Наночастицы ферригидрита как индукторы регенерации каллусной культуры пшеницы
DOI:
https://doi.org/10.28983/asj.y2025i5pp42-49Ключевые слова:
индукция каллусогенеза, пролиферация каллуса, регенерация растений, наночастицы металловАннотация
Регенерация в культуре изолированных тканей является узким местом в работах по клеточной селекции и генетической модификации растений. Наночастицы (НЧ) ферригидрита (ФГ) с высокой биологической активностью могут стимулировать морфогенез в подобных системах. Проанализирован эффект внесения в питательные среды наночастиц ФГ в концентрации 1 мг/л на трех этапах развития каллусной культуры пшеницы (КК): индукция каллусогенеза (ИФГ), пролиферация каллуса (ПФГ), регенерация органов (РФГ). Пересаживаемые каллусы со сред с ФГ и с контрольных (ИК, ПК) равномерно распределяли между вариантами с ФГ и без него. Эффекта от однократного контакта с ФГ для культуры ни на одном из этапов не выявлено в отличие от двукратного взаимодействия. Так, образцы ИФГ-ПФГ имели в два раза большую частоту формирования хлорофиллсодержащих областей и на треть меньшую долю каллусов с признаками некроза, чем все остальные варианты. Наличие ФГ в среде индукции стимулировало регенерацию на средах ПК и ПФГ. Контакт с ФГ на этапе пролиферации повышал в 4 раза частоту регенерации на среде РК в сравнении с ПК-РК и снижал в 2 раза частоту некроза. Максимальная доля регенерантов получена в линии ИФГ-ПФГ-РК (45 %), немного меньшая у ИФГ-ПК-РФГ и ИК-ПФГ-РФГ (35 %). Максимальная частота некроза на средах РК и РФГ зафиксирована у образцов ИК-ПК. Близкий уровень имели ИФГ-ПФГ-РФГ. Каллусы ИФГ-ПК переходили к множественному ризогенезу без стеблегенеза на средах регенерации. Низкий уровень некроза (<40 %) поддерживался на среде РФГ, вплоть до 8 недели у ИФГ-ПК и ИК-ПФГ. Таким образом, НЧ ФГ способствовали формированию высокорегенерантного каллуса. Контакт с ФГ еще на одном этапе стимулировал синтез хлорофилла и замедлял процессы старения тканей. НЧ ФГ являются перспективными регуляторами роста для любых программ селекции, связанных с получением регенерантов.
Скачивания
Библиографические ссылки
Влияние наночастиц биогенного ферригидрита на окоренение одревесневших черенков ивы Ледебура / В. Л. Бопп [и др.] // Биофизика. 2018. Т. 63. № 4. С. 621–628.
Исследование влияния наночастиц биогенного ферригидрита на ризогенез черенкового материала садовых культур / В. Л. Бопп [и др.] // Адаптивность сельскохозяйственных культур в экстремальных условиях Центрально- и Восточно-Азиатского макрорегиона: материалы симпозиума с международным участием. Красноярск, 2018. С. 149–160.
Патент № 2767952 C1 Российская Федерация, МПК C01G 49/02, B82B 3/00, C12P 3/00. Способ получения наночастиц ферригидрита / Гуревич Ю. Л., Теремова М. И.; заявитель Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук". № 2021119875; заявл. 07.07.2021; опубл. 22.03.2022. Бюл. № 9.
Ступко В. Ю. Зобова Н. В., Гуревич Ю. Л. Реакция клеток пшеницы на наночастицы ферригидрита в модельной системе in vitro // Аграрный научный журнал. 2020. № 11. С. 62–66.
Фотоморфогенез эмбриогенных каллусов пшеницы в условиях эдафических стрессов / Н. В. Терлецкая [и др.] // Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. 2018. № 3–5. С. 43–51.
Application of nanoparticles in plant tissue cultures: minuscule size but huge effects / S. Ochatt et al. // Plant cell tissue and organ culture. 2023. Vol. 155. P. 323–326. Available at: https://doi.org/10.1007/s11240-023-02614-3.
Biogenic iron oxide nanoparticles enhance callogenesis and regeneration pattern of recalcitrant Cicer arietinum L. / S. Irum et al. // PLoS ONE. 2020. Vol. 15(11). Article number: e0242829. Available at: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242829.
Dynamics of biomass accumulation in the wheat callus under the influence of exogenous phenolic compounds / M. Mammadova et al. // Transactions of the Institute of Molecular Biology & Biotechnologies. 2023. Vol. 7. P. 54–61. Available at: https://doi.org/10.62088/timbb/7.2.8.
Effects of ZnO, CuO and ?-Fe3O4 nanoparticles on mature embryo culture of wheat (Triticum aestivum L.) / O. B. Nalci et al. // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2019. Vol. 136. P. 269–277. Available at: https://doi.org/10.1007/s11240-018-1512-8.
Exploring potential of copper and silver nano particles to establish efficient callogenesis and regeneration system for wheat (Triticum aestivum L.) / W. A. Malik et al. // GM crops & food. 2021. Vol. 12(1). P. 564–585. Available at: https://doi.org/10.1080/21645698.2021.1917975.
Ferric oxide colloid: towards green nano-fertilizer for tomato plant with enhanced vegetative growth and immune response against Fusarium wilt disease / S. Elbasuney et al. // Journal of inorganic and organometallic polymers and materials. 2022. Vol. 32. P. 4270–4283. Available at: https://doi.org/10.1007/s10904-022-02442-6.
Green fabricated zinc oxide nanoformulated media enhanced callus induction and regeneration dynamics of Panicum virgatum L. / S. Shafique et al. // PLoS ONE. 2020. Vol. 15(7). Article number: e0230464. Available at: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0230464.
Kim D. H., Gopal J., Sivanesan I. Nanomaterials in plant tissue culture: The disclosed and undisclosed // RSC Advances. 2017. Vol. 7. P. 36492–36505. Available at: https://doi.org/10.1039/C7RA07025J.
Marslin G., Sheeba C. J., Franklin G. Nanoparticles alter secondary metabolism in plants via ROS burst // Frontiers in plant science. 2017. Vol. 8. Article number: 832. Available at: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00832.
Tarrahi R., Mahjouri S., Khataee A. A review on in vivo and in vitro nanotoxicological studies in plants: A headlight for future targets // Ecotoxicology and environmental safety. 2021. Vol. 208. Article number: 111697. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111697.
The effects of iron-based nanomaterials (Fe NMs) on plants under stressful environments: Machine learning-assisted meta-analysis / D. Hou et al. // Journal of environmental management. 2024. Vol. 354. Article number: 120406. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120406.
Venzhik Y., Deryabin A. Regulation of pro-/antioxidant balance in higher plants by nanoparticles of metals and metal oxides // Russian Journal of plant physiology. 2023. Vol. 70. Article number: 14. Available at: https://doi.org/10.1134/S1021443722602312.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Аграрный научный журнал
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
