Botanica Pacifica

Research paper

Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2024. Preprint
Article first published online: 14 AUG 2024 | DOI: 10.17581/bp.2024.13210

In vitro propagation of the rare fern Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels. via green globular bodies

Lyudmila A. Shelikhan ORCID

Amur Branch of the Botanical Garden-Institute FEB RAS, Blagoveshchensk, Russia


Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels. is a rare species of fern listed in the Red Data Book of the Amur Region. Cultivation of ferns in vitro via green globular bodies (GGBs) is a promising direction for the conservation and reproduction of ferns. The objective of the study was to estimate the efficiency of different media on GGB propagation and sporophyte regeneration of P. craspedosorum. Two media options were effective for GGB propagation and sporophyte regeneration: 1/2MS without ammonium nitrate, vitamins and plant growth regulators (variant 1) and 1/2MS without plant growth regulators (variant 2), both of which were also supplemented with 2 % sucrose and 0.8 % agar, and adjusted to pH 5.8. At the same time, media containing a single cytokinin (0.5 mg/l 6-benzylaminopurine) and a single auxin (0.5 mg/l indolylbutyric acid) were less effective for GGB propagation and sporophyte regeneration. The total number of initiated GGBs was 313.4 and 275.8 as a mean per explant after two months in vitro culture for variant 1 and 2, respectively. The number of GGBs with developed sporophytes was 187.1 and 158.4, the sporophyte regeneration rate was 59.7 % and 57.4 %. The sporophytes survival rate was 85 %.under ex vitro conditions.

Шелихан Л.А. Размножение in vitro редкого папоротника Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels. посредством зеленых глобулярных тел. Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels. – редкий вид папоротника, занесенный в Красную книгу Амурской области. Культивирование папоротников in vitro посредством зеленых глобулярных тел (от англ. green globular bodies, GGBs) является перспективным направлением для сохранения и воспроизводства папоротников. Целью работы была оценка влияния различных сред на размножение GGB и регенерацию спорофитов P. craspedosorum. Для размножения GGB и регенерации спорофитов были эффективны два варианта сред: 1/2MS без добавления нитрата аммония, витаминов и регуляторов роста растений (вариант 1) и 1/2MS без добавления регуляторов роста (вариант 2), обе с добавлением 2 % сахарозы, 0,8 % агара, при pH 5,8. В то же время, среды, содержащие один цитокинин (0,5 мг/л 6-бензиламинопурина) и один ауксин (0,5 мг/л индолилмасляной кислоты), были менее эффективны для размножения ГГБ и регенерации спорофитов. Oбщее количество инициированных GGB составило 313,4 и 275,8 на эксплант после двух месяцев культивирования in vitro для варианта 1 и 2 соответственно. Количество GGB с развивающимися спорофитами составило 187,1 и 158,4; скорость регенерации спорофитов составила 59,7 % и 57,4 %. Выживаемость спорофитов в условиях ex vitro составляла 85 %.

Keywords: Polystichum craspedosorum, GGB, in vitro culture, fern, sporophyte, культура in vitro, папоротник, спорофит

PDF    


References

Amaki, W. & H. Higuchi 1992. A possible propagation system of Nephrolepis, Asplenium, Pteris, Adiantum and Rumohra (Arachniodes) through tissue culture. Acta Horticulturae 300:237-244. CrossRef

Higuchi, H., W. Amaki & S. Suzuki 1987. In vitro propagation of Nephrolepis cordifolia Prsel. Scientia Horticulturae 32:105-113. CrossRef

Higuchi, H. & W. Amaki 1989. Effects of 6-benzylaminopurine on the organogenesis of Asplenium nidus L. through in vitro propagation. Scientia Horticulturae 37:351-359. CrossRef

Kreschenok, I.A. & O.V. Khrapko 2018. Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels in the Russian Far East. Komarovskie chteniya 66:239-249 (in Russian with English summary). [Крещенок И.А., Храпко О.В. 2018. Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels на российском Дальнем Востоке // Комаровские чтения. Вып. 66. С. 239-249]. CrossRef

Liao, Y.K. & Y.H. Wu 2011. In vitro propagation of Platycerium bifurcatum (Cav.) C. Chr. via green globular body initiation. Botanical Studies 52:455-463.

Murashige, T. & F. Skoog 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiologia Plantarum 15:473-497. CrossRef

Senchik, A.V. (ed.) 2020. Red Data Book of Amur Region: rare and endangered species of animals, plants and fungi. 2nd ed. Blagoveshchensk, 502 pp. (in Russian). [Красная книга Амурской области: редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных, растений и грибов. 2-е изд. / под ред. А.В. Сенчик. 2020. Благовещенск. 502 с.]

Shelikhan, L.A. 2020. In vitro culture of the rare fern Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels. Botanica Pacifica 9(1):91-95. CrossRef

Shelikhan, L.A. 2020b. Effect of different concentrations of sucrose on the formation of green globular bodies (GGB) of Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels in vitro. In: Botanical gardens as centers for study and conservation of phytodiversity. Proceedings of the International Scientific Conference dedicated to the 140th anniversary of the Siberian Botanical Garden of Tomsk State University (28-30 September 2020), pp. 210-212, TSU Press, Tomsk (in Russian). [Шелихан Л.А. 2020. Влияние различных концентраций сахарозы на формирование зеленых глобулярных тел (GGB) у Polystichum craspedosorum (Maxim.) Diels in vitro // Ботанические сады как центры изучения и сохранения фиторазнообразия. Труды Международной научной конференции, посвященной 140-летию Сибирского ботанического сада Томского государственного университета (28-30 сентября 2020 г.). Томск: Изд-во Томского гос. ун-та. С. 210-212.

Shelikhan, L.A. 2023. In vitro regeneration of fern via green globular bodies. Russian Journal of Plant Physiology. 70(2):160-170. CrossRef

Shelikhan, L.A. & E.V. Nekrasov 2018. Fern propagation via spore culture in vitro (a review). Bulletin of the Botanical Garden Institute FEB RAS 20:23-42 (in Russian with English summary). [Шелихан Л.А., Некрасов Э.В. 2018. Размножение папоротников посредством спор в культуре in vitro (обзор литературы) // Бюллетень Ботанического сада-института ДВО РАН. Вып. 20. С. 23-42].

Starchenko V.M. & G.F. Darman 2012. New species of the Amur Region. Botanicheskii Zhurnal 97(10):1364-1366 (in Russian with English summary). [Старченко В.М., Дарман Г.Ф. 2012. Новые виды Амурской области // Ботанический журнал. Т. 97, № 10. С. 1364-1366]. CrossRef

Yu, R., G. Zhang, H. Li , H. Cao, X. Mo, M. Gui, X. Zhou, Y. Jiang, S. Li & J. Wang 2017. In vitro propagation of the endangered tree fern Cibotium barometz through formation of green globular bodies. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 128:369-379. CrossRef





© The Author(s). 2024 Open Access (CC) BY-NC license: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/