Влияние ауксинов на каллусогенез микроклонов Sequoia sempervirens (D. Don) Endl.

Sequoia sempervirens (D. Don) Endl. – реликтовые гигантские растения, репродуктивная уязвимость которых не вызывает сомнения. В настоящее время остро стоит вопрос истощения природных популяций и исчезновения растений, поэтому особую актуальность приобретают методы биотехнологии для создания генетических банков и биоресурсных коллекций in vitro. К таким технологиям относится метод клонального микроразмножения, позволяющий получать генетически стабильный, «здоровый» посадочный материал с высоким коэффициентом размножения. Экстрактивные вещества из тканей Sequoia sempervirens обладают высокой биологической активностью. Асептические культуры in vitro секвойи также сохраняют способность к биосинтезу веществ с высокой биологической активностью. Известно, что культуры in vitro голосеменных растений отличаются сложностью при инициации и низким темпом роста, поэтому особую актуальность приобретают исследования, направленные на преодоление этих методических барьеров. В исследованиях представлен метод получения каллусной ткани из нижнего апекса микроклонов S. Sempervirens, культивируемых на питательной среде по прописи MS с добавлением различных ауксинов (2,4-D, ИУК, ИМК, НУК) в концентрации 3 мг/л. Наиболее ранней активацией процесса дедифференциации отличался вариант среды с НУК, в то время как каллус, культивируемый на питательной среде с ИУК, характеризовался низким темпом роста и приобретал темно-коричневое окрашивание.

1. Disney M., Burt A., Wilkes P., Armston J. et al. New 3D measurements of large redwood trees for biomass and structure. Scientific Reports. 2020;10(1):16721. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73733-6

2. Pereira M. de O., Angelo A.C., Navroski M.C., Dobner M. et al. Vegetative rescue and rooting of cuttings of different stock plants of Sequoia sempervirens. Cerne. 2017;23:435-444. https://doi.org/10.1590/01047760201723042452

3. Sillett S.C., Antoine M.E., Carroll A.L., Graham M.E. et al. Rangewide climatic sensitivities and non-timber values of tall Sequoia sempervirens forests. Forest Ecology and Management. 2022;526:120573. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120573

4. Nydick K.R., Stephenson N.L., Ambrose A.R., Asner G.P. et al. Leaf to landscape responses of giant sequoia to hotter drought: An introduction and synthesis for the special section. Forest Ecology and Management. 2018;419:249-256. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.03.028

5. Vargas A.R., Castander-Olarieta A., Moncalean P., Montalban I.A. Optimization of the micropropagation of elite adult trees of Sequoia sempervirens: forest species of interest in the Basque Country, Spain. Revista Bionatura. 2021;6(1):1511-1519. https://doi.org/10.21931/RB/2021.06.01.11

6. Kirakosyan R.N., Kalasnikova E.A., Bolotina E.A., Saleh A. et al. Localization of Secondary Metabolites in Relict Gymnosperms of the Genus Sequoia In Vivo and in Cell Cultures In Vitro, and the Biological Activity of Their Extracts. Reproductive and Developmental Biology. 2024;14(12):1694. https://doi.org/10.3390/life14121694

7. Zhang Y.M., Tan N.H., He M., Lu Y. et al. Sequosempervirin A, a novel spirocyclic compound from Sequoia sempervirens. Tetrahedron Letters. 2004;45(22):4319-4321. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2004.04.038

8. Hatam N.A.R., Whiting D.A. The constituents of Californian redwood: the constitution, absolute stereochemistry, and chemistry of sequirin-B and sequirin-C. Journal of the Chemical Society C: Organic. 1969;14:1921-1932. https://doi.org/10.1039/J39690001921

9. Третьякова И.Н., Ворошилова Е.В., Шуваев Д.Н., Лукина А.С. Образование каллуса и индукция соматических зародышей в культуре in vitro у Pinus sibirica Du Tour // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2013. Т. 6, № 1. С. 44-60. EDN: PYLGJJ

10. Ahmad M.A., Javed R., Adeel M., Rizwan M. et al. Engineered ZnO and CuO nanoparticles ameliorate morphological and biochemical response in tissue culture regenerants of candyleaf (Stevia rebaudiana). Molecule. 2020;(25)6:1356. https://doi.org/10.3390/molecules25061356

11. Pereira M.O., Angelo A.C., Navroski M.C., de Oliveira L.M. et al. Mini-cuttings rooting of Sequoia sempervirens at different IBA concentrations and clones. FLORESTA, Curitiba, PR. 2020;50(2):1279-1286. https://doi.org/10.5380/rf.v50i2.62579

12. Laslo V., Agud E.M., Vicas S. In vitro modeling of morfogenesys processes in Sequoia sempervirens (D. Don) Endl, via the use of phytohormones. Natural Resources and Sustainable Development. 2015:73-78. https://doi.org/10.5555/20163167398

13. El-Hawary S.S., Abd El-Kader E.M., Rabeh M.A., Abdel Jaleel G.A. et al. Eliciting callus culture for production of hepatoprotective flavonoids and phenolics from Sequoia sempervirens (D. Don Endl). Natural Product Research. 2020;34(21):3125-3129. https://doi.org/10.1080/14786419.2019.1607334

14. Neale D.B., Marshall K.A., Sederoff R.R. Chloroplast and mitochondrial DNA are paternally inherited in Sequoia sempervirens D. Don Endl. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1989;86(23):9347-9349. https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.934

15. Zaitseva S.M., Kalashnikova E.A., Kirakosyan R.N. The influence of endogenous polyphenols, photoperiod and mineral composition of the nutrient medium on the formation of callus tissue of relic gymnosperms Sequoia sempervirens (D. Don) Endl. Problems of Biological Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2023;26(3):46-57. https://doi.org/10.29296/25877313-2023-03-06

16. Bourgkard F., Favre J.M. Somatic Embryos from Callus of Sequoia Sempervirens. Plant Cell Reports. 1988;7(6):445-448. https://doi.org/10.1007/BF00269534

17. Cetin E.S. Induction of secondary metabolite production by UV-C radiation in Vitis vinifera L. Okuzgozu callus cultures. Biological Research. 2014;47(1):37. https://doi.org/10.1186/0717-6287-47-37

18. Томилова С.В., Глоба Е.Б., Демидова Е.В., Носов А.М. Вторичный метаболизм в культуре клеток in vitro Тaxus spp // Физиология растений. 2023. Т. 70, № . С. 227-240. https://doi.org/10.31857/S0015330322600784

19. Zaitseva S.М., Kalashnikova Е.А., Kirakosyan R.N., Balakina А.А. In vitro cell cultures of Ginkgo biloba L., introduced in the Moscow region are promising sources of substances with high biological activity. Problems of Biological Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2024;27(10):67-78. https://doi.org/10.29296/25877313-2024-10-10

20. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia plantarum. 1962;15(3):473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

21. Способ клонального микроразмножения секвойи вечнозеленой (Sequoia sempervirens L.): Патент 2815450 Российская Федерация, МПК A01H 4/00, СПК A01H 4/00 / С.М. Зайцева, Е.А. Калашникова, Р.Н. Киракосян, Е.А. Болотина. 2023.

22. Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. Москва: Медицина, 1975. 297 с.

23. Носов А.М. Использование клеточных технологий для промышленного получения биологически активных веществ растительного происхождения // Биотехнология. 2010. № 5. С. 8-28.