Цитологія і генетика 2024, том 58, № 5, 29-38
Cytology and Genetics 2024, том 58, № 5, 395–403, doi: https://www.doi.org/10.3103/S0095452724050049

Особливості структури епідерми листків орхідеї Bletilla striata за умов адаптації ex vitro

Гапоненко М.Б., Гнатюк А.М., Андрущенко О.Л., Листван К.В., Овчаренко О.О., Рудас В.А., Рахметов Д.Б.

  1. Національний ботанічний сад імені М. М. Гришка НАН України, вул. Садово­Ботанічна, 1, Київ,  01014, Україна
  2. Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, вул. Академіка Заболотного, 148, Київ, 03143, Україна

Блетіла смугаста (Bletilla striata (Thunberg) H. G. Reichenbach) є представником родини Orchidaceae Juss. Рослину вирощують в оранжерейній культурі як декоративну, також вона є цінною як сировина для лікарських засобів. У зв’язку з цим розробка технологій культивування та розмноження B. striata є актуальною. Мета роботи полягала у з’ясуванні особливостей продихового апарату листків рослин В. striata за мікроморфологічною будовою їх поверхні у процесі адаптації до умов вирощування ex vitro. Cтруктуру епідерми листків використали як біологічний маркер адаптації рослин, щоб оцінити вплив умов вирощування in vitro та ex vitro. Рослини вводили в культуру in vitro, розмножували та переносили ex vitro в умови відкритого грунту (Київ, Україна). Структуру епідерми листків, сформованих in vitro та ex vitro, досліджували за допомогою оптичної мікроскопії. Встановлено, що листки B. striata амфістоматичні, проте на адаксіальній поверхні продихи траплялися рідко. Щільність продихів на абаксіальній поверхні в середньому становила 70–85 шт/мм2, їх розміри по замикаючим клітинам – 36.16 × 29.61 µм, продихові щілини – 22.83 × 10.89 µм. Порівняння мікроморфометричних показників продихового апарату виявило статистично достовірні відмінності у параметрах форми продихів рослин, культивованих in vitro, та тих, що були перенесені до відкритого грунту. Встановлено також статистично достовірне збільшення щільності продихів абаксіальної поверхні листків та зменшення кількості епідермальних клітин на адаксіальній поверхні у рослин ex vitro. Отже, відповідь на зміну умов вирощування відобразилась у структурі епідерми листків. Це свідчить про успішність процесів адаптації у рослин та сприятливі умови культивування.

Ключові слова: Orchidaceae Juss, розмноження in vitro, ex vitro, продихи, адаптація, мікроморфологія

Цитологія і генетика
2024, том 58, № 5, 29-38

Current Issue
Cytology and Genetics
2024, том 58, № 5, 395–403,
doi: 10.3103/S0095452724050049

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

Aasamaa, K. and Sober, A., Stomatal sensitivities to changes in leaf water potential, air humidity, CO2 concentration and light intensity, and the effect of abscisic acid on the sensitivities in six temperate deciduous tree species, Environ. Exp. Bot., 2011, vol. 71, pp. 72–78. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.10.013

Akbulut, M., Şeker, S., and Senel, G., Stoma features in leaves of Spiranthes spiralis (Orchidaceae) growing under different ecological conditions, AKU J. Sci. Eng., 2017, vol. 17, pp. 372–376. https://doi.org/10.5578/fmbd.58663

Aybeke, M. and Sezik, E., Vegetative anatomy of some Ophrys, Orchis and Dactylorhiza (Orchidaceae) taxa in Trakya region of Turkey, Flora, 2010, vol. 205, pp. 73–89. https://doi.org/10.1016/j.flora.2008.11.009

Buyun, L.I., Adaptative changes of leaf surface of tropical orchid Cattleya gaskelliana (N.E.Br.) B.S. Williams after transferring from in vitro to ex vitro condition, Modern Phytomorphol., 2013, vol. 3, pp. 293–296.

Chen, X., Gale, S.W., and Cribb, P.J., Flora of China, 2009, vol. 25, pp. 209–210. http://www.efloras.org/florataxon.aspx?flora_id=2&taxon_id=104100.

Chen, Z.Y., Chen, S.H., Chen, C.H., Chou, P.Y., et al., Polysaccharide extracted from Bletilla striata promotes proliferation and migration of human tenocytes, Polymers, 2020, vol. 12, no. 11, p. 2567. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123693

Ennajeh, M., Vadel, A.M., Cochard, H., and Khemira, H., Comparative impacts of water stress on the leaf anatomy of a drought-resistant and a drought-sensitive olive cultivar, J. Hortic. Sci. Biotechnol., 2010, vol. 85, no. 4, pp. 289–294. https://doi.org/10.1080/14620316.2010.11512670

Gao, Y., Cai, C., Yang, Q., et al., Response of Bletilla striata to drought: effects on biochemical and physiological parameter also with electric measurements, Plants, 2022, vol. 11, no. 17, p. 2313. https://doi.org/10.3390/plants11172313

Gou, K., Li, Y., Qu, Y., Li, H., et al., Advances and prospects of Bletilla striata polysaccharide as promising multifunctional biomedical materials, Mater. Des., 2022, vol. 223, p. 111198. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111198

Hazarika, B.N., Acclimatization of tissue-cultured plants, Curr. Sci., 2003, vol. 85, pp. 1704–1712.

He, J.J. and Liang, Y.-K., Stomata, John Wiley and Sons, 2018. https://doi.org/10.1002/9780470015902.a0026526

He, X., Wang, X., Fang, J., et al., Bletilla striata: Medicinal uses, phytochemistry and pharmacological activities, J. Ethnopharmacol., 2017, vol. 195, pp. 20–38. https://doi.org/10.1016/j.jep.2016.11.026

Hetherington, A. and Woodward, F., The role of stomata in sensing and driving environmental change, Nature, 2003, vol. 424, pp. 901–908. https://doi.org/10.1038/nature01843

Hikosaka, K., Noguchi, K., and Terashima, I., Modeling leaf gas exchange, in Advances of Photosynthesis and Respiration, Vol. 47: Canopy photosynthesis: from basics to applications, Hikosaka, K., Niinemets, Ü., and Anten, N., Eds., 2016, no. 2, pp. 227–233. http://journal11.magtechjournal.com/Jwk_jcyxylc/EN/Y2021/ V41/I7/941.

Hu, B., Yang, H., Chen, G., Sun, X., et al., Structural characterization and preventive effect on non-alcoholic fatty liver disease of oligosaccharides from Bletilla striata, Food Funct., 2022, vol. 13, no. 8, pp. 4757–4769. https://doi.org/10.1155/2021/6684120

Ji, X., Yin, M., Nie, H., and Liu, Y., A review of isolation, chemical properties, and bioactivities of polysaccharides from Bletilla striata, BioMed Res. Int., 2020. https://doi.org/10.1155/2020/5391379

Jiang, G., Wang, B., Wang, Y., Kong, H., et al., Structural characteristics of a novel Bletilla striata polysaccharide and its activities for the alleviation of liver fibrosis, Carbohydr. Polym., 2023, vol. 313, p. 120781. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120781

Krugliak, Y.M., The investigation Deutzia Thunb. Genus Stomata in relation whith their drought resistance in condition of the northen part of the Forest-Steppe of Ukraine, Fiziol. Rast. Genet., 2018, vol. 50, no. 5, pp. 419–426.

Lake, J.A., Quick, W.P., Beerling, D.J., et al., Plant development: Signals from mature to new leaves, Nature, 2001, vol. 411, p. 154. https://doi.org/10.1038/35075660

Li, M., Ding, B., Huang, W., et al., Induction and characterization of tetraploids from seeds of Bletilla striata (Thunb.) Reichb.f., BioMed Res. Int., 2018, vol. 5, pp. 1–8. https://doi.org/10.1155/2018/3246398

Li, X.Y., Yu, X.Y., and Huang, X., Bletilla striata polysaccharide up-regulates the expression of tight junction protein occludin in intestinal mucosa of mice with ulcerative colitis, Basic Clin. Med., 2021a, vol. 41, no. 7, p. 941.

Li, Y., Ma, Z., Yang, X., Gao, Y., et al., Investigation into the physical properties, antioxidant and antibacterial activity of Bletilla striata polysaccharide/chitosan membranes, Int. J. Biol. Macromol., 2021b, vol. 182, pp. 311–320. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.04.037

Liu, C., Dai, K.Y., Ji, H.Y., Jia, X.Y., et al., Structural characterization of a low molecular weight Bletilla striata polysaccharide and antitumor activity on H22 tumor-bearing mice, Int. J. Biol. Macromol., 2022, vol. 205, pp. 553–562. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.02.073

Murashige, T. and Skoog, F., A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures, Physiol. Plant., 1962, vol. 15, pp. 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

Pompelli, M.F., Martins, S.C., Celin, E.F., et al., What is the influence of ordinary epidermal cells and stomata on the leaf plasticity of coffee plants grown under full-sun and shady conditions?, Braz. J. Biol., 2010, vol. 70, no. 4, pp. 1083–1088.

Singh, H., Development and organization of stomata in Orchidaceae, Acta Bot. Ind., 1981, vol. 9, pp. 94–100.

Terashima, I., Araya, T., Miyazawa, S., et al., Construction and maintenance of the optimal photosynthetic systems of the leaf, herbaceous plant and tree: an eco-developmental treatise, Ann. Bot., 2005, vol. 95, no. 3, pp. 507–519. https://doi.org/10.1093/aob/mci049

Wang, B., Zhang, H., Chen, L., Mi, Z., et al., Extraction, purification, and determination of the gastroprotective activity of glucomannan from Bletilla striata, Carboh-ydr. Polym., 2020, vol. 246, p. 116620. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116620

Wu, Y., Xiao, S., Qi, J., et al., Pseudomonas fluorescens BsEB-1: an endophytic bacterium isolated from the root of Bletilla striata that can promote its growth, Plant Signaling Behav., 2022, vol. 17, no. 1. https://doi.org/10.1080/15592324.2022.2100626

Xiang, J., Wang, Y., Yang, L., Zhang, X., et al., A novel hydrogel based on Bletilla striata polysaccharide for rapid hemostasis: Synthesis, characterization and evaluation, Int. J. Biol. Macromol., 2022, vol. 196, pp. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.11.166

Zhu, Z., Liang, T., Dai, G., Zheng, J., et al., Extraction, structural-activity relationships, bioactivities, and application prospects of Bletilla striata polysaccharides as ingredients for functional products: A review, Int. J. B-iol. Macromol., 2023, vol. 245, p. 125407. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125407