Подолання сольового стресу Cannabis sativa L.: генетико-селекційний аспект

Abstract

Мета. Провести біоінформаційний аналіз методів (прийомів) тестування солетолерантності агрокультур загалом і непсихотропних конопель посівних (Cannabis sativa L.) зокрема та здійснити обґрунтування можливостей такого тестування, штучно змодельованого в культурі in vitro. Методи. Аналіз літератури (науково-методичних джерел, патентний пошук), загальнонаукові методи (аналіз, синтез, узагальнення). Результати. Долати абіотичні стреси, зокрема сольовий, в агрокультур можна різними способами (методами), чільне місце серед яких займає генетично-селекційний. Сольовий стрес є одним з найсерйозніших абіотичних стресів, який впливає на ріст і розвиток рослин. Стійкість рослин до несприятливих факторів середовища є генетично детермінованою і проявляється на різних рівнях організації життя, зокрема на клітинному та тканинному. Це дає можливість для використання біотехнологічних інструментів з метою виділення стійких генотипів при зменшенні матеріальних витрат за порівняно короткий період. У даній статті проведено біоінформаційний аналіз методів (прийомів) тестування солетолерантності сільськогосподарських культур загалом і конопель посівних (Cannabis sativa L.) зокрема та здійснено обґрунтування можливостей такого тестування, штучно змодельованого в культурі in vitro. У розробленому способі добору in vitro толерантних до сольового стресу генотипів конопель, який включає культивування експлантів в умовах дії стресового чинника, спрямованого проти нормального розвитку і виживання нестійких форм, добір окремих генотипів проводять на рівні регенерованих з калюсів сомаклонів з додаванням до живильного середовища залежно від типу засолення 0,25% NaCl або 0,75% MgCl2 · 6H2O за хлоридного засолення, 0,5% MgSO4 · 7H2O або 1,0% Na2SO4 за сульфатного засолення, 0,15% Na2CO3 або 0,30% NaHCO3 за карбонатного засолення. Саме такі концентрації сполук є селективними й виявляють сублетальний та летальний ефект та дають змогу провести добір солетолерантних генотипів конопель. Висновки. Використання нового способу дозволяє отримувати толерантний (стійкий) до сольового стресу вихідний матеріал конопель і прискорювати селекційний процес. Purpose. To carry out a bioinformatic analysis of the methods (techniques) of salt tolerance testing of agricultural crops in general and of non-psychotropic hemp (Cannabis sativa L.) in particular and to substantiate the possibilities of such testing, artificially simulated in an in vitro culture. Methods. Literature analysis (scientific and methodical sources, patent search), general scientific methods (analysis, synthesis, generalization). Results. Abiotic stresses, in particular salt stress, in agricultural crops can be overcome by various methods (methods), among which genetic and breeding methods occupy an important place. The successful provision of global food security depends on the intensification of agricultural production, increasing the productivity of agricultural crops and the use of land that until now was considered unsuitable for crop production, in particular, saline land. Salt stress is one of the most serious abiotic stresses that affects plant growth and development. The resistance of plants to adverse environmental factors is genetically determined and manifests itself at various levels of life organization, in particular at the cellular and tissue levels. This makes it possible to use biotechnological methods for the purpose of selecting resistant genotypes while reducing material costs in a relatively short period. In this article, a bioinformatic analysis of methods (techniques) for testing salt tolerance of agricultural crops in general and industrial hemp (Cannabis sativa L.) in particular is carried out. A theoretical substantiation of the possibilities of such testing, artificially simulated in an in vitro culture, was carried out. In the developed method of in vitro selection of hemp genotypes tolerant to salt stress, which includes the cultivation of explants under the influence of a stress factor directed against the normal development and survival of unstable forms, the selection of individual genotypes is carried out at the level of somatic clones regenerated from the callus with addition to the nutrient medium depending on the type salting 0.25% NaCl or 0.75% MgCl2 · 6H2O for chloride salting, 0.5% MgSO4 · 7H2O or 1.0% Na2SO4 for sulfate salting, 0.15% Na2CO3 or 0.30% NaHCO3 for carbonate salting. Such concentrations of compounds are selective and show a sublethal and lethal effect and make it possible to select salt-tolerant hemp genotypes. Conclusions. Application of the new method makes it possible to obtain tolerant (resistant) to salt stress starting material of hemp and speed up the breeding process.