Цитокинины: общие сведения и применение в культуре in vitro
Аннотация
Данная статья посвящена гормонам растений – цитокининам (природным и синтетическим). В ней рассмотрена классификация цитокининов по их химическому строению (цитокинины фенилмочевинового и аденинового типа, изопреноидные и ароматические цитокинины). Описывается роль данного класса фитогормонов в жизнедеятельности растения. Указывается, что ведущая роль при микроразмножении среди регуляторов роста на этапах инициации культуры in vitro и пролиферации отводится цитокининам. Два основных свойства цитокининов, которые полезны в культуре – это стимуляция деления клеток (часто вместе с ауксинами) и вывод боковых почек из состояния покоя. Подробно рассмотрены такие цитокинины, как 6-бензиладенин, кинетин, зеатин, iP, тидиазурон. Указан ряд аспектов применения цитокининов в микроразмножении: влияние концентрации на морфологию микропобегов; возможность использования смесей цитокининов; видоспецифичность в реакции на цитокинины в микроразмножении.
Об авторе
А. А. Змушко
РУП «Институт плодоводства»
Беларусь
Беларусь
ул. Ковалёва, 2, аг. Самохваловичи, Минский район, 223013
Список литературы
1. Kinetin, a cell division factor from deoxyribonucleic acid / C. O. Miller, F. Skoog, M. H. Von Saltza, F. M. Strong // Journal of the American Chemical Society. – 1955. – Vol. 77, № 5. – P. 1392.
2. Романов, Г. А. Как цитокинины действуют на клетку / Г. А. Романов // Физиология растений. – 2009. – Т. 56, № 2. – С. 295–319.
3. Захарычев, В. В. Фитогормоны, их аналоги и антагонисты в качестве гербицидов и регуляторов роста растений : учеб. пособие / В. В. Захарычев ; М-во образования Рос. Федерации, Рос. хим.-технол. ун-т им. Д. И. Менделеева. – М. : Изд-во РХТУ им. Д. И. Менделеева, 1999. – 55 с.
4. Letham, D. S. Zeatin, a factor inducing cell division isolated from Zea mays / D. S. Letham // Lite Sciences. – 1963. – Vol. 2, № 8. – P. 569–573.
5. Letham, D. S. The structure of zeatin, a factor inducing cell division / D. S. Letham, J. S. Shannon, I. R. McDonald // Proceedings of the Chemical Society. – 1964. – Iss. July. – P. 230–231.
6. Kakimoto, T. Identification of plant cytokinin biosynthetic enzymes as dimethylallyl diphosphate: ATP/ADP isopentenyltransferases / T. Kakimoto // Plant and Cell Physiology. – 2001. – Vol. 42, № 7. – P. 667–685.
7. Takei, K. Identification of genes encoding adenylate isopentenyltransferases, a cytokinin biosynthesis enzyme, in Arabidopsis thaliana / K. Takei, H. Sakakibara, T. Sugiyama // Journal of Biological Chemistry. – 2001. – Vol. 276, № 28. – P. 26405–26410.
8. Plant hormones and plant growth regulators in plant tissue culture / T. Gaspar, C. Kevers, C. Penel [et al.] // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. – 1996. – Vol. 32, № 4. – P. 272–289.
9. Regulation of plant growth by cytokinin / T. Werner, V. Motyka, M. Strnad, T. Schmülling // Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). – 2001. – Vol. 98, № 18. – P. 10487–10492.
10. Plant hormones. Biosynthesis, signal transduction, action! / ed. P. J. Davies. – Dordrecht : Kluwer Academic Publishers, 2004. – 750 p.
11. Kakimoto, T. Perception and signal transduction of cytokinins / T. Kakimoto // Annual Review of Plant Biology. – 2003. – Vol. 54, № 1. – P. 605–627.
12. Кулаева, О. Н. Новейшие достижения и перспективы изучения механизма действия фитогормонов и их участия в сигнальных системах целого растения / О. Н. Кулаева, В. В. Кузнецов // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. – 2004. – № 2 (36). – С. 12–36.
13. Матушкина, О. В. Особенности воздействия экзогенных цитокининов и их производных на регенерацию яблони и груши in vitro / О. В. Матушкина, И. Н. Пронина // Достижения науки и техники АПК. – 2010. – № 8. – С. 34–35.
14. Plant propagation by tissue culture / ed.: E. F. George, M. A. Hall, G.-J. De Klerk. – 3rd ed. – Dordrecht : Springer, 2008. – Vol. 1: The background. – 501 р.
15. Kende, H. The five ‘classical’ plant hormones / H. Kende, J. A. D. Zeevaart // The Plant Cell. – 1997. – Vol. 9, № 7. – P. 1197–1210.
16. Mok, D. V. S. Cytokinin metabolism and action / D. W. S. Mok, M. C. Mok // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. – 2001. – Vol. 52. – P. 89–118.
17. Cis-isomers of cytokinins predominate Cicer arietinum throughout their development / R. J. N. Emery, L. Leport, J. E. Barton [et al.] // Plant Physiology. – 1998. – Vol. 117, № 4. – P. 1515–1523.
18. Cytokinins in macroalgae / W. A. Stirk, M. Strnad, O. Novak, J. van Staden // Plant Growth Regulation. – 2003. – Vol. 41, № 1. – P. 13–24.
19. Staden, J. The biological activity of cytokinin derivatives in the soybean callus bioassay / J. van Staden, F. E. Drewes // Plant Growth Regulation. – 1991. – Vol. 10, № 2. – P. 109–115.
20. Goussard, P. G. Morphological responses of shoot apices of grapevine cultured in vitro. Effects of cytokinins in routine subculturing / P. G. Goussard // Vitis. – 1982. – Vol. 21, № 4. – P. 293–298.
21. Debnath, S. C. In vitro culture of lingonberry (Vaccinium vitis-idaea L.): the influence of cytokinins and media types on propagation / S. C. Debnath, K. B. McRae // Small Fruits Review. – 2001. – Vol. 1, iss. 3. – P. 3–19.
22. Debnath, S. C. A one-step in vitro cloning procedure for cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.): the influence of cytokinins on shoot proliferation and rooting / S. C. Debnath, K. B. McRae // Small Fruits Review. – 2005. – Vol. 4, iss. 3. – P. 57–75.
23. Tao, R. Micropropagation of Japanese persimmon (Diospyros kaki L.) / R. Tao, A. Sugiura // Biotechnology in Agriculture and Forestry / ed.: J. M. Widholm, J. Kumlehn, T. Nagata. – Berlin ; Heidelberg, 1992. – Vol. 18: High-Tech and Micropropagation II / ed. Y. P. S. Bajaj. – P. 424–440.
24. Debnath, C. S. Zeatin overcomes thidiazuron-induced inhibition of shoot elongation and promotes rooting in strawberry culture in vitro / C. S. Debnath // The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. – 2006. – Vol. 81, № 3. – P. 349–354.
25. Micropropagation of camphor tree (Cinnamomum camphora) / K. Nirmal Babu, A. Sajina, D. Minoo [et al.] // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. – 2003. – Vol. 74, № 2. – P. 179–183.
26. Крицкая, Т. А. Клональное микроразмножение лапчатки волжской (Potentilla volgarica) / Т. А. Крицкая, А. С. Кашин // Вавиловские чтения – 2014 : сб. ст. междунар. науч.-практ. конф., Саратов, 25–27 нояб. 2014 г. / М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации, Сарат. гос. аграр. ун-т ; редкол.: Н. И. Кузнецов [и др.]. – Саратов, 2014. – C. 114–116.
27. Eccher, T. Comparison between 2iP and zeatin in the micropropagation of highbush blueberry (Vaccinium corymbosum) / T. Eccher, N. Noè // Acta Horticulturae. – 1989. – Vol. 241. – P. 185–190.
28. Micropropagation of several lingonberry cultivars / R. A. Serres, S. Pan, B. M. McCown, E. J. Stang // Fruit Varieties Journal. – 1994. – Vol. 48, № 1. – P. 7–14.
29. Marcotrigiano, M. A two-stage micropropagation system for cranberries / M. Marcotrigiano, S. P. McGlew // Journal of the American Society for Horticultural Science. – 1991. – Vol. 116, № 5. – P. 911–916.
30. Smagula, J. M. Cranberry micropropagation using a lowbush blueberry medium / J. M. Smagula, J. Harker // Acta Horticulturae. – 1997. – Vol. 446. – P. 343–347.
31. Micropropagation of a West African wild grape (Lannea microcarpa) / A. Sereme, J. Millogo, S. Guinko, M. Nacro // International Journal of Biological and Chemical Sciences. – 2014. – Vol. 8, № 3. – P. 862–870.
32. Высоцкий, В. А. Клональное микроразмножение растений / В. А. Высоцкий // Культура клеток растений и биотехнология / АН СССР, Ин-т физиологии растений ; отв. ред. Р. Г. Бутенко. – М., 1986. – С. 91–102.
33. Регенерация растений Brachanthemum baranovii (Krasch. et Poljak) Krasch. в культуре in vitro / В. В. Соловьева, Н. А. Вечернина, О. К. Таварткиладзе, А. И. Шмаков // Известия Алтайского государственного университета. – 2003. – № 3 (29). – С. 108–111.
34. Высоцкий, В. А. Опыт клонального микроразмножения ирги / В. А. Высоцкий // Плодоводство и ягодоводство России : сб. науч. работ / Всерос. селекц.-технол. ин-т садоводства и питомниководства. – М., 1995. – Т. 2. – С. 123–127.
35. Strnad, M. The aromatic cytokinins / M. Strnad // Physiologia Plantarum. – 1997. – Vol. 101, № 4. – P. 674–688.
36. Плаксина, Т. В. Влияние регуляторов роста на клональное микроразмножение представителей рода актинидия / Т. В. Плаксина, И. Д. Бородулина // Acta Biologica Sibirica. – 2016. – Т. 2, № 3. – С. 54–60.
37. Кастрицкая, М. С. Микроразмножение сортов хмеля in vitro / М. С. Кастрицкая, Н. В. Кухарчик, О. А. Гашенко / Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя аграрных навук. – 2014. – № 2. – С. 75–80.
38. Кульханова, Д. С. Размножение in vitro ремонтантных сортов малины / Д. С. Кульханова, Т. В. Плаксина, И. Д. Бородулина // Известия Алтайского государственного университета. – 2012. – № 3-2 (75). – С. 42–45.
39. Кастрицкая, М. С. Микроразмножение растений рода Prunus L.: инициация и размножение / М. С. Кастрицкая, А. А. Змушко, Т. А. Красинская // Плодоводство : сб. науч. тр. / НАН Беларуси, Ин-т плодоводства ; редкол.: В. А. Самусь (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2018. – Т. 30. – С. 258–264.
40. Турдиев, Т. Т. Оптимизация минерального и гормонального состава питательных сред для культивирования винограда in vitro / Т. Т. Турдиев, И. Ю. Ковальчук, С. Н. Фролов // Сохранение биоразнообразия тропических и субтропических растений : материалы 2-й Междунар. науч. конф., Харьков, 7–10 окт. 2013 г. / М-во образования и науки Украины [и др.] ; редкол.: Т. Г. Орлова [и др.], отв. ред. А. А. Алехин. – Харьков, 2013. – С. 173–178.
41. Красинская, Т. А. Морфогенез растений-регенерантов сортов винограда в культуре in vitro при использовании 6-бензиладенина, кинетина и тидиазурона / Т. А. Красинская, М. И. Шокель, А. А. Змушко // Клеточная биология и биотехнология растений : тез. докл. II Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 28–31 мая 2018 г. / Белорус. гос. ун-т, Ин-т леса НАН Беларуси ; редкол.: И. И. Смолич (отв. ред.), В. В. Демидчик, В. Е. Падутов. – Минск, 2018. – С. 122–123.
42. Размножение плодовых, ягодных растений, винограда и хмеля в культуре in vitro / Н. В. Кухарчик, М. С. Кастрицкая, Е. В. Колбанова [и др.] ; под общ. ред. Н. В. Кухарчик. – Минск : Колорград, 2021. – 400 с.
43. Красинская, Т. А. Морфогенез растений-регенерантов сортов винограда в культуре in vitro при использовании биологически активных веществ синтетического происхождения / Т. А. Красинская, А. А. Змушко // Журнал Белорусского государственного университета. Биология. – 2018. – № 2. – С. 95–104.
44. Skoog, F. Cytokinins / F. Skoog, F. M. Strong, C. O. Miller // Science. – 1965. – Vol. 148, № 3669. – P. 532–533.
45. Карпушина, М. В. Технологический процесс микроклонального размножения посадочного материала земляники садовой сорта Мальвина / М. В. Карпушина, М. А. Амосова // Плодоводство и виноградарство Юга России. – 2022. – № 78 (6). – С. 263–274.
46. Особенности клонального микроразмножения лаванды узколистной / В. С. Власова, Н. А. Егорова, Л. А. Хасанова, З. М. Хасанова // Актуальная биотехнология. – 2021. – № 1 (35). – С. 71.
47. Абделазиз, В. М. А. Влияние кинетина на микроразмножение белены египетской / В. М. А. Абделазиз // Биосистемы: организация, поведение, управление : 70-я Всероссийская школа-конференция молодых ученых. – Нижний Новгород, 26–28 апреля 2017 г. – С. 4.
48. Райков, И. А. Особенности клонального микроразмножения растений смородины черной в зависимости от генотипа и применяемого цитокинина / И. А. Райков // Плодоводство и ягодоводство России. – 2011. – Т. 26. – С. 368–374.
49. Панькова, О. А. Совершенствование технологических приемов клонального микроразмножения ягодных кустарников / О. А. Панькова, Н. П. Несмелова // Аграрная наука Евро-северо-востока. – 2008. – № 11. – С. 72–76.
50. Murthy, B. N. S. Thidiazuron: a potent regulator of in vitro plant morphogenesis / B. N. S. Murthy, S. J. Murch, P. K. Saxena // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. – 1998. – Vol. 34, № 4. – P. 267–275.
51. Arndt, F. SN 49537, a new cotton defoliant / F. Arndt, R. Rusch, H. V. Stillfried // Plant Physiology. – 1976. – Vol. 57, Suppl. – P. S99.
52. Изучение морфогенетического потенциала озимого рапса отечественной селекции в культуре in vitro / М. А. Чернобровкина, П. А. Хватков, А. В. Леонтьева, С. В. Долгов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 11, ч. 2. – С. 260–264.
53. Cytokinin activity of N-phenyl-N′-1,2,3-thiadiazol-5-ylurea (thiadiazuron) / M. C. Mok, D. W. S. Mok, D. J. Armstrong [et al.] // Phytochemistry. – 1982. – Vol. 21, № 7. – P. 1509–1511.
54. Gilby, A. C. Use of tissue culture in improvement of watercress (Rorippa nasturtium aquaticum L. Hayek) / A. C. Gilby, H. Wainwright // Acta Horticulturae. – 1989. – Vol. 244. – P. 105–113.
55. Fellman, C. D. Effects of thidiazuron and CPPU on meristem formation and shoot proliferation / C. D. Fellman, P. E. Read, M. A. Hosier // HortScience. – 1987. – Vol. 22, № 6. – P. 1197–1200.
56. Adventitious shoot formation on excised leaves of in vitro cultured apples: effects of cytokinin, auxin, and leaf age / F. Fasolo, R. H. Zimmerman, I. Fordham, L. Falbo // HortScience. – 1988. – Vol. 23, № 3S. – P. 676.
57. Briggs, B. A. Micropropagation of azaleas using thiadiazuron / B. A. Briggs, S. M. McCulloch, L. A. Edick // Acta Horticulturae. – 1988. – Vol. 226. – P. 205–208.
58. Vieitez, A. M. Culture of chestnut shoots from buds in vitro / A. M. Vieitez, M. L. Vieitez // Journal of Horticultural Science. – 1980. – Vol. 55, № 1. – P. 83–84.
59. Elliott, R. F. Axenic culture of meristem tips of Rosa multiflora / R. F. Elliott // Planta. – 1970. – Vol. 95, № 2. – P. 183–186.
60. Батукаев, А. А. Использование регуляторов роста в системе производства оздоровленного посадочного материала винограда / А. А. Батукаев, А. А. Зармаев, М. С. Батукаев // Труды БГУ. – 2013. – Т. 8, ч. 2. – С. 43–47.
61. Кобринец, Т. П. Микроклональное размножение районированных сортов сливы в РУП «Брестская ОСХОС НАН Беларуси» / Т. П. Кобринец, О. С. Иванова, Е. В. Поух // Селекция и сорторазведение садовых культур. – 2017. – Т. 4, № 1/2. – C. 53–56.
Рецензия
Для цитирования:
Змушко А.А. Цитокинины: общие сведения и применение в культуре in vitro. Плодоводство. 2025;37:327-337.
For citation:
Zmushko A.A. Cytokinins: general information and application in in vitro culture. Fruit Growing. 2025;37:327-337. (In Russ.)
Просмотров:
25
Послать статью по эл. почте 