scbookБиология растений и садоводство: теория, инновацииPlant Biology and Horticulture: theory, innovation2712-7788Federal State Funded Institution of Science “The Labour Red Banner Order Nikitsky Botanical Gardens – National scientific Center of the RAS”scbook-873Research ArticleБИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙБИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙКлональное микроразмножение in vitro Satureja montana L.Clonal micropropagation of Satureja montana L. in vitroЕгороваН. А.YegorovaN. A.

Наталья Алексеевна Егорова 

295043, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, д. 150 

yegorova.na@mail.ruКоваленкоМ. С.KovalenkoM. S.

Мария Сергеевна Коваленко 

295043, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, д. 150 

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма РАНRussian Federation20262905202601 (178)96108Copyright © Егорова Н.А., Коваленко М.С., 20262026Егорова Н.А., Коваленко М.С.Yegorova N.A., Kovalenko M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://scbook.elpub.ru/jour/article/view/873

Чабер горный (Satureja montana L.) – ценное эфиромасличное и лекарственное растение, продукты переработки которого применяются в медицине в качестве противомикробного, противогрибкового, спазмолитического, противовирусного средства, в основном благодаря высокому содержанию карвакрола в эфирном масле. Для внедрения новых высокопродуктивных сортов в производство актуально использование биотехнологических приемов размножения. Цель работы – изучение особенностей развития эксплантов на основных четырех этапах размножения и разработка протокола клонального микроразмножения на примере трех сортов S. montana. Подобраны питательные среды для введения в культуру in vitro эксплантов (сегментов стебля с 1 узлом) для сортов Аргентум и Электрум – среда Мурасиге и Скуга (MS) с 0,5 мг/л кинетина; и сорта Мельхиор – МС с 0,5 мг/л кинетина и гибберелловой кислоты (GA3). Установлено, что на 2-м этапе микроразмножения максимальные коэффициенты размножения (4,2–5,6 за одно субкультивирование) у сортов Электрум и Аргентум обеспечивала среда МС с кинетином (0,5 мг/л) и GA3 (0,5 мг/л), а у сорта Мельхиор – безгормональная среда МС. При культивировании на этих средах, в отличие от сред с 6- бензиламинопурином и тидиазуроном, не наблюдали нежелательной витрификации побегов и каллусообразования. Выявлены генотипические различия – из трех изученных сортов более высокие морфометрические параметры и коэффициент размножения наблюдали у ‘Электрума’. Для укоренения in vitro рекомендована питательная среда ½ МС с 0,5 мг/л индолил-3-масляной кислоты, на которой частота укоренения достигала 93,8 %. При адаптации ex vitro показана наибольшая эффективность использования в качестве субстрата перлита, который обеспечивал максимальную частоту приживаемости (до 88,2%) и массу растений. В результате исследований впервые разработан протокол клонального микроразмножения S. montana, который предназначен для ускоренного размножения ценных образцов в селекции и получения качественного посадочного материала для сельскохозяйственного производства.

Mountain savory (Satureja montana L.) is a valuable essential oil and medicinal plant, the processed products of which are used in medicine as an antimicrobial, antifungal, antispasmodic, antiviral agent, mainly due to the high carvacrol content in the essential oil. For introduction of new highly productive cultivars into production, the use of biotechnological reproduction methods is relevant. The aim of the work is to study the features of explant development at the four main propagation stages and to develop clonal micropropagation protocol using three S. montana cultivars as an example. Culture media were selected for introducing explants (stem segments with 1 node) into in vitro culture for the Argentum and Electrum cultivars (MS medium with 0.5 mg/l kinetin) and the Melchior cultivar (MS with 0.5 mg/l kinetin and GA3). It was established that at the 2nd stage of micropropagation, the maximum multiplication index (4.2–5.6 per subcultivation) for the Electrum and Argentum cultivars were provided by the MS medium with kinetin (0.5 mg/l) and GA3 (0.5 mg/l), and for the Melchior cultivar – by the hormone-free MS medium. When culturing on these media, unlike media with BAP and TDZ, no undesirable vitrification of shoots or callus formation was observed. Genotypic differences were revealed: of the three studied cultivars, higher morphometric parameters and multiplication index were observed in ‘Electrum’. For in vitro rooting, a culture medium of ½ MS with 0.5 mg/l IBA is recommended, on which the rooting frequency reached 93.8%. During ex vitro adaptation, the greatest efficiency was demonstrated when using perlite as a substrate, which ensured the maximum survival rate (up to 88.2%) and plant weight. As a result of the research, a protocol for S. montana clonal micropropagation was developed for the first time, which is intended for the accelerated propagation of valuable samples in breeding and obtaining high-quality planting material for agricultural production.

чабер горныйразмножение in vitroсортэксплантпитательная средаукоренение in vitroадаптация ex vitromountain savorypropagation in vitrocultivarexplantculture mediumrooting in vitroadaptation ex vitroРабота выполнена в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования РФ FNZW-2022-0008. В исследованиях использовались сорта чабера горного из коллекции генофонда пряно-ароматических, эфиромасличных и лекарственных растений ФГБУН «НИИСХ Крыма» (УНУ № 507515 http//www.ckprf.ru.).ReferencesЕгорова Н.А. Биотехнология эфиромасличных растений: создание новых форм и микроразмножение in vitro. Симферополь: Автограф, 2021. 315 с. DOI: 10.33952/2542-0720-2021-978-5-6045452-9-4).Yegorova N.A. Biotechnology of essential oil plants: creation of new forms and micropropagation in vitro. Simferopol: “Avtograf”, 2021. 315 p. DOI: 10.33952/2542-0720-2021-978-5-6045452-9-4.Железняк Т., Ворнику З. Семенное и вегетативное размножение чабера горного. В кн.: Ştiinţa în Nordul Republicii Moldova: realizări, probleme, perspective, 21-22 iunie 2019, Bălți. Balti, Republic of Moldova: Tipogr. „Indigou Color”, 2019. Ediția 3. P. 164–168.Jelezniak T., Vorniku Z. Seed and vegetative propagation of mountain savory (Satureja montana L.) In: Ştiinţa în Nordul Republicii Moldova: realizări, probleme, perspective, 21-22 iunie 2019, Bălți. Balti. Republic of Moldova: Tipogr. „Indigou Color”, 2019. Ediția 3. 164– 168 (In Russian)Паштецкий В.С., Тимашева Л.А., Пехова О.А., Данилова И.Л., Серебрякова О.А. Эфирные масла и их качество. Симферополь: «АРИАЛ», 2021. 212 с.Pashtetskiy V.S., Timasheva L.A., Pekhova O.A., Danilova I.L., Serebryakova O.A. Efirnyye masla i ikh kachestvo [Essential oils and their quality]. Simferopol: “ARIAL”, 2021. 212 p. (In Russian)Платонова Т.В. Оценка перспективных клонов чабера горного (Satureja montana L.) в Предгорном Крыму // Инновации в науке. 2015. № 44. С. 57-61.Platonova T.V. Evaluation of promising clones of winter savory (Satureja montana L.) in the premountain Crimea // Innovatsii v nauke. 2015. 44:57–61. (In Russian)Постникова О.Н., Шевкопляс Л.А., Куевда Т.А., Сатаева Т.П., Кирсанова М.А., Логадырь Т.А. Влияние эфирного масла Satureja montana L. на рост культур условнопатогенных микроорганизмов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022. 99. 6. С. 701–707. DOI: 10.36233/0372-9311-262.Postnikova O.N., Shevkoplyas L.A., Kuevda T.A., Sataeva T.P., Кirsanova M.A., Logаdyr T.A. Еffect of the essential oil of Satureja montana L. on the growth of cultures of conditionally pathogenic microorganisms // Zhurnal mikrobiologii, èpidemiologii i immunobiologii. 2022. 99:P. 701–707. DOI: 10.36233/0372-9311-262 (In Russian)Ушакова И.Т., Беспалько Л.В., Харченко В.А., Молчанова А.В., Левко Г.Д. Изменчивость основных хозяйственно ценных признаков у чабера горного (Satureja montana L.) сорта Бобрик // Овощи России. 2019. № 3. С. 25–29. DOI:10.18619/2072-9146-2019-3-25-29.Ushakova I.T., Bespalko O.V., Kharchenko V.A., Molchanova A.V., Levko G.D. Variability of the main agronomic valuable traits in mountain savory (Satureja montana L.) in ‘Bobrik’ varieties // Ovoshchi Rossii. 2019. 3:25–29. DOI:10.18619/2072-9146-2019-3-25-29 (In Russian)Хлебникова Д.А., Чередниченко М.Ю. Влияние минерального состава питательной среды на рост Satureja hortensis L. в культуре in vitro // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2018. 3 (72). С. 360–362.Khlebnikova D.A., Cherednichenko M.Yu. The influence of mineral composition of the nutrient medium on the growth of Satureja hortensis L. in vitro culture // Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. 3(78):360–362 (In Russian)Abdelshafeek K.A., Osman A.F., Mouneir S.M., Elhenawy A.A., Abdallah W.E. Phytochemical profile, comparative evaluation of Satureja montana alcoholic extract for antioxidants, anti-inflammatory and molecular docking studies // BMC Complement Med Ther. 2023. Vol. 23. P. 108. DOI: 10.1186/s12906-023-03913-0.Abdelshafeek K.A., Osman A.F., Mouneir S.M., Elhenawy A.A., Abdallah W.E. Phytochemical profile, comparative evaluation of Satureja montana alcoholic extract for antioxidants, anti-inflammatory and molecular docking studies // BMC Complement Med Ther. 2023. Vol. 23. P. 108. DOI: 10.1186/s12906-023-03913-0.Alirezalu K., Pateiro M., Yaghoubi M., Alirezalu A., Peighambardoust S.H., Lorenzo J.M. Phytochemical constituents, advanced extraction technologies and technofunctional properties of selected Mediterranean plants for use in meat products. A comprehensive review // Trends in Food Science & Technology. 2020. Vol. 100. P. 292–306. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.04.010.Alirezalu K., Pateiro M., Yaghoubi M., Alirezalu A., Peighambardoust S.H., Lorenzo J.M. Phytochemical constituents, advanced extraction technologies and technofunctional properties of selected Mediterranean plants for use in meat products. A comprehensive review // Trends in Food Science & Technology. 2020. Vol. 100. P. 292–306. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.04.010.Cardoso J.C., Gerald L.T.S., Teixeira da Silva J.A. [Eds.: V. M. Loyola-Vargas, N. Ochoa-Alejo]. Micropropagation in the Twenty-First Century. In: Plant cell culture protocols (4th edition). New York: Humana Press, 2018. P. 17–46.Cardoso J.C., Gerald L.T.S., Teixeira da Silva J.A. [Eds.: V. M. Loyola-Vargas, N. Ochoa-Alejo]. Micropropagation in the Twenty-First Century. In: Plant cell culture protocols (4th edition). New York: Humana Press, 2018. P. 17–46.Hudz N., Makowicz E., Shanaida M., Białon M., Jasicka-Misiak I., Yezerska O., Svydenko L., Wieczorek P.P. Phytochemical evaluation of tinctures and essential oil obtained from Satureja montana herb // Molecules. 2020. 25. No 4763.Hudz N., Makowicz E., Shanaida M., Białon M., Jasicka-Misiak I., Yezerska O., Svydenko L., Wieczorek P.P. Phytochemical evaluation of tinctures and essential oil obtained from Satureja montana herb // Molecules. 2020. 25. No 4763.Jafari F., Ghavidel F., Zarshenas M.M. A critical overview on the pharmacological and clinical aspects of popular Satureja species // J. Acupunct. Meridian Stud. 2016. Vol. 9. P. 118–127. DOI: 10.1016/j.jams.2016.04.003Jafari F., Ghavidel F., Zarshenas M.M. A critical overview on the pharmacological and clinical aspects of popular Satureja species // J. Acupunct. Meridian Stud. 2016. Vol. 9. P. 118–127. DOI: 10.1016/j.jams.2016.04.003Mirjani L., Salimi A., Matinizadeh M., Razavi K., Shahbazi M. Effective factors on micropropagation of medicinal plant of Satureja khuzistanica // Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research. 2018. 26. No.1. DOI: 10.22092/ijrfpbgr.2018.109250.1235.Mirjani L., Salimi A., Matinizadeh M., Razavi K., Shahbazi M. Effective factors on micropropagation of medicinal plant of Satureja khuzistanica // Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research. 2018. 26. No.1. DOI: 10.22092/ijrfpbgr.2018.109250.1235.Mozafari A.A., Vafaee Y., Karami E. In vitro propagation and conservation of Satureja avromanica Maroofi – an indigenous threatened medicinal plant of Iran // Physiol. Mol. Biol. Plants. 2015. 21(3). P. 433–439.Mozafari A.A., Vafaee Y., Karami E. In vitro propagation and conservation of Satureja avromanica Maroofi – an indigenous threatened medicinal plant of Iran // Physiol. Mol. Biol. Plants. 2015. 21(3). P. 433–439.Murashige T., Skoog F.A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962.15 (3). P. 473–497.Murashige T., Skoog F.A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol. Plant. 1962.15 (3). P. 473–497.Navarro-Rocha J., Andrés M.F., Díaz C.E., Burillo J., González-Coloma A. Composition and biocidal properties of essential oil from pre-domesticated Spanish Satureja montana // Industrial Crops and Products. 2020. 145. No. 111958. DOI: 10.1016/j.indcrop.2019.111958Navarro-Rocha J., Andrés M.F., Díaz C.E., Burillo J., González-Coloma A. Composition and biocidal properties of essential oil from pre-domesticated Spanish Satureja montana // Industrial Crops and Products. 2020. 145. No. 111958. DOI: 10.1016/j.indcrop.2019.111958Navroski M.C.I., Waldow D.A.G., Reiniger L.R.S., Golle D.P., Curti A.R., Pereira M.O. Multiplicação in vitro de segmentos apicais caulinares de segurelha (Satureja hortensis L.) // Rev. Bras. Pl. Med. Campinas. 2014. 16 (1). P. 117–121.Navroski M.C.I., Waldow D.A.G., Reiniger L.R.S., Golle D.P., Curti A.R., Pereira M.O. Multiplicação in vitro de segmentos apicais caulinares de segurelha (Satureja hortensis L.) // Rev. Bras. Pl. Med. Campinas. 2014. 16 (1). P. 117–121.Rafie Hamidpour, Soheila Hamidpour, Parvin Doostmohamadi. Chemistry, Pharmacology and Medicinal Property of Savory (Satureja L.) to Prevent and Cure Illnesses such as Diabetes, Cardiovascular Disease, Alzheimer ’s Disease, and Cancer // Cancer Sci Res. 2019. 2 (1). P. 1–5.Rafie Hamidpour, Soheila Hamidpour, Parvin Doostmohamadi. Chemistry, Pharmacology and Medicinal Property of Savory (Satureja L.) to Prevent and Cure Illnesses such as Diabetes, Cardiovascular Disease, Alzheimer ’s Disease, and Cancer // Cancer Sci Res. 2019. 2 (1). P. 1–5.Sarropoulou V., Maloupa E. In vitro propagation of Satureja thymbra L. (Lamiaceae): A valuable aromatic medicinal native plant of the Mediterranean region // GSC Biological and Pharmaceutical sciences. 2019. 9 (2). P. 009–020.Sarropoulou V., Maloupa E. In vitro propagation of Satureja thymbra L. (Lamiaceae): A valuable aromatic medicinal native plant of the Mediterranean region // GSC Biological and Pharmaceutical sciences. 2019. 9 (2). P. 009–020.Tepe B., Cilkiz M.A. A pharmacological and phytochemical overview on Satureja // Pharmaceutical Biology. 2015. 54 (3). P. 375–412. DOI:10.3109/13880209.2015.1043560.Tepe B., Cilkiz M.A. A pharmacological and phytochemical overview on Satureja // Pharmaceutical Biology. 2015. 54 (3). P. 375–412. DOI:10.3109/13880209.2015.1043560.Teshomе I., Teshome S., Soromessa T., Feyissa T. Development of an efficient in vitro propagation protocol for Satureja punctata – A rare aromatic and medicinal plant // Taiwania. 2016. 61 (1). P. 41–48. DOI:10.6165/tai.2016.61.41.Teshomе I., Teshome S., Soromessa T., Feyissa T. Development of an efficient in vitro propagation protocol for Satureja punctata – A rare aromatic and medicinal plant // Taiwania. 2016. 61 (1). P. 41–48. DOI:10.6165/tai.2016.61.41.Teshome S., Soromessa T., Feyissa T. In vitro propagation of a threatened medicinal plant Satureja abyssinica through nodal explants – antimicrobial and antifungal herb // IJBST. 2017. 10 (3). P. 20–25.Teshome S., Soromessa T., Feyissa T. In vitro propagation of a threatened medicinal plant Satureja abyssinica through nodal explants – antimicrobial and antifungal herb // IJBST. 2017. 10 (3). P. 20–25.Vladic J., Vidović S., Acimovic М., Gavarić A., Jokić S. Satureja montana: Cultivation, Production and Uses. Medicinal Plants: Production, Cultivation and Uses. Matthias, Aubert; Laisné, Nicolas (ur.). New York (NY): Nova Science Publishers, 2017. P. 27–58.Vladic J., Vidović S., Acimovic М., Gavarić A., Jokić S. Satureja montana: Cultivation, Production and Uses. Medicinal Plants: Production, Cultivation and Uses. Matthias, Aubert; Laisné, Nicolas (ur.). New York (NY): Nova Science Publishers, 2017. P. 27–58.Vrancheva R., Dincheva I., Aneva I., Georgiev V., Pavlov A. GC-MS-based metabolite profiling of wild and in vitro growing plants of Satureja montana L. // Доклади на Българската академия на науките. 2022. 75 (1). P. 150–158. DOI:10.7546/CRABS.2022.01.18Vrancheva R., Dincheva I., Aneva I., Georgiev V., Pavlov A. GC-MS-based metabolite profiling of wild and in vitro growing plants of Satureja montana L. // Доклади на Българската академия на науките. 2022. 75 (1). P. 150–158. DOI:10.7546/CRABS.2022.01.18

The authors declare that there are no conflicts of interest present.