Клональное микроразмножение отборных форм Malus niedzwetzkyana Dieck с высокой интродукционной устойчивостью в городских условиях

Актуальность. В настоящее время использование междисциплинарного подхода, основанного на сочетании традиционных интродукционных методов и приемах клонального микроразмножения, позволяет решить одну из ключевых задач интродукции по созданию биоресурсных коллекций, состоящих из отборных экземпляров растений с ценными хозяйственными признаками, устойчивых к неблагоприятным условиям городской среды.
Материалы и методы. Проведенное интродукционное исследование выявило семь экземпляров Malus niedzwetzkyana Dieck, устойчивых к урбанизированным условиям, с высокими показателями развития кроны и долговечности. Данные растения послужили исходным материалом для разработки протокола клонального микроразмножения и сохранения in vitro отборных форм этого вида.
Результаты. Установлено, что у M. niedzwetzkyana наиболее благоприятный срок взятия растительного материала для введения в культуру in vitro – начало периода активного роста вегетативных побегов после цветения. Самый оптимальный способ стерилизации растительного материала – ступенчатый режим с использованием спирта, гипохлорита натрия и нитрата серебра, позволяющий получить от 50 до 70% стерильных эксплантов и максимальный процент пролиферации меристем. На этапе микроклонального размножения сочетание 0,8 мг/л бензоаминапурина (БАП) с 0,14 мг/л индолил-3-масляной кислоты (ИМК) позволило существенно повысить коэффициент размножения (в среднем до 5,3 ± 0,7) и улучшить морфометрические показатели микропобегов; максимальная частота пролиферации побегов составила 100%. Выход адаптированных к условиям ex vitro побегов составил 90%.
Заключение. Разработанный протокол клонального микроразмножения позволил ввести в культуру in vitro и размножить отборные формы M. niedzwetzkyana с целью создания ресурсной базы родового комплекса Malus Mill. для дальнейших фундаментальных и прикладных исследований.

1. Барсукова О.Н. Изучение и перспективы селекционного использования яблони Недзвецкого (Malus niedzwetzkyana Dieck). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):64-69. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-64-69

2. Чиндяева Л.Н., Томошевич М.А., Беланова А.П., Банаев Е.В. Древесные растения в озеленении сибирских городов. Новосибирск: Гео; 2018.

3. Чурикова О.А Сохранение видов яблони в коллекции in vitro. Селекция и сорторазведение садовых культур. 2019;6(2):97-99.

4. Harris S.A., Robinson J.P., Juniper B.E. Genetic clues to the origin of the apple. Trends in Genetics. 2002;18(8):426-430. DOI: 10.1016/s0168-9525(02)02689-6

5. Ji X.H., Wang Y.T., Zhang R., Wu S.J., An M.M., Li M. et al. Effect of auxin, cytokinin and nitrogen on anthocyanin biosynthesis in callus cultures of red-fleshed apple (Malus sieversii f. niedzwetzkyana). Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2015;120(1):325-337. DOI: 10.1007/s11240-014-0609-y

6. Jiang H., Zhou T., Fan J., Zhang D., Zhang L., Sun Y. et al. ‘Yangzhi Yu’: a double-flowered ornamental crabapple. HortScience. 2020;55(4):589-590. DOI: 10.21273/HORTSCI14677-19

7. Kakimzhanova A.A., Dyussembekova D., Nurtaza A. Yessimseitova A.K., Shevtsov A., Lutsay V. et al. An efficient micropropagation system for the vulnerable wild apple species, Malus sieversii, and confirmation of its genetic homogeneity. Erwerbs-Obstbau. 2023;65(5):621-632. DOI: 10.1007/s10341-022-00720-8

8. Ханбабаева О.Е, Левко Г.Д., Кукуричкин Г.М. Создание биоресурсных коллекций родовых комплексов декоративных травянистых растений в ботанических садах и научно-исследовательских учреждениях. В кн.: Безопасный Север – чистая Арктика: сборник материалов V Всероссийской (с международным участием) научнопрактической конференции, 13–14 апреля 2023 г., Сургут / под ред. А.А. Исаева. Сургут, 2023. С.329-331.

9. Хлесткина Е.К. Генетические ресурсы России: от коллекций к биоресурсным центрам. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022;183(1):9-30. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-1-9-30

10. Лехнер М.П. Интродукция яблони (Malus Mill.) в Кузбасском ботаническом саду. Ботанические исследования Сибири и Казахстана. 2019;(25):98-101.

11. Лихонос Ф.Д. Обзор видов в роде Malus Mill. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1974;52(3):16-34.

12. Liu Y.N. Studies of standard description and database construction of Malus cultivars. Beijing: Chinese Academy of Forestry; 2018. [in Chinese]

13. Magyar-Tábori K., Dobránszki J., Teixeira da Silva J., Bulley S., Hudak I. The role of cytokinins in shoot organogenesis in apple. Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2010;101(3):251-267. DOI: 10.1007/s11240-010-9696-6

14. Матушкина О.В., Пронина И.Н. Новое в технологии in vitro плодовых культур. Плодоводство и ягодоводство России. 2008;18:224-232.

15. Murashige T., Skoog F.A. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

16. Nurtaza A., Karimova V., Magzumova G., Muranets A., Kakimzhanova A. Effect of pH, light intensity, and fertilizers on acclimatization of endangered rooted plantlets Malus niedzwetzkyana for restoration in nature. Journal of Plant Nutrition. 2023;46(12):2850-2864. DOI: 10.1080/01904167.2022.2160756

17. Nurtaza A., Karimova V., Magzumova G., Muranets A., Kakimzhanova A. The future of walnut–fruit forests in Kyrgyzstan and the status of the iconic Endangered apple Malus niedzwetzkyana. Oryx. 2019;53(3):415-423. DOI: 10.1017/S0030605318001230

18. Papikhin R., Muratova S., Dubrovsky E., Grigoryeva M. Development of methods for introducing hybrid progeny of Malus sieboldii Rehd. at in vitro conditions. E3S Web of Conferences. 2020;210:06024. DOI: 10.1051/e3sconf/202021006024

19. Ромаданова Н.В., Мишустина С.А., Матакова Г.Н., Рахимбаев И.Р., Кушнаренко С.В. Введение в культуру in vitro и микроклональное размножение перспективных сортов, клоновых подвоев и дикорастущих форм яблони. Ізденістер, нəтижелер = Исследование, результаты. 2013;3(059):142-149.

20. Ромаданова Н.В., Вечерко Н.А., Жумабеков Е.Ж. Сохранение генофонда яблони в коллекции in vitro. Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира – 2008: материалы II Всероссийской научно-практической конференции, Белгород, 19–21 августа 2008 г. / под ред. А.С. Демидова. Белгород; 2008. С.128-132.

21. Uchendu E.E., Paliyath G., Brown D.C., Saxena P.K. In vitro propagation of North American ginseng (Panax quinquefolius L.). In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2021;47:710-718. DOI: 10.1007/s11627-011-9379-y

22. Vasil’eva I.S., Paseshnichenko V.A., Udalova Z.V., Zinov’eva S.V. Steroid furostanol glycosides: a new class of natural adaptogenes (review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2009;45(5):463-472. DOI: 10.1134/S0003683809050019

23. Васильева О.Ю., Дорогина О.В., Кубан И.Н., Сарлаева И.Я., Буглова Л.В. Методические аспекты изучения биоресурсных коллекций редких и хозяйственно ценных растений. Садоводство и виноградарство. 2018;4(214):12-18. DOI: 10.31676/0235-2591-2018-4-12-18

24. Встовская Т.Н., Коропачинский И.Ю. Древесные растения Центрального сибирского ботанического сада. Новосибирск: Гео; 2005.

25. Wang N., Zheng Y., Duan N., Zhang Z., Ji X., Jiang S. et al. Comparative transcriptomes analysis of red- and whitefleshed apples in an F1 population of Malus sieversii f. niedzwetzkyana crossed with M. domestica ‘Fuji’. PLoS One. 2015;10(7):0133468. DOI: 10.1371/journal.pone.0133468

26. Yang M., Che S., Zhang Y., Song W., Yan G., Yu W. Malus niedzwetzkyana (Dieck) Langenf. transcriptome comparison and phylogenetic analysis with Malus sieversii (Ledeb.) Roem. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67(3):313-323. DOI: 10.1007/s10722-019-00871-w