Клітинна селекція з іонами важких металів для відбору форм пшениці та кукурудзи, стійких до осмотичних стресів
Анотація
Мета. Отримання варіантів пшениці та кукурудзи, стійких до водного та сольового стресів, методом клітинної селекції з використанням катіонів важких металів барію та кадмію. Катіон барію порушує клітинний транспорт іонів калію. Катіон кадмію впливає на дегідрини. Стабілізація цих параметрів за стресових умов сприяє стійкості рослини. Методи. Селективні середовища для первинної селекції створювали додаванням летальних доз іонів важких металів. Здійснювали процедуру плейтингу суспензійних культур кукурудзи та пшениці на селективні середовища. Стійкість варіантів оцінювали вимірюванням відносного приросту сирої біомаси калусу. Результати. Отримані Ва-стійкі та Cd-стійкі клітинні лінії рослин. Ці варіанти випробовувались за умов дії летальних для клітин дикого типу сольового та водного стресів. Клітинні лінії проявляли комплексну стійкість до абіотичних стресів. Висновки. Клітинна селекція із використанням іонів важких металів – новий спосіб відбору клітинних варіантів із підвищеним рівнем стійкості до осмотичних стресів.
Ключові слова: злаки, осмотичні стреси, клітинна селекція з іонами важких металів, осмотичні стреси, комплексна стійкість.
Посилання
Maliga P. Isolation and characterization of mutants in plant cell culture. Ann. Rev. Plant Physiol. 1984. 35. P. 519–542. doi: 10.1146/annurev.pp.35.060184.002511
Dracup M. Why does in vitro cell selection not improve the salt tolerance of plants? Genetic aspects of plant mineral nutrition / Eds. Randall P.J. et al. Kluwer Academic Publishers, 1993. P. 137–142.
Nies D.H. Microbial heavy-metal resistance. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999. 51. P. 730–750. doi: 10.1007/s002530051457
Sergeeva L.E. Cell selection with heavy metal ions for obtaining plant genotypes with combined resistance to abiotic stresses. Kiev: Logos, 2013. 211 p.
Seregin I.V., Ivanov V.B. Physiological aspects of cadmium and lead toxic effects on the higher plants. Russ. J. Plant Phys. 2001. 48. P. 606–630.
Campbell S., Close T.J. Dehydrins: Genes, proteins and association with phenotypic traits. New Phytol. 1997. 137. P. 61–74. doi: 10.1046/j.1469-8137.1997.00831.x
Allagulova Ch.R., Gimalov F.R., Shakirova F.M., Vakhitov V.A. Plant dehydrins: structure and putative functions. Biochemistry (Moscow). 2004. 68. P. 1157–1165.
Hara M., Fujinaga M., Kuboi M. Metal binding by citrus dehydrin with histidine rich domains. J. Exp. Bot. 2005. 56. P. 2695–2703. doi: 10.1093/jxb/eri262
Fan L.-M., Wu W.-H., Yang Y.-Y. Identification and characterization the inward K+ channel in the plasma membrane of Brassica pollen protoplasts. Plant and Cell Physiol. 1999. 40, No. 8. P. 859–865. doi: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a029615
Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 1962. 15. P. 473–497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
Gamborg J.L., Miller R.A., Ojima K. Nutrient requirement of suspension cultures of soybean roots. Exp. Cell Res. 1968. 509. P. 151–158. doi: 10.1016/0014-4827(68)90403-5
Sidorov V.A. Plant biotechnology. Cell selection. Kiev: Naukova dumka, 1990. 280 p.
Sergeeva L.S. Changes of cell cultures under stress conditions. Kiev: Logos, 2001. 100 p.
Meredith C.P. Selection an d characterization of aluminum-resistant variants from tomato cell cultures. Plant Sci. Lett. 1978. 12. P. 25–34.
Dziubinska H., Filek M., Krol E., Trebacz K. Cadmium and selenium modulate slow vacuolar channels in rape (Brassica napus) vacuoles. J. Plant. Physiol. 2010. Vol. 167. P. 1566–1570. doi: doi: 10.1016/j.jplph.2010.06.016
Bondgaard M., Bjerregaard P. Association between cadmium and calcium uptake and distribution during the moult cycle of female shore crabs Carcinus maenas: an in vivo study. Aquat. Toxicol. 2005. 72. P. 17–28. doi: 10.1016/j.aquatox.2004.11.017
Melekhov E.I., Anev V.N. Reversible efflux of К+ from cell as a defense reaction to unfavourable conditions. J. Gen. Biology (Moscow). 1991. vol. 52. P. 14–26
Hasegawa P.M., Bressan R.A., Zhu J.-K., Bohnert H.J. Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 2000. 51. P. 463–499. doi: 10.1146/annurev.arplant.51.1.463
