from callus tissue via gemmogenesis or embryoidogenesis. The less viable the progeny, the more frequently plants developed through indirect morphogenesis. Four early-maturing grape cultivars bred by the Magarach Institute were obtained using the developed technology.
About the Author
I. A. Pavlova
ФГБУН «Всероссийский национальный научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия «Магарач» РАН»
Russian Federation
Russian Federation
References
1. The state-of-the-art of grapevine biotechnology and new breeding technologies (NBTS) / L. D. Costa, M. Malnoy, D. Lecourieux [et al.] // OENO One. – 2019. – Vol. 53, № 2. – P. 205–228. – DOI: 10.20870/oeno-one.2019.53.2.2405.
2. The process of embryo abortion of stenospermocarpic grape and it develops into plantlet in vitro using embryo rescue / S. Li, K. Liu, S. Yu [et al.] // Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). – 2020. – Vol. 143. – Р. 389–409. – DOI: 10.1007/s11240-020-01926-y.
3. Ismail, A. S. M. In vitro embryo rescue of flame seedless grape / A. S. M. Ismail, E. H. El-Bassel, Bahan M. Khalil // American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Science. – 2021. – Vol. 21, № 2. – P. 98–107. – DOI: 10.5829/idosi.aejaes.2021.98.107.
4. In vitro embryo rescue for the production of hypotetraploids after cross between hypotetraploid and tetraploid grape cultivars / S. H. Kim, J. H. Kwon, Y. S. Park, J. Y. Heo // Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. – 2020. – Vol. 48, № 1. – P. 503–508. – DOI: 10.15835/nbha48111795.
5. The correlation between embryo rescue and hormonal changes in seedless grapes / G. Li, K. Li, Yi. Lu [et al.] // Frontiers in Plant Science. – 2024. – Vol. 15. – P. 1460886. – DOI: 10.3389/fpls.2024.1460886.
6. An optimized procedure for plant recovery from somatic embryos significantly facilitates the genetic improvement of Vitis / Z. T. Li, K.-H. Kim, S. A. Dhekney [et al.] // Horticulture Research. – 2014. – Vol. 27. – P. 1–7. – DOI: 10.1038/hortres.2014.27.
7. Study on improving plantlet development and embryo germination rates in in vitro embryo rescue of seedless grapevine / Y. T. Jiao, Z. Q. Li, K. Y. Xu [et al.] // New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science. – 2018. – Vol. 46. – P. 39–53. – DOI: 10.1080/ 01140671.2017.1338301.
8. In vitro germination to overcome dormancy in seeds of ‘Red Globe’, ‘Italia’ and ‘Niagara Rosada’ grapes / A. L. Generoso, A. P. Viana, V. S. Carvalho, O. D. Costa Júnior // Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal. – 2019. – Vol. 41. – Р. 1–6. – DOI: 10.1590/0100-29452019495.
9. Breeding for cold-resistant, seedless grapes from Chinese wild Vitis amurensis using embryo rescue / Q. Liu, J. Zhang, Y. Wang [et al.] // New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science. – 2016. – Vol. 44. – № 2. – P. 136–151. – DOI: 10.1080/01140671.2016.1153489.
10. Патент 17919A, МПК 6 AO1H4/00, AO1H1/04. Спосіб вирощування рослин з важко пророщуваного насіння і відбору стійких генотипів на рівні зародків : № 95010191 : заявлено 11.01.1995 : опубл. 03.06.1997 / Зленко В. А., Котіков І. В., Трошин Л. П., Павлова І. О. ; заявники : Зленко В. А., Котіков І. В., Трошин Л. П., Павлова І. О. – 2 с.
11. Деклараційний патент на корисну модель № 14365. Спосіб отримання рослин винограду від вихідних форм з низькою фертильністю : № 10662 : заявлено 11.11.2005 : опубл. 15.05.2006 / Павлова І. О., Клименко В. П. ; заявники : Павлова І. О., Клименко В. П. – 2 с.
12. Nitsch, J. P. Haploid plants from pollen grains / J. P. Nitsch, C. Nitsch // Science. – 1969. – № 163. – P. 85–87.
13. Смирнов, К. В. Бессемянность у винограда и селекция бессемянных сортов / К. В. Смирнов // Проблемы виноградарства. Итоги науки и техники ВИНИТИ. Серия растениеводство. – 1979. – Т. 4. – С. 3–49.
14. Павлова, И. А. Преодоление нежизнеспособности гибридных семян при стеноспермокарпии у винограда / И. А. Павлова, В. П. Клименко // Вісник Харківського національного аграрного університету. Серія Біологія. – 2009. – Вип. 3 (18). – С. 69–74.
15. Павлова, И. А. Селекция столового винограда на раннеспелость с применением методов in vitro / И. А. Павлова, В. В. Лиховской // «Магарач». Виноградарство и виноделие. – 2013. – № 4. – С. 4–6.
16. Влияние генотипа и регуляторов роста на развитие растений из зиготических зародышей недоразвитых семян винограда в культуре in vitro / В. А. Зленко, И. А. Павлова, В. П. Клименко [и др.] // «Магарач». Виноградарство и виноделие. – 2023. – Т. 25, № 4. – С. 334–339. – DOI: 10.34919/IM.2023.90.97.
17. Концептуальное развитие генетики и селекции винограда / В. В. Лиховской, В. А. Волынкин, А. А. Полулях [и др.] // Бюллетень ГНБС. – 2024. – Вып. 152. – С. 57–65.
Review
For citations:
Pavlova I.A. Summary of in vitro cultivation results of grape seeds of different origins. Fruit Growing. 2025;37:254-260. (In Russ.)
Views:
15
Email this article 