Ответная реакция ячменя ярового на УФ- и γ-облучение

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В двух вегетационных экспериментах на растениях ячменя изучено влияние раздельного и сочетанного УФ-В-, УФ-А- и γ-облучения в разных дозах для сортов “Зазерский 85” и “Владимир”. У растений оценивали содержание флавоноидов, фотосинтезирующих пигментов, показатели морфологии и урожайность. Суточная доза хронического УФ-В-облучения составляла 9 кДж/м2, хронического УФ-А – от 7.2 до 72 кДж/м2, разового γ-облучения – 2 и 4 Гр. Показано, что сорта ячменя ярового “Зазерский 85” и “Владимир” различаются в чувствительности к хроническому УФ-В-облучению. При прогнозах негативного влияния УФ-В-излучения на растения необходимо учитывать и существующий уровень УФ-А-излучения, поскольку их действие не аддитивно. Стимуляция роста биомассы при хроническом УФ-облучении может сопровождаться угнетением урожайности растений. Реакция растений ячменя на γ-облучение может существенно зависеть от уровня УФ-(А+В)-излучения. В целом дозозависимое влияние хронического УФ- и γ-облучения можно рассматривать как переход от аустресса к дистрессу и его необратимому срыву. Данные настоящего исследования могут быть актуальны для программ по выведению новых сортов ячменя ярового, устойчивого к повышенным уровням солнечного УФ-излучения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Оксана Александровна Гусева

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: gusevaoks65@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8814-6324
Россия, Обнинск

Павел Николаевич Цыгвинцев

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: paul-gomel@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0214-7447
Россия, Обнинск

Александр Николаевич Павлов

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: 49434@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7714-2419
Россия, Обнинск

Список литературы

  1. Caldwell M.M. Solar UV irradiation and the growth and development of higher plants. Photophysiology. 1971;6:131–177.
  2. Небывалая убыль стратосферного озона в Арктике весной 2011 года. World Meteorology Organization. Press release. ВМО-№ 912. Женева. 5 апреля 2011. [Nebyvalaya ubyl’ stratosfernogo ozona v Arktike vesnoj 2011 goda. World Meteorology Organization. Press release. VMO-№ 912. Zheneva. 5 aprelya 2011. (In Russ.)]
  3. Zuev V.V., Zueva N.E., Korotkova E.M. The comparative analysis of observational series of total ozone content and UV-B radiation in boreal forest zones. Atmospheric and Oceanic Optics. 2016;29(1):67–72. https://doi.org/10.1134/s1024856016010152 .
  4. Jansen M., Gaba V., Greenberg B. Higher plants and UV-B radiation: balancing damage, repair and acclimation. Trends Plant Sci. 1998;3:131–135. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(98)01215-1 .
  5. Kim D.Y., Hong M.J., Park C.S., Seo Y.W. The effects of chronic radiation of gamma ray on protein expression and oxidative stress in Brachypodium distachyon. Int. J. Radiat. Biol. 2015;91(5):407–19. http://dx.doi.org/10.3109/09553002.2015.1012307
  6. Wi S.G., Chung B.Y., Kim J-H. et al. Ultrastructural changes of cell organelles in Arabidopsis stems after gamma irradiation. J. Plant. Biol. 2005;48:195–200. https://doi.org/10.1007/bf03030408.
  7. Kim J.-H., Lee M.H., Moon Y.R. et al. Characterization of metabolic disturbances closely linked to the delayed senescence of Arabidopsis leaves after γ irradiation. Environ. Exp. Bot. 2009;67(2):363–371. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.07.001
  8. Abdel-Hady M., Okasha E., Soliman S., Talaat M. Effect of gamma radiation and gibberellic acid on germination and alkaloid production in Atropa belladonna L. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008;2(3):401–405.
  9. Borzouei A., Kafi M., Khazaei H. et al. Effects of gamma radiation on germination and physiological aspects of wheat (Triticum aestivum L.) seedlings. Pak. J. Bot. 2010; 42(4):2281–2290.
  10. Shah T.M., Mirza J.I., Haq M.A., Atta B.M. Induced genetic variability in chickpea (Cicer arietinum L.) II. Comparative mutagenic effectiveness and efficiency of physical and chemical mutagens. Pak. J. Bot. 2008;40(2):605–613.
  11. Гринберг М.А., Громова Е.Н., Гудков С.В., Воденеев В.А. Влияние хронического облучения в малых дозах на электрогенез и фотосинтетическую активность проростков гороха. Экол. биофизика. 2018;3(3):680–685. [Grinberg M.A., Gromova E.N., Gudkov S.V., Vodeneev V.A. Vliyanie hronicheskogo oblucheniya v malyh dozah na elektrogenez i fotosinteticheskuyu aktivnost’ prorostkov goroha. Ekologicheskaya biofizika. 2018; 3(3): 680–685. (In Russ).]
  12. Vanhoudt N., Horemans N., Wannijn J. et al. Primary stress responses in Arabidopsis thaliana exposed to gamma radiation. J. Environ. Radioact. 2013;129:1–6. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.11.011.
  13. Biermans G., Horemans N., Vanhoudt N. et al. Biological effects of α-radiation exposure by 241Am in Arabidopsis thaliana seedlings are determined both by dose rate and 241Am distribution. J. Environ. Radioact. 2015;149:51–63. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.07.007 .
  14. Van Hoeck A., Horemans N., Nauts R. et al. Lemna minor plants chronically exposed to ionising radiation: RNA-seq analysis indicates a dose rate dependent shift from acclimation to survival strategies. Plant Science. 2017;257:84–95. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2017.01.010 .
  15. Lichtenhaler H.K., Wellburn A.R. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochemical Society of Transaction. 1983;11:591–592. https://doi.org/10.1042/bst0110591.
  16. Tevini M., Iwanzik W., Thoma U. Some effects of enhanced UV-B irradiation on the growth and composition of plants. Planta. 1981;153(4):388–394. https://doi.org/10.1007/bf00384258 .
  17. Caldwell M.M., Ballare C.L., Bornman J.F. et al. Terrestrial ecosystems increased solar radiation and interactions with other climatic factors. Photochem. Photobiol. Sci. 2003; 2: 29–38. https://doi.org/10.1039/b211159b
  18. Храмова Е.П., Тарасов О.В., Крылова Е.И. Влияние радиационного фактора на изменчивость биохимических показателей на примере растений Pentaphylloides Fruticosa (L.) O. Schwarz. Растительный мир Азиатской России. 2009;4(2):72–78. [Hramova E.P., Tarasov O.V., Krylova E.I. Vliyanie radiacionnogo faktora na izmenchivost’ biohimicheskih pokazatelej na primere rastenij Pentaphylloides Fruticosa (L.) O. Schwarz. Rastitel’nyj mir Aziatskoj Rossii. 2009; 4(2): 72–78. (In Russ.)]
  19. Карпова Е. А., Фершалова Т. Д. Динамика содержания пигментов в листьях Begonia grandis Dryander subsp. grandis при интродукции в Западной Сибири (г. Новосибирск). Вестн. Томск. гос. ун-та. Биология. 2016;33(1):140–158. [Karpova E.A., Fershalova TD. Dynamics of leaf pigments content of Begonia grandis Dryander subsp. grandis introduced in West Siberia (Novosibirsk). Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2016;(33(1)):140–158. (In Russ.)] http://dx.doi.org/10.17223/19988591/33/9].
  20. Duarte G.T., Volkova P.Y., Geras’kin S.A. The response profile to chronic radiation exposure based on the transcriptome analysis of Scots pine from chernobyl affected zone. Environ. Poll. 2019;250:618–626. https://doi.org/10.1016/j. envpol.2019.04.064.
  21. Джафаров Э.С., Годжаева Г.А., Джафарлы А.К., Оруджева Дж.Р. Изменение содержания отдельных элементов антиоксидантной системы защиты Alhagi Pseudalhagi (Bieb.) в условиях хронического гамма-облучения. Вопр. радиац. безопасности. 2013;71(3):12–24. [Dzhafarov E.S., Godzhaeva G.A., Dzhafarly A.K., Orudzheva Dzh.R. Izmenenie soderzhaniya otdel’nyh elementov antioksidantnoj sistemy zashchity Alhagi Pseudalhagi (Bieb.) v usloviyah hronicheskogo gamma-oblucheniya. Voprosy radiacionnoj bezopasnosti. 2013;71(3):12–24. (In Russ.)]
  22. Hideg É., Jansen M.A., Strid Å. UV-B exposure, ROS, and stress: inseparable companions or loosely linked associates? Trends Plant Sci. 2013;18:107–115. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2012.09.003 .
  23. Jiao J., Gai Q.Y., Yao L.P. et al. Ultraviolet radiation for flavonoid augmentation in Isatis tinctoria L. hairy root cultures mediated by oxidative stress and biosynthetic gene expression. Industrial Crops and Products. 2018;118:347–54. http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.03.046
  24. Geng X., Zhang Y., Wang L., Yang X. Pretreatment with high-dose gamma irradiation on seeds enhances the tolerance of sweet osmanthus seedlings to salinity stress. Forests. 2019;10(5):406. https://doi.org/10.3390/f10050406.
  25. Hussein H.A.A. Influence of radio-grain priming on growth, antioxidant capacity, and yield of barley plants. Biotechnol. Rep. [Internet]. 2022 Jun;34:e00724. http://dx.doi.org/10.1016/j.btre.2022.e00724
  26. Hanafy R.S., Akladious S.A. Physiological and molecular studies on the effect of gamma radiation in fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) plants. J. Gen. Eng. Biotechnol. 2018;16(2):683–692. https://doi.org/10.1016/j.jgeb.2018.02.012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Внешний вид растений ячменя сорта “Зазерский 85” в фазе кущения при хроническом УФ облучении. Слева направо представлены исследуемые группы: 1 — контроль, 1-2, 1-1, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3.

Скачать (174KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Внешний вид главного колоса ячменя сорта “Владимир” при облучении растений УФ-В и сочетанным УФ (А+В), где 1 – 2-контроль; 2 – группа 2-3; 3 – группа 2-11; 4 – группа 2-6.

Скачать (152KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание флавоноидов в листьях ячменя при хроническом УФ облучении. Примечание. Фиолетовым цветом обозначены данные для сорта ячменя “Зазерский 85”, зеленым цветом – для сорта ячменя “Владимир”. Статистически значимое отличие от контроля: * р < 0.05; ** р < 0.01.

Скачать (120KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024