Advances in Chemical PhysicsAdvances in Chemical PhysicsФизиология растений0015-33033034-624XThe Russian Academy of Sciences26654110.31857/S0015330324030056NMLYZXЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleИзолированные культуры зеленых корней Triticum aestivum L. способны к неограниченному росту на безгормональных питательных средахИзолированные культуры зеленых корней Triticum aestivum L. способны к неограниченному росту на безгормональных питательных средахАлександроваВ. М.
Russian Federation

Институт биохимии и генетики

alek_vlm@mail.ruГумероваГ. Р.
Russian Federation

Институт биохимии и генетики

alek_vlm@mail.ruМусинХ. Г.
Russian Federation

Институт биохимии и генетики

alek_vlm@mail.ruБережневаЗ. А.
Russian Federation

Институт биохимии и генетики

alek_vlm@mail.ruГалимоваА. А.
Russian Federation

Институт биохимии и генетики

alek_vlm@mail.ruКулуевБ. Р.
Russian Federation

Институт биохимии и генетики

alek_vlm@mail.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наукФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Уфимский университет науки и технологий”Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наукФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Уфимский университет науки и технологий”150520247132993101610202416102024Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.rcsi.science/0015-3303/article/view/266541

При культивировании каллусов, полученных из зрелых зародышей яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Фишт, иногда происходила спонтанная регенерация хлорофилл-содержащих корней зеленого цвета. При изоляции от каллуса эти корни были способны к неограниченному росту на безгормональных питательных средах, подобно культурам волосовидных корней двудольных растений. Обычные корни пшеницы при таких условиях не росли, тогда как зеленые корни продолжали свой рост даже при действии 100 мМ NaCl. В паренхимных клетках зеленых корней пшеницы были обнаружены типичные хлоропласты. В зеленых корнях пшеницы было обнаружено примерно равное количество хлорофиллов а и b, однако их общее содержание было в десятки раз меньше, чем в листьях. Зеленые корни характеризовались большим содержанием пролина и более высокой активностью супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы, чем обычные корни пшеницы, как в норме, так и при засолении. Зеленые корни могут стать альтернативой волосовидным корням, которые очень трудно получить у злаковых и других однодольных, с целью их использования как в фундаментальных исследованиях, так и в прикладных целях.

Triticum aestivumмягкая пшеницафотосинтезирующие корнифотосинтезхлоропластыантиоксидантная системаПравительство РФGovernment of the Russian Federation122030200143-8Минобрнауки РФMinistry of Education and Science of the Russian Federation075-15-2021-1066 от 28 сентября 2021 гSheeran L., Rasmussen A. Aerial roots elevate indoor plant health: physiological and morphological responses of three high-humidity adapted Araceae species to indoor humidity levels // Plant Cell Environ. 2023. V. 46. P. 1873. https://doi.org/10.1111/pce.14568Коломейцева Г.Л. Орхидеи и особенности их выращивания. М.: ООО “Фитон XXI”. 2020. 264 с.Кулуев Б.Р., Артюхин А.Е., Шевченко А.М., Михайлова Е.В. Водяной орех плавающий Trapa L.: биология, ареал распространения и исследование его изолированных популяций в озерах Нуримановского района Республики Башкортостан // Биомика. 2017. Т. 9. № 2. С. 101.Вдовитченко М.Ю., Кузовкина И.Н. “Искусственные семена” как способ получения экологически чистого лекарственного сырья и сохранения исчезающих видов растений // Вестник Московского университета. Сер. 16. Биология. 2011. № 2. С. 4.Kobayashi K., Sasaki D., Noguchi K., Fujinuma D., Komatsu H., Kobayashi M., Sato M., Toyooka K., Sugimoto K., Niyogi K.K., Wada H., Masuda T. Photosynthesis of root chloroplasts developed in Arabidopsis lines overexpressing GOLDEN2-LIKE transcription factors // Plant Cell Physiol. 2013. V. 54. P. 1365. https://doi.org/10.1093/pcp/pct086Kuzovkina I.N., Vdovitchenko M.Y. Genetically transformed roots as a model system for studying physiological and biochemical processes in intact roots // Russ. J. Plant Physiol. 2011. V. 58. P. 941. https://doi.org/10.1134/S1021443711050141Кулуев Б.Р., Вершинина З.Р., Князев А.В., Чемерис Д.А., Баймиев А.Х., Чумаков М.И., Баймиев А.Х., Чемерис А.В. “Косматые” корни растений – важный инструментарий для исследователей и мощная фитохимбиофабрика для производственников // Биомика. 2015. № 2. С. 70.Мусин Х.Г., Кулуев Б.Р., Якупова А.Б., Сагитов А.М., Чемерис А.В. Рост культур бородатых корней в колбах и прототипах биореакторов дождевального типа // Естественные и технические науки. 2020. № 4. С. 19.Mikhaylova E., Artyukhin A., Musin Kh., Panfilova M., Gumerova G., Kuluev B. The first report on the induction of hairy roots in Trapa natans, a unique aquatic plant with photosynthesizing roots // Plant Cell Tissue Organ Cult. 2021. V. 144. P. 485. https://doi.org/10.1007/s11240-020-01963-7Skała E., Kicel A., Olszewska M.A., Kiss A.K., Wysokińska H. Establishment of hairy root cultures of Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin for the production of biomass and caffeic acid derivatives // Biomed Res. Int. 2015. Article ID 181098. https://doi.org/10.1155/2015/181098Гумерова Г.Р., Галимова А.А., Кулуев Б.Р. Каллусообразование и органогенез мягкой пшеницы с использованием зрелых зародышей в качестве эксплантов // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023. Т. 184. № 2. С. 19. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2023-2-19-28Musin Kh.G., Gumerova G.R., Baimukhametova E.A., Kuluev B.R. Growth and stress resistance of tobacco hairy roots with constitutive expression of ARGOS-LIKE gene // Russ. J. Plant Physiol. 2022. V. 69: 92. https://doi.org/10.1134/S1021443722050156Filin A.N., Ivanov V.B. Effect of 2,4-D on cell proliferation and elongation in the roots of Arabidopsis thaliana // Russ. J. Plant Physiol. 2016. V. 63. P. 166. https://doi.org/10.1134/S1021443716010064Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев / Биохимические методы в физиологии растений / Под ред. О.А. Павлиновой. М. Наука. 1971. С. 154.Чевари С., Чаба И., Секей И. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах // Лабораторное дело. 1985. № 11. С. 678.Panchuck I.I. Volkov R.A., Schoff F. Heat stress and heat shock transcription factor-depend expression and activity of ascorbate peroxidase in Arabidopsis // Plant Physiol. 2002. V. 129. P. 838. https://doi.org/10.1104/pp.001362Taylor N.L., Millar A.H. Oxidative stress and plant mitochondria // Methods Mol. Biol. 2007. V. 372. P. 389. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-365-3_28Khedr A.H.A., Abbas M.A., Abdel W.A.A., Quick W.P., Abogadallah G.M. Proline induces the expression of salt‐stress‐responsive proteins and may improve the adaptation of Pancratium maritimum L. to salt‐stress // J. Exp. Bot. 2003. V. 54. P. 2553. https://doi.org/10.1093/jxb/erg277Chaouch S., Queval G., Vanderauwera S., Mhamdi A., Vandorpe M., Langlois-Meurinne M., Breusegem F., Saindrenan P., Noctor G. Peroxisomal hydrogen peroxide is coupled to biotic defense responses by ISOCHORISMATE SYNTHASE1 in a daylength-related manner // Plant Physiol. 2010. V. 153. P. 1692. https://doi.org/10.1104/pp.110.153957Bindschedler L.V., Minibayeva F., Gardner S.L., Gerrish C., Davies D.R., Bolwell G.P. Early signalling events in the apoplastic oxidative burst in suspension cultured French bean cells involve cAMP and Ca2+ // New Phytol. 2001. V. 151. P. 185. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2001.00170.xKaturi S.R., Khanna R. Kinetic growth model for hairy root cultures // Math. Biosci. Eng. 2019. V. 16. P. 553. https://doi.org/10.3934/mbe.2019027Гумерова Г.Р., Кулуев Б.Р., Кагирова А.С., Вершинина З.Р., Чемерис А.В. Биобаллистическая трансформация Triticum aestivum rol-генами Agrobacterium rhizogenes // Биомика. 2017. Т. 9. № 4. C. 317.Runo S., Macharia S., Alakonya A., Machuka J., Sinha N., Scholes J. Striga parasitizes transgenic hairy roots of Zea mays and provides a tool for studying plant-plant interactions // Plant Methods. 2012. V. 8: 20. https://doi.org/10.1186/1746-4811-8-20Лиховидова В.А., Газе В.Л., Ионова Е.В. Влияние фотосинтетического пигмента хлорофилла при различной влагообеспеченности на продуктивность растений озимой мягкой пшеницы // Аграрная наука. 2020. T. 340. № 7. С. 86. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-340-7-86-89Boardman N.K. Comparative photosynthesis of sun and shade plants // Annu. Rev. Plant Physiol. 1977. V. 28. P. 355.Osmond C., Lange L., Nobel P. Physiological plant ecology I: responses to the physical environment. Springer-Verlag. 1981. V. 12A. P. 67.Okuda T., Matsuda Y., Yamanaka A., Sagisaka S. Abrupt increase in the level of hydrogen peroxide in leaves of winter wheat is caused by cold treatment // Plant Physiol. 1991. V. 97. P. 1265. https://doi.org/10.1104/pp.97.3.1265.Николаевский В.С. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск: Наука, 1979. 278 с.Швец Д.Ю., Бережнева З.А., Мусин Х.Г., Баймухаметова Э.А., Кулуев Б.Р. rol-гены агробактерий: возможные биологические функции // Успехи современной биологии. 2023. Т. 143. № 5. С. 487. https://doi.org/10.31857/S004213242305006XCackett L., Luginbuehl L.H., Schreier T.B., Lopez-Juez E., Hibberd J.M. Chloroplast development in green plant tissues: the interplay between light, hormone, and transcriptional regulation // New Phytol. 2022. V. 233. P. 2000. https://doi.org/10.1111/nph.17839Müller M., Munné-Bosch S. Hormonal impact on photosynthesis and photoprotection in plants // Plant Physiol. 2021. V. 185. P. 1500. https://doi.org/10.1093/plphys/kiaa119