Temperature conditions optimization for storing tropical orchid seeds on the example of Eulophia streptopetala and Stanhopea tigrina

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the results of the study of temperature regime optimization for storing seeds of tropical orchids on the example of Eulophia streptopetala Lindley and Stanhopea tigrina Batem ex Lindl. Mature seeds were frozen at temperatures of −18°C, −40°C or −80°C for a period of 1, 3, 6 or 12 months, the storage temperature was +4°C. Before and after freezing, the viability of seeds was determined by visual and tetrazole methods. After defrosting, the seeds were sown and the plants grown from them were cultivated on a nutrient asymmetric medium, then the dynamics of plant development was recorded, the content of photosynthesis pigments (chlorophyll and carotenoids) was quantified. The analysis of the data obtained showed that the viability of seeds significantly decreases after storage, including in conditions of low temperatures. At the same time, in experimental groups of plants, the terms of early ontogenetic states were shortened, and the growth rate of protocorms increased. Freezing of seeds caused further restructuring of the photosynthetic apparatus. The optimal temperatures for storing seeds of the species Eulophia streptopetala were +4°C, and for Stanhopea tigrina −80°C and −40°C.

About the authors

Alena Evgenievna Makarova

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: alena.makarova.95@mail.ru

postgraduate student of Botany and Zoology Department, senior laboratory assistant of Plant Micropropagation Laboratory

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Vera Valerievna Syrova

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Author for correspondence.
Email: vvsyrova@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Botany and Zoology Department, head of Plant Micropropagation Laboratory

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Elena Olegovna Polovinkina

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: e.polovinkina@phd.unn.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Biochemistry and Biotechnology Department

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Aleksandr Igorevich Shirokov

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: aishirokov@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Botany and Zoology Department, director of Botanical Garden

Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Jin W., Xiang X., Jin X. Generic delimitation of Orchidaceae from China: current situation and perspective // Biodiversity Science. 2015. Vol. 23, iss. 2. P. 237–242.
  2. Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И., Татаренко И.В. Орхидные России (биология, экология и охрана). М.: Изд-во «Товарищество научных изданий КМК», 2014. 437 с.
  3. Фатерыга А.В. Новый чеклист орхидных (Orchidaceae) флоры Крыма // Экосистемы. 2019. № 17 (47). С. 38–43.
  4. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Dactylorhiza incarnata (L.) Soo (Orchidaceae, Liliopsida) на северной границе ареала: структура популяций и семенная продуктивность // Поволжский экологический журнал. 2021. № 3. С. 272–292. doi: 10.35885/1684-7318-2021-3-272-292.
  5. Bustam B.M., Dixon K., Bunn E. A cryopreservation protocol for ex situ conservation of terrestrial orchids using asymbiotic primary and secondary (adventitious) protocorms // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2016. Vol. 52, iss. 2. P. 185–195. doi: 10.1007/s11627-015-9732-7.
  6. Worrachottiyanon W., Bunnag S. Cryopreservation of Cymbidium finlaysonianum Lindl. by encapsulation-dehydration method // Songklanakarin Journal of Science and Technology. 2018. Vol. 40, № 3. P. 682–691. doi: 10.14456/sjst-psu.2018.69.
  7. Попова Е.В., Никишина Т.В., Коломейцева Г.Л., Попов А.С. Криосохранение семян и протокормов гибридной орхидеи Bratonia // Физиология растений. 2003. Т. 50, № 5. С. 750–755.
  8. Engelmann F. Plant cryopreservation: progress and prospects // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2004. Vol. 40, iss. 5. P. 427–433. doi: 10.1079/ivp2004541.
  9. Nikishina T.V., Popova E.V., Vakhrameeva M.G., Varlygina T.I., Kolomeitseva G.L., Burov A.V., Popovich E.A., Shirokov A.I., Shumilov V.Yu., Popov A.S. Cryopreservation of seeds and protocorms of rare temperate orchids // Russian Journal of Plant Physiology. 2007. Vol. 54, iss. 1. P. 121–127. doi: 10.1134/s1021443707010189.
  10. Cerna M., Valdivieso P., Cella R., Matyas B., Aucapina C. Cryopreservation of orchid seeds through rapid and step freezing methods // F1000Research. 2018. Vol. 7. doi: 10.12688/f1000research.13622.1.
  11. Кершенгольц Б.М., Ремигайло П.А., Хлебный Е.С. Банк семян в вечной мерзлоте // Наука из первых рук. 2011. № 6 (42). С. 6–9.
  12. Филипенко Г.И., Силаева О.И., Сторожева Н.Н. Использование вечной мерзлоты с целью сохранения генетических ресурсов растений // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012. Т. 169, С. 240–244.
  13. Куваев В.А., Кузьмин Г.П. Подземное криохранилище семян растений на вечной мерзлоте // Геология, география и глобальная энергия. 2018. № 4 (71). С. 150–155.
  14. Martos F., Johnson S.D., Peter C.I., Bytebier B. A molecular phylogeny reveals paraphyly of the large genus Eulophia (Orchidaceae): a case for the reinstatement of Orthochilus // Taxon. 2014. Vol. 63, iss. 1. P. 9–23. doi: 10.12705/631.6.
  15. McAlister B.G., van Staden J. In vitro culture of Eulophia species // South African Journal of Botany. 1998. Vol. 64, iss. 4. P. 264–266.
  16. Коломейцева Г.Л., Антипина В.А., Широков А.И., Хомутовский М.И., Бабоша А.В., Рябченко А.С. Семена орхидей: развитие, структура, прорастание. М.: Изд-во Геос, 2012. 352 с.
  17. Curry K.J., McDowell L.M., Judd W.S., Stern W.L. Osmophores, floral features, and systematics of Stanhopea (Orchidaceae) // American Journal of Botany. 1991. Vol. 78, iss. 5. P. 610–623. doi: 10.1002/j.1537-2197.1991.tb12585.x.
  18. Castillo-Perez L.J., Martinez-Soto D., Fortanelli-Martinez J., Carranza-Alvarez C. Asymbiotic seed germination, in vitro seedling development, and symbiotic acclimatization of the Mexican threatened orchid Stanhopea tigrina // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2021. Vol. 146, iss. 2. P. 249–257. doi: 10.1007/s11240-021-02064-9.
  19. ГОСТ 12039-82. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения жизнеспособности. М.: Стандартинформ, 2011. С. 67–106.
  20. Лянгузова И.В. Методы оценки качества и жизнеспособности семян // Методы изучения лесных сообществ: монография. СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2002. С 108–114.
  21. Van Waes J.M., Debergh P.C. In vitro germination of some Western European orchids // Physiologia Plantarum. 1986. Vol. 67, iss. 2. P. 253–261. doi: 10.1111/j.1399-3054.1986.tb02452.x.
  22. Pandey S.K., Singh H. A simple, cost-effective method for leaf area estimation // Journal of Botany. 2011. Vol. 2011. doi: 10.1155/2011/658240.
  23. Wintermans J., De Mots A. Spectrophotometric characteristics of chlorophylls a and b and their phenophytins in ethanol // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biophysics including Photosynthesis. 1965. Vol. 109, iss. 2. P. 448–453. doi: 10.1016/0926-6585(65)90170-6.
  24. Никишина Т.В., Коломейцева Г.Л., Антипина В.А., Бубнова Д.С., Высоцкая О.Н. Коллекции семян орхидей и способы их сохранения // Охрана и культивирование орхидей: мат-лы X междунар. науч.-практ. конф. 1–5 июня 2015 г., г. Минск, Беларусь. Минск: А.Н. Вараксин, 2015. С. 177–181.
  25. Никишина Т.В., Попов А.С., Коломейцева Г.Л. Головкин Б.Н. Влияние криоконсервации на прорастание семян редких тропических орхидей // Физиология растений. 2001. Т. 48, № 6. С. 930–936.
  26. Попов А.С. Криосохранение растений и их клеток // Ветеринарная патология. 2008. № 2. С. 158–160.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (47KB)
3. Fig. 2

Download (49KB)
4. Fig. 3

Download (61KB)
5. Fig. 4

Download (100KB)
6. Fig. 5

Download (110KB)
7. Fig. 6

Download (102KB)
8. Fig. 7

Download (80KB)

Copyright (c) 2022 Makarova A.E., Syrova V.V., Polovinkina E.O., Shirokov A.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».