Состав среды для культивирования растения семейства рясковые (lemna minor) в условиях in vitro



Состав среды для культивирования растения семейства рясковые (lemna minor) в условиях in vitro
Состав среды для культивирования растения семейства рясковые (lemna minor) в условиях in vitro
Состав среды для культивирования растения семейства рясковые (lemna minor) в условиях in vitro

 


Владельцы патента RU 2578394:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) (RU)

Изобретение относится к биотехнологии. Состав среды для культивирования растения семейства Рясковые (Lemna minor) в условиях in vitro включает фосфат калия монозамещенный - KH2PO4, четырехводный нитрат кальция - Ca(NO3)2×4H2O, нитрат калия - KNO3, семиводный сульфат магния - MgSO4×7H2O, двуводный молибдат натрия - Na2MoO4×2H2O, семиводный сульфат цинка - ZnSO4×7H2O, двунатриевый дигидрат этилендиаминтетрауксусной кислоты - Nа2ЭДТА×2H2O и борную кислоту - H3BO3, дополнительно содержит калия йодид - KI, кобальта хлорид - CoCl2×6H2O, глицин, глутамин, тиамин, пиридоксин, фолиевую кислоту, семиводный сульфат железа - FeSO4×7H2O, пятиводный сульфат марганца - MnSO4×5H2O, фруктозу и пятиводный сульфат меди - CuSO4×5H2O. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет повысить биологическую продуктивность Lemna minor за счет оптимизации содержания элементов питания в культивационной среде. 2 табл.

 

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для производства как высокобелковых кормов в отраслях кормопроизводства, так и разнообразных белковых препаратов в фармацевтике и ветеринарии.

При культивировании растений семейства рясковых (разные виды Lemna, Wolffia, Spirodela) в условиях in vitro рядом исследователей рекомендованы среды, составленные по прописям Мурасиге-Скуга (наиболее универсальная среда) (Войнов Н.А. и др., 2009), Гамборга, Шенка-Хильдебрандта (Schenk and Hildebrandt, 1972; Gamborg et al., 1968; Boehm et al., 2001; Kruse et al., 2001; Li J. et al., 2004; Friedrich A.S., 2005).

Наиболее распространенными средами для водных и песчаных культур являются среды, составленные по прописям Кнопа, Стейнберга и Хогланда-Арнона (Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М., 1973; Steinberg, R., 1946; Knop, 1865; Hoagland and Arnon., 1938) и имеющие более низкое, по сравнению с вышеупомянутыми, содержание минеральных веществ. Все указанные среды разработаны для культивирования широкого круга растений, поэтому не в полной мере удовлетворяют индивидуальным потребностям в элементах питания отдельно взятого объекта, что не позволяет максимально реализовать его потенциальную биологическую продуктивность.

Наиболее близкой по биологической сущности к изобретению является среда Стейнберга (Steinberg, R., 1946), включающая в свой состав следующие компоненты, мас.%:

КН2РO4 0,43
К2НРO4 0,060
Ca(NO3)2×4H2O 1,41
KNO3 1,67
MgSO4×7H2O 0,48
FeCl3×6H2O 0,004
2ЭДТА×2Н2O 0,007
Na2MoO4×2H2O 0,0002
ZnSO4×7H2O 0,0008
MnCl2×4H2O 0,004
H3BO3 0,0006
Сахароза Остальное

К недостаткам указанной среды для культивирования водных растений относятся несбалансированность минерального питания для индивидуальных потребностей Lemna minor и практически полное отсутствие органических элементов питания за исключением сахарозы.

Задача изобретения - повышение биологической продуктивности Lemna minor за счет оптимизации содержания элементов питания в культивационной среде.

Поставленная задача достигается изменением баланса минеральных элементов в питательном растворе, заменой некоторых минеральных элементов и включением в раствор дополнительных как минеральных, так и органических компонентов. Для этого среда, включающая фосфат калия монозамещенный - КН2РO4, четырехводный нитрат кальция - Ca(NO3)2×4Н2O, нитрат калия - KNO3, семиводный сульфат магния - MgSO4×7H2O, двуводный молибдат натрия - Na2MoO4×2H2O, семиводный сульфат цинка - ZnSO4×7H2O, двунатриевый дигидрат этилендиаминтетрауксусной кислоты - Na2ЭДТА×2H2O и борную кислоту - Н3ВO3, дополнительно содержит калия йодид - KJ, кобальта хлорид - СоСl2×6Н2O, глицин, глутамин, тиамин, пиридоксин, фолиевую кислоту, семиводный сульфат железа - FeSO4×7H2O, пятиводный сульфат марганца - MnSO4×5H2O, фруктозу и пятиводный сульфат меди - CuSO4×5H2O при следующем содержании компонентов, мас.%:

КН2РO4 1,31-1,44
Ca(NO3)2×4H2O 1,89-2,09
KNO3 2,23-2,46
MgSO4×7H2O 1,14-1,26
FeSO4×7H2O 0,13-0,15
Na2ЭДТА×2H2O 0,18-0,20
KJ 0,0018-0,0020
Na2MoO4×2H2O 0,00021-0,00023
ZnSO4×7H2O 0,00096-0,00106
CuSO4×5H2O 0,00015-0,00017
MnSO4×5H2O 0,0015-0,0016
H3BO3 0,00086-0,00095
CoCl2×6H2O 0,00036-0,00040
Глицин 0,46-0,51
Глутамин 0,49-0,54
Тиамин 0,045-0,050
Пиридоксин 0,0044-0,0048
Фолиевая кислота 0,065-0,072
Фруктоза Остальное

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав раствора отличается от известных по содержанию всех компонентов ионной формой ряда компонентов и введением новых компонентов. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию «новизна». Разработанная среда обеспечила многократное повышение продуктивности Lemna minor по целому комплексу показателей, таких как прирост биомассы популяции, содержание тотального белка в 100 мг сырой массы и процентное содержание белка в сухой массе, обеспечивая при этом достаточно высокий показатель содержания сухого вещества, и не вызывая видимых физиологических отклонений в архитектонике растения. Наиболее важный показатель - выход тотального белка с популяции - также превосходит аналогичный показатель при культивировании Lemna minor на ранее известных аналогах сред. Таким образом, данный состав компонентов среды действительно увеличивает продуктивность объекта, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «существенные отличия».

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены четыре варианта: прототип (среда Стейнберга (St)) и три варианта заявляемой среды (L4M«1» - среда составлена по наименьшей границе заявляемых допустимых интервалов масс компонентов, L4M«2» - среда составлена по средним величинам из заявляемых допустимых интервалов масс компонентов, L4M«3» - среда составлена по наибольшей границе заявляемых допустимых интервалов масс компонентов).

Смеси получили простым смешиванием. Среды готовили из концентрированных маточных растворов стандартной компоновки (Войнов Н.А. и др., 1998) (табл.1):

Растения помещали на жидкие питательные среды в количестве 10 растений в одну банку общим объемом 300 мл в трехкратной повторности для каждого из вариантов. Объем среды в каждой банке составлял 50 мл. Учетный период - 1 месяц со дня посадки (табл.2).

Приведенные в табл.2 данные по результатам дисперсионного анализа показали наличие достоверных различий фактора на 95% уровне значимости.

Из табл.2 следует, что заявляемая среда существенно превосходит по всем показателям продуктивности прототип. Так же полученные данные свидетельствуют о том, что при использовании граничных значений заявляемых допустимых интервалов масс компонентов происходит снижение продуктивности Lemna minor по всем показателям в связи с дефицитом либо избытком элементов питания в среде.

Источники информации

1. Войнов Н.А., Волова Т.Г., Зобова Н.В., Маркова С.В., Франк Л.А., Шишацкая Е.И. Современные проблемы и методы биотехнологии / Учеб. пособие. - Красноярск, ИПК СФУ, 2009. - 418 с.

2. Гродзинский А.М, Гродзинский Д.М. (1973). Краткий справочник по физиологии растений. Изд. 2, испр., доп. - Киев: Наукова думка. - 590 с.

3. Boehm, R., Kruse, С., Voeste, D., Barth, S. and Schnabl, H. (2001) A transient transformation system for duckweed (Wolffia columbiana) using Agrobacterium-mediated gene transfer. J Appl Bot 75:107-111.

4. Friedrich A.S. (2005) Untersuchungen zu Kultivierung, Transformation und Fermentation von Wolffia spec. - Inaugural - Dissertation. - 177 s.

5. Gamborg, O.L., Miller, R.A. and Ojima, K. (1968) Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. Experimental Cell Research 50, 151-158.

6. Gamborg, O.L., Constabel, F., La Rue, T.A. G., Miller R.A. & Steck, W. (1971). The influence of hormones on secondary metabolite formation in plant cell cultures. In Les Cultures de Tissas de Plantes, pp. 335-44. Paris: Centre National de la Recherche Scientifique.

7. Hoagland, D.R., and Arnon, D.I., (1938) The water-culture method for growing plants without soil Univ. Calif. Coll. Agric. Exp. Sta. Circ. Berkeley, CA 347-353

8. Knop, W. (1865) Quantitative Utersuchungen Über den Ernährungensprozeβ der Pflanze. Landw. Versuchssat. 7:93.

9. Knop, W. (1865) Arbeiten aus dem Laboratorio der Versuchs-Station zu Moecern. Die Landwirtschaftlichen Versuchs-Stationen 7: 436-450.

10. Kruse, C., Boehm, R., Voeste, D., Barth, S. and Schnabl, H. (2001) Transient transformation of Wolffia columbiana by particle bombardment. Aquatic Bot 72:175-181.

11. Li. J, Jain. M, Vunsh. R, Vishnevetsky. J, Hanania. U, Flaishman M., Perl. A, Edelman. M. Callus induction and regeneration in Spirodela and Lemna // Plant Cell Rep (2004) 22:457-464.

12. Steinberg, R., 1946: Mineral requirement of Lemna minor. Plant Physiology, 21, 42-48.

Состав среды для культивирования растений семейства Рясковые (Lemna minor) в условиях in vitro, включающий фосфат калия монозамещенный - KH2PO4, четырехводный нитрат кальция - Ca(NO3)2×4H2O, нитрат калия - KNO3, семиводный сульфат магния - MgSO4×7H2O, двуводный молибдат натрия - Na2MoO4×2H2O, семиводный сульфат цинка - ZnSO4×7H2O, двунатриевый дигидрат этилендиаминтетрауксусной кислоты - Nа2ЭДТА×2H2O и борную кислоту - H3BO3, дополнительно содержит калия йодид - KI, кобальта хлорид - CoCl2×6H2O, глицин, глутамин, тиамин, пиридоксин, фолиевую кислоту, семиводный сульфат железа - FeSO4×7H2O, пятиводный сульфат марганца - MnSO4×5H2O, фруктозу и пятиводный сульфат меди - CuSO4×5H2O при следующем содержании компонентов, мас.%:

KH2PO4 1,31-1,44
Ca(NO3)2×4H2O 1,89-2,09
KNO3 2,23-2,46
MgSO4×7H2O 1,14-1,26
FeSO4×7H2O 0,13-0,15
Na2ЭДTA×2H2O 0,18-0,20
KI 0,0018-0,0020
Na2MoO4×2H2O 0,00021-0,00023
ZnSO4×7H2O 0,00096-0,00106
CuSO4×5H2O 0,00015-0,00017
MnSO4×5H2O 0,0015-0,0016
H3BO3 0,00086-0,00095
CoCl2×6H2O 0,00036-0,00040
Глицин 0,46-0,51
Глутамин 0,49-0,54
Тиамин 0,045-0,050
Пиридоксин 0,0044-0,0048
Фолиевая кислота 0,065-0,072
Фруктоза Остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения водного раствора минерального удобрения для предпосевной обработки семян на основе солей макро- и микроэлементов с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты, причем раствор №1 содержит прилипатель и проникатель, хелаты микроэлементов получаются непосредственно перед применением, при этом рабочий раствор готовится смешением раствора №1 и раствора №2, которые разбавляются водой.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Органоминеральное удобрение для овощных культур включает микроэлементы: медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы: азот, фосфор, калий и воду в связанной форме, причем оно дополнительно содержит мезоэлементы: кальций, магний и кремний, биологически активные вещества: глутаминовую и аспарагиновую кислоты, эпибрассинолид, а микроэлементы дополнительно включают: железо, марганец, бор, молибден и йод.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Композиция для подкормки растений включает водорастворимые компоненты, содержащие азот, микро- и макроэлементы: молибден, бор, серу, титан, никель, алюминий, йод, селен, и воду, при этом содержит автолизат дрожжей.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного микроудобрения включает введение кислого компонента - лимонной кислоты - в воду, в полученный раствор добавляют гидроксид калия и последовательно соли микроэлементов - марганца, цинка, кобальта, меди и борную кислоту, причем для нагревания раствора используют тепло, выделяющееся при реакции взаимодействия кислого компонента с гидроксидом калия, в качестве кислого компонента дополнительно вводят янтарную кислоту, добавляют соли микроэлементов в виде сульфатов, или хлоридов, или нитратов, дополнительно вводят хлорид лития.

Изобретения относятся к удобрениям. Способ получения композиции полифосфата металла микроэлемента.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению комплексно обогащенных макро- и микроэлементами плодов и ягод. Способ предусматривает однократное применение внекорневой обработки растений водным рабочим раствором, приготовленным с использованием селената натрия концентрацией 3 мг/л, йодистого калия концентрацией 250 мг/л, сульфата цинка концентрацией 2 г/л, сульфата магния концентрацией 12 г/л, сульфата марганца концентрацией 0,6 г/л и добавлением 15 г гашеной извести во избежание ожога растений.
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Комплексное минеральное удобрение для льна включает азотсодержащую, фосфорную, калийную составляющие, а также микродобавки.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает посев семян бобовых трав, например клевера и уход за посевами.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к виноградарству и плодоводству. Способ включает создание саженцев, посадку растений, обрезку и формирование основания рукавов, подвязку и механизированную укрывку кустов на зиму.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности виноградарства. Способ включает создание саженцев, выведение штамба и рукавов, рожков на плодоношение и ведение виноградных насаждений куста на вертикальной однопроволочной шпалере.

Изобретение относится к области грибоводства и биотехнологии. Способ включает подготовку субстрата до момента автоклавирования.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе рыхлят почву на глубину посева.

Группа изобретений относится к области растениеводства. Контейнер включает боковую стенку, определяющую внутреннюю полость, с самым удаленным от центра внешним периферическим размером, верх, содержащий отверстие, обеспечивающее доступ к полости и основанию, с глубиной, определяемой расстоянием между верхом и основанием, полость, сконфигурированную для вмещения почвенной среды и растения, выращиваемого в почвенной среде, причем внешний периферический размер боковой стенки имеет ширину приблизительно от 1,0 до 1,25 дюймов (от ≈0,025 м до 0,032 м) и глубину приблизительно от 5,0 до 7,0 дюймов (от ≈0,13 м до 0,18 м); и множество формирующих воздухоносных отверстий, расположенных в боковой стенке и проходящих по боковой стенке, при этом формирующие воздухоносные отверстия распределены по всей боковой стенке.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. В предыдущий год на участке, предназначенном под посадку топинамбура, высевают овес или яровую пшеницу.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии возделывания гречихи. Способ включает предпосевную обработку семян, посев семян широкорядным способом на глубину 5-6 см с нормой высева 2,5-3,0 млн.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к садоводству. Способ включает размножение черенков годичного прироста длиной 15-20 см с 3-4 почками и двумя-тремя целыми листьями с последующей обработкой черенков перед посадкой.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает размещение кукурузы после яровой или озимой пшеницы, в том числе и повторный до 3 раз посев кукурузы на поле севооборота.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к овощеводству. Способ включает рядовую посадку кустов на Т-образной шпалере. При этом кусты томата размещают на горизонтальной Т-образной, направленной поперек ряда опоре с двумя ярусами проволок, которая состоит из 2 частей: 1 брус - 2 метра высотой, 2 брус - 0,8 метра, диаметр 4x4 см. На Т-образные опоры натягивают четыре проволоки, две сверху на расстоянии между собой 50-55 см и две ниже на 50 см. Расстояние между двумя нижними проволоками 20-25 см; высота опор 2 м; на 0,5 м опора закапывается в грунт. Кусты формируют на высоте 1,0-1,2 м с несколькими образованиями плодовых кистей на первом и втором плечах. Причем верхнюю часть, направленную в противоположную сторону, прикрепляют к проволоке шпалеры, на которой образуются кисти. Кусты томата высаживают в рядке 1,0х1,0 м2 под горизонтальными линиями конструкции. Способ позволяет повысить урожайность и качество продукции.
Наверх