Сельскохозяйственная биология, 2018, том 53, № 3, с. 539-546.
(для цитирования)

doi: 10.15389/agrobiology.2018.3.539rus

УДК 633.812:631.526.3:57.017.3

Работа выполнялась при поддержке РНФ (грант № 14-50-00079).

АДАПТАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ
ЛАВАНДЫ И ЛАВАНДИНА ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ in vitro И ex situ

И.В. МИТРОФАНОВА, А.Е. ПАЛИЙ, О.А. ГРЕБЕННИКОВА,
В.А. БРАИЛКО, Н.П. ЛЕСНИКОВА-СЕДОШЕНКО, В.Д. РАБОТЯГОВ,
О.В. МИТРОФАНОВА

Лаванда узколистная (Lavandula angustifolia Mill.) и лавандин (Lavandula × intermedia Emeric ex Loisel.) — перспективные эфиромасличные растения, обладающие лекарственными, ароматическими и декоративными свойствами. В настоящей работе мы впервые дали сравнительную физиолого-биохимическую характеристику перспективных сортов лаванды и лавандина при различных условиях культивирования. Целью работы было выявление адаптационной способности ценных сортов лаванды и лавандина в условиях in vitro и ex situ с помощью определения их физиологических и биохимических параметров. В качестве объектов исследования были выбраны ценные сорта лаванды узколистной (Белянка, Рекорд) и лавандина (Рабат, Снежный Барс) селекции Никитского ботанического сада. Для физиолого-биохимических исследований отбирали интактные растения в фенофазу технической зрелости, а также микропобеги, культивируемые in vitro. Пробы отбирали во II и III декадах июля 2016 года. Культивирование микропобегов (4-5 мес) проходило на модифицированной питательной среде Мурасиге и Скуга, дополненной кинетином (0,3 мг/л), α-нафтилуксусной кислотой (0,025 мг/л) и гибберелловой кислотой (0,25 мг/л). Экспланты в культуральных сосудах помещали в камеру искусственного климата с температурой 25±1 °C, 16-часовым фотопериодом и интенсивностью освещения холодными белыми флуоресцентными лампами 37,5 µМ • м^-2 • с^-1. Биохимические показатели определяли по общепринятым методикам. При культивировании растений в открытом грунте оценивали общую оводненность листьев, фракционный состав воды и водный дефицит. Регистрировали максимальное (F_m) и стационарное (F_st) значения флуоресценции после темновой адаптации. Рассчитывали индекс жизнеспособности и фотосинтетическую активность. В условиях ex situ у растений лаванды и лавандина содержание пролина было достаточно высоким (6,67-21,59 мкг/г). In vitro, несмотря на значительную оводненность тканей, концентрация пролина оказалась выше, чем у интактных растений (8,24-35,72 мкг/г). Последние накапливали высокие количества фенольных соединений (1033-1492 мг/100 г) и аскорбиновой кислоты (14,96-20,06 мг/100 г). В контролируемых условиях эти показатели были ниже (соответственно 490-777 и 4,95-5,98 мг/100 г), что обусловлено значительной оводненностью тканей и отсутствием стресса. Сорта лавандина при всех условиях культивирования выделялись более высоким содержанием фенольных соединений. У растений в открытом грунте регистрировали высокую активность каталазы (18,13-36,97 О₂ • г^-1 • мин^-1) и супероксиддисмутазы (СОД) (12,55-14,82 усл. ед/г). В условиях гидротермического стресса ex situ относительная фотосинтетическая активность и индекс жизнеспособности указывали на незначительное снижение интенсивности ассимиляционных процессов у сортов лаванды, однако оставались в пределах витальной нормы. При этом растения претерпевали значительный водный дефицит (до 30 %). В культуре in vitro активность каталазы у сортов лаванды была выше, чем у лавандина. В то же время активность СОД и полифенолоксидазы у лаванды in vitro снижалась по равнению с соответствующими значениями у лавандина. В открытом грунте оводненность тканей листа составила 56-62 % с преобладанием фракции связанной воды. У растений in vitro степень оводненности была  высокой (70-77 %) с сохранением тенденции фракционного распределения воды. В контролируемых условиях при условно гетеротрофном типе питания фотосинтетическая активность составляла от 0,28 до 0,55 отн. ед. с максимумом у сорта Рабат. Значения параметров индукции флуоресценции хлорофилла в тканях микропобегов и индекса жизнеспособности выявили отсутствие фотоингибирования. Установлено, что адаптивный потенциал сортов лавандина при разных условиях культивирования выше, чем у сортов лаванды.

Ключевые слова: Lavandula sp.,биохимические индикаторы, фотосинтетическая активность, водный режим, in vitro, ex situ.

Полный текст

ADAPTIVENESS OF PROMISING LAVENDER AND LAVANDIN
CULTIVARS UNDER in vitro CULTURE AND ex situ

I.V. Mitrofanova, A.E. Palii, O.A. Grebennikova, V.A. Brailko,
N.P. Lesnikova-Sedoshenko, V.D. Rabotyagov, O.V. Mitrofanova

Lavandula angustifolia Mill. and lavandin (Lavandula × intermedia Emeric ex Loisel) are promising fragrant plants with medicinal, aromatic and ornamental properties. To obtain high quality healthy planting material, in vitro cultures of valuable cultivars Belyanka, Record (lavender) and Rabat, Snezhnyi Bars (lavandin) were derived. Obtained regenerants were cultured for 4-5 months on Murashige and Skoog medium with 0.3 mg/l kinetin, 0.025 mg/l NAA и 0.25 mg/l GA3 in growth chamber at 25±1 °C under 16-h photoperiod and light intensity of 37.5 μM • m^-2 • s^-1. Intact plants were studied during the growing season. In order to reveal plant morphogenetic capacity, biochemical stress indicators, indexes of photosynthetic activity, maximum fluorescence (F_m), stationary level of fluorescence (F_st) and water regime were determined. The proline content of lavender and lavandin plants grown ex situ was rather high (6.67-21.59 μg/g). In in vitro micro-plants, although there was considerable hydration of the plant tissues, the proline concentration was higher than that in the intact plants (8.24-35.72 μg/g). Intact lavender and lavendin plants accumulated high amounts of phenolic compounds (1033-1492 mg/100 g) and ascorbic acid (14.96-20.06 mg/100 g). In plants under controlled conditions, the concentration of phenolic compounds and ascorbic acid was lower (490-777 and 4.95-5.98 mg/100 g, respectively), which is caused by significant waterlogging of tissues and lack of stress. Regardless of the growing condition, the level of phenolic compounds was higher in the lavandin cultivars compared to lavandula plants. Open field cultivated plants were distinguished by high activity of catalase (18.13-36.97 g O₂ • g^-1 • min^-1) and superoxide dismutase (12.55-14.82 a.u./g). Under the hydrothermal stress effect ex situ, relative photosynthetic activity and viability index indicated minor decrease in assimilation processes in lavender cultivars but was within vital limits. In in vitro culture, the catalase activity of lavender cultivars was higher than that of lavandin. At the same time, SOD and PPO activity of lavender micro-plants in vitro was lower than that of lavandin micro-plants. In open field cultivation, leaf tissue hydration of tested plants was 56-62 %, with greater part of bound water. In plants cultured in vitro, the rate of hydration was high (70-77 %), with the same trend of water fractional composition. Under the controlled conditions and nominal heterotrophic nutrition type, photosynthetic activity was 0.28-0.55 a.u. with the maximum in the Rabat cultivar. Values of chlorophyll fluorescence induction and vitality index indicated no photoinhibition. It was found out the lavandin cultivars had better capacity for a wide use under various conditions.

Keywords: Lavandula sp., biochemical indicators, photosynthetic activity, water regime, in vitro, ex situ.