Технология клонального микроразмножения реликтовых голосеменных растений Sequoia sempervirens (D. Don) Endl.

С.М. Зайцева; Е.Л. Болотина; Е.А. Калашникова; Р.Н. Киракосян

doi:10.37482/0536-1036-2026-2-73-87

Авторы

С.М. Зайцева Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127434; Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина, ул. Академика Скрябина, д. 23, Москва, Россия, 109472 https://orcid.org/0000-0001-9137-3774
Е.Л. Болотина Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127434 https://orcid.org/0009-0007-9006-6044
Е.А. Калашникова Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева, ул. Ботаническая, д. 35, Москва, Россия, 127276 https://orcid.org/0000-0002-2655-1789
Р.Н. Киракосян Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127434 https://orcid.org/0000-0002-5244-4311

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-2-73-87

Ключевые слова:

Sequoia, клоны, реликтовые голосеменные растения, in vitro

Аннотация

Sequoia sempervirens (D. Don) Endl. – самое высокое реликтовое растение, способное накапливать уникальные вторичные метаболиты, которые могут найти применение в фармакогнозии. Секвойя вечнозеленая репродуктивно уязвима, поэтому особую актуальность приобретают методы биотехнологии для создания генетических банков и биоресурсных коллекций in vitro. Объектом исследования служили черенки S. sempervirens, заготовленные с дерева, произрастающего в фондовой оранжерее Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН (Москва). В работе изучали связь минерального и гормонального составов питательной среды, а также расположения части побега, с которой изолирован черенок, и эффективности размножения секвойи in vitro. Ступенчатая стерилизация 0,1%-м раствором хлорида ртути в течение 18 мин приводила к получению хорошо растущей стерильной культуры (более 80 %). Установлено, что первоначально необходимо выращивать черенки на безгормональной питательной среде, содержащей минеральные соли по MS, а в дальнейшем на среде, в состав которой включены 2 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты + 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина + 0,5 мг/л нафталинуксусной кислоты либо 2 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты + 2 мг/л N6-(дельта-2-изопентенил)-аденина для размножения. Для укоренения целесообразно переносить регенеранты на питательную среду с 2 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты + 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина + 0,5 мг/л нафталинуксусной кислоты в составе. После формирования клонами корневой системы они помещаются в почвенный субстрат под полиэтиленовое укрытие при 16-часовом фотопериоде для адаптации к условиям ex vitro.

Благодарности: Коллектив авторов выражает признательность агроному Главного Ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН Кучерову Антону Валерьевичу за предоставление растительного материала. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 24-76-00070 «Получение клеточных культур in vitro реликтовых и находящихся под угрозой исчезновения голосеменных растений рода Sequoia и изучение биологической активности ее метаболитов» (РГАУ – МСХА им. К.А. Тимирязева).

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

С.М. Зайцева, Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127434; Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина, ул. Академика Скрябина, д. 23, Москва, Россия, 109472

канд. биол. наук, доц.; ResearcherID: AAE-5391-2022

Е.Л. Болотина, Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127434

аспирант;

Е.А. Калашникова, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева, ул. Ботаническая, д. 35, Москва, Россия, 127276

д-р биол. наук, проф.;

Р.Н. Киракосян, Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127434

канд. биол. наук, доц.;

Библиографические ссылки

Болотина Е.А., Зайцева С.М., Голиванов Я.Ю., Таций Г.Р., Бисембаев Т.Н. Агробактериальная трансформация микроклонов Sequoia sempervirens (D. Don) endl. Геном GFP // Тез. докл. XII Междунар. науч. конф. молодых ученых. М., 2024. С. 78–82.

Bolotina E.A., Zaytseva S.M., Golovanov Ya.Yu., Tatsiy G.R., Bisembaev T.N. Agrobacterial Transformation of Sequoia sempervirens (D. Don) Microclones Endl. The GFP Genome. Proceedings of the XII International Scientific Conference of Young Scientists. Moscow, 2024, pp. 78–82. (In Russ.).

Зайцева С.М., Калашникова Е.А., Киракосян Р.Н. Влияние эндогенных полифенолов, фотопериода и минерального состава питательной среды на формирование каллусной ткани реликтовых голосеменных растений Sequoia sempervirens (D. Don) Endl. // Вопр. биологич., фармацевтич. и медицинск. хим. 2023. № 3(26). С. 46–57.

Zaytseva 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 Relict Gymnosperms Sequoia sempervirens. Voprosy Biologicheskoy, Farmatsevticheskoy i Meditsinskoy Khimii = Questions of Biological, Pharmaceutical and Medicinal Chemistry, 2023, no. 3(26), pp. 46–57. (In Russ.). https://doi.org/10.29296/25877313-2023-03-06

Калашникова Е.А., Чередниченко М.Ю., Киракосян Р.Н., Зайцева С.М., Карсункина Н.П., Халилуев М.Р., Хлебникова Д.А., Поливанова О.Б., Лобанова В.А. Основы биотехнологии. Практикум. М., 2023, 160 с.

Kalashnikovа E.A., Cherednichenko M.Yu., Kirakosyan R.N., Zaytseva S.M., Korsunkina N.P., Khaliluyev M.R., Khlebnikova D.A., Polivanova O.B., Lobanova V.A. Fundamentals of Biotechnology. Practical work. Moscow, 2023. 160 p. (In Russ.).

Коровин В.В., Курносов Г.А. Капы // Вестн. МГУЛ – Лесн. вестн. 2000. № 4. С. 29–34.

Korovin V.V., Kurnosov G.A. Kapy. Lesnoy vestnik = Forestry bulletin, 2000, no. 4, pp. 29–34. (In Russ.).

Султонова М.С. Особенности микроклонального размножения и органогенез некоторых представителей хвойных пород (Sequoiadendron giqanteum Lindl и Biota orientalis L.): автореф. дис. … канд. с.-х. наук. СПб., 2016. 24 с.

Sultanova M.S. Features of Microclonal Reproduction and Organogenesis of Some Representatives of Coniferous Species (Sequoiadendron giganteum Lindl. and Biota orientalis L.): Cand. Agric. Sci. Abs. St. Petersburg, 2016. 24 p. (In Russ.).

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 // Журн. СФУ. Сер.: Биология. 2013. Т. 6, № 1. С. 44–60.

Tretyakova I.N., Voroshilova E.V., Shuvaev D.N., Lukina A.S. Callus Formation and Induction of Somatic Embryos, in in vitro Culture in Pinus sibirica Du Tour. Zhurnal SFU = SibFU Journal. Biology, 2013, vol. 6, no. 1, pp. 44–60. (In Russ.).

Филиппова И.П. Витрификация у эксплантов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в культуре in vitro // Вестн. Красноярск. гос. аграрн. ун-та. 2009. № 8. C. 85–88.

Filippova I.P. Vitrification in Explants of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) in in vitro Culture. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universitetata = Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University, 2009, no. 8, pp. 85–88. (In Russ.).

Abbasin Z., Zamani S., Movahedi S., Khaksar G., Sayed Tabatabaei B.E. In vitro Micropropagation of Yew (Taxus baccata) and Production of Plantlets. Biotechnology, 2010, no. 9, pp. 48–54. https://doi.org/10.3923/biotech.2010.48.54

Ahuja M.R. Strategies for Conservation of Germplasm in Endemic Redwoods in the Face of Climate Change: A Review. Plant Genetic Resources, 2011, no. 9(03), pp. 411–422. https://doi.org/10.1017/S1479262111000153

Asensio E., de Medinacelli Juan-Méndez R., Juan-Vicedo J. In vitro Propagation and Phytochemistry of Thymol-Producing Plants From a Horticultural Form of Thymus × josephi-angeli Mansanet & Aguil. (Lamiaceae). Horticulturae, 2022, no. 8, p. 1188. https://doi.org/10.3390/horticulturae8121188

Balogh B., Anderson A.B. Chemistry of the Genus Sequoia – II: Isolation of Sequirins, New Phenolic Compounds from the Coast Redwood (Sequoia sempervirens). Phytochemistry, 1965, vol. 4, iss. 4, pp. 569–575. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)86218-4

Bon M-C., Riccardi F., Monteuuis O. Influence of Phase Change Within a 90-Year-Old Sequoia sempervirens on Its in vitro Organogenic Capacity and Protein Patterns. Trees, 1994, no. 8, pp. 283–287. https://doi.org/10.1007/BF00202672

Brown P.M. OLDLIST: A Database of Maximum Tree Ages. Radiocarbon. Tree Rings, Environment, and Humanity. Eds. J.S. Dean, D.M. Meko, T.W. Swetnam. The University of Arizona, Tucson, 1996, pp. 727–731.

Carroll A.L., Sillett S.C., Kramer R.D. Millennium-Scale Crossdating and Inter-Annual Climate Sensitivities of Standing California Redwoods. Plos One, 2014, no. 9(7), e102545. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0102545

Christian T. Sequoiadendron Giganteum. From the Website Trees and Shrubs Online. Available at: https://www.treesandshrubsonline.org/articles/sequoiadendron/sequoiadendron-giganteum/ (accessed 21.06.25).

Clark J.W. Natural Decay Resistance of the Heartwood of Coast Redwood Sequoia sempervirens (D. Don) Endl. Forest Products Journal, 1983, vol. 33, no. 5, pp. 15–20.

Disney M., Burt A., Wilkes P., Armston J., Duncanson L. New 3D Measurements of Large Redwood Trees for Biomass and Structure. Scientific Reports, 2020, no. 10, art. no. 16721.

Douhovnikoff V., Dodd R.S. Intra-Clonal Variation and a Similarity Threshold for Identification of Clones: Application to Salix exigua Using AFLP Molecular Markers. Theoretical and Applied Genetics, 2003, no. 106, pp. 1307–1315. https://doi.org/10.1007/s00122-003-1200-9

Eckert Christopher G. The Loss of Sex in Clonal Plants. Ecology and Evolutionary Biology of Clonal Plants: Proceedings of Clone-2000. An International Workshop Held in Obergurgl. Springer Netherlands, 2002, pp. 279–298.

El-Hawary S.S., Abd El-Kader E.M., Rabeh M.A., Abdel Jaleel G.A., Arafat M.A., Schirmeister T., Abdelmohsen U.R. Eliciting Callus Culture for Production of Hepatoprotective Flavonoids and Phenolics from Sequoia sempervirens (D. Don Endl). Nat Prod Res, 2020, no. 34(21), pp. 3125–3129. https://doi.org/10.1080/14786419.2019.1607334

Francis E., Asner G.P., Mach K.J., Field C.B. Landscape Scale Variation in the Hydrological Niche of California Coast Redwood. Ecography, 2020, no. 43, pp. 1305–1315. https://doi.org/10.1111/ecog.05080

Hall G.D., Langenheim J.H. Temporal Changes in the Leaf Monoterpenes of Sequoia sempervirens. Biochemical Systematics and Ecology, 1986, vol. 14, no. 1, pp. 61–69. https://doi.org/10.1016/0305-1978(86)90086-4

Ishii H.T., Jennings G.M., Sillett S.C., Koch G.W. Hydrostatic Constraints on Morphological Exploitation of Light in Tall Sequoia sempervirens Trees, Oecologia, 2008, vol. 156, pp. 751–763. https://doi.org/10.1007/s00442-008-1032-z

Kirakosyan R.N., Kalasnikova E.A., Bolotina E.A., Saleh A., Balakina A.A., Zaytseva S.M. 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. Life, 2024, no. 14, p. 1694. https://doi.org/10.3390/life14121694

McCown B.H., Lloyd G. Woody Plant Medium (WPM) – A Mineral Nutrient Formulation for Microculture of Woody Plant Species. HortScience, 1981, no. 16, pp. 453–453.

Mihaljevic S. Root Formation in Micropropagated Shoots of Sequoia sempervirens Using Agrobacterium. Plant science, 1999, vol. 141, no. 1, pp. 73–80. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(98)00223-4

Moraes C., Navroski M.C., de Oliveira Pereira M., de Oliveira L.M., Miranda I.A., Nascimento B., Angelo A.C., Nicoletti M.F., Mantovani A., Pereira da Silva Filho D. Seed Quality and Seedling Production of Sequoia sempervirens, Sequoiadendron giganteum, and Pseudotsuga menziesii. Forests, 2025, no. 16(2), p. 352. https://doi.org/10.3390/f16020352

Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bioassays with Tabacco Tissue Cultures. Physiol. Plant, 1962, vol. 15, pp. 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

Nydick K.R., Stephenson N.L., Ambrose A.R., Asner G.P., Baxter W.L., Das A.J., Dawson T., Martin R.E., Paz-Kagan T. Leaf to Landscape Responses of Giant Sequoia to Hotter Drought: An Introduction and Synthesis for the Special Section. Forest Ecology and Management, 2018, vol. 419, pp. 249–256. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.03.028

O’Hara K.L., Berrill J.P. Epicormic Sprout Development in Pruned Coast Redwood: Pruning Severity, Genotype, and Sprouting Characteristics. Annals of Forest Science, 2009, vol. 66, p. 409. https://doi.org/10.1051/forest/2009015

Hartesveldt R.J., Harvey T.H., Shellhammer H.S., Stecker R.D. Sequoias’ Dependence on Fire. Science, 1969, vol. 166, iss. 3905, pp. 552–553. https://doi.org/10.1126/science.166.3905.552.b

Rogers D.L. Spatial patterns of allozyme variation and clonal structure in Coast redwood (Sequoia sempervirens). University of California, Berkeley, 1994. 342 p.

Sârbu A., Cogalniceanu G., Smarandache D., Pascale G. Morpho-Anatomical Studies on Vegetative Organs of Sequoia sempervirens, in vitro Culture on Carbon Microstructure Substrates. Acta Horti Botanici Bucurestiensis, 2008, no. 35, pp. 51–59.

Sillett S.C. et al. How Do Tree Structure and Old Age Affect Growth Potential of California Redwoods? Ecological Monographs, 2015, vol. 85, iss. 2, pp. 181–212. https://doi.org/10.1890/14-1016.1

Sillett S.C., Antoine M.E., Carroll A.L., Graham M.E., Chin A.R., Van Pelt R. Rangewide Climatic Sensitivities and Non-Timber Values of Tall Sequoia sempervirens Forests. Forest Ecology and Management, 2022, vol. 526, 120573. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120573

Sillett S.C., Van Pelt R. Trunk Reiteration Promotes Epiphytes and Water Storage in an Old-Growth Redwood Forest Canopy. Ecological Monographs, 2007, no. 77(3), pp. 335–359. https://doi.org/10.1890/06-0994.1

Biblin S., Russell W., Wilkin K. Long-Term Influence of Prescribed Burning on Subsequent Wildfire in an Old-Growth Coast Redwood Forest. Fire Ecology, 2025, vol. 21, no. 11. https://doi.org/10.1186/s42408-025-00356-5

Thomas H.H., Shellhammer H.S., Stecker R.S. National Park Service Giant Sequoia Ecology. U.S. Department of the Interior, National Park Service, 1980. 182 p.