Открытие, что наночастицы содержащего железо соединения — ферригидрита, улучшают рост каллусной (выращенной в пробирке из клеток) культуры пшеницы, сделали ученые Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН, 31 июля сообщает пресс-служба КНЦ. В ходе исследования влияния добавки ферригидрита в питательную среду при выращивании каллусной культуры пшеницы ученые добились четырехкратного ускорения роста побегов пшеницы и снижения гибели клеток.
Сделанное ими открытие можно использовать при создании новых сортов сельскохозяйственных культур. Результаты исследования красноярские ученые представили в статье «Наночастицы ферригидрита как индукторы регенерации каллусной культуры пшеницы», опубликованной в Аграрном научном журнале. Выращивание растений из клеток в питательной среде в пробирке в настоящее время широко используется в селекции и генной инженерии растений. В этом случае ученые получают генетически идентичные клоны растений или же их искусственно модифицированные линии. Однако регенерация (процесс превращения клеток растений в полноценные побеги) у многих сельскохозяйственных культур, в том числе пшеницы, идет тяжело. Выращенные клетки часто теряют жизнеспособность или образуют только корни без побегов, что затрудняет создание новых сортов. При исследовании влияния наночастиц ферргидрита на рост и развитие растительных тканей пшеницы, выращиваемых в пробирке, специалисты Красноярского научного центра СО РАН использовали шесть сортов и 12 селекционных линий яровой пшеницы. Ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института сельского хозяйства КНЦ СО РАН кандидат сельскохозяйственных наук Валентина Ступко пояснила выбор ферргидрита для этого исследования: «Наночастицы сейчас пробуют использовать во многих областях сельского хозяйства. В основном это фертилайзеры, удобрения — источники легкодоступных ионов металлов. Частицы ферргидрита являются уникальными в том плане. Они в основном воздействуют на антиоксидантные системы, а не просто снабжают растение дополнительным железом. Ранее они показали себя как стимуляторы корнеобразования у саженцев декоративных и плодово-ягодных культур. То есть стимулировали образование органов. Логично было предполагать такое же их воздействие и на изолированные ткани растений». Добавляя наночастицы ферргидрита в питательную среду на разных этапах развития клеточной культуры (образование скопления клеток из зародышей, активное размножение клеток, формирование побегов и корней), исследователи установили, что лишь двукратное воздействие наночастиц на разных этапах значительно повышает частоту регенерации, увеличивает жизнеспособность тканей. При этом оказалось, что добавление ферригидрита в питательную среду замедляло процессы старения клеток и стимулировало фотосинтез. Наибольшую эффективность добавки ферригидрита оказывали при воздействии на первых двух этапах развития растений: по сравнению с контрольными образцами регенерация клеточных тканей ускорялась в четыре раза. В этом случае в образцах вдвое чаще происходило формирование содержащих хлорофилл зон — предшественников побегов, и на 30% сократилось количество погибших образцов. Но если наночастицы присутствовали на всех трех этапах развития, происходило усиление окислительного стресса и гибель клеток. Ученые считают, что наночастиц ферригидрита действуют на растение аналогично фитогормонам, стимулируя образование стеблей. Короткий контакт ферригидрита с растительными клетками, предполагают исследователи, активирует их антиоксидантную систему и предотвращает их старение. Малые дозы наночастиц активируют реакции неспецифического иммунитета, стимулируя защитные системы клеток через выработку активных форм кислорода. Они как бы «тренируют» клетки, повышая их устойчивость к стрессу. Однако их высокая концентрация приводит к окислительному повреждению клеток. «Это открытие имеет большой потенциал для ускорения создания новых сортов сельскохозяйственных культур, — отметила Валентина Ступко. — Интересно, что лучший результат был получен при двукратном контакте тканей с ферригидритом: сначала на этапе образования каллусов из зародышей, а затем активного их разрастания. В результате ткани реже отмирали и быстрее превращались в полноценные побеги». Исследование ученых КНЦ СО РАН поспособствует использованию наночастиц ферригидрита как активаторов фотосинтеза и стимуляторов роста для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, а также для их экологической устойчивости, что положительно скажется на продовольственной безопасности. Следует также учесть, что эти наночастицы производятся экологически чистым способом. Полученные красноярскими исследователями результаты помогут ускорить создание новых сортов пшеницы, а предложенную ими методику без особых проблем можно адаптировать для выращивания других сельхозкультур, открывая возможности применения наночастиц в сельском хозяйстве. glavno.smi.today
Свежие комментарии