Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2026. Preprint
Article first published online: 28 JUL 2026 | DOI: 10.17581/bp.2026.15206
Peculiarities of in vitro cultivation of Iris vorobievii N.S. Pavlova (Iridaceae)
Kseniya S. Berdasova
,
Anastasiya S. Pianova &
Lyudmila N. Mironova Botanical Garden-Institute FEB RAS, Vladivostok, Russia
Iris vorobievii is an herbaceous plant of the family Iridaceae, characterized by a small rhizome and low seed productivity. It occurs in the south of Khasan District in Primorye Territory, either singly or in small groups. The species is listed in the Red Data Book of the Russian Federation. As I. vorobievii is unstable under ex situ conditions, this paper addresses an alternative method for its preservation and propagation in vitro and examines some of its developmental features. A 1 % silver nitrate solution proved highly effective as a sterilizing agent. Concentrated sulfuric acid was found to have a positive effect not only on seed germination but also on the decontamination of mature seeds (up to 100 %). Germination rates under different sterilization schemes ranged from 46 % to 55 %. Cultivation on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 0.5 mg/L 6‑benzylaminopurine promoted the formation of adventitious shoots and roots, whereas an increase in 6‑BAP concentration had little effect on shoot multiplication. The application of naphthylacetic acid and thiadiazuron resulted in plant vitrification. Root system development occurred on MS without growth regulators. The main root of I. vorobievii was shown to die off during the first in vitro cultivation cycle. During adaptation to ex vitro conditions, the survival rate reached 70 %, and half of these plants completed their second and third growing cycles in the experimental greenhouse. Under ex vitro conditions, adventitious shoots developed in a few individual plants.
Бердасова К.С. *, Пьянова А.С., Миронова Л.Н. Особенности культивирования in vitro Iris vorobievii N.S. Pavlova (Iridaceae). Iris vorobievii – травянистое растение из семейства Iridaceae, имеющее небольшое корневище и обладающее низкой семенной продуктивностью. Произрастает на юге Хасанского района Приморского края отдельными особями или небольшими группами. Включен в Красную книгу Российский Федерации. В культуре ex situ нестабилен, поэтому в данной работе рассмотрен альтернативный метод сохранения и размножения данного вида in vitro, а также показаны некоторые особенности развития. Показана высокая эффективность использования в качестве стерилизующего агента 1 % раствора нитрата серебра. Отмечено положительное влияние концентрированной серной кислоты не только на прорастание, но и на обеззараживание зрелых семян (до 100 %). Всхожесть семян при разных схемах стерилизации составила от 46 % до 55 %. Культивирование на среде МС дополненной 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина приводит к получению дополнительных побегов и образованию корней, увеличение концентрации 6-БАП незначительно влияете на мультипликацию побегов. Применение нафтилуксусной кислоты и тидиазурона приводит к витрификации растений. Образование корневой системы возможно на среде Мурасиге-Скуга без добавления регуляторов роста. Показано отмирание главного корня у Iris vorobievii на первом цикле культивирования in vitro. Выживаемость при адаптации к условиям ex vitro составила 70 %, половина из этих растений проходят второй и третий цикл вегетации в условиях экспериментальной теплицы. Дополнительные побеги в условиях ex vitro образуются у единичных экземпляров.
Keywords: 6-benzylaminopurine, microclonal propagation, rare species, endemic species, 6-бензиламинопурин, микроклональное размножение, редкий вид, эндемик
References
Ahmad, Z. & A. Shahzad 2018. Thidiazuron influenced morphogenesis in some medicinal plants. In: Thidiazuron: from urea derivative to plant growth regulator (N. Ahmad & M. Faisal, eds), pp. 231-246, Springer, Singapore. CrossRef
Alexeeva, N.В. & L.N. Mironova 2007. Critical notes on some species of the genus Iris (Iridaceae) in Siberia and the Russian Far East. Botanicheskii Zhurnal 92(6):916-925 (in Russian). [Алексеева, Н.Б., Миронова Л.Н. 2007. Критические заметки о некоторых видах рода Iris (Iridaceae) в Сибири и на Дальнем Востоке России // Ботанический журнал. Т. 92, № 6. С. 916-926].
Alexeeva, N.В. 2009. The iridarium in the Botanical garden of the Komarov Botanocal institute (The collection of Iridaceae). Anatoliya, Saint-Petersburg, 144 pp. (in Russian). [Алексеева Н.Б. 2009. Иридарий Ботанического сада Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (Коллекция растений семейства Касатиковых) Санкт-Петербург: Анатолия. 144 с].
Alexeeva, N.B. 2020. Irises - Iris L. (Iridaceae Juss.), of Russia. Pervyi IPKh, St. Petersburg, 232 pp. (in Russian). [Алексеева Н.Б. 2020. Ирисы - Iris L. (Iridaceae Juss.) России. Санкт- Петербург: Первый ИПХ. 232 с.].
Alexeeva, N.B. & L.N. Mironova 2024. Iris vorobievii In: The Red Data Book of the Russian Federation. Plants and fingi (D.V. Geltman, ed.), p. 343, VNII Ekologiya, Moscow (in Russian). [Алексеева Н.Б., Миронова Л.Н. 2024. Iris vorobievii // Красная книга Российской Федерации. Растения и грибы / отв. ред. Д.В. Гельтман. Москва: ВНИИ Экология. С. 343.
Belokurova, V.B., A.J. Szikura, J.J. Szikura & N.V. Kuchuk 2004. Elaboration of biotechnological methods for restoration of quantity of some preserved monocotyledonous species. Introduktsiya roslin 23:17-23 (in Russian). [Белокурова В.Б., Сикура А.И, Сикура И.И., Кучук Н.В. 2004. Разработка биотехнологических методов для восстановления численности некоторых охраняемых видов класса однодольных // Интродукція рослин. № 23. С. 17-23].
Boltenkov, E.V. & E.V. Zarembo 2005. In vitro regeneration and callogenesis in tissue culture of floral organs of the genus Iris (Iridaceae). Biology Bulletin 32:138-142. CrossRef
Boltenkov, E.V. & E.V. Artyukova 2023. New approach to the systematics of the section Psammiris (Iris, Iridaceae): What does chloroplast DNA sequence tell us? Plants 12(6):1254. CrossRef
Ishmuratova, M.M. 1999. Peculiarity of in vitro cultivation of plants of different ecological groups on the example of the genus Iris L. species. Rastitelnye Resursy 4:67-74 (in Russian). [Ишмуратова М.М. 1999. Особенности культивирования in vitro растений различных экологических групп на примере видов рода Iris L. // Растительные ресурсы. №.4. С. 67-74].
Kozyrenko, M.M., E.V. Artiukova & I.N. Zhuravlev 2009. Independent species status of Iris vorobievii NS Pavlova, Iris mandshurica Maxim., and Iris humilis Georgi (Iridaceae): evidence from the nuclear and chloroplast genomes. Genetika 45:1575-1584. CrossRef
Li, F., Q. Wu, , B. Liao, , K. Yu, , Y. Huo, , L. Meng, S. Wang, B. Wang, M. Du, X. Tian & Z. Li 2022. Thidiazuron promotes leaf abscission by regulating the crosstalk complexities between ethylene, auxin, and cytokinin in cotton. International Journal of Molecular Sciences 23(5):2696. CrossRef
Liu, R., S. Lu, Y. Qian, Y. Meng, Y. Zhou, X. Yang & Y. Bai 2025. Establishment of an in vitro regeneration system using shoot tips of Iris setosa. Horticulturae 11:1530. CrossRef
Malaeva, E.V. 2022. Features of in vitro cultivation of rare species of the family Iridaceae Juss. Problemy botaniki Yuzhnoi Sibiri i Mongolii 21(2):120-123 (in Russian with English summary). [Малаева Е.В. 2022. Особенности культивирования in vitro редких видов семейства Iridaceae Juss. // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. Т. 21, № 2. С. 120-123]. CrossRef
Mironova, L.N. & V.A. Kalinkina 2022. Reproductive features of the ex situ Iris (Iridaceae) species from the Russian Far East. Rastitelnye Resursy 58(3):244-253 (in Russian with English summary). [Миронова Л.Н., Калинкина В.А. 2022. Репродуктивные особенности дальневосточных видов рода Iris (Iridaceae) в условиях ex situ // Растительные ресурсы. Т. 58, № 3. С. 244-253].
Murashige T. & F. Skoog 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15(13):473-497. CrossRef
Murthy, B.N.S., S.J. Murch & P.K. Saxena 1998. Thidiazuron: A potent regulator of in vitro plant morphogenesis. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant 34:267-275. CrossRef
Nabieva, A.Yu. & T.V. Elisafenko 2012. Peculiarities of reproduction of rare Siberian species of the genus Iris L. - I. glaucescens Bunge and I. bloudowii Ledeb. in culture. Turczaninowia 15(1):80-84 (in Russian with English summary). [Набиева А.Ю., Елисафенко Т.В. 2012. Особенности размножения редких сибирских видов рода Iris L. - I. glaucescens Bunge и I. bloudowii Ledeb. в условиях культуры // Turczaninowia. Т. 15, № 1. С. 80-84].
Nabieva, A.Yu. & T.V. Elisafenko 2026. The establishment of an efficient in vitro propagation system for Iris sibirica (Iridaceae). Rastitel'nyi mir Aziatskoi Rossii 19(1):22-31 (in Russian with English summary). [Набиева А.Ю., Елисафенко Т.В. 2026. Создание эффективного протокола размножения Iris sibirica в культуре in vitro (Iridaceae) // Растительный мир Азиатской России. Т. 19, № 1. С. 22-31]. CrossRef
Nikolaeva, M.G., M.V. Razumova & V.N. Gladkova 1985. A guide to germinating dormant seeds. Nauka, Leningrad. 348 pp. (in Russian). [Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. 1985. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Ленинград: Наука, 348 с.].
Pianova, A.S., K.S. Berdasova & L.N. Mironova 2024. In vitro seed reproduction of an endangered endemic species - Iris vorobievii N.S. Pavlova (Iridaceae). In: Vavilov's Readings - 2024, pp. 383-386, Vavilov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov. (in Russian). [Пьянова А.С., Бердасова К.С., Миронова Л.Н. 2024. Семенное размножение in vitro находящегося под угрозой исчезновения эндемичного вида - Iris vorobievii N.S. Pavlova (Iridaceae) // Вавиловские чтения-2024. Саратов: Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова. C. 383-386].
Pianova, A.S., K.S. Berdasova, L.N. Mironova, A.V. Salokhin & Yu.E. Sabutski 2025. Optimization of seed scarification protocol and assessment of the effect of 6-BAP concentration on microplants of Iris mandshurica Maxim. (Iridaceae). Botanica Pacifica 14 (1):103-108. CrossRef
Picoli, E.A.T., W.C. Otoni, M.L. Figueira, S.M.B. Carolino, R.S. Almeida, E.A.M. Silva, C.R. Carvalho & E.P.B. Fontes 2001. Hyperhydricity in in vitro eggplant regenerated plants: structural characteristics and involvement of BiP (Binding Protein). Plant Science 160: 857-868. CrossRef
Polivanova, O.B. & V.A. Bedarev 2022. Hyperhydricity in plant tissue culture. Plants 11:3313. CrossRef
Soldatov, S.A. & G.A. Karpova 2020. Ways of overcoming seed dormancy and features of cultivation of plants of the genus Iris under in vitro conditions. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Povolzhskii region. Estestvennye nauki 4(32):24-31 (in Russian with English summary). [Солдатов С.А., Карпова Г.А. 2020. Способы преодоления покоя семян и особенности культивирования растений рода Iris в условиях in vitro // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. № 4 (32). С. 24-31].
Stoletova, N.V. & L.N. Mironova 2021. Analysis of the collection of the genus Iris (Iridaceae) in the Botanical Garden-Institute FEB RAS (Vladivostok, Russia). Byulleten' Botanicheskogo sada-instituta DVO RAN 25:16-23 (in Russian with English summary). [Столетова Н.В., Миронова Л.Н. 2021. Анализ коллекции рода Iris (Iridaceae) Ботанического сада-института ДВО РАН (г. Владивосток) // Бюллетень Ботанического сада-института ДВО РАН. № 25. С. 16-23]. CrossRef
Taha, L.S., N.M. Youssef, E.A. Ibrahim & Z.F. Ghareeb 2019. An adequate micropropagation protocol for Iris tingitana bublets production and chemical composition. Plant Archives 19(2):2671-2676.
Tikhomirova, L.I. 2013. Biotechnological aspects of Iris sibirica L. in vitro propagation. Biotechnology in Russia 2:74-78.
Tikhomirova, L. 2021. Features of morphogenesis of Iris ensata Thunb. in in vitro culture. Russian Journal of Plant Physiology 68:669-677. CrossRef
Vechernina, N.A., O.K. Tavartkiladze, L.A. Klementeva & Z.V. Dolganova 2004. The peculiarities of regeneration and propagation of plants from the genus Iris (Iridaceae) in vitro. Rastitelnye Resursy 40(4):56-65 (in Russian with English summary). [Вечернина Н.А., Таварткиладзе О.К., Клементьева Л.А., Долганова З.В. 2004. Особенности регенерации и размножения растений рода Iris (Iridaceae) in vitro // Растительные ресурсы Т. 40, № 4. С. 56-65].
Xu, N., H. Fu, Y. Liu, A. Kilaru, J.R. Behera & L.Wang 2025. Establishment of Iris laevigata tissue culture using hypocotyl and root explants. Plants 14:2733. CrossRef
|
|