К ОЦЕНКЕ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН VALERIANA OFFICINALIS ПОСЛЕ КРИОКОНСЕРВАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНОЙ ТАРЫ И МЕТОДОВ РАЗМОРАЖИВАНИЯ

TO THE ASSESSMENT OF SEED GERMINATION OF VALERIANA OFFICINALIS AFTER CRYOPRESERVATION USING DIFFERENT PACKAGINGS AND DEFROSTING METHODS

Margarita Ishmuratova

Candidate of Biological Science, associated professor, E.A. Buketov Karaganda University,

Kazakhstan, Karaganda

АННОТАЦИЯ

Целью исследования являлось – определить возможность хранения семян Valeriana officinalis в жидком азоте и оптимизировать условия криоконсервации, как тара и условия размораживания. Исследования выполняли в лабораторных условиях, анализировали всхожесть и энергию прорастания при различных вариантах эксперимента. Итоги опытов показали, что лучшие данные получены в варианте с применением тары из фольги и ступенчатом замораживании и размораживании.

ABSTRACT

The aim of the study was to determine the possibility of preservation Valeriana officinalis seeds in liquid nitrogen and optimize cryopreservation conditions, such as type of containers and defrosting conditions. Studies are performed under laboratory conditions; germination and germination energy are analyzed in various versions of the experiment. The results of the experiments are shown that the best indicators are obtained in the variant using foil containers and step freezing and defrosting.

Ключевые слова: криоконсервация, семенной материал, Valeriana officinalis, тара, метод размораживания.

Keywords: cryopreservation, seed material, Valeriana officinalis, packaging, defrosting method.

В Казахстане, как и во всем мире, существует проблема утраты биоразнообразия растительных ресурсов. Поэтому ведутся работы по созданию криогенных банков, в которых проводится длительное хранение гермоплазмы растений при сверхнизкой температуре -196°С [1, 2]. Для семян, сохраняемых в криогенных банках, требуется изучение их состояния покоя и действия веществ, которые могли бы стимулировать их всхожесть [3]. Важными объектами для исследования являются лекарственные растения, так как в Республике Казахстан отсутствует отлаженная система промышленного выращивания лекарственных растений и производства фармацевтических препаратов на основе местного сырья. Поэтому требуется научная информация о долгосрочном сохранении жизнеспособного семенного материала и способах стимуляции проращивания семян.

Перспективным объектом для исследования является валериана лекарственная (Valeriana officinalis L., Valerianaceae), подземные органы которой широко используются в народной и официальной медицине для лечения ряда заболеваний [4-7].

Цель настоящего исследования – выявить возможность хранения семян валерианы лекарственной в жидком азоте и определить оптимальную тару и условия размораживания.

Объекты и методы. Семенной материал был получен с участка лекарственных растений Карагандинского ботанического сада в августе 2020 г. Опыты проводили на базе группы криобиологии исследовательского парка биотехнологии и экомониторинга Карагандинского университета им. Е.А. Букетова. Семена делили на партии и замораживали в пластиковых криопробирках и пакетиках из фольги [8]. Размораживание вели 2-мя способами: медленное – при комнатной температуре; быстрое – на водяной бане при 40°С. Контролем служили семена без криозамораживания. Проверку жизнеспособности семян проводили на чашках Петри, посев на 2-слойную фильтровальную бумагу, смоченную дистиллированной водой [9].

Результаты и их обсуждение. После года хранения всхожесть семян валерианы лекарственной составила 42,5%, энергия прорастания – 36,0%. Замораживание на 7-дневный срок показало снижение показателей всхожести в 3-х вариантах опыта (табл. 1).

Таблица 1.

Всхожесть и энергия прорастания семян валерианы лекарственной при криоконсервации с применением различной тары и условий размораживания

Таким образом, лучший вариант заморозки в жидком азоте отмечен для пластиковой тары (криопробирки) с медленным размораживанием при комнатной температуре. В остальных вариантах опыта показатели всхожести и энергии прорастания оказались ниже контрольных значений.

Для улучшения показателей заложены опыты по ступенчатому замораживанию и размораживанию объектов (рис. 1). Замораживание вели – 30 минут в холодильнике, 30 минут – морозильник, 30 минут – пары сжиженного азота, после погружение в жидкий азот. Размораживание вели в обратном порядке.

Рисунок 1. Всхожесть и энергия прорастания семян валерианы лекарственной при ступенчатом замораживании и размораживании: 1 – фольговая тара, 2 – пластиковая тара, А – всхожесть, Б – энергия прорастания

Результаты показали значительный рост показателей всхожести и энергии прорастания. Так, в фольговой таре всхожесть повысилась до 85%, в пластиковой – до 65%.

Таким образом, определены основные условия криоконсервации семян валерианы лекарственной без применения криопротекторов: замораживание в таре из фольги с применением ступенчатого замораживания и размораживания. Необходимы эксперименты по оценки влияния криопротекторов на показатели жизнеспособности семян при замораживании в жидком азоте.

Список литературы:

1. Dixit S., Ahuja S., Narula A., Srivastava P.S. Cryopreservation: a potential tool for long-term conservation of medicinal plants // Plant Biotechnology and Molecular Markers. – 2004. – № 4. - P. 278–288.
2. Chen S.-L., Luo H.-M.,Wu Q., Li C.-F. A. Conservation and sustainable use of medicinal plants: problems, progress and prospects // Chinese Medicine. – 2016. – Vol. 11 (37). – P. 2–10.
3. Reed B.M., Kovalchuk I., Kushnarenko S., Meier-Dinkel A., Schoenweiss K., Pluta S., Straczynska K., Benson E.E. Evaluation of critical points in technology transfer of cryopreservation protocols to international plant conservation laboratories // CryoLetters. – 2004. – V. 25. – № 5. – P. 341-352.
4. Грудзинская Л.М., Гемеджиева, Н.В., Нелина, Каржаубекова Ж.Ж. Аннотированный список лекарственных растений Казахстана: справ. изд. – Алматы: ИБиФ, 2014. – 200 с.
5. Patocka J., Jakl J. Biomedically relevant chemical constituents of Valeriana officinalis // Journal of Applied Bio Mecidine. – 2010. – Vol. 11. – P. 11-18.
6. Ahmed Al-Attraqchi O.H., Pran K.Deb., Noor H.A. Review of the Phytochemistry and Pharmacological Properties of Valeriana officinalis // Current Traditional Medicine. – 2020. – Vol. 6, № 4. – Р. 27-55. DOI: 10.2174/2215083805666190314112755
7. Станишевская И.Е., Марахова А.И., Грязнов М.Ю., Хазиева Ф.М. Контроль качества лекарственого сырья и фитопрепаратов валерианы лекарственной (Valeriana officinalis L.) // Разработка и регистрация лекарственных средств. – 2015. - № 1 (10). – С. 122-127.
8. Кушнаренко С.В., Мухитдинова З.Р., Аралбаева М.М. Криоконсервация семян. Методические рекомендации. – Алматы: Типография “TST-Company”, 2011. – 33 с.
9. Зорина М.С., Кабанов М.С. Определение семенной продуктивности и качества семян интродуцентов // Методики интродукционных исследований в Казахстане. - Алма-Ата: Наука, 1986. - С. 75-85.