Влияние ионов меди и цинка на морфогенез проростков и микропобегов Caragana pygmaea L. в культуре in vitro

DOI: 10.34736/FNC.2026.133.2.007.62-71  ____ ___ ___

Жолобова Ольга Олеговна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник – заведующий лабораторией биотехнологий ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», 400062, г. Волгоград, пр-кт. Университетский, 97. ORCID: 0000-0002-1594-4181.

e-mail: zholobova-o@vfanc.ru

Малюков Никита Анатольевич, лаборант – исследователь лаборатории биотехнологий ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», 400062, г. Волгоград, пр-кт. Университетский, 97. ORCID: 0009-0006-1413-1804.

e-mail: malukov-n@vfanc.ru

Терещенко Татьяна Васильевна, младший научный сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», 400062, г. Волгоград, пр-кт. Университетский, 97. ORCID: 0000-0001-9116-6062.

e-mail: tereschenko@vfanc.ru

Гричик Елена Леонидовна, младший научный сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», 400062, г. Волгоград, пр-кт. Университетский, 97. ORCID: 0000-0003-4478-6538.

e-mail:grichik-e@vfanc.ru

Аннотация. Ионы меди и цинка являются жизненно важными микроэлементами растений, однако при избыточном содержании они способны оказывать токсичное воздействие, проявляющееся в ингибировании роста, формировании корневой системы, активности ферментов и хлорозе листьев. Изучение их влияния на рост и развитие растений в контролируемых условиях in vitro может способствовать оптимизации процесса микроклонального размножения. В работе изучается воздействие различных концентраций ионов цинка и меди в культуральной среде на процессы морфогенеза у проростков и растений-регенерантов C. pygmaea для оптимизации протокола микроклонального размножения. Было проанализировано 11 экспериментальных питательных сред с добавлением сульфатов цинка и меди и контрольная группа, которую культивировали на питательной среде по стандартному протоколу Мурасиги-Скуга. Оценивалась всхожесть семян, морфометрические показатели проростков и микропобегов в культуре in vitro. В результате проведенных исследований показано участие ионов цинка и меди в морфогенезе C. pygmaea in vitro. Было установлено, что ионы цинка в исследуемом диапазоне концентраций (1,875-30 мг/л) оказывали стимулирующие воздействия на рост и развитие эксплантов. Наилучшие морфометрические показатели микропобегов наблюдались у растений, культивируемых на среде с добавлением цинка в концентрации 3,75 мг/л. В то же время ионы меди (3,75-60 мг/л) проявляли выраженную токсичность, значительно подавляя рост, образование корней и вызывая нарушение водного обмена. Высокие концентрации (30-60 мг/л) оказались сублетальными для эксплантов C. pygmaea. В результате было выявлено, что модификация питательной среды с добавлением сульфата цинка в концентрации 3,75 мг/л позволяет повысить эффективность микроклонального размножения C. pygmaea.

Ключевые слова. Caragana pygmaea L.; цинк; медь; морфометрические показатели; in vitro.

Цитирование. Жолобова О. О., Малюков Н. А., Терещенко Т. В., Гричик Е. Л. Влияние различных концентраций ионов тяжелых металлов на морфогенез in vitro проростков и микропобегов Caragana pygmaea L. // Научно-агрономический журнал. 2026;2(133):62-71. DOI: 10.34736/FNC.2026.133.2.007.62-71.

Финансирование. Работа выполнена при поддержке поддержке Минобрнауки РФ тема FNFE-2025-0010, рег. № 125021402244-3.

Литература

 Абдулкадырова П. Э., Алиева З. М., Самудов Ш. М. Реакция эксплантов альбиции и гледичии на повышенное содержание меди в среде. Вестник Дагестанского государственного университета. Серия 1: Естественные науки. 2012;1: 161-164.

Барсукова Е. Н., Клыков А. Г. Селекция гречихи на стрессоустойчивость в культуре in vitro. Дальневосточный аграрный вестник. 2021;4: 7-14.

Барсукова Е. Н., Клыков А. Г., Фисенко П. В Использование методов биотехнологии в селекции гречихи на дальнем востоке. Вестник ДВО РАН. 2020;4: 58-66.

Бутенко Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБк-Пресс. 1991;160.

Васильев Д. В. Влияние разных концентраций цинка в почве на семенное потомство ячменя. Научное обозрение. Биологические науки. 2019;2: 30-34.

Егоров С. А., Крючков С. Н., Солонкин А. В., Соломенцева А. С., Романенко А. К., Горбушова Д. А. Особенности адаптации древесных и кустарниковых видов в архиве популяций и клонов насаждений г. Волгограда. Научно–агрономический журнал. 2023;3(122): 60-67. doi: 10.34736/FNC.2023.122.3.009.60-67.

Ознобихина А. О. Границы всхожести семян фитомелиорантов в присутствии токсичных концентраций тяжелых металлов. Самарский научный вестник. 2019;1: 82-86.

Петухов А. С., Хритохин Н. А., Петухова Г. А. Влияние тяжелых металлов (Cu, Zn, Fe, Mn, Pb, Cd) на всхожесть и морфометрические показатели овса посевного (Avena sativa). Международный студенческий научный вестник. 2018;5: 63-70.

Погорелов А. В., Лазько В. Э., Шматок В. И., Мельченко А. И. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние на сельскохозяйственные растения. Рисоводство. 2021;4(53): 54-61. doi: 10.33775/1684-2464-2021-53-4-54-6.

Храмова Е. П., Сыева С. Я., Кукушкина Т. А., Шалдаева Т. М. Биологически активные вещества и антиоксидантная активность растений рода Caragana из Горного Алтая. Химия растительного сырья. 2023;1: 145-156. doi: 10.14258/jcprm.20230111429.

Chen G., Li J., Han H., Du R., Wang X. Physiological and molecular mechanisms of plant responses to copper stress. International journal of molecular sciences. 2022;23(21): 12950.

Elazab D., Lambardi M., Capuana M. In vitro culture studies for the mitigation of heavy metal stress in plants. Plants. 2023;12(19): 3387.

El-Sappah A. H., Zhu Y., Huang Q., Chen B., Soaud S. A., Abd Elhamid M. A., Yan K., Li J., El-Tarabily K. A. Plants’ molecular behavior to heavy metals: from criticality to toxicity. Frontiers in plant science. 2024;15: 1423625. doi: 10.3389/fpls.2024.1423625.

Martins A. S. D., Huarancca Reyes T., Guglielminetti L., Damiani C. R. Screening of In Vitro Heavy Metal Tolerance in Tocoyena brasiliensis Mart. (Rubiaceae). Plants. 2025;14(9): 1331. doi: 10.3390/plants14091331.

Nupur A. K. In-vitro Evaluation on the Germination Potential and Seedling Growth of Vigna radiata (L.) under Heavy Metal Stress. Environment and Ecology. 2025;43(1): 16-23. doi: 10.60151/envec/GUSZ8343.

Oudghiri M., Yamani B., Benlemlih N., El Aammouri S., Abid N., Brhadda N., Samah B. R. Z, Ahmed C., Fatima Z., Mohamed El B., Yassine M., Mohammed I. Effect of Heavy Metals on the Morphological and Physiological Responses of the Torro Plus Variant of Zea mays. Journal of Environmental & Earth Sciences. 2025;7(4): 165-179. doi: 10.30564/jees.v7i4.8208.

Panda A., Fatnani D., Parida A. K. Uptake, impact, adaptation mechanisms, and phytoremediation of heavy metals in plants: Role of transporters in heavy metal sequestration. Plant Physiology and Biochemistry. 2025: 109578. doi: 10.1016/j.plaphy.2025.109578.

Pasternak T. P., Steinmacher D. Plant growth regulation in cell and tissue culture in vitro. Plants. 2024;13(2): 327. doi: 10.3390/plants13020327.

Rahman G., Muhammad J., Ilyas M., Subhanullah M., Ullah K., Massimzhan M., Toktar M., Bektay Y., Kalybekov M., Ydyrys A., Zhakypbek Y. Phytoremediation of heavy metals from soil and their effects on plant physiology-A review. ES Materials & Manufacturing. 2024;26: 1298. doi: 10.30919/esmm1298.

Данная работа распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)