Assessment of the adaptive ability of regenerant and original oat genotypes to soil stressors

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The aim of the research is a comparative analysis of the response to soil stressors according to the biochemical and productive characteristics of the initial genotypes of oats (line 2h15) and regenerative forms (RA, RAAl, RAMn, RACd) in the framework of evaluating the effectiveness of applied cell selection schemes. In the vegetation experiment, the effect of soil stressors on plants was studied – increased acidity (pH = 4.3), toxicity of manganese ions (65.2 mg/kg, pH = 5.2) and cadmium (2.87 mg/kg, pH = 5.2). The Arkhan variety was used as a standard. The control was soil with a neutral pH (7.2). Regenerants were previously obtained in vitro on artificial media without stress (RA) and with selective agents: alumina acid (RAAl), increased Mn2+ (RAMn) and Cd2+ (RACd). On soil with stressors, the pigment content in regenerant leaves exceeded the baseline values by 1.4…1.6 times. In control, the differences between RA and the baseline are unreliable. All regenerative lines, regardless of growing conditions, were characterized by significantly lower levels of polyphenols in grain (11.2…12.4 mg/g dry weight), compared with the baseline and the standard by 1.2…1.3 times. On backgrounds with artificial addition of metals, an excess of the manganese level in the grain was noted: 1.7 times in RAMn (256.1 mg/kg), compared with the baseline, and there were no differences between them in the cadmium content in RACd (1.82…1.67 mg/kg). On the control background, RA and the baseline significantly lagged behind the standard in terms of grain weight from the plant: in regenerants – 1.29 g; baseline – 1.38 g; standard – 1.65 g. With increased acidity and cadmium, all genotypes decreased productivity relative to the control, but to a lesser extent regenerants (1.6 and 1.4 times, respectively), the baseline – 2.8 and 2 times, the standard – 2.4 and 1.9 times.

全文:

受限制的访问

作者简介

O. Shupletsova

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

编辑信件的主要联系方式.
Email: olga.shuplecova@mail.ru

доктор биологических наук

俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

G. Batalova

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

Email: olga.shuplecova@mail.ru

доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН

俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

E. Tovstik

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

Email: olga.shuplecova@mail.ru
俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

D. Popyvanov

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

Email: olga.shuplecova@mail.ru

кандидаты биологических наук

俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

Yu. Zlobina

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

Email: olga.shuplecova@mail.ru
俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

O. Kononova

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

Email: olga.shuplecova@mail.ru
俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

O. Zhuikova

Federal Agrarian Scientific Center of the North-East of N. V. Rudnitsky

Email: olga.shuplecova@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук

俄罗斯联邦, 610007, Kirov, ul. Lenina, 166a

参考

  1. Шуплецова О. Н., Огородникова С. Ю., Назарова Я. И. Эффекты неспецифической устойчивости генотипов ячменя, полученных путем клеточной селекции // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181. № 4. С. 192–199. doi: 10.30901/2227-8834-2020-4-192-199.
  2. Шуплецова О. Н., Товстик Е. В. Аккумуляция кадмия и цинка регенерантами ячменя на провокационном почвенном фоне с кадмием // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021. Т. 182. № 4. С. 117–125. doi: 10.30901/2227-8834-2021-4-117-125.
  3. Tissue Culture-Induced Heritable Genomic Variation in Rice, and Their Phenotypic Implications / D. Zhang, Z. Wang, N. Wang, et al. // PLoS ONE. 2014. Vol. 9. No. 5. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0096879 (дата обращения: 04.07.2024). doi: 10.1371/journal.pone.0096879.
  4. Applications of In Vitro Tissue Culture Technologies in Breeding and Genetic Improvement of Wheat / A. Wijerathna-Yapa, V. Ramtekey, B. Ranawaka, et al. // Plants. 2022. No. 11. URL: https://www.mdpi.com/2223–7747/11/17/2273 (дата обращения: 04.07.2024). doi: 10.3390/plants11172273.
  5. Шуплецова О. Н., Щенникова И. Н. Форвард – сорт ярового ячменя регенерантного происхождения // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. № 3. С. 4–8.
  6. Никитина Е. Д., Хлебова Л. П., Ерещенко О. В. Разработка отдельных элементов технологии клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессам // Известия Алтайского государственного университета. 2014. Т. 2. № 3. С. 50–54.
  7. Клеточная селекция зерновых растений на устойчивость к микотоксинам грибов рода Fusarium / А. Г. Савицкая, Ю. А. Литовка, Т. В. Рязанова и др. // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2013. № 6. С. 87–91.
  8. Некоторые результаты и вопросы методологии селекции овса на устойчивость к эдафическому стрессу / Г. А. Баталова, И. Г. Широких, М. В. Тулякова и др. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 4. С. 9–15.
  9. Msimbira L. A., Smith D. L. The Roles of Plant Growth Promoting Microbes in Enhancing Plant Tolerance to Acidity and Alkalinity Stresses // Frontiers in Sustainable Food Systems. Sec. Crop Biology and Sustainability. 2020. Vol. 4. URL: https://www.frontiersin.org/journals/sustainable-food-systems/articles/10.3389/fsufs.2020.00106/full (дата обращения: 04.07.2024). doi: 10.3389/fsufs.2020.00106.
  10. Кирейчева Л. В., Шевченко В. А. Состояние пахотных земель Нечерноземной зоны Российской Федерации и основные направления повышения плодородия почв // Международный сельскохозяйственный журнал. 2020. № 2. С. 12–16. doi: 10.24411/2587-6740-2020-12021.
  11. Агроэкологическая оценка взаимосвязей свойств почв во времени и в пространстве / В. И. Савич, В. В. Гукалов, А. Е. Сорокин и др. // Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. 2021. № 106. С. 163–175. doi: 10.19047/0136-1694-2021-106-163-175.
  12. Селюкова С. В. Тяжелые металлы в агроценозах // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 8. С. 85–93. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10815.
  13. Soil cadmium mobilisation by dissolved organic matter from soil amendments / D. Welikala, B. H. Robinson, E. Moltchanova, et al. // Chemosphere. 2021. Vol. 271. P. 1–10. doi: 10.1016/j.chemSphere.2021.129536.
  14. Kicinska A., Pomykala R., Izquierdo M. Changes in soil pH and mobility of heavy metals in contaminated soils // European Journal of Soil Science. 2022. V. 73. No. 1. URL: https://bsssjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/ejss.13203 (дата обращения: 04.07.2024). doi: 10.1111/ejss.13203.
  15. Проблемы деградации и восстановления продуктивности земель сельскохозяйственного назначения в России / под ред. А. В. Гордеева, Г. А. Романенко. М.: ФГНУ «Росинформагротех, 2008. 68 с.
  16. Шихова Л. Н., Егошина Т. Л. Тяжелые металлы в почвах и растениях таежной зоны северо-востока европейской России. Киров: Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого, 2004. 264 с.
  17. Симонова О. А., Лисицын Е. М., Товстик Е. В. Сравнительное содержание марганца в верхних горизонтах почв Кировской области // Естественные и технические науки. 2019. № 10. С. 127–131. doi: 10.25633/ETN.2019.10.23.
  18. Симонова О. А., Лисицын Е. М., Товстик Е. В. Сравнительное содержание марганца в верхних горизонтах почв Кировской области // Естественные и технические науки. 2019. № 10. С. 127–131.
  19. Photosynthetic Response of Plants Under Different Abiotic Stresses: A Review / A. Sharma, V. Kumar, B. Shahzad, et al. // Journal of Plant Growth Regulation. 2020. Vol. 39. Р. 509–531. doi: 10.1007/s00344-019-10018-x.
  20. Амунова О. А., Лисицын Е. М. Влияние различных условий увлажнения на пигментный комплекс листьев сортов мягкой яровой пшеницы разных групп спелости // Самарский научный вестник. 2019. Т. 8. № 3. С. 19–25. doi: 10.17816/snv201983102.
  21. Investigation of phenolic compounds with antioxidant activity in barley and oats affected by variation in growing location / S. Rao, A. B. Santhakumar, K. A. Chinkwo, et al. // Cereal Chemistry. 2020. Vol. 97. No. 4. P. 772–782.
  22. Tuladhar P., Sasidharan S., Saudagar P. Role of phenols and polyphenols in plant defense response to biotic and abiotic stresses // Biocontrol Agents and Secondary Metabolites. 2021. P. 419–441. doi: 10.1016/B978-0-12-822919-4.00017-X.
  23. Effect of Heavy Metal Stress on Phenolic Compounds Accumulation in Winter Wheat Plants / M. Janczak-Pieniazek, J. Cichonski, P. Michalik, et al. // Molecules. 2023. Vol. 28. No. 1. Article 241. URL: https://www.mdpi.com/1420–3049/28/1/241 (дата обращения: 04.07.2024). doi: 10.3390/molecules28010241.
  24. Селекция овса пленчатого в условиях нестабильности агроклиматических ресурсов / Г. А. Баталова, С. Н. Шевченко, О. А. Жуйкова и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 3. С. 11–15. doi: 10.31857/S2500262721030030.
  25. Шуплецова О. Н., Щенникова И. Н. Биотехнологические методы создания исходного материала ячменя для селекции на устойчивосить к абиотическим стрессорам. Научно-практические рекомендации. Киров: ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока., 2022. 92 с.
  26. Шуплецова О. Н., Широких И. Г. Повышение устойчивости ячменя к токсичности металлов и осмотическому стрессу путем клеточной селекции // Зерновое хозяйство России. 2015. № 1. С. 57–62.
  27. Охрана окружающей среды, классификация химических веществ для борьбы с загрязнением. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012797 (дата обращения 01.04.2022).
  28. Lichtenthaler H. K., Bushmann C. Chlorophylls and carotenoids: measurement and characterization by UV–VIS spec-troscopy // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. URL: https://currentprotocols.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/0471142913.faf0403s01. (дата обращения 01.04.2022).
  29. Шеромов А. М., Товстик Е. В., Шуплецова О. Н. Валидация методики определения полифенолов в зерне ячменя // В книге: X Съезд общества физиологов растений России «Биология растений в эпоху глобальных изменений климата». Всероссийская научная конференция с международным участием: тезисы докладов. Уфа: Уфимский Федеральный исследовательский центр РАН, 2023. С. 395.
  30. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов URL: https://gostassistent.ru/doc/40580390–64a5–4099-aa26–19bc22533f32 (дата обращения 01.04.2022).
  31. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов URL: https://gostassistent.ru/doc/7c428919–2ebb-405e-9f8d-88c69dd6f34d (дата обращения 01.04.2022).
  32. Микроаналитический метод исследования загрязненности зерна / Ф. Я. Рудик, А. А. Морозов, М. С. Марадудин и др. // Аграрный научный журнал. 2016. № 1. С. 59–61.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Content of photosynthetic pigments in oat leaves of different genotypes: a – carotenoids, b – chlorophyll a, c – chlorophyll b; □ – standard, ■ – original line, ■ – regenerate.

下载 (168KB)
3. Fig. 2. Total content (a) and content of free fraction (b) of polyphenols in oat grain when growing plants on different soil backgrounds: □– control, ■– acidic, ■– with manganese, ■– with cadmium.

下载 (117KB)
4. Fig. 3. Ash content of oat genotypes on different soil backgrounds: ▦ – standard, ▩ – original line, ■ – regenerate.

下载 (138KB)
5. Fig. 4. Manganese content in grain on different backgrounds: ▦ – standard, ▩ – original line, ■ – regenerate.

下载 (79KB)
6. Fig. 5. Productivity of oat plants: □ – standard, ■ – original line, ■ – regenerate

下载 (58KB)

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».