Оптимальные параметры для изоляции протопластов мезофилла моркови in vitro

Выделение протопластов из различных видов растений является широко используемым методом. Целью данной работы является разработка эффективной системы выделения и очистки протопластов мезофилла Daucus сarota. Основные факторы, влияющие на качественные и количественные параметры процедур выделения протопластов, пытались оптимизировать, используя хорошо зарекомендовавшую себя технику слияния протопластов в качестве основы для всестороннего анализа, включая концентрацию сорбита на стадии предплазмолиза и продолжительность процесса ферментативной обработки. Эти ключевые переменные влияют на выход и выживаемость протопластов. В данном исследовании для выделения протопластов методом ферментативной обработки использовались листья моркови сорта «Vil-1» в качестве основного исходного материала. Полученные данные показали, что более высокая концентрация сорбита приводит к увеличению выхода протопластов, при этом оптимальной концентрацией является 0,5 М, что обеспечивает жизнеспособность до 95% протопластов. Кроме того, увеличение продолжительности ферментативной обработки с 2 до 6 часов максимально увеличивало как выход протопластов, так и их жизнеспособность. Наиболее благоприятными условиями для разделения протопластов были определены предварительная обработка 0,5 М сорбитом в течение одного часа в сочетании со смесью 1% целлюлазы, 0,1% пектиназы и 6-часовым периодом инкубации.

1. Que F., Hou X.L., Wang G.L., Xu Z.S., Tan G.F., Li T., Wang Y.H., Khadr A., Xiong A.S. Advances in research on the carrot, an important root vegetable in the Apiaceae family. Horticulture Research. 2019;(6):1-15. https://doi.org/10.1038/s41438-019-0150-6

2. Iorizzo M., Senalik D.A., Ellison S.L., Grzebelus D., Cavagnaro P.F., Allender C., Simon P.W. Genetic structure and domestication of carrot (Daucus carota subsp. sativus) (Apiaceae). American Journal of Botany. 2013;(5):930–938. https://doi.org/10.3732/ajb.1300055

3. Cocking E.C. A Method for the Isolation of Plant Protoplasts and Vacuoles. Nature. 1960;(87):962-963. https://doi.org/10.1038/187962a0

4. Nagata T., Takebe I. Cell Wall Regeneration and Cell Division in Isolated Tobacco Mesophyll Protoplasts. Planta. 1970;(4):301-308. https://doi.org/10.1007/BF00385097

5. Liu J.H., Deng X.X. Plant Protoplast Asymmetric Fusion and Its Application in Breeding. Life Sciences. 1999;(14):88-91. https://doi.org/10.4236/ojapps.2024.143048

6. Davey M.R., Anthony P., Power J.B. Plant Protoplasts: Status and Biotech nological Perspectives. Biotechnology Advances. 2005;(23):131-171. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2004.09.008

7. Tee C.S., Lee P.S., Kiong A.L.P, Mahmood M. Optimisation of protoplast isolation protocols using in vitro leaves of Dendrobium crumenatum (pigeon orchid). Agricultural research. 2010;(5):2685-2693. https://doi.org/10.5897/AJAR.9000516.

8. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Plant Physiology. 1962;(2):473- 497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

9. Baranski R., Klocke E., Ryschka U. Monitoring the expression of green fluorescent protein in carrot. Acta Physiologiae Plantarum. 2007;(29):239–246. https://doi.org/10.1007/s11738-007-0030-9

10. Ingeborg L., Stefan S., Brigitte S., George K. Plasmolysis: Loss of Turgor and Beyond. Plants. 2014;(3):583–593. https://doi.org/10.3390/plants3040583

11. Huang H., Wang Z., Cheng J. An Efficient Cucumber (Cucumis sativus L.) Protoplast Isolation and Transient Expression System. Scientia Horticulturae. 2013;(150):206-212. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2012.11.011

12. Jia X.Y., Zhang X.H., Qu J.M., Han R. Optimization Conditions of Wheat Mesophyll Protoplast Isolation. Agricultural Sciences. 2016(7):850-858. https://doi.org/10.4236/as.2016.712077

13. Aljaramany N., Vishnyakova A.V., Monakhos S.G. Somatic hybridization in agricultural crops improvement: An environmentally amiable era in biotechnology. Caspian Journal of Environmental Sciences (CJES). 2024;(22):1233-1241. https://doi.org/10.22124/cjes.2024.8236

14. Huo A., Chen Z., Wang P., Yang L., Wang G., Wang D., Liao S., Cheng T., Chen J., Shi J. Establishment of transient gene expression systems in protoplasts from Liriodendron hybrid mesophyll cells. PLOS ONE. 2017;(12):1-14. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172475

15. Firoozabady E. Rapid Plant Regeneration from Nicotiana, Mesophyll Protoplasts. Plant Science. 1986;(46):127-131. https://doi.org/10.1016/0168-9452(86)90119-6

16. Peng X.Q., Tang R., Xie X.M. Advances on the Isolation of Protoplast in Gramineous Plant. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2015;(31):252-257. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.20141921