Effect of selected plant growth regulators on in vitro morphogenesis of Taraxacum belorussicum Val. N.Tikhom.

Taraxacum belorussicum Val. N.Tikhom. jest obligatoryjnym apomiktem i w związku z tym niezwykle interesującym obiektem do badań embriologicznych, genetycznych czy molekularnych zjawiska apomiksji, jak również procesów morfogenetycznych w warunkach kultury in vitro. Celem niniejszej pracy była ocena wpływu wybranych regulatorów wzrostu na somatyczną embriogenezę i organogenezę in vitro różnych eksplantatów T. belorussicum. W tym celu wykorzystano standardową pożywkę ½ MS, a także medium B5. Badano wpływ wieku i rodzaju eksplantatu oraz auksyny (IAA), cytokinin (BAP, KIN), etylenu jak i substancji odżywczych (sacharozy) na morfogenezę, w szczególności z zamiarem indukcji somatycznej embriogenezy. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, iż zarówno wiek, jak i rodzaj eksplantatu mają istotny wpływ na morfogenezę T. belorussicum. Wykazano bowiem, że młodsze ekplantaty reagowały znaczenie lepiej, niż te, które były już wysoce wyspecjalizowane. Największą wydajność regeneracyjną uzyskano z najmłodszych eksplantatów, czyli z zarodków partenogenetycznych i wynosiła ona 15 regenerantów/eksplantat. Najlepiej z eksplantatów reagowały korzenie umieszczone na pożywce ½ MS + 4.44µM BAP oraz w obecności ½ MS + 5.7µM IAA + 4.44µM BAP. Średnia wydajność regeneracyjna była największa w przypadku zastosowania samej cytokininy BAP, a najgorzej reagowały eksplantaty umieszczone na 0.5µM KIN. Oznacza to, że rodzaj zastosowanej cytokininy nie jest bez znaczenia a gatunek ten preferuje obecność BAP. Ponadto, na podstawie przeprowadzonych badań dowiedziono, iż T. belorussicum zdecydowanie lepiej reaguje przy zastosowaniu standardowego 3% stężenia sacharozy. Wzrost stężenia do 12% powodował procentowy spadek reagujących eksplantatów liści i liścieni oraz korzeni o około 7% (w przypadku eksplantatów korzeni) do blisko 33% (w przypadku eksplantatów liścieni), co świadczy o tym, iż większa ilość tego związku ma negatywny wpływ na indukcję organogenezy. Użycie pożywek na bazie B5 skutkowało w głównej mierze indukcją tkanki kalusowej o różniej morfologii, jednak nie obserwowano zwiększonej wydajności regeneracyjnej ani symptomów somatycznej embriogenezy. W przypadku hodowli zawierającej 10µM AgNO3 obserwowano większą wydajność regeneracyjną niż w przypadku zastosowania 5µM, przy czym częściej obserwowano bardzo wolno reagujące młode pędy. Hodowla umieszczona na pożywce zawierającej AVG reagowała bardzo wolno, pojawiały się pojedyncze reakcje na eksplantatach liści oraz hipokotyli, ale dopiero w 30 dniu hodowli. Z kolei ACC przyspieszyło rozwój regenerantów oraz wpłynęło na zwiększenie ich ilości. W efekcie przeprowadzonego doświadczenia dowiedziono, że etylen jest związkiem istotnym i niezbędnym do indukcji morfogenezy tego gatunku, a najlepiej reagującym eksplantatem w przypadku tego panelu doświadczalnego był hipokotyl. Organogeneza, indukowana w przypadku badań prowadzonych w ramach niniejszej pracy miała charakter pośredni. Somatyczną embriogenezę uzyskano jedynie z najmłodszych eksplantatów - zarodków partenogenetycznych (pożywka 5.7µM IAA + 4.44µM BAP), w niewielkim procencie. Ekspozycja na zwiększoną i standardową ilość IAA w obecności BAP i KIN oraz obniżenie poziomu endogennego etylenu nie zainicjowało zmienności genetycznej w kulturach T. belorussicum.Taraxacum belorussicum Val. N.Tikhom. is an obligatory apomict and in a relationship with this extremely interesting facility for embryological, genetic research or molecular apomixis phenomena as well as morphogenetic processes under in vitro culture conditions. The aim of this study was to assess the influence of selected growth regulators on somatic embryogenesis and in vitro organogenesis of various T. belorussicum explants. Standard medium ½ MS was used for this purpose, and also medium B5. The influence of age and type of explants and auxin (IAA), cytokinins (BAP, KIN), ethylene and nutrients (sucrose) on morphogenesis was studied, in particular with the intention of somatic induction of embryogenesis. It has been shown that both age and type of explant have a significant influence on the morphogenesis of T. belorussicum. It was shown, that younger explants reacted significantly better than those that were already highly specialized. The highest regeneration efficiency was obtained from the youngest explants, i.e. from parthenogenetic embryos, and it amounted to 15 regenerators/explants. The best reactions from the explants were obtained from the roots placed on ½ MS + 4.44µM BAP and in the presence of ½ MS + 5.7µM IAA + 4.44µM BAP. The average regeneration efficiency was highest when cytokinin BAP alone was used, and explants placed on 0.5µM KIN had the worst reaction. This means that the type of cytokinin used is not negligible and the species prefers the presence of BAP. Moreover, on the basis of the conducted studies it was proved that T. belorussicum reacts much better with a standard 3% sucrose concentration. An increase in concentration up to 12% caused a percentage decrease in the reactive leaf explants and cotyledons and roots by about 7% (for root explants) to nearly 33% (in the case of cotyledon explants), which indicates that more of this compound has a negative impact on the induction of organogenesis. The use of B5-based media has resulted in mainly induction of callus tissue of different morphology, but no increased regenerative efficiency or somatic embryogenesis symptoms were observed. In the case of culture containing 10µM AgNO3 a higher regenerative efficiency was observed than in the case of 5µM, with very slow-reacting young shoots more often observed. The culture placed on medium containing AVG reacted very slowly, single reactions on leaf explants appeared and hypocotyls, but only on the 30th day of breeding. In turn, ACC accelerated the development of regenerators and increased their number. As a result of the experiment it was proved that ethylene is an essential and necessary compound for the induction of morphogenesis of this species, and the most reactive exploding agent for this experimental panel was hypocotyl. The organogenesis induced in the case of the studies carried out in this study was of an indirect nature. Somatic embryogenesis was obtained only from the youngest explants - parthenogenetic embryos (5.7µM IAA + 4.44µM BAP), in a small percentage. Exposure to an increased and standard amount of IAA in the presence of BAP and KIN and lowering of endogenous ethylene level did not initiate genetic variability in T. belorussicum cultures