«ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «БИОЛОГИЯ. ЭКОЛОГИЯ»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «BIOLOGIYA. ECOLOGIYA»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «BIOLOGY. ECOLOGY»
ISSN 2073-3372 (Print)

Список выпусков > Серия «Биология. Экология». 2021. Том 37

Влияние нанокомпозитов селена в природных полимерных матрицах на антиоксидантный статус растений картофеля in vitro

Автор(ы)
О. А. Ножкина, А. И. Перфильева, Н. С. Забанова, Т. В. Ганенко Н. И. Нечаев, А. В. Третьякова, И. А. Граскова
Аннотация
Представлены результаты исследования по влиянию химически синтезированных нанокомпозитов селена (НК) в природных полимерных матрицах – арабиногалактане (содержание селена 6,4 %) и крахмале (содержание селена 1,2 %) на состояние антиоксидантной системы растений картофеля in vitro. Эксперименты проводились на растениях картофеля, восприимчивого к заражению фитопатогенной бактерией Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus (Cms) сорта Лукьяновский. На незаражённых и заражённых Cms растениях проведены исследования влияния НК на содержание активных форм кислорода (АФК) в тканях корней, активность фермента пероксидазы в тканях корней и листьев, содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) – диеновых конъюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА) в тканях корней и листьев картофеля.
Об авторах

Ножкина Ольга Александровна, ведущий инженер, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, e-mail: smallolga@mail.ru

Перфильева Алла Иннокентьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132,e-mail: alla.light@mail.ru

Забанова Наталья Сергеевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, доцент, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: pavnatser@mail.ru

Ганенко Татьяна Васильевна, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Иркутский институт химии им. А. Е. Фаворского СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1, e-mail: ganenko@irioch.irk.ru

Нечаев Никита Игоревич, магистрант, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: watson.kot@yandex.ru

Третьякова Анастасия Валерьевна, кандидат биологических наук, доцент, Иркутский государственный университет, Россия, 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, 1, e-mail: anastasiya_chepi@mail.ru

Граскова Ирина Алексеевна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, e-mail: graskova@sifibr.irk.ru

Ссылка для цитирования
Влияние нанокомпозитов селена в природных полимерных матрицах на антиоксидантный статус растений картофеля in vitro / О. А. Ножкина, А. И. Перфильева, Н. С. Забанова, Т. В. Ганенко, Н. И. Нечаев, А. В. Третьякова, И. А. Граскова // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2021. Т. 37. С. 16–30. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2021.37.16
Ключевые слова
селен, нанокомпозиты, арабиногалактан, крахмал, картофель, стресс, кольцевая гниль, диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид.
УДК
57.017.64
DOI
https://doi.org/10.26516/2073-3372.2021.37.16
Литература

Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М. : Наука, 1972. 252 с.

Граскова И. А. Роль пероксидаз в устойчивости растений к биотическому стрессу. Saarbrücken : LAP Lambert Acad. Publ., 2011. 300 с.

Структура и иммуномодулирующее действие арабиногалактана лиственницы сибирской и его производных металлов / В. И. Дубровина, С. А. Медведева, С. А. Витязева, О. Б. Колесникова, Г. П. Александрова, Л. О. Гуцол, Л. А. Грищенко, Т. Д. Четверякова. Иркутск : Аспринт, 2007. 145 с.

Поликсенова В. Д. Индуцированная устойчивость растений к патогенам и абиотическим стрессовым факторам: на примере томата // Вестник Белорусского государственного университета. 2009. Серия 2, Химия, биология, география. № 1. С. 48–60.

Чеснокова Н. П., Понукалина Е. В., Бизенкова М. Н. Механизмы структурной и функциональной дезорганизации биосистем под влиянием свободных радикалов // Фундаментальные исследования. 2007. № 4. С. 110–121.

Biological activity and safety for the environment of selenium nanoparticles encapsulat-ed in starch macromolecules / A. I. Perfileva, O. A. Nozhkina, M. S. Tretyakova, I. A. Grasko-va, I. V. Klimenkov, N. P. Sudakov, G. P. Alexandrova, B. G. Sukhov // Nanotechnologies in Russia. 2020. Vol. 15, N 1. P. 96–104. https://doi.org/10.1134/S1995078020010152

Blokhina O., Virolainen E., Fagersted K. V. Antioxidants, oxidative stress and oxygen deprivation stress: a review // Annals of Botany. 2001. Vol. 91. P. 179–194. https://doi.org/10.1093/aob/mcf118

Chen F., Huang G. Preparation and immunological activity of polysaccharides and their derivatives // Int. J. Biol. Macromol. 2018. Vol. 112. P. 211–216. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.01.169

Class III peroxidases in cellulose deficient cultured maize cells during cell wall remodeling / R. Martínez-Rubio, J. L. Acebes, A. Encina, A. Kärkönen // Physiol. Plant. 2018. Vol. 164. P. 45–55. https://doi.org/10.1111/ppl.12710

Development of antimicrobial nano-selenium biocomposite for protecting potatoes from bacterial phytopathogens / A. I. Perfileva, S. M. Moty’leva, I. V. Klimenkov, I. A. Graskova, B. G. Sukhov, B. A. Trofimov // Nanotechnologies in Russia. 2017. Vol. 12, N 9–10. Р. 553–558. https://doi.org/10.1134/S1995078017050093

Evaluation of cytotoxicity, biochemical profile and yield components of groundnut plants treated with nano-selenium / H. A. Hussein, O. M. Darwesh, B. B. Mekki, S. M. El-Hallouty // Biotechnol. Rep. (Amst). 2019. Vol. 12, N 24. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00377

Exogenous nitric oxide (NO) interferes with lead (Pb)-induced toxicity by detoxifying reactive oxygen species in hydroponically grown wheat (Triticum aestivum) roots / G. Kaur, H. P. Singh, D. R. Batish, P. Mahajan, R. K. Kohli, V. Rishi // PLoS ONE. 2015. Vol. 10. P. e0138713. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138713

Effect of natural polysaccharide matrix-based selenium nanocomposites on phytophthora cactorum and rhizospheric microorganisms / A. I. Perfileva, O. M. Tsivileva, O. A. Nozhkina, M. S. Karepova, I. A. Graskova, T. V. Ganenkо, B. G. Sukhov, K. V. Krutovsky // Nano-materials. 2021. Vol. 11, N 9. https://doi.org/10.3390/nano11092274

Fichman Y., Mittler R. Rapid systemic signaling during abiotic and biotic stresses: is the ROS wave master of all trades? // Plant J. 2020. Vol. 102, N 5. P. 887–896. https://doi.org/10.1111/tpj.14685

Free radical scavenging as affected by accelerated ageing and subsequent priming in sun-flower seeds / C. Bailly, A. Benamar, F. Corbineau, D. Côme // Physiol. Plant. 1998. Vol. 104. P. 646–652. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1998.1040418.x

Growth-stimulating activity of natural polymer-based nanocomposites of selenium during the germination of cultivated plant seeds / V. N. Nurminsky, A. I. Perfileva, I. S. Kapusti-na, I. A. Graskova, B. G. Sukhov, B. A. Trofimov // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2020. Vol. 495. Р. 296–299. https://doi.org/10.1134/S1607672920060113

He X., Deng H., Hwang H. M. The current application of nanotechnology in food and agriculture // J. Food Drug Anal. 2019. Vol. 27, N 1. P. 1–21. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2018.12.002

Heath R. L., Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts. Kinetics and stoichi-ometry of fatty acid peroxidation // Archives Biochem. Biophysic. 1968. Vol. 125. P. 189–198.https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1

Kidwai M., Ahmad I. Z., Chakrabarty D. Class III peroxidase: an indispensable enzyme for biotic/abiotic stress tolerance and a potent candidate for crop improvement // Plant Cell Rep. 2020. Vol. 39, N 11. P. 1381–1393. https://doi.org/10.1007/s00299-020-02588-y

Lanza M. G. D. B., dos Reis A. R. Roles of selenium in mineral plant nutrition: ROS scavenging responses against abiotic stresses // Plant Physiol. Biochem. 2021. Vol. 164. P. 27-43. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.026

Mittler R. ROS are good // Trends Plant Sci. 2017. Vol. 22. P. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.08.002

Nadarajah K. K. ROS homeostasis in abiotic stress tolerance in plants // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, N 15. P. 5208. https://doi.org/10.3390/ijms21155208

Nanofertilizer for precision and sustainable agriculture: current state and future perspectives / R. Raliya, V. Saharan, C. Dimkpa, P. Biswas // J. Agric. Food Chem. 2018. Vol. 5, N 66 (26). P. 6487–6503. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b02178

Prasad R., Bhattacharyya A., Nguyen Q. D. Nanotechnology in sustainable agriculture: recent developments, challenges, and perspectives // Front. Microbiol. 2017. Vol. 20, N 8. Р. 1014. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01014

Proteomics and metabolomics studies on the biotic stress responses of rice: an update / K. T. X. Vo, M. M. Rahman, M. M. Rahman, K. T. T. Trinh, S. T. Kim, J. S. Jeon // Rice. 2021. Vol. 14. P. 30. https://doi.org/10.1186/s12284-021-00461-4

Recent developments in enzymatic antioxidant defence mechanism in plants with special reference to abiotic stress / V. D. Rajput, Harish, R. K. Singh, K. K. Verma, L. Sharma, F. R. Quiroz-Figueroa, M. Meena, V. S. Gour, T. Minkina, S. Sushkova, S. Mandzhieva // Biology (Basel). 2021. Vol. 10, N 4. P. 267. https://doi.org/10.3390/biology10040267

Recent developments in nanotechnology transforming the agricultural sector: a transition replete with opportunities / D. Y. Kim, A. Kadam, S. Shinde, R. G. Saratale, J. Patra, G. Ghodake // J. Sci. Food Agric. 2018. Vol. 98, N 3. P. 849–864. https://doi.org/10.1002/jsfa.8749

Regulation of ROS metabolism in plants under environmental stress: A review of recent experimental evidence / M. Hasanuzzaman, M. H. M. B. Bhuyan, K. Parvin, T. F. Bhuiyan, T. I. Anee, K. Nahar, M. S. Hossen, F. Zulfiqar, M. M. Alam, M. Fujita // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, N 22. P. 8695. https://doi.org/10.3390/ijms21228695

Selenium improves photosynthesis and protects photosystem II in pear (Pyrus bretschneideri), grape (Vitis vinifera), and peach (Prunus persica) / T. Feng, S. S. Chen, D. Q. Gao, G. Q. Liu, H. X. Bai, A. Li, L. X. Peng, Z. Y. Ren // Photosynthetica. 2015. Vol. 53. P. 609–612. https://doi.org/10.1007/s11099-015-0118-1

Selenium nanocomposites having polysaccharid matrices stimulate growth of potato plants in vitro infected with ring rot pathogen / A. I. Perfileva, O. A. Nozhkina, I. A. Graskova, A. V. Dyakova, A. G. Pavlova, G. P. Aleksandrova, I. V. Klimenkov, B. G. Sukhov, B. A. Tro-fimov // Dokl. Biol. Sci. 2019. Vol. 489. P. 184–188. https://doi.org/10.1134/S0012496619060073

Selenium nanoparticles induced variations in growth, morphology, anatomy, biochemis-try, gene expression, and epigenetic DNA methylation in Capsicum annuum; an in vitro study / S. Sotoodehnia-Korani, A. Iranbakhsh, M. Ebadi, A. Majd, Z. O. Ardebili // Environ. Pollut. 2020. Vol. 265 (Pt B):114727. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114727

Synthesis of selenium and silver nanobiocomposites and their influence on phytopatho-genic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus / A. I. Perfileva, O. A. Nozh-kina, I. A. Graskova, A. V. Sidorov, M. V. Lesnichaya, G. P. Aleksandrova, G. Dolmaa, I. V. Klimen-kov, B. G. Sukhov // Russian Chemical Bulletin. 2018. Vol. 67, N 1. Р. 157–163. https://doi.org/10.1007/s11172-018-2052-4

The biological activity of a selenium nanocomposite encapsulated with carrageenan macromolecules regarding the ring rot pathogen and potato plants / O. A. Nozhkina, A. I. Perfileva, I. A. Graskova, A. V. Djyakova, V. N. Nurminsky, I. V. Klimenkov, T. V. Ganenko, T. N. Borodi-na, G. P. Aleksandrova, B. G. Sukhov, B. A. Trofimov // Nanotechnologies in Russia. 2019. Vol. 14, N 5–6. Р. 255–262. https://doi.org/10.1134/S1995078019030091

The modified qualities of basil plants by selenium and/or ascorbic acid / Z. O. Ardebili, N. O. Ardebili, S. Jalili, S. Safiallah // Turk. J. Bot. 2015. Vol. 39. P. 401–407. https://doi.org/10.3906/bot-1404-20

The role of extracellular pH-homeostasis in potato resistance to ring-rot pathogen / A. S. Romanenko, A. A. Riffel, I. A. Graskova, M. A. Rachenko // J. Phytopathol. 1999. Vol. 147, N 11–12. P. 679–686. https://doi.org/10.1046/j.1439-0434.1999.00450.x

White P. J. Selenium metabolism in plants // Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 2018. Vol. 1862, N 11. P. 2333–2342. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2018.05.006


Полная версия (русская)