Полигидроксилированный фуллерен C60 в регуляции питания растений микроэлементами: механизмы действия, перспективы использования в земледелии: 2019 г. этап 1

Проект: исполнение гранта/договораисполнение этапа гранта/договора

Сведения о проекте

описание

Исследование будет акцентировано главным образом на изучении роли полигидроксилированного фуллерена C60 [C60(OH)22-24, фуллеренола] в регуляции питания растений такими микроэлементами, как железо, марганец и цинк. Недостаток подвижных форм этих микроэлементов, обусловленный образованием слаборастворимых в воде соединений, характерен для почв многих типов с относительно высокими значениями pH (карбонатных, известкованных).

основные результаты по этапу (кратко)

Изучено влияние фуллеренола [C60(OH)22-24] на рост и питание растений стратегии I (Cucumis sativus) железом (Fe) в зависимости от его валентности и уровня содержания в среде. Положительное действие фуллеренола на растения огурца регистрировали только после исключения из питательного раствора двухвалентных форм Fe, вызывавших наибольшее накопление Fe в апопласте корней в период предобработки. В этих условиях добавление фуллеренола в питательный раствор стимулировало ремобилизацию Fe из апопласта корней, что приводило к увеличению в листьях концентрации активных форм Fe и хлорофилла и ослаблению симптомов недостатка Fe. Эффект фуллеренола сопровождался увеличением значений показателей флуресценции хлорофилла в листьях: Fv΄/Fm΄ (максимальная эффективность) и ETR (скорость транспорта электронов). В случае исключения из состава питательного раствора Fe(III)-источника: [Fe(III)-ЭДТА], фуллеренол достоверно не изменял темпы развития симптомов хлороза у растений. При нормальном снабжении растений Fe добавление фуллеренола в питательный раствор также существенно не влияло на рост и минеральное питание растений огурца. Таким образом, положительное действие фуллеренола проявлялось у растений в стрессовых условиях Fe-дефицита при превалировании в апопласте корней двухвалентных форм Fe. Обсуждены вероятные механизмы влияния фуллеренола на проявление симптомов хлороза у растений стратегии I в условиях недостатка Fe.
Охарактеризована эффективность действия фуллеренола при некорневых подкормках растений огурца соединениями Fe в условиях его дефицита. Впервые показано, что добавление фуллеренола в раствор с сульфатом Fe существенно увеличивало концентрацию активных форм Fe и хлорофилла в обработанных листьях. При этом антихлорозное действие фуллеренола в комбинации с Fe(II) было сильнее, чем действие широко используемого в практике сельского хозяйства комплекса Fe(II)-ЭДТА. Эффект не обнаруживался при обработке растений растворами фуллеренола без Fe. Очевидно, действие фуллеренола – результат его взаимодействия с двухвалентными формами Fe. По-видимому, при некорневой подкормке фуллеренол способен стабилизировать Fe в его двухвалентном состоянии, что стимулировало транспорт этого микроэлемента в листья. Улучшение транспорта Fe в листья возможно также вследствие увеличения под влиянием фуллеренола проницаемости мембран растений. Полученные результаты могут иметь значение для повышения эффективности некорневых подкормок Fe – широко используемой стратегии борьбы с недостатком этого микроэлемента у сельскохозяйственных культур.

Впервые исследована эффективность фуллеренола при некорневых подкормках растений огурца марганцем (Mn), а также цинком (Zn) в условиях дефицита этих микроэлементов. Наиболее эффективными были соединения Mn и Zn с фуллеренолом. Добавление фуллеренола в растворы Mn или Zn значительно увеличивало концентрацию в листьях этих микроэлементов, а также устойчивость огурца к окислительному стрессу при их недостатке. По-видимому, улучшение транспорта Mn и Zn в листьях при некорневых подкормках происходило благодаря индуцированному фуллеренолом увеличению проницаемости кутикулы и/или мембран листьев.
Короткий заголовокФуллерен в регуляции
АкронимRFBR_a_2019 - 1
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания9/01/1931/12/19

Ключевые слова

  • Фуллеренол
  • Растения
  • Питание
  • Регуляция
  • Микроэлементы