Не забывайте комментировать.

Ваше мнение очень важно для нас.
Каталог статей
Меню сайта

Категории каталога
Мои статьи [7]
Написал, вот...
Найдено в сети [15]
истории из сетки.
Муза посетила. [1]
Творчество посетителей.

Форма входа

Поиск по каталогу

Друзья сайта

Наш опрос
Оцените мой сайт

[ Результаты · Архив опросов ]

Всего ответов: 40

Вы вошли как Мимо проходил
Текущая дата: Вторник, 23 Янв 2018, 00:44:12

Начало » Статьи » Мои статьи

Разработка метода получения растений, устойчивых к солям свинца.

Разработка метода получения растений, устойчивых к солям свинца.

 

Артемьев Ю.В.

Московский государственный гуманитарный университет им. М.А.Шолохова.

 

yuri-artemiev@yandex.ru

 

Фиторемедиация – эффективный и экономически выгодный способ борьбы с загрязнением окружающей среды. Использовать для фиторемедиации бобовые растения выгоднее в том плане, что азотфиксирующие бактерии-симбионты бобовых, позволяют помимо очистки еще и повышать плодородие почв. Гипераккумулятором солей свинца считается, также, кукуруза. Для повышения эффективности фиторемедиации необходимо получить растения, устойчивые к высоким концентрациям загрязнителей в почве. Учитывая тот факт, что устойчивость к ионам тяжелых металлов обусловлена, в основном, клеточными механизмами, представляется перспективным использование метода клеточной селекции для получения устойчивых клеточных линий и растений.

 

Целью нашей работы является получение с помощью методов биотехнологии растений люцерны и кукурузы, устойчивых к нитрату свинца.

 

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи: 

1-й год:

  • на основании изучения литературы по загрязнению почв определить диапазоны концентраций ионов тяжелых металлов – свинца и кадмия в почве;
  • провести оценку фитотоксичности тяжелых металлов;   
  • на примере 3 практически важных сортов люцерны оптимизировать условия культивирования каллусных культур и регенерации растений;

   2-й год:

  • разработать условия клеточной селекции для отбора устойчивых к ионам ТМ каллусных линий  люцерны;
  • из отобранных каллусных линий, толерантных к ионам ТМ, получить растения–регенеранты, устойчивые к этим токсикантам;
  • проверить сохранение признаков устойчивости и толерантности к ТМ в следующих поколениях выделенных регенерантов.

 

1. В работе были использованы практически важные виды люцерны Medicago varia (Пастбищная 88), Medicago glutinosa (П-66) и Medicago falcata (Т-425), а также линии кукурузы А188 и R91.

2. Большинство выбросов токсических веществ сосредотачивается в почве, где происходит их депонирование.

Среди техногенных факторов наибольшую опасность представляют соли тяжелых металлов. Содержание тяжелых металлов в почвогрунтах превышает ПДК в 5-100 раз.   Городские почвы вблизи промышленных объектов и автотранспортных магистралей имеют сверхвысокие концентрации таких тяжелых металлов, как медь цинк, никель, свинец, кобальт, кадмий. В промышленном Юго-Восточном округе Москвы концентрация ТМ в почве колеблется от 30 до 1500 мг/ кг. По способностям связывать тяжелые металлы почвы образуют следующий ряд: серозем > чернозем  > дерново-подзолистая почва. Особую опасность для растений представляет аккумуляция подвижных форм ТМ.

Площадь сильно загрязненных почв в Москве постоянно увеличивается, а площадь с низким уровнем загрязнения, за последние 15 лет, сократилась более чем в 2 раза.

3. Для определения чувствительности растений к солям ТМ анализировали энергию прорастания семян, длину проростков и прирост каллусных тканей на средах c нитратом свинца в концентрациях 0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2%. По прорастанию семян из исследованных видов люцерны в интервале от 0 до 0,8% соли наиболее устойчивым был вид Medicago glutinosa (П-66). Доза более 1%  Pb(NO3)2 оказалась летальной. Полулетальной концентрацией для П-88 и Т-425 оказалась 0,4%, для П-66 – 0,6%.

Ось У – процент прорастания.

Ось Х – концентрация нитрата свинца в растворе.

 

Всхожесть люцерны в зависимости от концентрации нитрата свинца в растворе.

Сравнение трех сортов. (П-88 M. varia, П-66 M. glutinosa, Т-425 M. falcatа).

 

3. Размер 5-тидневных проростков у всех сортов падает при концентрации 0,4% до 20%  по сравнению с контрольными растениями. Причем П-66 имея хорошую энергию прорастания имеет самый маленький относительный размер проростков. Из гипокотилей и семян изучаемых линий люцерны на среде Гамборга (В5) были получены каллусные культуры. Первичный каллус получали на агаризованной среде Гамборга, содержащей 30г/л сахарозы, 500мг/л гидролизата казеина и 7 г/л агар-агара. Концентрация 2,4-Д варьировали в пределах 2-4 мг/л. Семена предварительно стерилизовали коммерческим отбеливателем «Белизна». Простерилизованные семена раскладывали   в чашки Петри на поверхность агаризованной среды (по 30 семян чашку)  и культивировали при температуре 26 и влажности 70%  на свету интенсивностью 2000 лк при длине светового дня 16 час.   Через 12 дней культивирования определяли % каллусообразования, как отношение количества эксплантов образовавших каллус к общему количеству эксплантов. 80-90% эксплантов образовывали каллус. Каллус из гипокотилей формировался быстрее.

 

 

Ось У – Размер проростка в % от контроля.

Ось Х – концентрация нитрата свинца в растворе.

 

Размер проростков люцерны в зависимости от концентрации нитрата свинца в растворе.

Сравнение трех сортов. (П-88 M. varia, П-66 M. glutinosa, Т-425 M. falcata).

На 5 день.

 

4. При этом образование каллуса наиболее быстро шло у П-88. Для дальнейшего культивирования отбирали эмбриогенные каллусы.

5. Соотношения между линиями по устойчивости сохраняются in vitro. Дозовые кривые каллусов практически совпадают с графиками энергии прорастания. Наибольшую устойчивость имеет П-66, наименьшую Т-425, максимальное различие между линиями наблюдается на концентрации 0,4%. Полулетальной концентрацией для П-88 и Т-425 оказалась 0,4, для П-66 – 0,6%. Для селекции предполагается использовать среду, содержащую 0,6% нитрата свинца.

Ось У – процент выживания каллусов.

Ось Х – концентрация нитрата свинца в среде.

 

Дозовые кривые выживаемости каллусов в зависимости от концентрации нитрата свинца в среде.

Сравнение трех сортов. (П-88 M. varia, П-66 M. glutinosa, Т-425 M. falcatа).

 

 

6. По интенсивности прорастания и активности роста кукуруза более устойчива, чем люцерна. При дозе Pb(NO3)2 1% всхожесть сохранялась у 40% семян.

Ось У – процент прорастания.

Ось Х – концентрация нитрата свинца в растворе.

 

Всхожесть кукурузы в зависимости от концентрации нитрата свинца в растворе.

Сравнение двух линий (91 и 188). На 5 день.

 

7. Размер проростков кукурузы при концентрации 1% у обеих линий составил 18% от контроля.

Ось У – Размер проростков в % от контроля.

Ось Х – концентрация нитрата свинца в растворе.

 

Размер проростков кукурузы в зависимости от концентрации нитрата свинца в растворе.

Сравнение двух линий (91 и 188). На 5 день.

 

8. В то же время каллусы кукурузы оказались очень чувствительными, полулетальная концентрация равнялась 0,2%. Это подтверждает сведения из различных изданий о том, что механизмы устойчивости кукурузы к тяжелым металлам связаны с барьерной функцией ризодермы. У люцерны механизмы устойчивости связаны с наружной клеточной мембраной.

 

 

Выводы:

1.Полученные данные о положительной корреляции между устойчивостью к соли свинца у растений и культивированием клеток люцерны указывают на целесообразность использования клеточной селекции для получения толерантных растений. Отбор in vitro для кукурузы, вероятно, будет неэффективен.

 

2.Растения адаптируются к избыткам металлов следующими способами:

  1. Задерживают ТМ за пределами метаболически важных органов;
  2. Снижают активность избыточных ионов, переводя их в физиологически инертные формы;
  3. Создают альтернативные реакции обмена.

 

3.При селекции in vitro очень часто не удается регенерировать растения из устойчивых клонов, это происходит из-за длительного пассирования тканей, применения стрессовых факторов и мутагенов. Тем не менее, известно довольно много примеров получения путем клеточной селекции солеустойчивых растений.

Категория: Мои статьи | Добавил: Dead_Morozzz (09 Янв 2018)
Просмотров: 3 | Рейтинг: 0.0

Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]