INSTYTUT DENDROLOGII

POLSKIEJ AKADEMII NAUK

Katarzyna Juszczyk

 

 Biochemiczna i biofizyczna charakterystyka osi zarodkowych nasion drzew z rodzaju Acer w warunkach kriokonserwacji

 

Metodą pozwalającą na wieloletnie przechowywanie materiału roślinnego jest krioprezerwacja, która polega na zamrożeniu w temperaturze ciekłego azotu -196˚C (LN). Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu krioprezerwacji na przeżywalność, stan błon cytoplazmatycznych oraz na stres oksydacyjny w osiach zarodkowych wyizolowanych z nasion z kategorii orthodox: klonu zwyczajnego (Acer platanoides L.) i nasion z kategorii recalcitrant: klonu jawora (Acer pseudoplatanus L.). Nasiona orthodox tolerują desykację oraz niską temperaturę, natomiast recalcitrant są wrażliwe na oba te czynniki. Osie zarodkowe poddano krioprezerwacji w trzech etapach: (i) szybkiej dehydratacji w temperaturze pokojowej, (ii) wolnemu zamrożeniu do temperatury -40˚C ze spadkiem temperatury 0,25˚C min-1, (iii) gwałtownemu zamrożeniu tkanek w ciekłym azocie przy spadku temperatury 600°C min-1 na okres 24 h, a następnie rozmrożenie przy wzroście temperatury 370˚C min-1. Po krioprezerwacji wzrost i rozwój osi zarodkowych klonów oznaczono podczas kultury in vitro na pożywce agarowej.

W niniejszej pracy przy pomocy różnicowej analizy termicznej wykazano, że temperatura krystalizacji wody wolnej w osiach zarodkowych obniżała się wraz ze spadkiem zawartości wody. Brak krystalizacji wody niszczącej struktury błon cytoplazmatycznych wykazano u A. platanoides przy obniżeniu zawartości wody poniżej 26,8%, natomiast u A. pseudoplatanus poniżej 35,8%.

Osie zarodkowe i zarodki zygotyczne A. platanoides wykazują się podobną tolerancją na odwodnienie, mogą być podsuszone do 5% zawartości wody bez utraty przeżywalności. W przypadku A. pseudoplatanus osie zarodkowe znoszą utratę wody do 10% i są bardziej tolerancyjne na odwodnienie w porównaniu do zarodków zygotycznych. Krioprezerwacja w LN osi zarodkowych dawała najwyższą przeżywalność i pozwoliła na osiągnięcie największej ilości wyhodowanych w kulturach in vitro roślin o prawidłowej morfologii dla A. platanoides przy odwodnieniu do 15-10%, natomiast dla A. pseudoplatanus przy 20-15%. Okres kilku mies. krioprezerwacji osi zarodkowych w LN nie miał wpływu na poziom przeżywalności w kulturze in vitro w porównaniu z 24 h przechowywaniem. Osie zarodkowe zachowujące wysoki wigor po krioprezerwacji wykazywały się również brakiem letalnych uszkodzeń błon cytoplazmatycznych. W osiach zarodkowych A. platanoides błony cytoplazmatyczne zachowały stabilność w trakcie krioprezerwacji przy dehydratacji poniżej 20%, ze względu na utrzymanie w nienaruszonym stanie dwóch podstawowych fosfolipidów: fosfatydylocholiny oraz fosfatydyloetanolaminy. Natomiast u A. pseudoplatanus utracie selektywnej przepuszczalności błon dla elektrolitów w trakcie krioprezerwacji towarzyszyła zwiększona deestryfikacja fosfolipidów błonowych oraz peroksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych fosfolipidów w porównaniu do A. platanoides.

Dehydratacja a następnie zamrożenie i przechowywanie w LN osi zarodkowych obu gatunków klonów powoduje w nich stres oksydacyjny, co przejawia się wzrostem zawartości reaktywnych form tlenu (RFT) takich jak: nadtlenek wodoru (H2O2) oraz anionorodnik ponadtlenkowy (O2•-). W usuwanie RFT są zaangażowane antyoksydanty drobnocząsteczkowe, takie jak: askorbinian (AsA), glutation i α-tokoferol oraz enzymy antyoksydacyjne: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), peroksydaza gwajakolowa (POX) i katalaza (CAT). Najsilniej zaangażowanym antyoksydantem w ochronę komórkową u obu analizowanych gatunków był glutation, którego zawartość ulegała silnemu spadkowi po zamrożeniu do temperatury -40°C oraz po przechowywaniu w LN przy jednoczesnym obniżaniu się przeżywalności osi zarodkowych. Natomiast poziom α-tokoferolu oraz aktywność enzymów antyoksydacyjnych: POX oraz SOD obniżyły się o około 36% przy maksymalnym stresie odwodnienia do 10% i krioprezerwacji u obu analizowanych gatunków w porównaniu do próbek kontrolnych. W przypadku AsA u obu analizowanych gatunków oraz aktywności CAT u A. platanoides, ich poziom podczas krioprezerwacji nie uległ zmianom w porównaniu do tkanek kontrolnych.

Najbardziej niebezpiecznym momentem krioprezerwacji dla osi zarodkowych klonów> jest pierwszy etap przygotowania tkanek, tj. dehydratacja, gdzie może dojść do wzrostu zawartości RFT i naruszenia fizycznej struktury błon cytoplazmatycznych. Osie zarodkowe A. platanoides wykazywały się większą tolerancją w porównaniu do tkanek A. pseudoplatanus oraz lepszymi zdolnościami do obrony błon cytoplazmatycznych przed uszkodzeniami spowodowanymi stresem dehydratacji oraz niskich temperatur (-40°C i -196°C).

     

Zmień kontrast

Dostosuj czcionkę

eu logo

HR 01

W ramach dotacji Powiatu Poznańskiego na prace konserwatorskie, restauratorskie lub roboty budowlane przy zabytku, nasze Arboretum otrzymało środki na realizację projektu pt. Wyeksponowanie oryginalnych elementów zabytkowego ogrodu poprzez przebudowę odcinka alejek parkowych w Arboretum w Kórniku.

powiatpozn

Przedsięwzięcie pn.: "Doposażenie sal edukacyjnych Instytutu Dendrologii Polskiej Akademii Nauk w Kórniku w sprzęt i pomoce naukowe potrzebne do prowadzenia edukacji przyrodniczej i ekologicznej" dofinansowano ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Poznaniu. 

 

Zakup sprzętu i oprogramowania, materiałów i pomocy dydaktycznych wykorzystywanych w działalności edukacyjnej Instytutu Dendrologii PAN oraz opracowanie i wydruk przewodników przyrodniczych dla dzieci.

WFOSüGW Nowe logo peéna nazwa KOLOR

OZwRCIN extended colour RGB

Repozytorium Cyfrowe ID PAN

facebook idpan button

OZwRCIN logo