Crambe aspera plants in vitro propagation and its effect on fatty acids and phenolic compounds content and genome stability

Abstract

In vitro culture can be used for endangered species preservation but its effect on biochemical properties and genetic stability of plants requires further research. Aim. The study on fatty acids content, phenolic compounds and phylogenetic relationships of Crambe aspera plants upon aseptic cultivation in vitro. Methods. Morphogenic potential of Crambe aspera leaf, root and petiole explants was studied in the Murashige and Skoog (MS) medium with different concentrations of growth factors. Fatty acids (FA) content was determined by gas chromatography-mass spectrophotometry of FA ethers, phenolic compounds were determined by spectrophotometry. Polymerase chain reactions were used to study phylogenetic relationships. Results. The efficient protocols of seed surface sterilization as well as methods of fast microclonal multiplication and obtention of C. aspera callus tissue for were developed. Conclusions. Leaves of both in vitro and in vivo cultured plants had a high content of α-linolenic acid whereas erucic acid was absent. At the same time, the difference in biochemical composition between the plants grown in aseptic and non-aseptic conditions was shown. In vivo populations of C. aspera showed a high level of polymorphism but its genome did not undergo changes after the in vitro establishment.

Застосування культури іn vitro для збереження рідкісних видів має ряд переваг. Мета. Дослідження вмісту жирних кислот, фенольних сполук та філогенетичних зв’язків рослин Crambe aspera може допомогти оцінити вплив культивування in vitro. Методи. Було досліджено морфогенний потенціал листкових, кореневих та черешкових експлантів Crambe aspera на середовищі MS з різним вмістом регуляторів росту. Вміст жирних кислот визначали за допомогою газової хромато-мас спектрометрії ефірів жирних кислот. Вміст фенольних сполук визначали за допомогою спектрофотометра. Полімеразна ланцюгова реакція була застосована для дослідження філогенетичних зв’язків. Результати. Було встановлено ефективні протоколи поверхневої стерилізації насіння разом з методами швидкого мікроклонального розмноження та отримання калюсної культури для виду C. aspera. Висновки. Отримані результати свідчать про високий вміст α-ліноленової та відсутність еруковї кислоти у листках рослин що культивували як in vitro, так і in vivo. В той же час, було встановлено різницю біохімічного складу між рослинами з асептичних та грунтових умов. Популяції C. aspera що зростали в умовах in vivo показали високий рівень поліморфізму але їх геном після введення культуру in vitro був стабільним

Использование культуры іn vitro с целью сохранения редких видов имеет ряд преимуществ. Цель. Исследование состава жирных кислот, фенольных соединений и филогенетических связей растений Crambe aspera может помочь в оценке влияния культивирования in vitro. Методы. Было установлено морфогенный потенциал листовых, корешковых и черешковых эксплантов Crambe aspera на среде MS с различным составом регуляторов роста. Содержание жирных кислот определяли с помощью газовой хромато-масс спектрометрии эфиров жирных кислот. Содержание фенольных соединений определяли на спектрофотомере. Полимеразная цепная реакция была использована для исследования филогенетических связей. Результаты. Было установлено эффективные протоколы поверхностной стерилизации семян вместе с методами быстрого микроклонального размножения и получения калюсной культуры для вида C.°aspera. Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о высоком содержании α-линоленовой и отсутствии эруковой кислоты в листьях растений культивируемых как in vitro, так и in vivo. В то же время была установлена разница биохимического состава между растениями из асептических и грунтовых условий. Популяции C. aspera произрастающие в условиях in vivo показали высокий уровень полиморфизма, но их геном после введения в культуру in vitro был стабильным.