Влияние наночастиц меди на рост каллусной культуры, полученной из незрелых зародышей Triticum aestivum L.

Abstract

Отмечено, что выброс металлсодержащих наночастиц в окружающую среду неуклонно растет, что связано с прогрессирующим их использованием в составе новых материалов и продуктов. По некоторым оценкам, в развитых странах мира концентрация отдельных металлсодержащих наночастиц может достигать 8–10 мг/л на 1 кг сырой почвы, а это обусловливает необходимость оценки их влияния на живые системы и в первую очередь на растения как доминирующую форму жизни на планете и важнейший восполняемый природный ресурс. Проанализировано влияние наночастиц меди, введенных в среду выращивания, на процессы каллусогенеза в незрелых зародышах Triticum aestivum L. Данная экспериментальная система позволяет протестировать воздействие наночастиц на рост регенеративных и защитных тканей растения. Определено, что введение в среду медных наночастиц в концентрации свыше 100 мг/л ингибирует формирование первичного каллуса и подавляет прорастание незрелых зародышей пшеницы. Наночастицы меди значительно снижали удельную скорость роста и время удвоения биомассы каллусной культуры, данный эффект имел дозозависимый характер, усиливаясь при больших концентрациях их в среде. Макрочастицы меди вызывали меньшие по силе воздействия эффекты, чем наночастицы. Установлено, что наночастицы меди обладают высокой токсичностью и могут негативно влиять на развитие регенеративных и защитных тканей растения. = Soil levels of metal-containing nanoparticles progressively increase. This is caused by development of nanotechnology and constantly increasing use of nanoparticles in new materials and products. Based on some estimates, the level of some metal-containing nanoparticles can reach 8–10 mg/l per kg of fresh soil in the USA and some other countries. Thus, it is important to evaluate the impact of metal-containing nanoparticles on plants, which are dominating group of organisms on our planet. Moreover the analysis of influence of metal-containing nanoparticles on growth rate and productivity of plants has a practical importance for agriculturists and ecologists. In this study, we tested the effect of copper nanoparticles added to growing medium on callus induction from immature embryos of Triticum aestivum L. This experimental system allows evaluating the nature of nanoparticle-induced changes in plant regenerative and protective tissues. We have found that copper nanoparticles at concentrations above 100 mg/l inhibited formation of primary calluses and germination of immature wheat embryos. In the presence of copper nanoparticles (100 mg/l), callus growth rate and the doubling time of callus biomass decreased twice. Copper bulk particles, which were used in control tests, induced less pronounced inhibition of callus growth. Obtained data demonstrated that copper nanoparticles are toxic for higher plants affecting development of regenerative and protective tissues.