Tissue culture and cryopreservation in the utilization and conservation of genetic resources of Norway spruce (Picea abies) and elms (Ulmus glabra, U. laevis)
Välimäki S. (2024). Tissue culture and cryopreservation in the utilization and conservation of genetic resources of Norway spruce (Picea abies) and elms (Ulmus glabra, U. laevis). https://doi.org/10.14214/df.360
Tiivistelmä
Tässä työssä kehitettiin solukkoviljelymenetelmiä kahteen tarkoitukseen: kuusen (Picea abies [L.] Karst.) metsänuudistusmateriaalin tuottamiseen alkiomonistuksella (I-III) sekä kynä- ja vuorijalavan (Ulmus laevis Pall. ja U. glabra Huds.) geenivarojen suojeluun kryosäilytyksen ja organogeneesin avulla (IV-V).
Kuusen alkiomonistus aloitetaan siemenalkiosta, josta kasvatetaan embryogeenistä solukkoa. Embryogeenisen solukon esialkiot voidaan maturoida alkuperäisen alkion kopioiksi, somaattisiksi alkioiksi, jotka voidaan edelleen idättää ja kasvattaa taimiksi. Artikkelissa I testattiin Plantform-bioreaktoreiden soveltuvuutta alkiomonistukseen. Plantform-bioreaktoreissa solukko kastellaan määräajoin kasvatusliemellä. Sirkkalehtisten alkioiden kasvattaminen bioreaktoreissa vaati ylimääräisten vaiheiden lisäämistä protokollaan ja bioreaktorien käyttö oli työlästä. Artikkelissa II testattiin suspensiokasvatusta, joka on skaalautuvampaa kuin kasvatus puolikiinteällä alustalla. Se kuitenkin vaati solukon huuhtelun ennen maturaatiota, ja saattaisi hyötyä kasvatusliemen optimoimisesta. Suspensiona kasvatetun solukon vetyperoksidipitoisuus oli korkeampi kuin puolikiinteällä alustalla kasvatetun solukon, mutta selkeitä todisteita korkeammasta oksidatiivisesta stressistä suspensiokasvatuksessa ei löydetty. Artikkelin III tulosten mukaan solukko kasvaa nopeammin levitettynä suodatinpaperin päälle kuin kasoina suorassa kontaktissa puolikiinteään kasvatusalustaan. Suodatinpaperilla solukot tuottivat myös hieman enemmän alkioita. Alkioiden varastoaineprofiili oli lähimpänä siemenalkioita 4–8 viikon kylmävarastoinnin aikana.
Organogeneesissä kasvinosia ja uusia kasveja tuotetaan klonaalisesti meristeemeistä tai kallusvaiheen kautta. Artikkelissa IV kehitettiin mikrolisäysmenetelmä kynä- ja vuorijalavan (Ulmus laevis ja U. glabra) kasvatukseen nestetypestä sulatuksen jälkeen. Molemmat jalavalajit ovat Suomessa uhanalaisia ja maailmanlaajuisesti niitä uhkaa hollanninjalavatauti. Suurimmat haasteet kehitystyössä olivat vuorijalavan pintasterilointi sekä sen huono selviäminen sulatuksen jälkeen. Artikkelissa V kuivatuskäsittelyä hyödynnettiin onnistuneesti vuorijalavan kryokestävyyden parantamiseksi.
Avainsanat
kasvullinen lisäys;
alkiomonistus;
organogeneesi;
embryogeeninen solukko;
lepotilan silmut;
metsäbioteknologia
-
Välimäki,
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
https://orcid.org/0000-0002-4777-8157
Sähköposti
sakari.valimaki@luke.fi
Julkaistu 17.11.2024
Katselukerrat 45
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.360 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Välimäki S, Paavilainen L, Tikkinen M, Salonen F, Varis S, Aronen T (2020) Production of Norway spruce embryos in a temporary immersion system (TIS). In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant 56: 430–439.
https://doi.org/10.1007/s11627-020-10068-x
Välimäki S, Hazubska-Przybył T, Ratajczak E, Tikkinen M, Varis S, Aronen T (2021) Somatic embryo yield and quality from Norway Spruce embryogenic tissue proliferated in suspension culture. Frontiers in Plant Science 12, article id 791549.
https://doi.org/10.3389/fpls.2021.791549
Välimäki S, Teyssier C, Tikkinen M, Delile A, Boizot N, Varis S, Lelu-Walter M-A, Aronen T (2022) Norway spruce somatic embryogenesis benefits from proliferation of embryogenic tissues on filter discs and cold storage of cotyledonary embryos. Frontiers in Plant Science 13, article id 1031686.
https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1031686
Välimäki S, Rusanen M, Pečínková D, Tikkinen M, Aronen T (2021) Cryopreservation and micropropagation methods for conservation of genetic resources of Ulmus laevis and Ulmus glabra. Forests 12(8), article id 1121.
https://doi.org/10.3390/f12081121
Välimäki S, Rusanen M, Aronen T (2022) Dehydration treatment improves Ulmus glabra dormant bud regeneration from cryostorage. Forests 13(11), article id 1923.
