In vitro and in vivo germination of the obligatory parasite Phelipanche ramosa - histological analysis

Celem prowadzonych badań była indukcja kiełkowania nasion obligatoryjnego pasożyta Phelipanche ramosa w warunkach in vitro (bez obecności gospodarza), na świetle i w ciemności oraz in vivo w obecności gospodarza Lycopersicon esculentum, wraz z analizą histologiczną wczesnych etapów rozwoju pasożyta. Podjęto także próbę opracowania modelowego układu pasożyt – żywiciel w warunkach in vitro. Indukcję kiełkowania nasion in vitro uzyskano na pożywce MS z dodatkiem 5 mg/l GA3, zarówno na świetle jak i w ciemności, już po 10 dniach kultury. W przypadku hodowli prowadzonej w ciemności kiełkowanie i wzrost eksplantatów był kilkakrotnie szybszy niż tych hodowanych na świetle, u których zanotowano zahamowanie rozwoju w 30 dniu kultury. Analiza histologiczna kiełkujących nasion wykazała obecność struktur korzeniopodobnych z różnicującymi się komórkami podobnymi do komórek intruzywnych oraz obecność komórek kalusa, pomiędzy którymi i na powierzchni których widoczna była macierz zewnątrzkomórkowa. W przypadku eksplantatów hodowanych w ciemności obserwowano także tworzące się centra i strefy merystematyczne oraz struktury przypominające zarodki somatyczne. Zanotowano obecność wierzchołków wzrostu pędu oraz zawiązków liści, regenerujących z bogatej w skrobię struktury, przypominającej bulwę formowaną w warunkach in vivo po infekcji gospodarza.Nie zanotowano w warunkach in vitro infekcji korzeni siewek żywiciela L. esculentum przez wykiełkowanego na pożywce z gibereliną pasożyta.Uzyskana w trakcie przeprowadzonych badań indukcja rozwoju P. ramosa w warunkach in vitro, bez obecności gospodarza, przebiegająca dwukrotnie szybciej niż w warunkach in vivo, może stanowić modelowy układ, z powodzeniem wykorzystywany m. in. w badaniach genetyczno-molekularnych.The aim of the studies was to induce the seeds germination of obligatory parasite Phelipanche ramosa in in vitro conditions (without host), in light and in darkness and also in vivo with the presence of Lycopersicon esculentum as the host. Histological analysis of the early stages of parasite development and the attempt to obtain in vitro the model system parasite – host, has also been made. The induction of seeds germination was obtained on MS medium supplied with 5 mg/l GA3 in light and in darkness, after 10 days from the beginning of the culture. In the case of culture provided in darkness, the germination and explant growth was significantly faster compared to these cultured in light, where the inhibition of the development was observed after 30 days of culture.Histological analysis revealed the presence of root-like structures with cells similar to intrusive cells. The callus cells, covered and surrounded by extracellular matrix were also observed. Meristematic centers and embryo-like structures were present on the explants cultured in darkness. There were also visible shoot buds and leaves, regenerated from the starch-rich structure, similar to tubercle formed in vivo, after host penetration.The infection of host roots by parasite, germinated on the medium supplied with gibberellin, in in vitro conditions have not been observed.The induction of P. ramosa development in vitro, obtained during experiment, without a host presence, twice as fast as in vivo, can be a model system useful e.g. in genetic-molecular studies