«Зеленая химия» для повышения устойчивости растений
опубликовано 17/01/2020
«Зеленая химия» для повышения устойчивости растений
В настоящее время большое внимание уделяется экологически чистым материалам «зелёной химии», преимуществами которых также является простота обработки и низкая себестоимость.
Значительный интерес вызывают кремнийсодержащие препараты, полученные из возобновляемого растительного сырья механохимическими методами в ИХТТМ СО РАН.
Научный сотрудник Лаборатории биотехнологии ЦСБС СО РАН, к.б.н. Елена Валерьевна Амброс рассказала о своей научной работе по изучению действия механокомпозита из растительного сырья на адаптационные способности земляники крупноплодной в системах in vitro и ex vitro.
Что такое механокомпозиты?
Механокомпозиты – препараты, получаемые из растительного сырья путем механохимической обработки в специальных мельницах-активаторах. Основная идея механохимических технологий – проведение реакций в твердой фазе, что укорачивает технологическую цепочку. Такие препараты имеют повышенную растворимость, сохраняют натуральный состав и, поэтому, наиболее эффективно усваиваются растениями. В своей работе мы используем механокомпозит, полученный из отходов зеленого чая – источник флавоноидов и шелухи риса – источник биогенного диоксида кремния. В настоящее время данный механокомпозит в основном используется в животноводстве в качестве пищевых добавок. Изучение влияния механокомпозита, полученного из растительных отходов, на рост, развитие и адаптационные способности земляники крупноплодной проводятся впервые.
Научный сотрудник Лаборатории биотехнологии ЦСБС СО РАН, к.б.н. Елена Валерьевна Амброс рассказала о своей научной работе по изучению действия механокомпозита из растительного сырья на адаптационные способности земляники крупноплодной в системах in vitro и ex vitro.
Что такое механокомпозиты?
Механокомпозиты – препараты, получаемые из растительного сырья путем механохимической обработки в специальных мельницах-активаторах. Основная идея механохимических технологий – проведение реакций в твердой фазе, что укорачивает технологическую цепочку. Такие препараты имеют повышенную растворимость, сохраняют натуральный состав и, поэтому, наиболее эффективно усваиваются растениями. В своей работе мы используем механокомпозит, полученный из отходов зеленого чая – источник флавоноидов и шелухи риса – источник биогенного диоксида кремния. В настоящее время данный механокомпозит в основном используется в животноводстве в качестве пищевых добавок. Изучение влияния механокомпозита, полученного из растительных отходов, на рост, развитие и адаптационные способности земляники крупноплодной проводятся впервые.
Ваш проект направлен на решение такой проблемы как повышение устойчивости экономически значимых растений к неблагоприятным условиям выращивания. Что удалось выяснить на данном этапе исследований?
Исследования мы проводим в лабораторных условиях в системах in vitro и ex vitro. Проблема, на решение которой направлен проект – получение фенотипов растений с оптимальными параметрами роста и развития, а также обладающими высокой устойчивостью при переносе из условий in vitro в нестерильные условия выращивания (условия ex vitro). На данном этапе исследований в условиях in vitro нами показано, что механокомпозит способствует развитию корневой системы и надземной части растений земляники крупноплодной. Длина корней увеличивалась в 1,5 раза, число корней – в 1,4 раза, сырая и сухая массы корней – в 1,6 и 2,5 раза. Отмечено увеличение количества листьев и площади листовых пластинок в 1,3 раза, сырой и сухой массы микророзеток – в 1,2–1,9 раза; коэффициент размножения увеличился в 1,8-2 раза. Усиливаются такие адаптационные реакции как общее содержание фенольных соединений, фитогормонов, основных фотосинтетических пигментов у микроклонов. Кроме того, под действием механокомпозита увеличивается толщина защитного эпидермального покрова листьев, что препятствует проникновению в растения вредителей и болезней.
Исследования мы проводим в лабораторных условиях в системах in vitro и ex vitro. Проблема, на решение которой направлен проект – получение фенотипов растений с оптимальными параметрами роста и развития, а также обладающими высокой устойчивостью при переносе из условий in vitro в нестерильные условия выращивания (условия ex vitro). На данном этапе исследований в условиях in vitro нами показано, что механокомпозит способствует развитию корневой системы и надземной части растений земляники крупноплодной. Длина корней увеличивалась в 1,5 раза, число корней – в 1,4 раза, сырая и сухая массы корней – в 1,6 и 2,5 раза. Отмечено увеличение количества листьев и площади листовых пластинок в 1,3 раза, сырой и сухой массы микророзеток – в 1,2–1,9 раза; коэффициент размножения увеличился в 1,8-2 раза. Усиливаются такие адаптационные реакции как общее содержание фенольных соединений, фитогормонов, основных фотосинтетических пигментов у микроклонов. Кроме того, под действием механокомпозита увеличивается толщина защитного эпидермального покрова листьев, что препятствует проникновению в растения вредителей и болезней.
Земляника крупноплодная в культуре in vitro под действием механокомпозита
Влияние механомпозита на побегообразование земляники крупноплодной in vitro
Где могут быть востребованы ваши разработки?
Наши разработки будут востребованы при производстве посадочного материала экономически значимых культур методами биотехнологии. Известно, что в культуре in vitro растения находятся в условиях осмотического стресса, снижены процессы фотосинтеза и водного обмена, возможно появление аномалий, например, таких как гипергидратация. Все это приводит к снижению качества посадочного материала, полученного биотехнологическим способом и эффективности технологии в целом. Нами показано, что использование механокомпозита в качестве индуктора широкого спектра структурных и физиолого-биохимических адаптивных изменений растений в системах in vitro дает значимый эффект.
Дальнейшие исследования будут направлены на изучение влияния механокомпозита в системах ex vitro и открытого грунта (полевые испытания) на устойчивость и урожайность сортов земляники крупноплодной, перспективных для выращивания в Новосибирской области.
Наши разработки будут востребованы при производстве посадочного материала экономически значимых культур методами биотехнологии. Известно, что в культуре in vitro растения находятся в условиях осмотического стресса, снижены процессы фотосинтеза и водного обмена, возможно появление аномалий, например, таких как гипергидратация. Все это приводит к снижению качества посадочного материала, полученного биотехнологическим способом и эффективности технологии в целом. Нами показано, что использование механокомпозита в качестве индуктора широкого спектра структурных и физиолого-биохимических адаптивных изменений растений в системах in vitro дает значимый эффект.
Дальнейшие исследования будут направлены на изучение влияния механокомпозита в системах ex vitro и открытого грунта (полевые испытания) на устойчивость и урожайность сортов земляники крупноплодной, перспективных для выращивания в Новосибирской области.
Земляника крупноплодная сорт Рубиновый кулон
СПРАВКА: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Новосибирской области в рамках Проекта № 19-44-540004 «Структурно-функциональный адаптогенез растений под действием механокомпозита на основе биогенного диоксида кремния и флавоноидов растительного происхождения в условиях in vitro и ex vitro: морфо-гистологические и биохимические подходы (на примере Fragaria ananassa Duch.)».
СПРАВКА: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Новосибирской области в рамках Проекта № 19-44-540004 «Структурно-функциональный адаптогенез растений под действием механокомпозита на основе биогенного диоксида кремния и флавоноидов растительного происхождения в условиях in vitro и ex vitro: морфо-гистологические и биохимические подходы (на примере Fragaria ananassa Duch.)».
17 ЯНВАРЯ / 2020