«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». 2024. Том 50

Влияние селенсодержащих нанокомпозитов в природных полимерных матрицах на продуктивность картофеля в условиях полевого эксперимента

Автор(ы)
А. И. Перфильева, И. А. Граскова
Аннотация
Представлены результаты пятилетних полевых испытаний по влиянию нанокомпозитов селена (НК Se) в матрицах на основе трёх различных природных полимеров (арабиногалактан, крахмал, каррагинан) на продуктивность картофеля. Эффективность предпосевной обработки клубней НК Se проанализирована по показателям продуктивности (средняя масса клубня и количество клубней, полученных с растения в конце вегетации), а также доле в структуре урожая хозяйственно важных (товарных и семенных) и поражённых гнилями клубней. Обсуждается влияние межгодовой специфики климатических условий разных вегетационных сезонов на эффективность применения НК.
Об авторах

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

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
Перфильева А. И., Граскова И. А. Влияние селенсодержащих нанокомпозитов в природных полимерных матрицах на продуктивность картофеля в условиях полевого эксперимента // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2024. Т. 50. С. 12–27. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2024.50.12
Ключевые слова
картофель, полевой эксперимент, селен, арабиногалактан, крахмал, каррагинан, наночастицы, нанокомпозиты, биометрические характеристики, продуктивность.
УДК
577.2
DOI
https://doi.org/10.26516/2073-3372.2024.50.12
Литература

Биологическая активность и безопасность для окружающей среды наночастиц селена, инкапсулированных в макромолекулы крахмала / А. И. Перфильева, О. А. Ножкина, М. С. Третьякова, И. А. Граскова, И. В. Клименков, Н. П. Судаков, Г. П. Александрова, Б. Г. Сухов // Российские нанотехнологии. 2020. Т. 15, № 1. С. 108–117. https://doi.org/10.1134/S199272232001015X

Биологическая активность нанокомпозита селена, инкапсулированного в макромолекулы каррагинана, по отношению к возбудителю кольцевой гнили и растениям картофеля in vitro / О. А. Ножкина, А. И. Перфильева, И. А. Граскова, А. В. Дьякова, В. Н. Нурминский, И. В. Клименков, Т. В. Ганенко, Т. Н. Бородина, Г. П. Александрова, Б. Г. Сухов, Б. А. Трофимов // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14, № 5-6. С. 74–81.

Воздействие наноразмерного селена на возбудитель кольцевой гнили и картофель in vitro / И. А. Граскова, А. И. Перфильева, О. А. Ножкина, А. В. Дьякова, В. Н. Нурминский, И. В. Клименков, А. П. Судаков, Т. М. Бородина, Г. П. Александрова, М. В. Лесничая, Б. Г. Сухов, Б. А. Трофимов // Химия растительного сырья. 2019. № 3. P. 345–354. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019034794

Погодные сюрпризы уходящего 2021 года на территории Иркутской области // Иркутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. 2021. URL: https://www.irmeteo.ru/index.php?id=697

Синтез нанобиокомпозитов селена и серебра и их влияние на фитопатогенную бактерию Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus / А. И. Перфильева, О. А. Ножкина, И. А. Граскова, А. В. Сидоров, М. В. Лесничая, Г. П. Александрова, Г. Долмаа, И. В. Клименков, Б. Г. Сухов // Известия Академии наук. Серия химическая. 2018. № 1. С. 157–163.

Создание антимикробного наноселенового биокомпозита для защиты картофеля от бактериальных фитопатогенов / А. И. Перфильева, С. М. Мотылева, И. В. Клименков, И. А. Граскова, Б. Г. Сухов, Б. А. Трофимов // Российские нанотехнологии. 2017. Т. 12, № 9–10. С. 90–95.

A review of the antibacterial, fungicidal and antiviral properties of selenium nanoparticles / D. A. Serov, V. V. Khabatova, V. Vodeneev, R. Li, S. V. Gudkov // Materials (Basel). 2023. Vol. 16, N 15. Art. 5363. https://doi.org/10.3390/ma16155363

Biological activity of selenium and its impact on human health / G. Genchi, G. Lauria, A. Catalano, M. S. Sinicropi, A. Carocci // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24, N 3. Art. 2633. https://doi.org/10.3390/ijms24032633

Comparative efficacy of selenate and selenium nanoparticles for improving growth, productivity, fruit quality, and postharvest longevity through modifying nutrition, metabolism, and gene expression in tomato; potential benefits and risk assessment / M. Neysanian, A. Iranbakhsh, R. Ahmadvand, Z. Oraghi Ardebili, M. Ebadi // PLoS One. 2020. Vol. 15, N 12. Art. e0244207. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0244207

Differential growth, nutrition, physiology, and gene expression in Melissa officinalis mediated by zinc oxide and elemental selenium nanoparticles / A. Babajani, A. Iranbakhsh, Z. O. Ardebili, B. Eslami // Environ. Sci. Poll. Res. 2019. Vol. 26, N 24. P. 24430–24444. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05676-z

Effect of nanopriming with selenium nanocomposites on potato productivity in a field experiment, soybean germination and viability of Pectobacterium carotovorum / A. I. Perfileva, A. R. Kharasova, O. A. Nozhkina, A. V. Sidorov, I. A. Graskova, K. V. Krutovsky // Horticulturae. 2023. Vol. 9. Art. 458. https://doi.org/10.3390/horticulturae9040458

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. Ganenko, B. G. Sukhov, K. V. Krutovsky // Nanomaterials. 2021. Vol. 11. Art. 2274. https://doi.org/10.3390/nano11092274

Epigallocatechin gallate (EGCG) nanoselenium application improves tea quality (Camellia sinensis L.) and soil quality index without losing microbial diversity: A pot experiment under field condition / X. Zhang, X. Yang, J. Ruan, H. Chen // Sci. Total Environ. 2024. Vol. 914. Art. 169923. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.169923

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 (24). P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00377

Exploring the potential function of trace elements in human health: a therapeutic perspective / M. R. Islam, S. Akash, M. H. Jony, M. N. Alam, F. T. Nowrin, M. M. Rahman, M. Thiruvengadam // Mol. Cell Biochem. 2023. Vol. 478. P. 2141–2171 https://doi.org/10.1007/s11010-022-04638-3

Feng R., Wei C., Tu S. The roles of selenium in protecting plants against abiotic stresses // Environ. Exp. Bot. 2013. Vol. 87. P. 58−68. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2012.09.002

Ferro C., Florindo H. F., Santos H. A. Selenium nanoparticles for biomedical applications: from development and characterization to therapeutics // Adv. Healthc. Mater. 2021. Vol. 10(16). Art. 2100598. https://doi.org/10.1002/adhm.202100598

Foliage application of selenium and silicon nanoparticles alleviates Cd and Pb toxicity in rice (Oryza sativa L.) / B. Hussain, Q. Lin, Y. Hamid, M. Sanaullah, L. Di, M. L. U. R. Hashmi, M. B. Khan, Z. He, X. Yang // Sci. Total Environ. 2020. Vol. 712. Art. 136497. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136497

Landa P. Positive effects of metallic nanoparticles on plants: Overview of involved mechanisms // Plant Physiol. Biochem. 2021. Vol. 161. P. 12–24. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.01.039

Mitigating cadmium exposure risk in rice with foliar nano-selenium: Investigations through Caco-2 human cell line in vivo bioavailability assay / B. Hussain, X. Yin, Q. Lin, Y. Hamid, M. Usman, M. L. Hashmi, M. Lu, M. Imran Taqi, Z. He, X. E. Yang // Environ. Pollut. 2024. Vol. 356. Art. 124356. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124356

Mitigation effects of exogenous melatonin-selenium nanoparticles on arsenic-induced stress in Brassica napus / M. A. Farooq, F. Islam, A. Ayyaz, W. Chen, Y. Noor, W. Hu, F. Hannan, W. Zhou // Environ. Pollut. 2022. Vol. 292 (Pt. B). Art. 118473. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118473

Mitigation of the salinity stress in rapeseed (Brassica napus L.) productivity by exogenous applications of bio-selenium nanoparticles during the early seedling stage / A. M. El-Badri, M. Batool, I. A. A. Mohamed, Z. Wang, C. Wang, K. M. Tabl, A. Khatab, J. Kuai, J. Wang, B. Wang, G. Zhou // Environ. Pollut. 2022. Vol. 310. Art. 119815. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119815

Modulations of wheat growth by selenium nanoparticles under salinity stress / S. Zafar, Z. Hasnain, S. Danish, M. L. Battaglia, S. Fahad, M. J. Ansari, S. A. Alharbi // BMC Plant Biol. 2024. Vol. 24(1). Art. 35. https://doi.org/10.1186/s12870-024-04720-6

Molecular mechanisms of growth promotion and selenium enrichment in tomato plants by novel selenium-doped carbon quantum dots / K. Yin, Q. Bao, J. Li, M. Wang, F. Wang, B. Sun, Y. Gong, F. Lian // Chemosphere. 2024. Vol. 364. Art. 143175. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.143175

Nano-chitosan-coated, green-synthesized selenium nanoparticles as a novel antifungal agent against Sclerotinia sclerotiorum: in vitro study / M. M. Desouky, R. H. Abou-Saleh, T. A. A. Moussa, H. M. Fahmy // Sci. Rep. 2025. Vol. 15, N 1. Art. 1004. https://doi.org/10.1038/s41598-024-79574-x

Nanofungicides with selenium and silicon can boost the growth and yield of common bean (Phaseolus vulgaris L.) and control alternaria leaf spot disease / N. A. Taha, S. Hamden, Y. A. Bayoumi, T. Elsakhawy, H. El-Ramady, S. Ø. Solberg. Microorganisms. 2023. Vol. 11(3). Art. 728. https://doi.org/10.3390/microorganisms11030728

New insights into the cellular responses to iron nanoparticles in Capsicum annuum / J. Yuan, Y. Chen, H. Li, J. Lu, H. Zhao, M. Liu, G. S. Nechitaylo, N. N. Glushchenko // Sci. Rep. 2018. Vol. 8. Art. 3228. https://doi.org/10.1038/s41598-017-18055-w

Nitric oxide and selenium nanoparticles confer changes in growth, metabolism, antioxidant machinery, gene expression, and flowering in chicory (Cichorium intybus L.): potential benefits and risk assessment / S. Abedi, A. Iranbakhsh, Z. Oraghi Ardebili, M. Ebadi // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2021. Vol. 28(3). P. 3136–3148. https://doi.org/10.1007/s11356-020-10706-2

Nutritional parameters, biomass production, and antioxidant activity of Festuca arundinacea Schreb. conditioned with selenium nanoparticles / U. González-Lemus, G. Medina-Pérez, J. J. Espino-García, F. Fernández-Luqueño, R. Campos-Montiel, I. Almaraz-Buendía, A. ReyesMunguía, T. Urrutia-Hernández // Plants (Basel). 2022. Vol. 11(17). Art. 2326. https://doi.org/10.3390/plants11172326

Opportunities for the use of selenium nanoparticles in agriculture / J. Song, S. Yu, R. Yang, J. Xiao, J. Liu // NanoImpact. 2023. Art. 100478. https://doi.org/10.1016/j.impact.2023.100478

Rapid and convenient one-pot method for the preparation of alkali metal phosphinodiselenoates / A. V. Artem’ev, S. F. Malysheva, N. K. Gusarova, B. A. Trofimov // Synthesis. 2010. Vol. 14. P. 2463–2467. https://doi.org/10.1055/s-0029-1218786

Red elemental selenium nanoparticles mediated substantial variations in growth, tissue differentiation, metabolism, gene transcription, epigenetic cytosine DNA methylation, and callogenesis in bittermelon (Momordica charantia); an in vitro experiment / S. Rajaee Behbahani, A. Iranbakhsh, M. Ebadi, A. Majd, Z. O. Ardebili // PLoS One. 2020. Vol. 15, N 7. Art. e0235556. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235556

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

Selenium nanocomposites in natural matrices as potato recovery agent / A. I. Perfileva, O. A. Nozhkina, T. V. Ganenko, I. A. Graskova, B. G. Sukhov, A. V. Artem’ev, K. V. Krutovsky // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22(9). Art. 4576. https://doi.org/10.3390/ijms22094576

Selenium nanoparticles as a natural antioxidant and metabolic regulator in aquaculture: A Review / M. A. O. Dawood, M. F. E. Basuini, S. Yilmaz, H. M. R. Abdel-Latif, Z. A. Kari, M. K. A. Abdul Razab, H. A. Ahmed, M. Alagawany, M. S. Gewaily // Antioxidants (Basel). 2021. Vol. 10, N 9. Art. 1364. https://doi.org/10.3390/antiox10091364

Selenium nanoparticles induce coumarin metabolism and essential oil production in Trachyspermum ammi under future climate CO2 conditions / F. A. Aloufi, H. AbdElgawad, R. F. Halawani, M. A. Balkhyour, A. H. A. Hassan // Plant Physiol Biochem. 2024. Vol. 211. Art. 108705. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108705

Speciation analysis of selenium nanoparti-cles and inorganic selenium species by dual-cloud point extraction and ICP-MS deter-mination // R. Yang, Q. Li, W. Zhou, S. Yu, J. Liu // Anal. Chem. 2022. Vol. 94(47). P. 16328−16336. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03018

Synergistic influence of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation with nanoparticle foliar application enhances chili (Capsicum annuum L.) antioxidant enzymes, anatomical characteristics, and productivity under cold-stress conditions / E. G. Sayed, S. F. Desoukey, A. F. Desouky, M. F. Farag, R. I. El-Kholy, S. N. Azoz // Plants (Basel). 2024. Vol. 13, N 4. Art. 517. https://doi.org/10.3390/plants13040517

Template-free microwave-assisted hydrothermal synthesis of manganese zinc ferrite as a nanofertilizer for squash plant (Cucurbita pepo L.) / A. Shebl, A. Hassan, D. M. Salama, M. E. Abd El-Aziz, M. S. Abd Elwahed // Heliyon. 2020. Vol. 6. Art. e03596. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03596

The role of selenium and nano selenium on physiological responses in plant: a review / Z. Khan, T. C. Thounaojam, D. Chowdhury, H. Upadhyaya // Plant Growth Regul. 2023. Vol. 100(2). P. 409–433. https://doi.org/10.1007/s10725-023-00988-0

Thiruvengadam M., Chi H. Y., Kim S. H. Impact of nanopollution on plant growth, photosynthesis, toxicity, and metabolism in the agricultural sector: An updated review // Plant Physiol. Biochem. 2024. Vol. 207. Art. 108370. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108370

Underlying mechanisms responsible for restriction of uptake and translocation of heavy metals (metalloids) by selenium via root application in plants / R. Feng, L. Wang, J. Yang, P. Zhao, Y. Zhu, Y. Li, Y. Yu, H. Liu, C. Rensing, Z. Wu, R. Ni, S. Zheng // J. Hazard Mater. 2021. Vol. 15. P. 402. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123570

Uses of selenium nanoparticles in the plant production / I. Bano, S. Skalickova, H. Sajjad, J. Skladanka, P. Horky // Agronomy. 2021. Vol. 11, N 11. Art. 2229. https://doi.org/10.3390/agronomy11112229


Полная версия (русская)