Адаптация к почве стерильных растений пшеницы в условиях прикорневой обработки экзометаболитами базидиальных грибов

В 2023-2024 гг. изучали адаптацию пшеницы на этапе in vitro к ex vitro после перенесения в почву и прикорневой обработки 50 мл фильтратом культуральной жидкости (ФКЖ) ксилотрофных базидиальных грибов: Phellinus igniarius PI1, Ganoderma lucidum GL, Ganoderma applanatum GA, Fomes fomentarius FF2 и Lentinula edodes LE. Обработку ФКЖ (без разбавления, разбавленной в 10 и 100 раз) проводили при высадке растений в почву и на 25-е сутки их роста. Адаптационную способность стерильных растений к почве оценивали по уровню выживаемости, ростовым показателям и содержанию полифенолов в растительной ткани. ФКЖ G. lucidum GL независимо от разбавления в 10 и 100 раз снижал выживаемость (на 40–60 %) и последующий рост пшеницы (кустистость в 1,4–1,6 раза, биомассу стеблей в 1,2–7,3 раза и корней в 1,8–3,5 раза относительно контроля без обработки ФКЖ). На фоне различных концентраций ФКЖ F. fomentarius FF2 и L. edodes LE повышались кустистость в 1,3–2,0 раза, масса надземной части в 1,3–1,5 раза и корней в 2–6 раз. Содержание полифенолов в растениях зависело от факта обработки ФКЖ и вида грибов: в надземной части варьировало от 16,8 до 25,4 мг/г, в корнях от 19,0 до 29,1 мг/г. В общей структуре полифенолов доля свободных форм в надземной биомассе составила 23,7–43,1 %, корнях – 5,1–9,2 %. Отмечено повышение уровня свободных полифенолов в корнях пшеницы при применении ФКЖ всех испытуемых грибов (за исключением G. lucidum GL). Сделан вывод о влиянии ФКЖ на эффективность адаптации стерильных растений к почве в переходный период in vitro/ex vitro – положительное для F. fomentarius FF2 и L. edodes LE, отрицательное для G. lucidum GL, отсутствие существенного влияния для P. igniarius PI1 и G. applanatum GA.

1. Mayer N. A., Bianchi V. J., Feldberg N. P., Morini S. Advances in peach, nectarine and plum propagation. Revista Brasileira de Fruticultura. 2017;39(4):355. DOI: https://doi.org/10.1590/0100-29452017355

2. Шаяхметов И. Ф., Круглова Н. Н., Зайнутдинова Э. М. Повышение эффективности соматического эмбриогенеза яровой пшеницы в культуре in vitro. Итоги биологических исследований. Уфа: БашГУ, 2004. С. 56–60.

3. Arabi M. I. E., Al-Safadi B., Jawar M., Mir-Ali M. Enchancement of embryogenesis and plant regeneration from barley anther culture by low doses of gamma irradiation. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2005;41(6):762–764. DOI: https://doi.org/10.1079/IVP2005699

4. Корнацкий С. А. Комплекс факторов, влияющих на жизнеспособность, рост и развитие микрорастений после культуры in vitro. Плодоводство и ягодоводство России. 1999;6:64–68.

5. Деменко В. И., Лебедев В. Г. Адаптация растений, полученных in vitro, к нестерильным условиям. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2011;(1):60–70. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=16728686 EDN: OCBXTZ

6. Niedz R. P., Evens T. J. Regulating plant tissue growth by mineral nutrition. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2007;43(4):370–381. DOI: https://doi.org/10.1007/s11627-007-9062-5

7. 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;181(4):192–199. DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-192-199 EDN: VPLHDD

8. Namanda S., Gibson R. W., Kirimi S. Sweetpotato seed systems in Uganda, Tanzania and Rwanda. Journal of Sustainable Agriculture. 2011;35(8):870–884. DOI: https://doi.org/10.1080/10440046.2011.590572

9. Ogero K. O., Gitonga N. M., Mwangi M., Ombori O., Ngugi M. A lowcost medium for sweet potato micropropagation. African Crop Science Conference Proceedings. 2011;10:57–63. URL: http://repository.must.ac.ke/handle/123456789/1196

10. Акимова С. В., Раджабов А. К., Бухтин Д. А., Киркач В. В., Аладина О. Н., Деменко В. И., Белошапкина О. О. Адаптация к нестерильным условиям растений винограда укорененных in vitro на питательной среде, обогащенной кремнийорганическими соединениями. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2019;(5):34–53. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=41535033 EDN: WBTOUQ

11. Loskutov I. G., Khlestkina E. K. Wheat, Barley, and Oat Breeding for Health Benefit Components in Grain. Plants. 2021;10(1):86. DOI: https://doi.org/10.3390/plants10010086

12. Ma Y., Freitas H., Dias M. C. Strategies and prospects for biostimulants to alleviate abiotic stress in plants. Frontiers in Plant Science. 2022;13:1024243. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1024243

13. Zagoskina N. V., Zubova M. Y., Nechaeva T. L., Kazantseva V. V., Goncharuk E. A., Katanskaya V. M., Baranova E. N., Aksenova M. A. Polyphenols in Plants: Structure, Biosynthesis, Abiotic Stress Regulation, and Practical Applications (Review). International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(18):13874. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms241813874

14. Курамшина З. М., Смирнова Ю. В. Влияние кадмия на накопление фенольных соединений в побегах Triticum aestivum, инокулированных эндофитными бактериями. Universum: химия и биология. 2019;3(57):11–13. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37155418 EDN: ZALXCH

15. Yaseen S., Amjad S. F., Mansoora N., Kausar S., Shahid H., Alamri S. A. M., et al. Supplemental Effects of Biochar and Foliar Application of Ascorbic Acid on Physio-Biochemical Attributes of Barley (Hordeum vulgare L.) under Cadmium-Contaminated Soil. Sustainability. 2021;13(16):9128. DOI: https://doi.org/10.3390/su13169128

16. Han Z., Ahsan M., Adil M. F., Chen X., Nazir M. M., Shamsi I. H., Zeng F., Zhang G. Identification of the gene network modules highly associated with the synthesis of phenolics compounds in barley by transcriptome and metabolome analysis. Food Chemistry. 2020;323:126862. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126862

17. Шагина Н. А., Азимова Ф. Ш. Перспективы использования растительных флавоноидов в различных отраслях промышленности и в медицине. Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2017;(Т31):1286–1290. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29216307 EDN: YPIVXD

18. Rao S., Santhakumar A. B., Chinkwo K. A., Blanchard C. L. Investigation of phenolic compounds with antioxidant activity in barley and oats affected by variation in growing location. Cereal Chemistry. 2020;97(4):772–782. DOI: https://doi.org/10.1002/cche.10291

19. Moreno-Camachoabc C. A., Montoya-Torresa J. R., Jaeglerbc A., Gondranc N. Sustainability metrics for real case applications of the supply chain network design problem: A systematic literature review. Journal of Cleaner Production. 2019;231:600–618. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.278

20. Koza N. A., Adedayo A. A., Babalola O. O., Kappo A. P. Microorganisms in Plant Growth and Development: Roles in Abiotic Stress Tolerance and Secondary Metabolites Secretion. Microorganisms. 2022;10(7):1528. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms10081528

21. Ma Z., Xu M., Wang Q., Wang F., Zheng H., Gu Z., et al. Development of an efficient strategy to improve extracellular polysaccharide production of Ganoderma lucidum using L-phenylalanine as an enhancer. Frontiers in microbiology. 2019;10:2306. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02306

22. Lee W. Y., Park Y., Ahn J. K., Ka K. H., Park S. Y. Factors influencing the production of endopolysaccharide and exopolysaccharide from Ganoderma applanatum. Enzyme and microbial technology. 2007:40(2):249–254. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2006.04.009

23. Shi L., Tan Y., Sun Z., Ren A., Zhu J., Zhao M. Exogenous salicylic acid (SA) promotes the accumulation of biomass and flavonoid content in Phellinus igniarius (Agaricomycetes). International Journal of Medicinal Mushrooms. 2019:21(10):955–963. DOI: https://doi.org/10.1615/IntJMedMushrooms.2019032557

24. Xiang Q., Zhang H., Chen X., Hou S., Gu Y., Yu X., Zhao K., et al. Enhanced Effects of Iron on Mycelial Growth, Metabolism and In Vitro Antioxidant Activity of Polysaccharides from Lentinula edodes. Bioengineering. 2022:9(10):581. DOI: https://doi.org/10.3390/bioengineering9100581

25. Бызова М. А., Ермошин А. А., Киселева И. С. Экстракты трутовых грибов уменьшают цитотоксичность ионов кадмия в Hordeum-тесте. Биомика. 2022;14(4):310–314. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2022-30 EDN: BHLOQE

26. Кононова О. Е., Злобина Ю. А., Попыванов Д. В. Оценка ростостимулирующей активности базидиальных грибов. Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве: мат-лы Х Международ. научн.-практ. конф., посвящ. 300-летию Российской академии наук. Киров: ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока, 2023. C. 111–114. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=63868470&pff=1 EDN: RBGVVJ

27. Шуплецова О. Н., Товстик Е. В., Щенникова И. Н. Изменение содержания полифенолов в растениях ячменя на стрессовых почвенных фонах. Российская сельскохозяйственная наука. 2023;(6):15–19. DOI: https://doi.org/10.31857/S2500262723060030 EDN: NNMCAD