Современное состояние и перспективы генной инженерии эвкалипта Eucalyptus spp. в контексте промышленного лесного хозяйства

Эвкалипт Eucalyptus L’Hér. spp. является одной из наиболее важных плантационных древесных культур в мире. Настоящая работа представляет собой обзор современных биотехнологических подходов к его улучшению. Ключевые преимущества эвкалипта включают высокую продуктивность, быстрый рост и широкое хозяйственное применение – от производства целлюлозы и пиломатериалов до получения эфирных масел и секвестрации углерода, а также способность адаптироваться к разнообразным почвенно-климатическим условиям и интенсивно накапливать биомассу. Однако традиционная селекция древесных пород ограничена длительными циклами размножения, высокой гетерозиготностью и сложностью прогнозирования хозяйственно ценных признаков, что делает молекулярно-генетические подходы стратегически важным инструментом ускоренной селекции эвкалипта. Коммерческое внедрение генетически модифицированного эвкалипта наиболее активно развивается в Бразилии – на сегодняшний день это единственная страна, где такие линии разрешены для промышленного выращивания. Созданы растения с повышенной продуктивностью древесины (H421), растения с устойчивостью к гербициду глифосату благодаря введению гена cp4 epsps, а также линии, экспрессирующие гены инсектицидных Bt-белков, нарушающих функционирование кишечного эпителия насекомых и тем самым обеспечивающие защиту от чешуекрылых вредителей. Использование таких генетических модификаций повышает стабильность плантаций, снижает потери биомассы и способствует увеличению экономической эффективности лесного производства. Дополнительные возможности открывают методы молекулярной селекции, микроклонального размножения и редактирования генома с применением технологий CRISPR/Cas, обеспечивающие более точечное изменение генетического материала. В обзоре также рассматриваются перспективы использования «метаболической инженерии» для повышения фармакологической ценности эфирных масел. Развитие этих подходов требует совершенствования протоколов трансформации и регенерации эвкалипта, а также комплексной оценки экологических рисков и нормативно-правовых аспектов использования генетически модифицированных деревьев. Совокупность биотехнологических методов формирует основу для создания высокопродуктивных, устойчивых и адаптированных форм эвкалипта, отвечающих современным требованиям устойчивого лесного хозяйства и рационального природопользования. Таким образом, генная инженерия представляет собой стратегический инструмент для создания следующего поколения высокопродуктивных и устойчивых эвкалиптовых плантаций, однако ее развитие требует сбалансированного подхода, учитывающего научные, экологические, юридические и общественные аспекты.

1. Alcantara G.B., Bespalhok J.C.F., Quoirin M. Organogenesis and transient genetic transformation of the hybrid Eucalyptus grandis × Eucalyptus urophylla. Scientia Agricola. 2011;68(2):246-251. DOI: 10.1590/S0103-90162011000200016

2. Avisar D., Dias T.B., dos Santos A.A., Galan M.P., Gonsalves J.M.W., Graça R.N., Livne S., Manoeli A., Drezza T.R., Porto A.C.M., Rocha C.S., Pinheiro A.C. Safety of genetically modified glyphosate-tolerant eucalyptus designed for integrated weed management. Advances in Weed Science. 2023;41:e020230032. DOI: 10.51694/AdvWeedSci/2023;41:00019

3. Avisar D., Manoeli A., Dos Santos A.A., Porto A.C.D.M., Rocha C.S., Zauza E., Gonzalez E.R., Soliman E., Gonsalves J.M.W., Bombonato L., Galan M.P., Domingues M.M., Candelaria M.C., Mafia R., Graça R.N., Azulay S., Livne S., Dias T.B., Drezza T.R., Silva W.J., Pinheiro A.C. Genetically engineered eucalyptus expressing pesticidal proteins from Bacillus thuringiensis for insect resistance: a risk assessment evaluation perspective. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2024;12:1322985. DOI: 10.3389/fbioe.2024.1322985

4. Bevan M.W., Flavell R.B., Chilton M.D. A chimaeric antibiotic resistance gene as a selectable marker for plant cell transformation. Nature. 1983;304(5922):184-187. DOI: 10.1038/304184a0

5. Carocha V., Soler M., Hefer C., Cassan-Wang H., Fevereiro P., Myburg A.A., Paiva J.A.P., Grima-Pettenati J. Genome-wide analysis of the lignin toolbox of Eucalyptus grandis. New Phytologist. 2015;206(4):1297-1313. DOI: 10.1111/nph.13313

6. Castro C.A.O., Santos G.A., Takahashi E.K., Nunes A.C.P., Souza G.A., Resende M.D.V. Accelerating Eucalyptus breeding strategies through top grafting applied to young seedlings. Industrial Crops and Products. 2021;171:113906. DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113906

7. Cerveira Jr. W.R., Santos da Costa Y.K., Carbonari C.A., Duke S.O., Aguiar Alves P.L., Bianco De Carvalho L. Growth, morphological, metabolic and photosynthetic responses of clones of eucalyptus to glyphosate. Forest Ecology and Management. 2020;470-471:118218. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118218

8. Chen Y., Li X., Wang H., Zhang L., Liu J., Zhao M., Chen H. Methylome and transcriptome analysis reveals differences in callus development and plantlet regeneration capacity between two Eucalyptus species. Plants. 2026;15(5):783. DOI: 10.3390/plants15050783

9. Chilton K., Campoe O., Allan N., Hinkle H. Increasing carbon sequestration, land-use efficiency, and building decarbonization with short rotation Eucalyptus. Sustainability. 2025;17(3):1281. DOI: 10.3390/su17031281

10. Corredoira E., Ballester A., Ibarra M., Vieitez A.M. Induction of somatic embryogenesis in explants of shoot cultures established from adult Eucalyptus globulus and E. saligna × E. maidenii trees. Tree Physiology. 2015;35(6):678-690. DOI: 10.1093/treephys/tpv028

11. Dai Y., Hu G., Dupas A., Medina L., Blandels N., San Clemente H., Ladouce N., Badawi M., Hernandez-Raquet G., Mounet F., Grima-Pettenati J., Cassan-Wang H. Implementing the CRISPR/Cas9 technology in Eucalyptus hairy roots using wood-related genes. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(10):3408. DOI: 10.3390/ijms21103408

12. Dhakad A.K., Pandey V.V., Beg S., Rawat J.M., Singh A. Biological, medicinal and toxicological significance of Eucalyptus leaf essential oil: a review. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2018;98(3):833-848. DOI: 10.1002/jsfa.8600

13. El Shiekh R.A., Atwa A.M., Elgindy A.M., Mustafa A.M., Senna M.M., Alkabbani M.A., Ibrahim K.M. Therapeutic applications of eucalyptus essential oils. Inflammopharmacology. 2025;33(1):163-182. DOI: 10.1007/s10787-024-01588-8

14. Girijashankar V. Genetic transformation of eucalyptus. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2011;17(1):9-23. DOI: 10.1007/s12298-010-0048-0

15. Herrera-Estrella L., Depicker A., Van Montagu M., Schell J. Expression of chimaeric genes transferred into plant cells using a Ti-plasmid-derived vector. Nature. 1983;303(5914):209-213. DOI: 10.1038/303209a0

16. Kendurkar S.V., Rangaswamy M. Genetic transformation in eucalyptus. In: S.S. Gosal, S.H. Wani (eds). Biotechnologies of Crop Improvement, Volume 2: Transgenic Approaches. Cham (Switzerland): Springer International Publishing AG; 2018. p.335-366. DOI: 10.1007/978-3-319-90650-8_13

17. Kullan A.R.K., van Dyk M.M., Hefer C.A., Jones N., Kanzler A., Myburg A.A. Genetic dissection of growth, wood basic density and gene expression in interspecific backcrosses of Eucalyptus grandis and E. urophylla. BMC Genetics. 2012;13:60. DOI: 10.1186/1471-2156-13-60

18. Lee S.H., Dahali R., Nik Hashim N.H., Kusin M., Mahmud S.Z., Kamarudin N., Abdul Jalil A.M., Lubis M.A.R. Eucalyptus plantation worldwide, its hybridization and cloning development. In: S.H. Lee, W.C. Lum, P. Antov, L. Krišťák, M.A.R. Lubis, W. Fatriasari (eds). Eucalyptus: engineered wood products and other applications. Singapore: Springer Nature Singapore; 2024. p.1-15. DOI: 10.1007/978-981-99-7919-6_1

19. Li H., Cheng X., Wang L., Xie P., Zhang H., Yang Y., Liu T., Wang Y. Global trends in the commercialization of genetically modified crops in 2024. Journal of Integrative Agriculture. 2026;25(4):1307-1315. DOI: 10.1016/j.jia.2025.11.037

20. Li Z.-H., Wang Q., Ruan X., Pan C-D., Jiang D.-A. Phenolics and plant allelopathy. Molecules. 2010;15(12):8933-8952. DOI: 10.3390/molecules15128933

21. Liu Y., Wang C., Ouyang L., Li L., Su M. Analysis of transcriptome and differential expression of different types of calli of Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis. PLoS ONE. 2025;20(5):e0322224. DOI: 10.1371/journal.pone.0322224

22. Maharjan B.K., Islam M.T., Muzaffar A., Tschaplinski T.J., Tuskan G.A., Chen J.-G., Yang X. Woody Plant transformation: current status, challenges, and future perspectives. Plants. 2025;14(22):3420. DOI: 10.3390/plants14223420

23. Mao X., Zheng H., Luo G., Liao S., Wang R., Tang M., Chen H. Climate change favors expansion of three Eucalyptus species in China. Frontiers in Plant Science. 2024;15:1443134. DOI: 10.3389/fpls.2024.1443134

24. Маркова Е.Н., Евлаш А.Я., Клемешова К.В. Интродукция Eucalyptus sp. в условиях Черноморского побережья Сочи. Субтропическое и декоративное садоводство. 2024;91:130-147. DOI: 10.31360/2225-3068-2024-91-130-147

25. Matola S.H., Li J., Sun M., Yang L., Zhuang W., Yang J. Advances in genetic engineering techniques for improved forest trees: applications in biomass, stress resilience and carbon sequestration. International Journal of Molecular Sciences. 2025;26(20):10192. DOI: 10.3390/ijms262010192

26. Mhoswa L., O’Neill M.M., Mphahlele M.M., Oates C.N., Payn K.G., Slippers B., Myburg A.A., Naidoo S. A genome-wide association study for resistance to the insect pest Leptocybe invasa in Eucalyptus grandis reveals genomic regions and positional candidate defense genes. Plant and Cell Physiology. 2020;61(7):1285-1296. DOI: 10.1093/pcp/pcaa057

27. Mosisa G.B., Tassie N., Adula M. Current and future distribution of Eucalyptus globulus under changing climate in Ethiopia: implications for forest management. Environmental Systems Research. 2024;13:4. DOI: 10.1186/s40068-024-00332-z

28. Mota Porto A.C., Gonsalves J.M.W., Vieira P.A., Perek M., Lima D.C., Nagayschi M., Drezza T.R., Pinheiro A.C., de Mello E.J., Avisar D., Graça R.N. Characterization of glyphosate-tolerant genetically modified eucalyptus. GM Crops & Food. 2024;15(1):361-373. DOI: 10.1080/21645698.2024.2429200

29. Nogueira C.O.S., Pereira V.A., Latorre F.L., Paula R.J., Dutra Junior A.T., Almeida I.A., Ferreira O.E., Lima E.N., Bezerra A.C.S., Machado A.R.T. Pilot-scale production of biochar from eucalyptus wood chips for carbon sequestration. Carbon Neutral Systems. 2025;1(1):15. DOI: 10.1007/s44438-025-00015-x

30. Oberschelp G.P.J., Morales L.O., Montecchiarini M.L., Castagnaro A.P., Lara M.V. Harder, better, faster, stronger: Frost tolerance of Eucalyptus benthamii under cold acclimation. Plant Physiology and Biochemistry. 2022;186:64-75. DOI: 10.1016/j.plaphy.2022.06.022

31. Oliveira G.G., Queiroz T.B., Bullock B.P., Coelho J.C., Hakamada R.E., Guerrini I.A. Full-tree biomass, root carbon stock, and nutrient use efficiency across ages in Eucalyptus stands under seedling and coppice systems. Plants. 2025;14(9):1382. DOI: 10.3390/plants14091382

32. Padovan A., Webb H., Mazanec R., Grayling P., Bartle J., Foley W.J., Külheim C. Association genetics of essential oil traits in Eucalyptus loxophleba: explaining variation in oil yield. Molecular Breeding. 2017;37(6):73. DOI: 10.1007/s11032-017-0667-z

33. Петровская П.А. Посадки древесных растений на Черноморском побережье Краснодарского края (на примере г. Сочи). Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство, 2012;(S5):85-91.

34. Pinheiro A.C., dos Santos A.A., Avisar D., Gonsalves J.M., Galan M.P., Abramson M., Barimboim N., Abrahão O., Graça R.N., Drezza T.R., Silva W. Five-years post commercial approval monitoring of eucalyptus H421. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2023;11:1257576. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1257576

35. Pinto G., Park Y.-S., Neves L., Araújo C., Santos C. Genetic control of somatic embryogenesis induction in Eucalyptus globulus Labill. Plant Cell Reports. 2008;27(6):1093-1101. DOI: 10.1007/s00299-008-0532-y

36. Pinto G., Santos C., Neves L., Araújo C. Somatic embryogenesis and plant regeneration in Eucalyptus globulus Labill. Plant Cell Reports. 2002;21:208-213. DOI: 10.1007/s00299-002-0505-5

37. Sadono R., Wardhana W., Idris F., Wirabuana P.Y.A.P. Carbon storage and energy production of Eucalyptus urophylla developed in dryland ecosystems at East Nusa Tenggara. Journal of Degraded and Mining Lands Management. 2021;9(1):3107-3114. DOI: 10.15243/jdmlm.2021.091.3107

38. Scarascia-Mugnozza G., Valentiny R., Kuzminsky E., Giordano E. Freezing mechanisms, acclimation processes and cold injury in Eucalyptus species planted in the Mediterranean region. Forest Ecology and Management. 1989;29(1-2):81-94. DOI: 10.1016/0378-1127(89)90057-1

39. Sharma V., Ankita, Karnwal A., Sharma S., Kamal B., Jadon V.S., Gupta S., Sivanasen I. A comprehensive review uncovering the challenges and advancements in the in vitro propagation of Eucalyptus plantations. Plants. 2023;12(17):3018. DOI: 10.3390/plants12173018

40. Shvarts E.A., Karpachevskiy M.L., Shmatkov N.M., Baybar A.S. Reforming forest policies and management in Russia: problems and challenges. Forests. 2023;14(8):1524. DOI: 10.3390/f14081524

41. Sumathi M., Yasodha R. Microsatellite resources of Eucalyptus: current status and future perspectives. Botanical Studies. 2014;55:73. DOI: 10.1186/s40529-014-0073-3

42. Sun Y., Guo D., Zhang L., Zhao X., Liu Y. Recent advances in microbial protein expression systems and industrial applications. Microbial Cell Factories. 2023;22:184. DOI: 10.1186/s12934-023-02184-1

43. van Nocker S., Gardiner S.E. Breeding better cultivars, faster: applications of new technologies for the rapid deployment of superior horticultural tree crops. Horticulture Research. 2014;1:14022. DOI: 10.1038/hortres.2014.22

44. Vecchio M.G., Loganes C., Minto C. Beneficial and healthy properties of eucalyptus plants: a great potential use. The Open Agriculture Journal. 2016;10:52-57. DOI: 10.2174/1874331501610010052

45. Vuong Q.V., Chalmers A.C., Bhuyan D.J., Bowyer M.C., Scarlett C.J. Botanical, phytochemical, and anticancer properties of the Eucalyptus species. Chemistry & Biodiversity. 2015;12(6):907-924. DOI: 10.1002/cbdv.201400327

46. Wang W.F. Genome editing improvement study of Eucalyptus wood quality traits. Molecular Plant Breeding. 2024;15(5):317-327. DOI: 10.5376/mpb.2024.15.0030

47. Wang X., Chen S., Zhang H., Luo P., Zhou F., Zeng B., Xu J., Fan C. Agrobacterium-mediated genetic transformation of the most widely cultivated superior clone Eucalyptus urophylla × E. grandis DH32-29 in Southern China. Frontiers in Plant Science. 2023;13:1011245. DOI: 10.3389/fpls.2022.1011245

48. Wang Y., Wu Z., Li X., Shang X. Regeneration and genetic transformation in Eucalyptus species: Current research and future perspectives. Plants. 2024;13(20):2843. DOI: 10.3390/plants13202843

49. Wang Z., Li L., Ouyang L. Efficient genetic transformation method for Eucalyptus genome editing. PLoS One. 2021;16(5):e0252011. DOI: 10.1371/journal.pone.0252011

50. Young J.M., Kuykendall L.D., Martínez-Romero E., Kerr A., Sawada H. A revision of Rhizobium Frank 1889, with an emended description of the genus, and the inclusion of all species of Agrobacterium Conn 1942 and Allorhizobium undicola de Lajudie et al. 1998 as new combinations: Rhizobium radiobacter, R. rhizogenes, R. rubi, R. undicola, and R. vitis. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2001;51(Pt. 1):89-103. DOI: 10.1099/00207713-51-1-89

51. Zhan C.Y. Genome editing and functional verification of eucalyptus disease resistance genes. Tree Genetics and Molecular Breeding. 2024;14(2):81-94. DOI: 10.5376/tgmb.2024.14.0009

52. Zhang Y., Wang X. Geographical spatial distribution and productivity dynamic change of eucalyptus plantations in China. Scientific Reports. 2021;11:19764. DOI: 10.1038/s41598-021-97089-7

53. Zhou T., Lin Y., Lin Y., Luo J., Ding J. Regeneration and Agrobacterium-mediated genetic transformation of twelve Eucalyptus species. Forest Research (Fayetteville). 2022;2:15. DOI: 10.48130/FR-2022-0015