Morphogenetic abilities of selected explants of Taraxacum belorussicum Val. N. Tikhom on tissue cultures conditions

Taraxacum belorussicum Val. N. Tikhom. to obligatoryjny apomikt i tym samym interesujący materiał do analiz embriologicznych, genetycznych oraz molekularnych mechanizmów zjawiska apomiksji. W celu zbadania zdolności morfogenetycznych wybranych eksplantatów (hipokotyl, merystem, liścień, korzeń) T. belorussicum i prześledzenie procesów regulujących ich morfogenezę przetestowano łącznie sześć pożywek ½ MS o różnej zawartości regulatorów wzrostu i rozwoju roślin: IAA (5,71µM), TDZ (4,54 µM), PSK (100 nM) w dwóch układach doświadczalnych w warunkach in vitro z uwzględnieniem roli czynnika embriogennego (PSK). Istotnym parametrem, który znacząco wpłynął na wyniki badań był okres ciemności, skracany lub wydłużany w zależności od zastosowanego układu doświadczalnego. Już po trzech dniach trwania hodowli obserwowano indukcję kalusa (100% kalusujących eksplantatów), a po 10 dniach pojawiały się pędy przybyszowe na wszystkich typach eksplantatów. Indukowana organogeneza miała niezsynchronizowany charakter pośredni. Zaobserwowano różną intensywność odpowiedzi morfogenetycznej dla poszczególnych eksplantatów w zastosowanych warunkach in vitro. Średnia wydajność organogenezy dla hodowli eksplantatów z liścienia przy około 90% reagujących eksplantatów wynosiła 25,30, dla eksplantatów z hipokotyla przy 93% wynosiła 5,60 i dla eksplantatów z merystemu przy 97% wynosiła 9,57. Dla tych eksplantatów bardziej korzystną pożywką okazała się pożywka ½ MS + TDZ, a dla eksplantatów z korzenia ½ MS + IAA + TDZ + PSK i tylko w przypadku korzeni PSK wyraźnie zwiększyło wydajność organogenezy. Średnia liczba pędów przybyszowych przy około 95% reagujących eksplantatów dla korzeni wynosiła 7,50. Krótki czas inkubacji (8 dni) eksplantatów w ciemności przy zastosowanym PSK okazał się korzystniejszym rozwiązaniem dla tego gatunku niż wydłużenie czasu inkubacji dla wydajności organogenezy. Na pożywce ½ MS + IAA + TDZ + PSK obserwowano przejawy organogenezy wtórnej na regenerancie z eksplantatu z merystemu. Zaobserwowano symptomy somatycznej embriogenezy na eksplantatach z hipokotyla i liścienia hodowanych na pożywce ½ MS + IAA + TDZ + PSK. Wyniki badań makroskopowych zostały oparte o analizy histologiczne oraz elektronowy mikroskop skaningowy (SEM), które potwierdziły pośredni charakter organogenezy oraz przejawy somatycznej embriogenezy. Barwienie preparatów błękitem aniliny z wykorzystaniem mikroskopu fluorescencyjnego ujawniło obecność kalozy głównie w ścianie komórkowej eksplantatów z liścienia i hipokotyla. Zarówno SEM jak i analizy histologiczne ujawniły obecność ECM w każdym typie eksplantatu, co może świadczyć o wysokim potencjale morfogennym Taraxacum belorussicum.

Taraxacum belorussicum Val. N. Tikhom as an obligatory apomictic species represent an attractive plant material for embryological, genetic and molecular mechanisms of apomixis. Six medium cultures ½ MS containing different regulators of growth and development of plants: IAA (5,71µM), TDZ (4,54 µM), PSK (100 nM) have been chosen to check morphogenetic abilities of selected explants of T. belorussicum (hypocotyl, meristem, cotyledon, root) and the analysis of the morphogenetic processes in it. Studies were done in two experiments in in vitro conditions concerning the role of PSK. One of the most significant factor for both experiments was the light and dark. Induction of callus was noticeable 3th day of the culture (100% of explants produced callus) and after 10 days adventitious shoots were observed. Research has shown the asynchronous indirect character of organogenesis. Different intensity of the morphogenesis process was observed for all types of explants in applied in vitro conditions. 90% explants of cotyledon produced adventitious shoots with intensity 25,30 while 93% explants of hypocotyl produced adventitious shoots with intensity 5,60 and 97% explants of meristem produced adventitious shoots with intensity 9,57. The most preferred medium cultures for hypocotyl, cotyledon and meristem explants was medium ½ MS + TDZ and for the explants of root was medium ½ MS + IAA + TDZ + PSK. Only roots were sensitive for PSK and 95% of these explants produced adventitious shoots with intensity 7,50. Short time of darkness pretreatment (8 days) with PSK medium occurred suitable solution for organogenesis intensity. Secondary organogenesis were observed for regenerant on meristem explant from ½ MS + IAA + TDZ + PSK medium. Weak symptoms of somatic embryogenesis were observed for hypocotyl and cotyledon explants from ½ MS + IAA + TDZ + PSK medium. Histological analysis and analysis of images from scanning electron microscope (SEM) of Taraxacum belorussicum confirmed indirect organogenesis and symptoms of somatic embryogenesis. Plant material treated with aniline blue solution revealed the presence of callose in cell walls of cotyledon and hypocotyl explants. Presence of extracellular matrix (ECM) has been confirmed by scanning electron microscope and the light microscope what confirmed high morphogenetic abilities of T. belorussicum.