Особливості культивування in vitro видів роду Arnica L. флори України

Abstract

У статті висвітлено результати досліджень особливостей культивування in vitro видів роду Arnica L. флори України на прикладі Arnica montana L. – цінної лікарської рослини з високим вмістом біологічно активних сполук. Досліджено умови стерилізації та пророщування насіння, вплив різноманітних чинників на схожість, сезонну динаміку проростання, а також особливості вегетативного розмноження та калюсогенезу з різних типів експлантів. Встановлено оптимальні режими введення рослин у культуру in vitro, підібрано ефективні комбінації регуляторів росту для мікроклонального розмноження та індукції калюсоутворення. Отримані результати створюють наукове підґрунтя для наступних досліджень щодо культивування рослин цього виду in vitro, масового розмноження, збереження генофонду та подальших біотехнологічних досліджень A. montana.

This article focuses on the study of the peculiarities of in vitro cultivation of species of the genus Arnica L. in the flora of Ukraine, with a specific focus on Arnica montana L. – a valuable medicinal plant facing significant anthropogenic pressure in its natural habitats. Given the species’ high pharmacological value and limited natural resources, the use of biotechnological methods for plant material conservation and reproduction is crucial. The goal of the study was to optimize conditions for plant introduction into sterile culture, seed germination, microclonal propagation, and induction of callus formation. The initial material consisted of seeds collected from the Ukrainian Carpathians under natural conditions. To obtain aseptic seedlings, seeds were sterilized with a 15 % hydrogen peroxide solution for 20 minutes before being sown on MS/2 medium. It was found that seeds germinate better under light conditions. Cold stratification (+5–7°C for 1.5–2 months) combined with pre-sowing treatment using gibberellic acid (1000 mg/L) increased germination rates by 1.5–2 times. Seasonal dynamics of germination were observed, with the highest rates in August and the lowest during winter. To stimulate plant growth and cutting propagation, MS/2 medium supplemented with growth regulators was used. The most favorable conditions for growth were found in the medium containing 0.1 mg/L NAA. The addition of 0.5 mg/L gibberellic acid promoted internode elongation and increased the efficiency of vegetative propagation. The optimal combination for microclonal propagation was 0.2 mg/L IAA, 0.5 mg/L GA₃, and 0.1 mg/L NAA. The induction of callus formation from leaf, petiole, and root explants was studied on MS and MS/2 media supplemented with different concentrations of 2.4-D. The highest frequency of callus formation was achieved at 0.1 mg/L 2.4-D, with leaf explants showing the highest callusogenic activity. Increasing the auxin concentration led to reduced tissue proliferative capacity and rapid necrosis. The results demonstrate the potential for efficient in vitro cultivation of A. montana, providing a foundation for gene pool conservation, large-scale propagation, and the production of standardized medicinal raw materials regardless of the state of natural populations.