Optimization of microclonal propagation in vitro of oregano (Origanum vulgare)

Abstract

Medicinal plants are important objects for botany, systematics and plant geography research, as well as physiology, pharmacology, and biotechnology. Medicinal plants from the Lamiaceae family are being intensively studied for medical and pharmacological reasons. This family also includes the medicinal herbaceous plant oregano (Origanum vulgare L.), known from ancient times for its antimicrobial and antifungal properties, the ability to strengthen the human immune system, and to improve the general state of an organism. At present, the study of its antimicrobial, antifungal, insecticidal, anticoagulant, antitumor, therapeutic and many other properties is being actively continued. Due to the relevance of the development of the principles of O. vulgare micropropagation in vitro and the undeveloped conditions and methods of its cultivation, the aim of this work was to optimize microclonation in vitro of oregano via the activation of auxiliary buds. The research tasks were to test the ability of auxiliary buds to be activated depending on the localization on the donor shoot internodes and to intensify the root formation of cuttings through medium content optimization. The influence of the location of the auxiliary buds on donor shoots on their activation in vitro was studied on such indicators as the length of newly formed shoots, the number of nodules per one newly formed shoot, and the number of newly formed shoots per one bud. In plant microclonal propagation, the stage of root formation is very important for further adaptation in soil. Practical experience has shown that for the effective adaptation of oregano in soil, the length of the root system for cuttings should be 1.5–2.0 cm, the degree of root system development – 4–5 points under shoot length of 3–5 cm. The study of peculiarities of oregano microclonal propagation via activation of auxiliary buds has allowed us to optimize the stage of explant selection for cutting and the formation of cuttings’ roots. It has been established that for optimal length, the number of nodules of the newly formed shoots and the number of newly formed shoots, the first internode, located on the top of a parent shoot, as well as the third to fifth ones are more suitable. For rooting oregano cuttings, the optimal medium on the ratio of length and density of root system and on shoot length is the nutrient one containing half of the macro-, microsalts and vitamins on Murashige-Skoog, 20 g/l sucrose and 0.75 mg/l kinetin.

Origanum vulgare L. Cuttings Rhizogenesis in Microclonal Reproduction in Vitro

“…Живці для дослідження отримували за раніше опублікованою методикою [17] після четвертого живцювання вихідних материнських пагонів на середовищі Мурасіге і Скуга (MS) за [18], доповненому 30 г/л сахарози, 1 мг/л 6-бензиламінопурину, 0,05 мг/л кінетину, 0,05 мг/л індолілоцтової кислоти (ІОК), 0,1 мг/л аденіну та 7 г/л агару. Для експлантації використовували живці довжиною 1,0-1,5 см, які включали ділянку стебла, два листочки та дві латеральні бруньки.…”

“…У статті Фокіної та ін. [17] розглянуто характер коренеутворення живців материнки звичайної, отриманих після першого живцювання материнських пагонів, залежно від мінерального складу середовища для ризогенезу та вмісту фізіологічно активних речовин. У цій роботі коренеутворення зафіксовано у 60-80 % експлантів, а найкращі результати отримано на середовищі ½MS + 20 г/л сахарози + 0,75 мг/л кінетину.…”

“…У проведеному нами дослідженні вплив фітогормонального складу в середовищі для ризогенезу на укорінення живців in vitro та їх подальшу адаптацію в ґрунті розглянуто на фоні використання як джерел вуглецю сахарози (20 г/л) або глюкози (20 г/л), на відміну від попередніх досліджень, де традиційно використовувалась лише сахароза [17,25,28,29]. Порівняння довжини кореневої системи живців для розглянутих нами генотипів материнки за впливу тих самих варіантів фітогормонів на фоні 20 г/л сахарози і 20 г/л глюкози показує, що в середньому по досліду між контрольними варіантами немає достовірної різниці, однак за рештою варіантів заміна сахарози на глюкозу вказує на тенденцію до певного погіршення росту кореневої системи.…”

The Effect of the Mineral and Carbohydrate Composition of the Nutrient Medium on the Efficiency of Microclonal Propagation of Origanum Vulgare L. In Vitro

“…Для O. vulgare дослідження в культурі in vitro стосувалися регенерації рослин із калусної тканини кореневих волосків материнки [8], вузлових сегментів донорних рослин [9], впливу регуляторів росту на ризогенез [10]. Вивчено можливості використання симбіозу материнки і бактерій Pseudomonas spp.…”

“…Проте питання про ефективність тих чи інших видів вуглеводів для конкретних видів, сортозразків, генотипів рослин за різних маніпуляцій in vitro лишається дослідженим не повністю. В попередніх роботах для мікроклонального розмноження видів Origanum використовувався лише варіант із 30 г/л сахарози у середовищі MS [10,15,17]. У нашому дослідженні впливу сахарози і глюкози в концентраціях 15 і 30 г/л для 5 різних сортозразків O. vulgare, інтродукованих з українських земель і, отже, добре пристосованих до особливостей місцевого клімату, засвідчено суттєвий вплив на ефективність мікроклонального розмноження in vitro як мінерально-вітамінного і вуглеводного складу компонентів живильного середовища MS, так і генотипу експлантів.…”