1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российские нанотехнологии
  4. T. 18, № 3, 2023

Российские нанотехнологии, 2023, T. 18, № 3, стр. 402-410

Физиолого-биохимические показатели растений картофеля in vitro, культивируемых на средах с нанокомпозитами гидроксида марганца и оксида меди в арабиногалактановой матрице

А. И. Перфильева 1, *, Т. В. Липчанская 2, А. Р. Харасова 2, О. А. Ножкина 1, Т. Е. Путилина 1, А. В. Сидоров 1, 3, Т. В. Конькова 4, Б. Г. Сухов 4

1 Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН
Иркутск, Россия

2 Иркутский государственный университет
Иркутск, Россия

3 Иркутский государственный медицинский университет
Иркутск, Россия

4 Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН
Новосибирск, Россия

* E-mail: alla.light@mail.ru

Поступила в редакцию 25.11.2022
После доработки 12.12.2022
Принята к публикации 18.08.2023

Аннотация

Изучена биологическая активность химически синтезированных нанокомпозитов (НК) на основе наночастиц (НЧ) оксида меди(I) (НК Cu2О/АГ) и гидроксида марганца (НК Mn(ОН)2/АГс) на основе природной полимерной матрицы арабиногалактан (АГ) с целью разработки нового ростостимулятора для растений картофеля. Растения картофеля выращивали на питательной среде, в которую вместо солей CuSO4 · 4H2O и MnSO4 · 4H2O добавляли соответствующие НК по отдельности или их смесь. Обнаружено, что НК Mn(ОН)2/АГс в концентрации 0.0132% как самостоятельно, так и в комплексе с НК Cu2О/АГ в концентрации 0.0084% стимулировал прирост на 20% по сравнению с контрольными растениями картофеля in vitro. Этот НК усиливал рост растений картофеля за счет удлинения междоузлий; увеличивал биомассу корней и надземной части. Биомасса корней при выращивании растений на среде с двумя НК была на 70% выше, чем в контроле. Стимуляция увеличения биомассы может быть связана с повышением интенсивности фотосинтеза благодаря повышению количества пигментов под влиянием этого НК. Содержание каротиноидов под влиянием марганецсодержащего НК повышалось на 40%. Обработка исследуемым НК снижала количество активных форм кислорода в тканях корней от 35 до 68% благодаря повышенной активности антиоксидантных ферментов. Активность каталазы повышалась от 16 до 120% по сравнению с контролем. Эти данные и ранее полученные результаты свидетельствуют о перспективности изучения НК марганца в качестве ростостимулятора культурных растений.

Список литературы

  1. Кошкин Е.И., Андреева И.В., Гусейнов Г.Г. др. // Агрохимия. 2021. № 1. С. 79. https://doi.org/10.31857/S0002188121010063

  2. Захаренко В.А. // Агрохимия. 2022. № 1. С. 50. https://doi.org/10.31857/S0002188122010112

  3. Youssef F.S., El-Banna H.A., Elzorba H.Y. et al. // Int. J. Vet. Sci. Med. 2019. V. 7. № 1. P. 78 https://doi.org/10.1080/23144599.2019.1691379

  4. Ye Y., Medina-Velo I.A., Cota-Ruiz K. et al. // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019. V. 184. 109671. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109671

  5. El-Sayed A., Kamel M. // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2020. V. 27. № 16. P. 19073. https://doi.org/10.1007/s11356-018-3913-y

  6. Zhao L., Lu L., Wang A. et al. // J. Agric. Food. Chem. 2020. V. 68. № 7. P. 1935. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b06615

  7. Shen Y., Borgatta J., Ma C. et al. // J. Agric. Food Chem. 2020 V. 68 (41). P. 11327. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04546

  8. El-Abeid S.E., Ahmed Y., Daròs J.A. et al. // Nanomaterials (Basel). 2020. V. 10 (5). 1001. https://doi.org/10.3390/nano10051001

  9. Ekanayake S.A., Godakumbura P.I. // ACS Omega. 2021. V. 6 (40). P. 26262. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c03271

  10. Zarinkoob A., Esmaeilzadeh Bahabadi S., Rahdar A. et al. // Environ. Monit. Assess. 2021. V. 193 (12). P. 800. https://doi.org/10.1007/s10661-021-09506-z

  11. Neme K., Nafady A., Uddin S. et al. // Heliyon. 2021. V. 7. № 12. e08539. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08539

  12. Mabrouk M., Das D.B., Salem Z.A. et al. // Molecules. 2021. V. 26. № 4. P. 1077. https://doi.org/10.3390/molecules26041077

  13. Fu D., Ding Y., Guo R. et al. // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 195. P. 538. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.12.022

  14. Albanese A., Tang P., Chan C. // Annu Rev. Biomed. Eng. 2012. V. 14. P. 1. https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-071811-150124

  15. Jeevanandam J., Barhoum A., Chan Y.S. et al. // Beilstein J. Nanotechnol. 2018. V. 9. P. 1050. https://doi.org/10.3762/bjnano.9.98

  16. Perfileva A.I., Tsivileva O.M., Nozhkina O.A. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 2274. https://doi.org/10.3390/nano11092274

  17. Нурминский В.Н., Перфильева А.И., Капустина И.С. и др. // Докл. РАН. 2020. Т. 495. № 1. С. 607. https://doi.org/10.1134/S1607672920060113

  18. Перфильева А.И., Ножкина О.А., Третьякова М.С. и др. // Российские нанотехнологии. 2020. Т. 15. № 1. С. 108. https://doi.org/10.1134/S199272232001015X

  19. Ножкина О.А., Перфильева А.И., Граскова И.А. и др. // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. № 5–6. С. 74.https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-5-6-74-81

  20. Граскова И.А., Перфильева А.И., Ножкина О.А. и др. // Химия растительного сырья. 2019. № 3. С. 345. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019034794

  21. Ганенко Т.В., Танцырев А., Сапожников А.Н. и др. // Gen Chem. (in Russian). 2015. Т. 85. С. 477. https://doi.org/10.1134/S1070363215020206

  22. Костыро Я.Т., Ганенко Т.В., Медведева С.А. и др. Способ получения сульфатированных производных арабиногалактана, обладающих антикоагуляционной и гиполипидемической активностью. Патент № 2319707 C1 (Россия). 2007.

  23. Khutsishvili S.S., Perfileva A.I., Nozhkina O.A. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22 (21). 12006. https://doi.org/10.3390/ijms222112006

  24. Bindschedler L.V., Minibayeva F., Gardner S.L. et al. // New Phytologist. 2001. V. 151. P. 185.

  25. Бояркин А.Н. // Биохимия. 1951. Т. 16. № 4. С. 352.

  26. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О. и др. // Лабораторное дело. 1988. № 1. С. 16.

  27. Heath R.L., Packer L. // Arch. Biochem. Biophys. 1968. V. 125. P. 189. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1

  28. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. // Большой практикум по физиологии растений. М.: Высш. шк., 1975. С. 392.

  29. Rizwan M., Ali S., Ali B. et al. // Chemosphere. 2019. V. 214. P. 269. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.09.120

  30. Zong X., Wu D., Zhang J. et al. // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2022. V. 29. № 46. P. 69517. https://doi.org/10.1007/s11356-022-20662-8

  31. Юркова И.Н., Омельченко А.В., Пидгайная Е.С. // Ученые записки КФУ. Биология. Химия. 2018. № 4. С. 283.

  32. Венжик Ю.В., Мошков И.Е., Дыкман Л.А. // Физиология растений. 2021. Т. 68. № 3. С. 245. https://doi.org/10.31857/S0015330321020202

  33. Gomes M.P., Kitamura R.S.A., Marques R.Z. et al. // Antioxidants. 2022. V. 11. № 1. P. 151. https://doi.org/10.3390/antiox11010151

  34. Chioti V., Zervoudakis G. // Antioxidants. 2017. V. 6. № 2. P. 39. https://doi.org/10.3390/antiox6020039

  35. Palma J.M., Mateos R.M., López-Jaramillo J. et al. // Redox Biology. 2020. V. 34. 101525. https://doi.org/10.1016/j.redox.2020.101525

  36. Pandey V.P., Awasthi M., Singh S. et al. // Biochem. Anal. Biochem. 2017. V. 6. P. 308. https://doi.org/10.4172/2161-1009.1000308

  37. Qi W.Y., Li Q., Chen H. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 5. P. 417. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125900

  38. Newkirk G.M., Wu H., Santana I., Giraldo J.P. // J. Vis. Exp. 2018. V. 26. P. 138. https://doi.org/10.3791/58373

  39. Zahedia S.M., Abdelrahman M., Hosseini M.S. et al. // Environ. Pollut. 2019. V. 253. P. 246. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.04.078

  40. Рогожин В.В. // Пероксидаза растений: строение, механизм действия, активный центр, использование пероксидазы. LAP LAMBERT Acad. Publ. 2010. С. 210.

  41. Feng T., Chen S., Gao D. et al. // Photosynthetica. 2015. V. 53. P. 609. https://doi.org/10.1007/s11099-015-0118-1

  42. Baslam M., Mitsui T., Hodges M. et al. // Front. Plant. Sci. 2020. V. 11. P. 882. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00882

  43. Зотикова А.П., Астафурова Т.П., Буренина А.А. и др. // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. № 3. С. 578. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.3.578rus

  44. Короткова А.М., Лебедев С.В., Каюмов Ф.Г. и др. // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 1. С. 172. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.1.172rus

  45. Perfileva A.I., Graskova I.A., Sukhov B.G. et al. // Agronomy. 2022. V. 12. 1281. https://doi.org/10.3390/agronomy12061281

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российские нанотехнологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал