Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2023. Preprint
Article first published online: 11 MAY 2023 | DOI: 10.17581/bp.2023.12117
Elaboration the high mechanical strength medium for in vitro cultivation of lilacs under microgravity conditions
Ivan Nikulin 1,2
,
Ekaterina Zhuravleva 3 ,
Lyudmila Tokhtar 1 ,
Valeriy Tokhtar 1 ,
Natalia Tkachenko 1 ,
Valeriy Voropaev 4,5 ,
Zhanna Borodayeva 1 ,
Svetlana Kul'ko 1 ,
Nataliya Alfimova 5 ,
Tat'yana Nikulicheva 1,2 &
Aleksej Titenko 2,4 1 Belgorod National Research University, Belgorod, Russia
2 Engineering Center NRU "BelSU", Belgorod, Russia
3 Group of companies EFKO, Moscow, Russia
4 Fund of Innovative Scientific Technologies, Novosadovy Settlement, Russia
5 Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, Belgorod, Russia
In the modern world, outer space is an object of research in various fields of scientific activity. One of these spheres is plant breeding, i.e. cultivation of higher plants, as they are the most promising from the side of use as photosynthetic organisms. The use of nutrient media in which agar-agar, basalt wool, microcellulose can be used as a thickener is considered for plant life support. Also, 1.5 ml of 2-ip hormone was added to all substrates to stimulate plant growth. It was found that using agar-agar as a nutrient thickener in an amount of 15 g/l, allows the best growth and development of plants obtained by microclonal propagation under microgravity conditions. In addition, mechanical tests of nutrient media with agar-agar as a thickener determined the resistance to external factors, because the resulting substrate does not yield to indentation, deformation and fluidity.
Никулин И.С., Журавлёва Е.В., Тохтарь Л.А., Тохтарь В.К., Ткаченко Н.Н., Воропаев В.С., Бородаева Ж.А., Кулько С.В., Алфимова Н.И., Никуличева Т.Б., Титенко А.А. Моделирование среды высокой механической прочности для культивирования сирени in vitro в условиях микрогравитации. В современном мире космическое пространство является объектом исследования в различных сферах научной деятельности. Одной из этих сфер является растениеводство, в т.н. выращивание высших растений, так как они являются наиболее перспективными со стороны использования в качестве фотосинтезирующих организмов. Для жизнеобеспечения растений рассмотрено использование питательных сред, в которых в качестве загустителя могут использоваться агар-агар, базальтовая вата, микроцеллюлоза. Так же во все субстраты добавляли 1.5 ml гормона 2-ip для стимулирования роста растений. Установлено, что использование в качестве загустителя питательной среды агар-агара в количестве 15 g/l, позволяет обеспечить наилучшие показатели роста и развития растений, полученных микроклональным размножением, в условиях микрогравитации. Кроме того, проведенные механические испытания питательных сред, которые в своем составе в качестве загустителя имели агар-агар, определили устойчивость к внешним факторам, т.к. полученный субстрат не поддается вдавливанию, деформации и текучести.
Keywords: microgravity, nutrient medium, agar-agar, lilacs, plants in space, microclonal propagation of plants, микрогравитация, невесомость, питательная среда, агар-агар, сирень, растения в космосе, микроклональное размножение растений
References
Churikova, O.A. & A.A. Krinitsyna 2018. Some features of the development of lilac in a slowly growing culture in vitro. Izvestiya Ufimskogo Nauchnogo Tsentra RAN 3(5):94–99 (in Russian). [Чурикова О.А., Криницына А.А. 2018. Некоторые особенности развития сирени в медленно растущей культуре in vitro] // Известия Уфимского научного центра РАН. № 3(5). С. 94–99]. CrossRef
De Klerk, GJ., 2002. Rooting of microcuttings: Theory and practice. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant 38:415-422. CrossRef
de Pascale, S., C. Arena, G. Aronne, V. de Micco, A. Pannico, R. Paradiso & Y. Rouphael 2021. Biology and crop production in Space environments: Challenges and opportunities. Life Sciences in Space Research 29:30-37. CrossRef
Dutcher, F.R., E.L. Hess & T.W. Halstead 1994. Progress in plant research in space. Advances in Space Research 14(8):159-171. CrossRef
Ferl, R., R. Wheeler, H.G. Levine & A.L. Paul 2002. Plants in space. Current Opinion in Plant Biology 5(3):258-263. CrossRef
Ferretti, S., B. Imhof & W. Balogh 2020. Future Space technologies for sustainability on Earth. In: Space Capacity Building in the XXI Century. Studies in Space Policy, vol 22 (S. Ferretti ed.), pp. 265-280, Springer, Cham. CrossRef
Metzger, P.T. 2016. Space development and space science together, an historic opportunity. Space Policy 37:77-91. 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
Savvas, D. & N. Gruda 2018. Application of soilless culture technologies in the modern greenhouse industry - A review. European Journal of Horticultural Science 83(5):280-293. CrossRef
Zheng, H.Q., F. Han & J. Le 2015. Higher plants in space: Microgravity perception, response, and adaptation. Microgravity Science and Technology 27:377-386. CrossRef
|
|