Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2021
Article first published online: 23 APR 2021 | DOI: 10.17581/bp.2021.10107
Development of soybean somatic embryos under different light spectra
Anastasiya V. Micheeva1
,
Olga V. Nakonechnaya1 ,
Evgeniy P. Subbotin2 ,
Olga V. Grishchenko1 ,
Irina V. Gafitskaya1 ,
Yuri N. Kulchin2 1 Federal Scientific Center of the East Asia Terrestrial Biodiversity FEB RAS, Vladivostok, Russia
2 Institute of Automation and Control Processes FEB RAS, Vladivostok, Russia
Soybean (Glycine max (L.) Merr. cv. 'Primorskaya 28') plantlet development from somatic embryos (embryoids) under different spectra was studied. Light irradiation with intensity of 48 μmol/(m2·s) was generated by LEDs (light emitting diodes) with various spectra: cold white (CW), white (W), warm white (WW), full spectrum (FS, 450 nm and 660 nm), red (R, 630 nm), blue (B, 440 nm), and sun box (SB, close to the sun spectrum at wavelength range 440–660 nm). Fluorescent lamps were used as a control illumination (K). Our results showed that experimental LED lights with different spectra possessed the potential to positively affect the development of soybean plantlets from embryoid phase to a full-fledged plantlet, ready to be transferred into soil. The best effect was observed for the FS, which provided development of the highest plantlets. SB light was promising after one month of cultivation, but provided no significant differences in plantlets growth at the end of the experiment. A tendency to the lower growth was observed for plantlets under CW, W, WW, and K. Red light did not provide notable shoot elongation, as was supposed to. Investigations will be continued to clarify and refine the obtained data on the effect of light spectra on soybean plantlet development from embryoids.
Михеева А.В., Наконечная О.В., Субботин Е.П., Грищенко О.В., Гафицкая И.В., Кульчин Ю.Н. Развитие соматических эмбриоидов сои под различными спектрами света. Изучено развитие микрорастений сои (Glycine max (L.) Merr. сорт «Приморская 28») из соматических зародышей (эмбриоидов) при использовании различных спектров освещения. Для эксперимента использовали полихромные светодиодные (СД) источники с интенсивностью освещения 48 мкмоль/(м2·с) и с различными спектрами: холодный белый (CW), белый (W), теплый белый (WW), полный спектр (FS, 450 нм и 660 нм), красный (R, 630 нм), синий (B, 440 нм) и солнечный бокс (SB, спектр близок к солнечному спектру в диапазоне длин волн 440–660 нм). В качестве контрольного освещения (К) использовали люминесцентные лампы. Результаты исследования показали, что экспериментальные светодиодные лампы с различными спектрами обладают потенциалом положительно влиять на развитие эмбриоидов сои до полноценного микрорастения, готового к переносу в почву. Наилучший эффект наблюдался у микрорастений, выращенных под источником света FS, обеспечившим развитие самых высоких растений. Свет светильника SB был перспективным в течение первого месяца культивирования, но не обеспечил значительных отличий в росте проростков в конце эксперимента. Тенденция к низкому росту наблюдалась у проростков в условиях вариантов белого света (CW, W, WW и K). Красный свет не обеспечивал заметного удлинения побегов, как предполагалось. Исследования будут продолжены для уточнения и дополнения полученных данных о влиянии разных спектров освещения на развитие проростков сои из соматических зародышей.
Keywords: Glycine max, embryoid, in vitro, plant growth, artificial light, light emitting diodes, different spectra, эмбриоид, рост растений, светодиоды, разные спектры
References
Bonacin, G.A., A.O. Mauro, R.C. Oliveira & D. Perecin 2000. Induction of somatic embryogenesis in soybean: physicochemical factors influencing the development of somatic embryos. Genetics and Molecular Biology 23(4):865-868. CrossRef
Hoenecke, M.E., R.J. Bula & T.W. Tibbitts 1992. Importance of 'blue' photon levels for lettuce seedlings grown under red-lightemitting diodes. HortScience 27:427-430. CrossRef
Larkin, P.J. & W.R. Scowcroft 1981. Somaclonal variation - a novel source of variability from cell cultures for plant improvement. Theoretical and Applied Genetics 60:197-214. CrossRef
Lazzeri, P.A., D.F. Hildebrand & G.B. Collins 1985. A procedure for plant regeneration from immature cotyledon tissue of soybean. Plant Molecular Biology Reporter 3:160-167. CrossRef
Liu, X.Y., S.R. Guo, Z.G. Xu & X.L. Jiao 2011. Regulation of chloroplast ultrastructure, cross-section anatomy of leaves, and morphology of stomata of cherry tomato by different light irradiations of light emitting diodes. HortScience 46:217-221. CrossRef
Murashige, T. & F. Skoog 1962. A revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15(3):473-497. CrossRef
Timofeeva, O.A. & N.I. Rumyantseva 2012. Cell culture and plant tissue. Izdatel'stvo Kazanskogo Federal'nogo Universiteta, Kazan, 91 pp. [Тимофеева О.А., Румянцева Н.И. 2012. Культура клеток и тканей растений. Казань: Изд-во Казанского федерального ун-та. 91 c.].
Subbotin, E.P., I.V. Gafitskaya, O.V. Nakonechnaya, Y.N. Zhuravlev & Y.N. Kulchin 2018. The influence of artificial sunlight and its intensity on the growth and development of Solanum tuberosum regenerants. Turczaninowia 21:32-39. CrossRef
Ushakova, S.A., Ya.A. Grigoraschenko, V.N. Shikhov, V.E. Chernov & A.A. Tikhomirov 2016. Light emission effect of LED irradiators on growth and development of soy of different varieties in the conditions of intensive light culture. Vestnic KrasGAU 7:28-35. [Ушакова С.А., Григоращенко Я.А., Шихов В.Н., Чернов В.Е., Тихомиров А.А. 2016. Влияние спектра излучения светодиодных облучателей на рост и развитие различных сортов растений сои в условиях интенсивной светокультуры // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. Вып. 7. С. 28-35].
Williams, E.G. & G. Maheswaran 1986. Somatic embryogenesis: factors influencing coordinated behaviour of cells as an embryogenic group. Annals of Botany 57:443-462. CrossRef
|
|