кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории геномных исследований в растениеводстве
625501, Тюменская область, Тюменский район, п. Московский, ул. Бурлаки, д. 2
Candidate of Agricultural Sciences, senior researcher of the laboratory for genomic researches in plant breeding
625501, Tyumen region, Moskovsky, Burlaki Str., 2
кандидат биологических наук, заведующая лабораторией геномных исследований в растениеводстве
625501, Тюменская область, Тюменский район, п. Московский, ул. Бурлаки, д. 2
Candidate of Biological Sciences, head of the laboratory for genomic researches in plant breeding
625501, Tyumen region, Moskovsky, Burlaki Str., 2
младший научный сотрудник лаборатории геномных исследований в растениеводстве
625501, Тюменская область, Тюменский район, п. Московский, ул. Бурлаки, д. 2
junior researcher of the laboratory for genomic researches in plant breeding
625501, Tyumen region, Moskovsky, Burlaki Str., 2
Цель исследований – изучить фитотоксичное влияние возрастающей концентрации ионов алюминия на генотипы овса посевного (Avena sativa L.) в ювенильный период. Объектом испытаний были сорта овса, которые являются селекционным достижением НИИСХ СЗ – филиал ТюмНЦ СО РАН и имеют повсеместное распространение в сельском хозяйстве. Оценку фитотоксичности различных концентраций ионов алюминия проводили по методической рекомендации МР 2.1.7.2297-07 путём сопоставления показателей длины семидневных корешков контрольных и опытных образцов. Водные растворы для проращивания образцов овса готовили из сульфата алюминия (Al2 (SO4 )3 ) с концентрацией ионов алюминия 4, 9 и 15 моль/л. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. В результате исследований выявлен наиболее устойчивый к токсическому воздействию ионов алюминия на ранних этапах онтогенеза с концентрацией 4 и 9 ммоль/л сорт Тоболяк – фитоэффект достиг 43 и 80% соответственно. Восприимчивым к стресс-фактору был сорт Отрада, который характеризовался сильным ингибирующим эффектом. Негативное влияние ионы алюминия оказали и на массу первичных корешков, что привело к её снижению на 72–80% относительно контроля (CV=7–12%). Индекс соотношения массы корней и побегов на контроле составлял 1, тогда как при стресс-факторе он снижался до 0,2–0,4 ед., что объясняется перераспределением питательных веществ в растениях в наземную массу независимо от генотипа овса. Для биохимической оценки выделяли геномную ДНК из семидневных колеоптилей и корешков растений овса, проросших в дистиллированной воде (контроль) и при концентрации ионов алюминия в растворе 15 ммоль/л. Далее проводили электрофорез в 1% агарозном геле, содержащем 10 мкл 1% бромистого этидия. При визуализации целостности ДНК колеоптилей контрастных генотипов при помощи Гель-документирующей системы GelDoc Go отклонений относительно контроля не наблюдалось. Тогда как при воздействии ионов алюминия на первичные корешки растений выявлена деградация ДНК, что может использоваться как маркер для ранней диагностики восприимчивых и устойчивых генотипов овса.
The purpose of the current work was to study the phytotoxic effects of increasing aluminum ion concentrations on oat genotypes (Avena sativa L.) during the juvenile stage. The objects of the study were the oat varieties which were a selection achievement of the SRIA for NTU – branch of TSC SB of RAS and are widely used in agriculture. The phytotoxicity of various aluminum ion concentrations was estimated according to methodological recommendation MR 2.1.7.2297-07 by comparing the seven-day root lengths of control and experimental samples. Aqueous solutions for oat germination were prepared from aluminum sulfate (Al2 (SO4 ) 3 ) with aluminum ion concentrations of 4, 9, and 15 mol/l. Distilled water was used as a control. The current study has identified the variety Tobolyak as the most resistant to the toxic effects of aluminum ions at early stages of ontogenesis, with concentrations of 4 and 9 mmol/l, respectively. The variety Otrada was more sensitive to the stress factor, exhibiting a strong inhibitory effect. Aluminum ions also had a negative effect on primary rootlet mass, resulting in a 72–80% decrease relative to the control (CV = 7–12%). The root-to-shoot mass ratio in the control was 1, while under stress, it decreased to 0.2–0.4 units. This is explained by the redistribution of plant nutrients to the above-ground mass, regardless of oat genotype. For biochemical estimation there has been isolated a genomic DNA from seven-day-old coleoptiles and roots of oat plants germinated in distilled water (control) and at a concentration of 15 mmol aluminum ions per liter. Then there has been carried out an electrophoresis in a 1% agarose gel containing 10 μL of 1% ethidium bromide. When visualizing the DNA integrity of coleoptiles of contrasting genotypes using the GelDoc Go gel documentation system, there was no deviations from the control. However, there has been established a DNA degradation at the exposure of primary plant roots to aluminum ions, which can be used as a marker for early detection of susceptible and resistant oat genotypes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.