Can protoplast production from in vitro cultured shoots of Tanacetum vary during the season?

Abstract

Valo on elintärkeä yhteyttäville kasveille ja se vaikuttaa kasvin fysiologiaan, morfologiaan, sekä geneettisiin ja kemiallisiin toimintoihin. Valon vaikutus voi olla kuitenkin erilainen tai jopa vahingollinen solukkoviljelyssä kasvatettujen kasvien kasvuun ja solujen toimintaan. Esimerkiksi protoplastit ovat soluseinättömiä kasvisoluja, joiden avulla voidaan somaattisesti fuusioida risteytymättömiä kasvilajeja kasvinjalostuksessa. Suojaavan seinän puuttuessa protoplastit ovat erityisen herkkiä esimerkiksi valaistuksen muutoksille. Tutkimuksessa käsiteltiin valovoimakkuuden ja vuodenajan merkitystä kahden Tanacetum sukuun kuuluvan kasvin in vitro kasvuun ja protoplastien tuotantoon. Pietaryrtin (Tanacetum vulgare L.) ja pyrethrumin (Tanacetum cinerariifolium (Trevir.) Schiltz-Bip) solukkoviljeltyjen versojen lehtiä käytettiin lähtömateriaalina protoplastien eristämiseen. Valon voimakkuus vaikutti erityisesti pietaryrtin versojen kasvuun ja protoplastien tuottoon. Voimakkaassa valossa kasvatetut versot olivat lyhyempiä ja näyttivät punaisemmilta lisääntyneen antosyaniinin takia. Kun näitä versoja käytettiin lähtömateriaalina protoplastien eristämiseen, protoplastien eristys onnistui harvemmin ja eristettyjen protoplastien määrä tuoretta lehtigrammaa kohti oli pienempi kuin himmeässä valossa tuotetussa lähtömateriaalissa. Protoplastien tuotto pietaryrtillä ja pyretrumilla vaihteli eri vuodenaikoina. Parhaiten protoplastien eristys onnistui talvella ja keväällä, jolloin myös eristettyjen protoplastien määrä oli suurin. Tutkimus puoltaa aikaisempia havaintoja himmeän valon edullisesta vaikutuksesta protoplastien tuottoon. Vuodenajan merkitystä solukkoviljelyyn on tutkittu vähän. Tämä tutkimus kuitenkin antoi viitteitä siitä, että myös vuodenaika tai siihen liittyvät tekijät saattavat vaikuttaa in vitrossa kasvatettujen versojen kasvuun ja/tai protoplastieristyksen onnistumiseen.

Two different experiments were carried out to study the production of protoplasts and the variation of protoplast yield from in vitro cultured shoot tips of tansy (Tanacetum vulgare L.) and pyrethrum (Tanacetum cinerariifolium (Trevir.) Schiltz-Bip). In the first experiment, light had more pronouced effect for tansy than for pyrethrum. When the donor tissues of tansy were cultured under high light intensity the leaves contained anthocyanin and became brown during enzyme maceration. In contrast, donor tissues cultured under low light intensity produced leaves without anthocyanin. Depending on the light intensity of donor tissues, on average 5.8 - 6.8 x 106 and 3.4 - 4.3 x 106 protoplasts were isolated from one gram of mesophyll leaves of tansy and pyrethrum, respectively. In the second experiment, the production of protoplasts from tansy and pyrethrum varied seasonally. The most successful season for the production of protoplasts from in vitro cultured shoot tips was between December and April, when also the highest number of protoplasts could be isolated. It was not possible to state whether Tanacetum species have rhythms, which could cause physiological or chemical changes for the in vitro grown shoot tips. However, some external or internal, possible seasonal-dependent stimuli may have caused variation in the number of protoplasts isolated from tansy and pyrethrum and favoured protoplast production during winter and spring.