Влияние криоконсервации в жидком азоте на жизнеспособность семян льна

Актуальность. Криоконсервация семян в жидком азоте – перспективный метод сохранения генетических ресурсов. Отсутствие методов криоконсервации семян льна делают данную работу актуальной.
Материалы и методы. В работе использованы семена льна-долгунца ‘Оршанский 2’. Эксперимент проведен в 2-кратной повторности, каждая из которых включала в себя 6 вариантов. В 1 и 2 вариантах семена хранили в бумажных пакетах при комнатной температуре (1 – контроль, семена без обработки; 2 – обработанные биоразрушаемым полимером 3-гидроксимасляной кислоты [П(3ГБ)]). В вариантах 3–6 семена хранили в жидком азоте без обработки и с обработкой П(3ГБ) (в 3, 4 – в марлевой упаковке, в 5, 6 – в ламинированных пакетах из фольги). Оценку влияния действия азота и типов хранения проводили в три этапа: (I) сразу после выемки – энергия прорастания и всхожесть, (II) полевая всхожесть, (III) через 6 месяцев хранения при комнатной температуре – энергия прорастания и всхожесть.
Результаты. Лабораторная энергия прорастания и всхожесть семян в контроле составили 99%, а полевая всхожесть – 83%. Наименьшая энергия прорастания, лабораторная и полевая всхожесть отмечены после хранения в ламинированных пакетах без обработки П(3ГБ): вариант 5 этап II (79%), вариант 5 этап III (74%) и с обработкой П(3ГБ): вариант 6 этап II (78%) вариант 6 этап III (82%). Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что жидкий азот оказал достоверное отрицательное, но не критическое влияние на лабораторную энергию прорастания, полевую всхожесть, а также лабораторную энергию прорастания, всхожесть после выемки и 6 месяцев хранения при комнатной температуре, с долей влияния 42, 11, 31, 24% соответственно. Обработка P(3HB) не оказала существенного влияния ни на один из вариантов эксперимента с его использованием.
Заключение. При хранении в разных видах упаковки, можно использовать любой из опробованных способов заморозки, что значительно облегчает и удешевляет криоконсервацию льна.

1. Acosta Y., Pérez L., Linares C., Hernándes L., Escalante D., Pérez A. et al. Effects of Teramnus labialis (L.f.) Spreng seed cryopreservation on subsequent seed and seedling growth and biochemistry. Acta Physiologiae Plantarum. 2020;42:7. DOI: 10.1007/s11738-020-3012-9

2. FAO Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture. The state of the world’s biodiversity for food and agriculture in brief. Rome: FAO; 2019. Available from: https://www.fao.org/3/CA3229EN/CA3229EN.pdf [accessed Dec, 23, 2021].

3. Федосенко В.А. Использование сверхнизких температур для длительного хранения семян (методы и техника). Научно-технический бюллетень Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И. Вавилова. 1978;77:53-57.

4. Филипенко Г.И. Развитие системы низкотемпературного хранения и криоконсервации генофонда растений в ВИР им. Н.И. Вавилова. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2007;164:263-272.

5. ГОСТ 12038-84. Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. Москва; 2020. URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-12038-84 [дата обращения: 19.02.2021].

6. ГОСТ 12041-82. Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Метод определения влажности. Москва; 2011. URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-12041-82 [дата обращения: 19.02.2021].

7. Hu W.H., Yang Y.H., Liaw S.I., Chang C. Cryopreservation the seeds of a Taiwanese terrestrial orchid, Bletilla formosana (Hayata) Schltr. by vitrification. Botanical Studies. 2013;54(1):33. DOI: 10.1186/1999-3110-54-33

8. Молодкин В.Ю. Значение влажности семян некоторых зерновых и зерновых бобовых культур при криоконсервации в жидком азоте. Научно-технический бюллетень Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И. Вавилова. 1986;165:22-24.

9. Орехова Т.П., Создание долговременного банка семян древесных видов – реальный способ сохранения их генофонда. Хвойные бореальной зоны. 2010;27(1-2):25-31.

10. Pavlov A.V., Verzhuk V.G., Orlova S.Yu., Radchenko O.E., Yerastenkova M.V., Dodonova A.Sh. et al. Cryopreservation as a method to preserve some fruit and berry crops and wild medicinal plants. Problems of Cryobiology and Cryomedicine. 2019;29(1):44-57. DOI: 10.15407/cryo29.01.044

11. Reed B.M. (ed.). Plant cryopreservation: A practical guide. New York, NY: Springer Verlag; 2008. DOI: 10.1007/978-0-387-72276-4

12. Сафина Г.Ф. Влияние низких и сверхнизких температур на жизнеспособность семян плодовых и ягодных растений. Информационный вестник ВОГиС. 2008;12(4):541-547.

13. Сафина Г.Ф., Петрова М.Н. Жизнеспособность и динамика всхожести семян яблони при криоконсервации. Сельскохозяйственная биология. 2008;43(5):78-81.

14. StatSoft. Электронный учебник по статистике. 1984-2021. URL: http://statsoft.ru/home/textbook/default.htm [дата обращения: 06.05.2021].

15. Организацция Объединенных Наций. Новости ООН. Стремительное исчезновение видов животных и растений чревато дефицитом продовольствия в будущем. 2019. URL: https://news.un.org/ru/story/2019/02/1349661 [дата обращения: 10.03.2021].

16. Вержук В.Г., Филипенко Г.И., Сафина Г.Ф., Павлов А.В, Жестков А.С. Криоконсервация – эффективный метод сохранения генетических ресурсов плодовых и ягодных культур. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;169:270-279.

17. Волова Т.Г., Шишацкая Е.И. Штамм бактерий Cupriavidus eutrophus VKPM B-10646 – продуцент полигидроксиалканоатов и способ их получения Российская Федерация; патент № RU 2439143 C1; 2010.

18. Volova T.G., Shishatskaya E.I., Prudnikova S.V., Zhila N.O., Boyandin A.N. New generation formulations of agrochemicals: Current trends and future priorities. Boca Raton, FL: Apple Academic Press; 2020. DOI: 10.1201/9780429433610

19. Volova T.G., Vinnik Yu.S., Shishatskaya, E.I., Markelova N.M., Zaikov G.E. (eds). Natural-based polymers for biomedical applications. New York, NY: Apple Academic Press; 2017. DOI: 10.1201/9781315366036

20. Волова Т.Г., Жила Н.О., Прудникова С.В., Бояндин А.Н., Шишацкая Е.И. Фундаментальные основы конструирования и применения сельскохозяйственных препаратов нового поколения. Красноярск; 2016.

21. Воронкова Н.М., Холина А.Б. Биология прорастания и криохранение семян некоторых пищевых и лекарственных видов растений Дальнего Востока России. Вестник КрасГАУ. 2011;9(60):55-59.

22. Walters C., Wheeler L., Stanwood P.C. Longevity of cryogenically stored seeds, Cryobiology. 2004;48(3):229-244. DOI: 10.1016/j.cryobiol.2004.01.007

23. Жимулев И.Ф., Соломонов Н.Г., Соколов В.А. Криохранение семян: итоги и перспективы. Новосибирск; 2014.