СОДЕРЖАНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ……………………………… 5
1 КРАТКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ... 14
1.1 Тополь и его хозяйственное и экологическое значение…………….. 14
1.2 Тополь как модельный объект биологических исследований……… 18
1.3 Проблемы культивирования тополя………………………………….. 22
1.4 Биотехнологический подход в культивировании древесных
растений (на примере тополя)……………………………………………..
24
1.5 Ограничения, связанные с культивированием древесных растений
in vitro и возможные пути решения………………………………………..
28
1.6 Нанобиотехнологические подходы в клональном
микроразмножении растений……………………………………………..
33
1.6.1 Стерилизующее действие наночастиц серебра и оксида меди…… 37
1.6.2 Влияние наночастиц на приживаемость и морфогенез
растений in vitro…………………………………………………………
38
1.6.3 Механизмы воздействия наночастиц на растения и
микроорганизмы………………………………………………………….
42
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………... 47
2.1 Объекты исследования………………………………………………. 47
2.1.1 Гибриды тополей, перспективных для отбора и введения в
культуру in vitro…………………………………………………………..
47
2.1.2 Растительный материал тополя ‘ПОК’, отобранного для
введения в культуру in vitro и проведения модельных экспериментов
48
2.2 Методы исследования……………………………………………….. 48
2.2.1 Моделирование условий засухи у растений тополя……………… 48
2.2.2 Определение влагоемкости почвы………………………………… 49
2.2.3 Моделирование воздействия низких температур на различные
гибриды тополя…………………………………………………………….
50
2.2.4 Приготовление среды для культивирования in vitro эксплантов
тополя……………………………………………………………………...
50
3
2.2.5 Получение коллоидных растворов наночастиц Ag и CuO и оценка их физико-химических свойств………………………………………….
51
2.2.6 Определение антифунгальной активности наночастиц CuO…….
53
2.2.7 Подбор концентрации наночастиц для модификации среды культивирования in vitro………………………………………………….
54
2.2.8 Введение эксплантов в культуру in vitro…………………………..
54
2.2.9 Перевод регенерантов на стадию мультипликации………………
56 2.2.10 Оценка влияния наночастиц на приживаемость и наличие инфекции после перевода эксплантов в закрытый грунт………………
56 2.2.11 Моделирование воздействия биотического и абиотического стресса на in vitro клоны тополя………………………………………….
57
2.2.12 Выделение и оценка РНК………………………………………….
57
2.2.13 Синтез кДНК, подбор праймеров и ПЦР-анализ………………...
59
2.2.14 ПЦР анализ и оценка экспрессии стрессовых генов……………..
61
2.2.15 Измерение физиологических параметров газообмена листа и биохимических показателей содержания пигментов……………………
62
2.2.16 Оценка бионакопления наночастиц в тканях растений ………….
63
2.2.17 Методика расчета затрат для клонального микроразмножения тополя с использованием наночастиц……………………………………
63
2.2.18 Статистический анализ……………………………………………
65
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОТБОРА ГИБРИДОВ ТОПОЛЯ ПО РЕАКЦИИ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ………………………………………………...
66
3.1 Отбор перспективных для введения в культуру in vitro гибридов тополя по устойчивости к засухе …………………………………………
66
3.2 Отбор перспективных гибридов тополя по устойчивости к воздействию низких температур …………………………………………
69
4 ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ НАНОЧАСТИЦ Ag И СuO…………………….
71
5 ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ Ag и CuO НА ГРИБНУЮ И БАКТЕРИАЛЬНУЮ МИКРОФЛОРУ ...............................
74
4
5.1 Определение антифунгальной активности растворов наночастиц………………………………………………………………….
74
5.2 Оценка воздействия наночастиц на полезную и патогенную почвенную микрофлору………………………………………...................
75
6 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Ag И CuO НА РЕГЕНЕРАНТЫ ТОПОЛЯ В ПРОЦЕССЕ IN VITRO КЛОНИРОВАНИЯ………………………………………………………...
78 6.1 Влияние наночастиц на экспланты тополя ‘ПОК’ на стадии введения в культуру in vitro ………………………………………………
78 6.2 Влияние наночастиц на экспланты тополя ‘ПОК’ на стадии мультипликации и ризогенеза …………………………………................
83 6.3 Влияние наночастиц на регенеранты тополя при переводе в условия закрытого грунта…………………………………………………………...
87 7 ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ НА РАСТЕНИЯ ТОПОЛЯ………………………………………………..........
95
7.1 Оценка влияния наночастиц Ag и CuO на развитие стрессового ответа у эксплантов тополя ‘ПОК’ в культуре in vitro ...............................
95
7.2 Исследование газообмена листа и содержания хлорофилла у тополя ‘ПОК’ ЗКС в условиях воздействия наночастиц Ag и CuO
101
7.3 Механизмы воздействия наночастиц на экспрессию генов устойчивости у эксплантов тополя при стрессе………………………….
103
7.4 Оценка бионакопления наночастиц Ag и CuO в тканях растений тополя ‘ПОК’…..………………………………………………………….
109
8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЕКЦИОННО-УЛУЧШЕННОГО ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ТОПОЛЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ IN VITRO КЛОНИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОЧАСТИЦ …………………………………
110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………................
117
СПИСОК АББРЕВИАТУР И ОБОЗНАЧЕНИЙ………………………… 121
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………… 123
