Використання Allium-тесту для дослідження фітотоксичної дії фулерену С60

  • А. Ю. Бузіашвілі ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-8283-5401
  • О. В. Мельничук ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а
  • С. В. Прилуцька Національний університет біоресурсів і природокористування, Україна, 03041, м. Київ, вул. Героїв Оборони, 13 https://orcid.org/0000-0001-5280-8341
  • А. І. Ємець ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0001-6887-0705
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1630
Ключові слова: вуглецеві наноматеріали, фулерен С60, Allium cepa, генотоксичність

Анотація

Мета. Дослідити цитогенетичні ефекти водорозчинного фулерену С60 за використання Allium-тесту. Вивчити вплив різних концентрацій фулерену С60 на морфофізіологічні параметри A. cepa. Методи. Досліджували вплив різних концентрацій фулерену С60 (25–100 мкг/мл) на індукцію утворення коренів та їх ріст, а також його цитогенетичні ефекти на меристематичні клітини кореневих апексів. Результати. Встановлено, що фулерен С60 у концентраціях 50 та 75 мкг/мл індукує коренеутворення і стимулює ріст коренів, однак при цьому призводить до їх незначних деформацій. Також було виявлено, що фулерен С60 викликає порушення проходження різних фаз мітозу меристематичними клітинами коренів, а також появу хромосомних аберацій при дії усіх досліджуваних його концентрацій. Висновки. Вперше досліджено цитогенетичні ефекти водорозчинного фулерену С60 за допомогою Allium-теста та показано як позитивний вплив на морфофізіологічні параметри Allium cepa L., так і його певну генотоксичність, що може свідчити про порушення механізмів формування веретена поділу.

Посилання

Prylutska S. V., Matyshevska O. P., Grynyuk I. I., Prylutskyy Yu. I., Ritter U., Scharff P. Biological effects of C60 fullerenes in vitro and in a model system. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2007. Vol. 468. P. 265–274. doi: 10.1080/15421400701230105.

De La Torre-Roche R., Hawthorne J., Deng Y., Xing B., Cai W., Newman L., Wang Q., Ma X., Helmi H., White J. C. Multi-walled carbon nanotubes and C60 fullerenes differentially impact the accumulation of weathered pesticides in four agricultural plants. Environ. Sci. Technol. 2013. Vol. 7. P. 12539–12547. doi: 10.1021/es4034809.

Ma X., Wang, C. Fullerene nanoparticles affect the fate and uptake of trichloroethylene in phytoremediation systems. Environ. Eng. Sci. 2010. Vol. 27. P. 989–992. doi: 10.1089/ees.2010.0141

Syakhril B. Aceto-orcein staining for counting somatic chromosomes in castor (Ricinus communis L.). Biosci. Res. 2019. Vol. 16 (2). P. 2336–2342.

Ouzid Y., Kaci-Boudiaf M.N., Zeghouini A., Madi A.-O., Smail-Saadoun N., Houali K. Antimitotic and genotoxic effect of methanolic extracts of leaves of Peganum harmala L. on the meristematic cells of Allium cepa L. Bioagro. 2023. Vol. 35 (2). P. 97–104. doi: 10.51372/bioagro352.2.

Liu Q., Zhang X., Zhao Y., Lin J., Shu C., Wang C., Fang X. Fullerene-induced increase of glycosyl residue on living plant cell wall. Environ. Sci. Technol. 2013. Vol. 47 (13). P. 7490–7498. doi: 10.1021/es4010224.

Liu Q., Zhao Y,, Wan Y., Zheng J., Zhang X., Wang C., Fang X., Lin J. Study of the inhibitory effect of water-soluble fullerenes on plant growth at the cellular level. ACS Nano. 2010. Vol. 4 (10). P. 5743–5748. doi: 10.1021/nn101430g.

Gao J., Wang Y., Folta K. M., Krishna V., Bai W., Indeglia P., et al. Polyhydroxy fullerenes (fullerols or fullerenols): beneficial effects on growth and lifespan in diverse biological models. PLoS ONE. 2011. Vol. 6 (5). e19976. doi: 10.1371/journal.pone.0019976.

Kole C., Kole P., Randunu K. M., Choudhary P., Podila R., Ke P. C., Rao A. M., Marcus R. K. Nanobiotechnology can boost crop production and quality: first evidence from increased plant biomass, fruit yield and phytomedicine content in bitter melon (Momordica charantia). BMC Biotechnol. 2013. Vol. 13 (1). 37. doi:10.1186/1472-6750-13-37.

Prylutska S. V., Franskevych D. V., Yemets A. I. Cellular biological and molecular genetic effects of carbon nanomaterials in plants. Cytol. Genet. 2022. Vol. 56. P. 351–360. doi: 10.3103/S0095452722040077.

Singh A., Bhati A., Tripathi K. M., Sonkar S. K. Nanocarbons in agricultural plants: can be a potential nanofertilizer? In Nano-technology in Environmental Science (editors: Hussain C. M., Mishra A. K.). Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co, KGaA. 2018. P. 153–190. doi: 10.1002/9783527808854.ch6.

Husen A., Siddiqi K. S. Carbon and fullerene nanomaterials in plant system. J Nanobiotechnol. 2014. Vol. 12. 16. doi: 10.1186/1477-3155-12-16.

Li H., Huang J., Lu F., Liu Y., Song Y., Sun Y., Zhong J., Huang H., Wang Y., Li S., Lifshitz Y., Lee S. T., Kang Z. Impacts of carbon dots on rice plants: boosting the growth and improving the disease resistance. ACS Appl. Bio. Mater. 2018. Vol. 1 (3). P. 663–672. doi: 10.1021/acsabm.8b00345.

He A., Jiang J., Ding J., Sheng G. D. Blocking effect of fullerene nanoparticles (nC60) on the plant cell structure and its phyto-toxicity. Chemosphere. 2021. Vol. 278. 130474. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.130474.