Стаття

Отримано 25.07.2022

Доопрацьовано 10.09.2022

Прийнято 29.11.2022

Взято з Том 26, № 4, 2022

Сторінки 51 -61

Manushkina, T., Kachanova, T., Samoilenko, M., & Petrova, O. (2022). Clonal micropropagation in vitro of essential oil plants of the family Lamiaceae Lindl.. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 26(4), 51-61. https://doi.org/10.56407/2313-092X/2022-26(4)-5

Клональне мікророзмноження in vitro ефіроолійних рослин родини Lamiaceaе Lindl.

Тетяна Манушкіна Тетяна Качанова Mикола Самойленко Олена Петрова

Актуальність дослідження щодо розробки біотехнології клонального мікророзмноження рослин родини Lamiaceae Lindl. зумовлюється необхідністю масового одержання оздоровленого чистосортного садивного матеріалу для закладання промислових плантацій та розширення площ ефіроолійних культур в Україні. Метою досліджень було розробити біотехнологічні заходи клонального мікророзмноження ефіроолійних рослин родини Lamiaceae – Lavandula angustifolia Mill., Mentha x piperita L., Salvia оfficinalis L. і Monarda fistulosa L. Завдання дослідження – підібрати оптимальні умови для ефективного культивування рослин родини Lamiaceae на чотирьох етапах клонального мікророзмноження. Основні методи дослідження: лабораторний, польовий, аналітичний і математико-статистичний. Визначено оптимальні для індукції морфогенезу in vitro та етапу мультиплікації живильні середовища на основі базового середовища Мурасиге і Скуга: для L. angustifolia доповнене кінетином (1,0 мг/л) і гібереловою кислотою (1,0 мг/л), для M. x piperita – 6-бензиламінопуріном (1,0 мг/л) і гібереловою кислотою (0,1 мг/л), для S. оfficinalis – 6-бензиламінопуріном (1,0 мг/л) та ІОлК (0,5 мг/л), для M. fistulosa – 6-бензиламінопуріном (1,0 мг/л) та β-індоліл-3-олійною кислотою (0,1 мг/л). На етапі мультиплікації доцільно проводити сім-вісім циклів культивування. На етапі укорінення мікропагонів найбільш ефективним для усіх досліджуваних видів рослин визначено живильне середовище Мурасиге і Скуга зі зменшеною вдвічі концентрацією компонентів, доповнене β-індоліл-3-олійною кислотою (0,5 мг/л) та β-індоліл-3-оцтовою кислотою (0,5 мг/л). Оптимальним для адаптації рослин до умов in vivo визначено субстрат торф: перліт у співвідношенні за об’ємом 3:1. Включення розробленої біотехнології клонального мікророзмноження до системи насінництва ефіроолійних культур родини Lamiaceae дозволить прискорено одержувати оздоровлений чистосортний садивний матеріал та впроваджувати нові продуктивні сорти у виробництво

Lavandula angustifolia Mill.; Mentha x piperita L.; Salvia оfficinalis L.; Monarda fistulosa L.; коефіцієнт розмноження

[1] Andrys, D., Kulpa, D., Grzeszczuk, M., Bihun, M., & Dobrowolska, A. (2017). Antioxidant and antimicrobial activities of Lavandula angustifolia Mill. field-grown and propagated in vitro. Folia Horticulturae, 29(2), 161-180. doi: 10.1515/fhort-2017-0016.

[2] Ćavar Zeljković, S., Šišková, J., Komzáková, K., De Diego, N., Kaffková, K., & Tarkowski, P. (2021). Phenolic compounds and biological activity of selected Mentha species. Plants, 10(3), 550. doi: 10.3390/plants10030550.

[3] Dehsheikh, A.B., Sourestani, M.M., Dehsheikh, P.B., Mottaghipisheh, J., Vitalini, S., & Iriti, M. (2020). Monoterpenes: Essential oil components with valuable features. Mini Reviews in Medicinal Chemistry, 20(11), 958-974. doi: 10.2174/1389557520666200122144703.

[4] Devasigamani, L., & Kuppan, N. (2013). Protocol for rapid clonal multiplication using in vitro apical bud of Lavandula angustifolia. IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences, 7(3), 96-98. doi: 10.9790/3008-0739698.

[5] Dobrovolskyi, P., Andriichenko, L., Kachanova, T., & Manushkina, T. (2021). Creating hyssop phytocenoses in anthropogenically transformed ecosystems. E3S Web of Conferences, 255, 01009, doi: 10.1051/e3sconf/202125501009.

[6] Francik, S., Francik, R., Sadowska, U., Bystrowska, B., Zawiślak, A., Knapczyk, A., & Nzeyimana, A. (2020). Identification of phenolic compounds and determination of antioxidant activity in extracts and infusions of Salvia leaves. Materials, 13, 5811. doi: 10.3390/ma13245811.

[7] Grzegorczyk-Karolak, I., Hnatuszko-Konka, K., Krzemińska, M., Olszewska, M.A., & Owczarek, A. (2021). Cytokinin-based tissue cultures for stable medicinal plant production: Regeneration and phytochemical profiling of Salvia bulleyana shoots. Biomolecules, 11, 1513. doi: 10.3390/biom11101513.

[8] Hamza, A., Abd El-Kafie, O., & Kasem, M. (2011). Direct micropropagation of English lavender (Lavandula angustifolia Munstead) plant. Journal of Plant Production, 2(1), 81-96. doi: 10.21608/jpp.2011.85464.

[9] Hudz, N., Shanaida, M., & Darmogray, R. (2020). Salvia officinalis L.: Prospects of using the raw material as a source of herbal medicines with the antioxidant and antimicrobic activity. News of Pharmacy, 2(100), 11-19. doi: 10.24959/nphj.20.27.

[10] Islam, A.T.M.R., Islam, M.M., & Alam, M.F. (2017). Rapid in vitro clonal propagation of herbal spice, Mentha piperita L. Using shoot tip and nodal explants. Research in Plant Sciences, 5(1), 43-50. doi: 10.12691/plant-5-1-5.

[11] Jasicka-Misiak, I., Poliwoda, A., Petecka, M., Buslovych, O., Shlyapnikov, V., & Wieczorek, P. (2018). Antioxidant phenolic compounds in Salvia officinalis L. and Salvia sclarea L. Ecological Chemistry and Engineering, 25, 133-142. doi: 10.1515/eces-2018-0009.

[12] Kalinin, F.L., Sarnackaja, V.V., & Polishhuk V.E. (1980). Methods of tissue culture in the physiology and biochemistry of cultivated plants. Kyiv: Naukova Dumka.

[13] Karalija, E., Dahija, S., Tarkowski, P., & Zeljković, S.Ć. (2022). Influence of climate-related environmental stresses on economically important essential oils of mediterranean Salvia sp. Front Plant Science, 13, 864807. doi: 10.3389/fpls.2022.864807.

[14] Koefender, J., Manfio, C.E., Camera, J.N., Schoffel, A., & Golle, D.P. (2021). Micropropagation of lavender: A protocol for production of plantlets. Horticultura Brasileira, 39, 404-410. doi: 10.1590/s0102-0536-20210409.

[15] Küçük, S., Çeti̇ntaş, E., & Kürkçüoğlu, M. (2018). Volatile compounds of the Lavandula angustifolia Mill. (Lamiaceae) species cultured in Turkey. Journal of the Turkish Chemical Society Section A: Chemistry, 5(3), 1303-1308. doi: 10.18596/jotcsa.463689.

[16] Kumar, A., Kaushal, S., & Sharma, S. (2015). Studies on influence of growth regulators in micropropagation of Lavandula angustifolia. International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology, 6(2), 73-77. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/278619863.

[17] Kumar, P.P., & Loh, C.S. (2012). 9 - plant tissue culture for biotechnology. Plant Biotechnology and Agriculture, 131-138. doi: 10.1016/B978-0-12-381466-1.00009-2.

[18] Lis-Balchin, M. (2002). Lavender: The genus Lavandula. London: CRC Press. doi: 10.1201/9780203216521.

[19] Łyczko, J., Piotrowski, K., Kolasa, K., Galek, R., & Szumny, A. (2020). Mentha piperita L. Micropropagation and the potential influence of plant growth regulators on volatile organic compound composition. Molecules, 25(11), 2652. doi: 10.3390/molecules25112652.

[20] Manushkina, Т.М. (2017). Biotechnology of aromatic plants clonal micropropagation of Lamiaceae Lindl. family in conditions in vitro. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 3(95), 121-127. Retrieved from https://visnyk.mnau.edu.ua/en/n95v3r2017manushkina/.

[21] Manushkina, Т.М. (2019). Growth, development and productivity formation of the spike lavender in the conditions of Southern Steppe of Ukraine. Scientific Horizons, 7(80), 48-54. doi: 10.33249/2663-2144-2019-80-7-48-54.

[22] Mesquita, L.S.S., Luz, T.R.S.A., Mesquita, J.W.C., Coutinho, D.F., Amaral, F.M.M., Ribeiro, M.N.S., & Malik, S. (2019). Exploring the anticancer properties of essential oils from family Lamiaceae. Food Reviews International, 35(2), 105-131. doi: 10.1080/87559129.2018.1467443.

[23] Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15, 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x.

[24] Petrova, M., Nikolova, M., Dimitrova, L., & Zayova, E. (2015). Micropropagation and evaluation of flavonoid content and antioxidant activity of Salvia officinalis L. Genetics and Plant Physiology, 5, 48-60. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/301888959.

[25] Pokajewicz, K., Białoń, M., Svydenko, L., Fedin, R., & Hudz, N. (2021). Chemical composition of the essential oil of the new cultivars of Lavandula angustifolia Mill. Bred in Ukraine. Molecules, 26(18), 5681. doi: 10.3390/molecules26185681.

[26] Raja, R. (2012). Medicinally potential plants of Labiatae (Lamiaceae) family: An overview. Research Journal of Medicinal Plant, 6, 203-213. doi: 10.3923/rjmp.2012.203.213.

[27] Rozhkov, A.O., Ogurcov, E.M. (2017). Plant growing. Kherson: Tim Publishing Group.

[28] Rozhkov, A.O., Puzik, V.K., Kalenska, S.M., Puzik, L.M., Popov, S.I., Muzafarov, N.M., Bukhalo, V.Ya., & Kryshtop, E.A. (2016). Research case in agronomy: Training manual. Book 2. Statistical processing of agronomic research results. Kharkiv: Maidan.

[29] Santos-Gomes, P.C., & Fernandes-Ferreira, M. (2003). Essential oils produced by in vitro shoots of sage (Salvia officinalis L.). J. Agric. Food Chem., 51(8), 2260-2266.  doi: 10.1021/jf020945v.

[30] Schmiderer, C., & Novak, J. (2020). Salvia officinalis L. and Salvia fruticose Mill.: Dalmatian and three-lobed sage. In Novak, J., & Blüthner, W.D. (Eds.), Medicinal, aromatic and stimulant plants. Switzerland: Springer, Cham. doi: 10.1007/978-3-030-38792-1_16.

[31] Shanaida, M.I., & Mashtaler, V.V. (2016). Microscopic analysis of monarda tuberous grass (Monarda fistulosa L.) of the Lamiaceae family. Pharmaceutical Journal, 5, 76-85. Retrieved from https://pharmj.org.ua/index.php/journal/article/view/81.

[32] Shanaida, M.I., & Pokryshko, O.V. (2015). Antimicrobial activity of essential oils of cultivated members of the Lamiaceae family Juss. Annals of Mechnikov Institute, 4, 66-69. Retrieved from http://journals.uran.ua/ami/article/view/193965/0.

[33] Talankova-Sereda, T.E., Kolomiets, Yu.V., & Hrygoriuk, P. (2016). Clonal micropropagation of peppermint (Mentha piperita L.) varieties of Ukrainian breeding. Plant Varieties Studying and Protection, 2(31), 50-56. doi: 10.21498/2518-1017.2(31).2016.70277.

​[34] Tzima, K., Brunton, N., & Rai, D. (2018). Qualitative and quantitative analysis of polyphenols in Lamiaceae plants - a review. Plants, 7, 25. doi: 10.3390/plants7020025.