agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2025.26.2.295-305agronauka-1991Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: РАСТЕНИЕВОДСТВООRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: PLANT GROWINGИзучение влияния NaCl на межвидовые гибриды Populus L. в условиях in vitroIn vitro study of the effect of NaCl on interspecific Populus L. hybridshttps://orcid.org/0000-0001-9116-6062ТерещенкоТ. В.TereshchenkoT. V.

Терещенко Татьяна Васильевна, младший научный сотрудник лаборатории биотехнологий

пр-кт Университетский, 97, г. Волгоград 400062

Tatyana V. Tereshchenko, junior researcher, the Laboratory of Biotechnologies

Universitetsky Avenue, 97, Volgograd, 400062

info@vfanc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1594-4181ЖолобоваО. О.ZholobovaO. O.

Жолобова Ольга Олеговна, кандидат биол. наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией биотехнологий

пр-кт Университетский, 97, г. Волгоград 400062

Olga  Zholobova, PhD in Biology, leading researcher, Head of the Laboratory of Biotechnologies

Universitetsky Avenue, 97, Volgograd, 400062

info@vfanc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8421-4767МогилевскаяИ. В.MogilevskayaI. V.

Могилевская Ирина Владимировна, кандидат биол. наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории биотехнологий

пр-кт Университетский, 97, г. Волгоград 400062

Irina V. Mogilevskaya, PhD in Biology, associate professor, leading researcher, the Laboratory of Biotechnologies

Universitetsky Avenue, 97, Volgograd, 400062

mogilevskaya-i@vfanc.ruФБГНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»РоссияFederal Scientific Centre for Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202525042025262295–305Copyright © Терещенко Т.В., Жолобова О.О., Могилевская И.В., 20252025Терещенко Т.В., Жолобова О.О., Могилевская И.В.Tereshchenko T.V., Zholobova O.O., Mogilevskaya I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1991

В условиях аридизации климата и опустынивания территорий, приводящих к вторичному засолению почв,  все больше земель подвергается преждевременной деградации и дальнейшему выводу их из сельскохозяйственного использования. Моделирование стресс-факторов в культуре in vitro для отбора толерантных линий солеустойчивых генотипов древесных видов cпособствует ускорению селекционного процесса. В исследовании изучено влияние NaCl на морфогенез растений-регенерантов межвидовых гибридов F1 тополя (Populus L.) и проведен отбор потенциально солеустойчивых генотипов в условиях in vitro. После проведения контролируемого скрещивания отобранных родительских линий с хозяйственно полезными признаками (Populus deltoides × P. alba; P. nigra f. piramidalis × P. alba; P. deltoides × P. bolleana f. piramidalis) методом изолированных зародышей получены и размножены асептические экспланты межвидовых гибридов в культуре in vitro. На селективных средах с NaCl в концентрациях 0,2; 0,5; 1,0 % протестировано 16 генотипов по 10 клонов в трех повторностях. Определены доля выживших и регенерирующих эксплантов, частота ризогенеза  и процент хлороза среди исследуемых образцов, количество и длина побегов, количество узлов, коэффициент размножения. Ингибирующее действие солевого стресса проявлялось в торможении морфогенеза – отсутствие процессов ризогенеза, хлороза, частичная деформация и некротизация листовых пластин. Доза 0,5 % NaCl была определена сублетальной, 1 % – летальной. Среди 16 исследуемых генотипов 4 имели высокий процент выживших эксплантов (96,2– 96,7 %), два из которых сохраняли высокую регенерацию (82,6–96,6 %) на сублетальной концентрации селективного агента. Полученные результаты свидетельствуют о том, что тестирование в условиях in vitro на устойчивость к NaCl является перспективным инструментом для ускорения селекционного процесса и отбора потенциально толерантных к абиотическому стресс-фактору генотипов для дальнейших полевых испытаний.

In conditions of climate aridisation and desertification of territories leading to secondary soil salinisation, more and more lands are subjected to premature degradation and their further withdrawal from agricultural use. In vitro modelling of stress factors for selection of tolerant lines of salt-tolerant genotypes of tree species helps to accelerate the breeding process. In the study, the effect of NaCl on morphogenesis of regenerant plants of poplar F1 interspecific hybrids (Populus L.) was investigated, and in vitro selection of potentially co-tolerant genotypes was carried out. After controlled crossing of selected parental lines with economically useful traits (Populus deltoides × P. alba; P. nigra f. piramidalis × P. alba; P. deltoides × P. bolleana f. piramidalis) by the method of isolated embryos, aseptic explants of interspecific hybrids were obtained and micropropagated. Sixteen genotypes of 10 clones each were tested on selective media with NaCl at concentrations of 0.2; 0.5;1.0 % in three replicates. The ratio of surviving and regenerating explants, the frequency of rhizogenesis and the percentage of chlorosis among the tested accessions, as well as shoot length and number, multiplication factor and number of nodes were determined.  The inhibitory effect of salt stress was manifested in the inhibition of morphogenesis, including the absence of rhizogenesis processes, chlorosis, partial deformation and necrosis of leaf plates. A dose of 0.5 % NaCl was determined to be sublethal and 1 % was lethal. Among the sixteen genotypes tested, 4 genotypes had high % of surviving explants (96.2–96.7 %), two of which maintained high % regeneration (82.6–96.6 %) at sublethal concentration of selective agent. These results suggest that in vitro testing for NaCl tolerance is a promising tool for accelerating the breeding process and selecting potentially tolerant genotypes to the abiotic stress factor for further field trials.

солеустойчивостьселекциякультура тканейтопольсублетальная концентрациярегенерантыsalt resistancebreedingtissue culturepoplarsublethal concentrationregenerantsработа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФБГНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (тема № FNFE-2025-0010, рег. № 125021402244-3). Авторы благодарят сотрудников лаборатории селекции, семеноводства и питомниководства ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» за исходный селекционный материал. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.the research was carried out under the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the state assignment of the Federal Scientific Centre for Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences (theme No. FNFE-2025-0010, no. 125021402244-3). The authors thank the staff of the Laboratory of Breeding, Seed Production and Nursery of the Federal Scientific Center for Agroecology of the Russian Academy of Sciences (Russian Federation) for the initial breeding material. The authors thank the reviewers for their contribution to the expert assessment of this work.ReferencesMashkina O. S., Tabatskaya T. M., Korchagin O. M. In vitro selection of birch for tolerance to salinity stress. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;875(1):012082. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/875/1/012082Mashkina O. S., Tabatskaya T. M., Korchagin O. M. In vitro selection of birch for tolerance to salinity stress. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;875(1):012082. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/875/1/012082Kulczyk-Skrzeszewska M., Kieliszewska-Rokicka B. Influence of drought and salt stress on the growth of young Populus nigra ‘Italica’plants and associated mycorrhizal fungi and non-mycorrhizal fungal endophytes. New Forests. 2022;53(4):679–694. DOI: https://doi.org/10.1007/s11056-021-09879-6Kulczyk-Skrzeszewska M., Kieliszewska-Rokicka B. Influence of drought and salt stress on the growth of young Populus nigra ‘Italica’plants and associated mycorrhizal fungi and non-mycorrhizal fungal endophytes. New Forests. 2022;53(4):679–694. DOI: https://doi.org/10.1007/s11056-021-09879-6Chen Y., Yuan B., Wei Z., Chen X., Chen Y., Qiu N. The ion homeostasis and ROS scavenging responses in ‘NL895’poplar plantlet organs under in vitro salinity stress. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2018;54:318–331. DOI: https://doi.org/10.1007/s11627-018-9896-zChen Y., Yuan B., Wei Z., Chen X., Chen Y., Qiu N. The ion homeostasis and ROS scavenging responses in ‘NL895’poplar plantlet organs under in vitro salinity stress. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2018;54:318–331. DOI: https://doi.org/10.1007/s11627-018-9896-zGalović V., Kebert M., Popovic B., Kovacevic B., Vasić V., Joseph M., Orlović S., Szabados L. Biochemical and gene expression analyses in different poplar clones: The selection tools for afforestation of halomorphic environments. Forests. 2021;12(5):636. DOI: https://doi.org/10.3390/f12050636Galović V., Kebert M., Popovic B., Kovacevic B., Vasić V., Joseph M., Orlović S., Szabados L. Biochemical and gene expression analyses in different poplar clones: The selection tools for afforestation of halomorphic environments. Forests. 2021;12(5):636. DOI: https://doi.org/10.3390/f12050636Liu Y., Su M., Han Z. Effects of NaCl stress on the growth, physiological characteristics and anatomical structures of Populus talassica × Populus euphratica seedlings. Plants. 2022;11(22):3025. DOI: https://doi.org/10.3390/plants11223025Liu Y., Su M., Han Z. Effects of NaCl stress on the growth, physiological characteristics and anatomical structures of Populus talassica × Populus euphratica seedlings. Plants. 2022;11(22):3025. DOI: https://doi.org/10.3390/plants11223025Singh D., Kumar A. In vitro screening and characterization of selected elite clones of Eucalyptus tereticornis Sm. for salt stress. Journal of Plant Growth Regulation. 2021;40:694–706. DOI: https://doi.org/10.1007/s00344-020-10138-9Singh D., Kumar A. In vitro screening and characterization of selected elite clones of Eucalyptus tereticornis Sm. for salt stress. Journal of Plant Growth Regulation. 2021;40:694–706. DOI: https://doi.org/10.1007/s00344-020-10138-9Guleria I., Kumari A., Lacaille-Dubois M-A., Nishant, Kumar V., Saini A. K., Dhatwalia J., Lal S. A review on the genus Populus: A potential source of biologically active compounds. Phytochemistry Review. 2022;21:987–1046. DOI: https://doi.org/10.1007/s11101-021-09772-2Guleria I., Kumari A., Lacaille-Dubois M-A., Nishant, Kumar V., Saini A. K., Dhatwalia J., Lal S. A review on the genus Populus: A potential source of biologically active compounds. Phytochemistry Review. 2022;21:987–1046. DOI: https://doi.org/10.1007/s11101-021-09772-2Эрст A. A., Шишкин С. В., Воронкова M. С. Получение межвидовых гибридов (Populus alba × P. bolleana) × P.сanescens с использованием культуры in vitro. Сибирский лесной журнал. 2019;(2):45–52. DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20190204 EDN: JVBNIF DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20190204Erst A. A., Shishkin S. V., Voronkova M. S. The generation of interspecific hybrids in (Populus alba × P. bolleana) × P. × сanescens by in vitro culture. Sibirskiy lesnoy zhurnal = Siberian Journal of Forest Science. 2019;(2):45–52. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20190204Erst A. A., Shishkin S. V., Voronkova M. S. Evaluation of salinity and osmotic stress resistance of the genus Populus species and hybrids in culture in vitro. Plant cell biotechnology and molecular biology. 2019;20(11-12):451–458. URL: https://www.researchgate.net/publication/334811183_EVALUATION_OF_SALINITY_AND_OS-MOTIC_STRESS_RESISTANCE_OF_THE_GENUS_Populus_SPECIES_AND_HYBRIDS_IN_CULTURE_In_vitroErst A. A., Shishkin S. V., Voronkova M. S. Evaluation of salinity and osmotic stress resistance of the genus Populus species and hybrids in culture in vitro. Plant cell biotechnology and molecular biology. 2019;20(11-12):451–458. URL: https://www.researchgate.net/publication/334811183_EVALUATION_OF_SALINITY_AND_OS-MOTIC_STRESS_RESISTANCE_OF_THE_GENUS_Populus_SPECIES_AND_HYBRIDS_IN_CULTURE_In_vitroСпивак В. В., Бурменко Ю. В., Капитова И. A. Эмбриокультура в селекции косточковых: особенности и успехи применения. Садоводство и виноградарство. 2023;(5):27–34. DOI: https://doi.org/10.31676/0235-2591-2023-5-27-34 EDN: AKXAZG DOI: https://doi.org/10.31676/0235-2591-2023-5-27-34Spivak V. V., Burmenko Yu. V., Kapitova I. A. Embryo rescue in stone fruit breeding: specifics and application success. Sadovodstvo i vinogradarstvo = Horticulture and viticulture. 2023;(5):27–34. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.31676/0235-2591-2023-5-27-34Tabatskaya T. M., Mashkina O. S., Korchagin O. M. In vitro modelling of salinity stress for the selection of stress-tolerant birch lines. E3S Web of Conferences. 2020;224:04013. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022404013Tabatskaya T. M., Mashkina O. S., Korchagin O. M. In vitro modelling of salinity stress for the selection of stress-tolerant birch lines. E3S Web of Conferences. 2020;224:04013. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022404013Zholobova O. O., Mogilevskaya I. V., Melnik S. V. Screening Smoke Tree (Cotinus coggygria Scop.) on Osmotic Stress using Polyethylene Glycol 6000 in vitro. Indian Journal of Agricultural Research. 2024;58(1):36–42. DOI: https://doi.org/10.18805/IJARe.AF-781Zholobova O. O., Mogilevskaya I. V., Melnik S. V. Screening Smoke Tree (Cotinus coggygria Scop.) on Osmotic Stress using Polyethylene Glycol 6000 in vitro. Indian Journal of Agricultural Research. 2024;58(1):36–42. DOI: https://doi.org/10.18805/IJARe.AF-781Маркова M. Г., Сомова E. Н. Оптимизация клонального микроразмножения косточковых культур. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2024;25(2):189–197. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2024.25.2.189-197 EDN: QPFWKX DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2024.25.2.189-197Markova M. G., Somova E. N. Optimization of clonal micropropagation of stone fruit crops. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2024;25(2):189–197. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2024.25.2.189-197Vuksanovic V., Kovacevic B., Orlović S., Kebert M., Kovač M. The influence of drought on growth and development of white poplar shoots in vitro. Topola. Poplar. 2019;203:13–18. URL: https://ilfe.org/sites/default/files/04Vuksanovic_et_al.pdfVuksanovic V., Kovacevic B., Orlović S., Kebert M., Kovač M. The influence of drought on growth and development of white poplar shoots in vitro. Topola. Poplar. 2019;203:13–18. URL: https://ilfe.org/sites/default/files/04Vuksanovic_et_al.pdfVuksanović V., Kovacevic B., Kebert M., Katanic M., Kesic L., Karaklic V., Orlović S. In vitro modulation of antioxidant and physiological properties of white poplar induced by salinity. Glasnik Sumarskog fakulteta. 2019;120:179–196. DOI: https://doi.org/10.2298/GSF1920179VVuksanović V., Kovacevic B., Kebert M., Katanic M., Kesic L., Karaklic V., Orlović S. In vitro modulation of antioxidant and physiological properties of white poplar induced by salinity. Glasnik Sumarskog fakulteta. 2019;120:179–196. DOI: https://doi.org/10.2298/GSF1920179VКрючков С. Н., Соломенцева A. С., Романенко A. K. Внутривидовые скрещивания выделенных биотипов родов вяз и тополь для получения гетерозисных селекционных форм. Аграрный вестник Урала. 2023;23(6):23–34. DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-235-06-23-34 EDN: WLAIAZ DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-235-06-23-34Kryuchkov S. N., Solomentseva A. S., Romanenko A. K. Intraspecific crosses of selected biotypes of the Ulmus and Populus genera to obtain heterotic breeding forms. Agrarnyy vestnik Urala = Agrarian Bulletin of the Urals. 2023;23(6):23–34. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-235-06-23-34Phillips G. C., Garda M. Plant tissue culture media and practices: an overview. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2019;55:242–257. DOI: https://doi.org/10.1007/s11627-019-09983-5Phillips G. C., Garda M. Plant tissue culture media and practices: an overview. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2019;55:242–257. DOI: https://doi.org/10.1007/s11627-019-09983-5Jouve L., Hoffmann L., Hausman J. F. Polymine, carbohydrate, and proline content changesduring salt stress exposure of aspen (Populus tremula L.): involvement of oxidation and osmoregulation metabolism. Plant Biology. 2004;6(1):74–80. DOI: https://doi.org/10.1055/s-2003-44687Jouve L., Hoffmann L., Hausman J. F. Polymine, carbohydrate, and proline content changesduring salt stress exposure of aspen (Populus tremula L.): involvement of oxidation and osmoregulation metabolism. Plant Biology. 2004;6(1):74–80. DOI: https://doi.org/10.1055/s-2003-44687Fung L. E., Wang S. S., Altman A., Hütterman A. Effect of NaCl on growth, photosynthesis, ion and water relations of four poplar genotypes. Forest Ecology and management. 1998;107(1-3):135–146. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-1127(97)00328-9Fung L. E., Wang S. S., Altman A., Hütterman A. Effect of NaCl on growth, photosynthesis, ion and water relations of four poplar genotypes. Forest Ecology and management. 1998;107(1-3):135–146. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-1127(97)00328-9

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