Improving the methods for cryopreservation of endangered conifers

Bc. Daniela Gaiduschová

Diplomová práce

Zlepšování metod pro kryoprezervaci ohrožených jehličnanů

Anotace:

Uchování rostlinného genetického materiálu je nezbytné pro mnoho biologických disciplín. V porovnání s pasážováním in vitro je kryoprezervace často optimální technikou pro dlouhodobé uchování rostlinného genetického materiálu. Mezi klíčové faktory ovlivňující úspěšnost kryoprezervace patří 1) vhodné podmínky před vystavením kryoprezervaci, 2) použití kryoprotektantů, 3) optimální rychlost mrazení a 4) otužení před kryoprezervací. Nalezení nejvhodnější techniky kryoprezervace jednotlivých druhů je hlavním cílem výzkumu v této oblasti.Tato diplomová práce má za cíl sestavit optimální protokol pro kryoprezervaci embryogenního materiálu druhu Pinus uncinata subsp. uliginosa (borovice blatka) a zdokonalení již existujícího protokolu pro druh Abies alba (jedle bělokorá), které jsou v České republice kriticky ohrožené. Kryoprezervační protokol srovnává vliv podmínek před vlastní kryoprezervací, vliv kryoprotektantů, určuje význam adaptace na zmrznutí a hodnotí odolnost odlišných kultivarů jehličnanů k mrazu a vysychání.Obnovení růstu po kryoprezervaci bylo úspěšnější u linie borovice blatky BE4 než u linie BR1, kde nebyly pomocí FDA/PI barvení zaznamenány žádné živé buňky. Proliferace byla vyšší u jedle bělokoré než u borovice blatky, zvláště u linie II-2-10. Směs kryoprotektantů s obsahem DMSO (PGD I) působila při kryoprezervaci jedle bělokoré efektivněji než směs s glycerolem (PGG). PGD I byla optimální kryoprotektivní směsí také pro borovici blatku. V obou případech byla jako ochranná substance před působením mrazu použita 0.4M sacharóza a byla zahrnuta mrazová adaptace.

Abstract:

Preservation of plant genetic material is essential for any biological field. Compared to serial in vitro sub-culturing, cryopreservation often represents optimal long-term conservation technique. The crucial factors influencing successful cryopreservation include 1) proper pre-treatment, 2) cryoprotectants, 3) adequate freezing pace and 4) cold-hardening. Finding the appropriate method for cryopreservation of each species is the ultimate goal of research in this field. This work is focused on finding the optimal protocol for cryopreservation of embryogenic cell masses of coniferous species bog pine (Pinus uncinata subsp. uliginosa) and optimizing the existing one for European silver fir (Abies alba), both endangered in the Czech countryside. Cryopreservation design compares effectivity of different pre-treatments and cryoprotectants, determines the role of cold-acclimation step and evaluates resistance of selected conifer cell lines to freezing and desiccation. Post-thaw recovery of Bog pine cell line BE4 was better than cell line BR1, where no living cells were visible using FDA/PI staining. Proliferation rate was higher for European silver fir than for bog pine, especially for cell line II-2-10. Cryoprotective mixture with DMSO (PGD I) proved to be more effective than the mixture with glycerol (PGG) in cryopreservation of European silver fir. PGD I also proved to be optimal cryoprotective mixture for bog pine. In both cases, 0.4M sucrose was used as a pre-treatment and cold-hardening was included.

Klíčová slova

Pinus uncinata subsp. uliginosa, somatická embryogeneze, Abies alba

Keywords

somatic embryogenesis, Pinus uncinata subsp. uliginosa, Abies alba

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 4. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Biljana Ðorďevič
• Oponent: Terézia Salaj, externi

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fytotechnika / Biotechnologie rostlin