Биологическая активность нанокомпозита селена, инкапсулированного в макромолекулы каррагинана, по отношению к возбудителю кольцевой гнили и растениям картофеля in vitro

Статья в Elpub

Российские нанотехнологии. 2019; 14: 74-81

Биологическая активность нанокомпозита селена, инкапсулированного в макромолекулы каррагинана, по отношению к возбудителю кольцевой гнили и растениям картофеля in vitro

Ножкина О. А., Перфильева А. И., Граскова И. А., Дьякова А. В., Нурминский В. Н., Клименков И. В., Ганенко Т. В., Бородина Т. Н., Александрова Г. П., Сухов Б. Г, Трофимов Б. А.

https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-5-6-74-81

Аннотация

Изучено влияние нанокомпозита селена, инкапсулированного в матрицу каррагинана (НК Se/Кар), на бактерию, вызывающую кольцевую гниль картофеля Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms), и растения картофеля in vitro. По данным электронной микроскопии НК Se/Кар состоит из сферических наночастиц селена широкого диапазона размерности, образующих агрегаты. Обнаружено, что нанокомпозит не обладает бактериостатической и антибиопленочной активностью в отношении бактерий Cms. Эксперименты, проведенные на растениях, показали стимулирующее влияние НК Se/Кар на биометрические показатели и снижение негативного эффекта заражения картофеля Cms. Установлено незначительное накопление селена в тканях картофеля после его обработки НК Se/Кар (0.01–0.03% воздушно-сухой массы). Полученные результаты позволяют рассматривать НК Se/Кар как агент для стимуляции развития сельскохозяйственных растений.

Список литературы

1. Elphinstone J.G. Bacterial ring rot of potato – the facts (Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus). Summarized version. Available online: https://potatoes.ahdb.org. uk/sites/default/files/publication_upload/ring_rot_review-pcl_logo-2010.pdf (accessed on 21 November 2018).

2. Eichenlaub R., Gartemann K.H. // Annual Review of Phytopathology. 2011. V. 49. P. 445. https://doi.org/10.1146/ annurev-phyto-072910-095258.

3. Secor G.A., De Buhr L., Gudmestad N.C. // Plant Disease. 1988. V. 72. № 7. P. 585.

4. Анисимов Б.В., Белов Г.Л., Варицев Ю.А. и др. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков. М.: Картофелевод. 2009. 272 с.

5. Wang F., Tong Q., Luo J. et al. // J. Food. Sci. 2016. V. 81(8). P. 1949. https://doi.org/10.1111/1750-3841.13369.

6. Błaszak B.B., Gozdecka G., Shyichuk A. // Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 2018. V. 17(2). P. 107. https://doi. org/10.17306/J.AFS.0550.

7. Ткаченко А.С., Жуков В.И, Губина-Вакулик Г.И. и др. // Вестник проблем биологии и медицины. 2016. Т. 1. С. 133.

8. Ермак И.М., Мищенко Н.П., Давыдова В.Н., Глазунов В.П. // Сборник тезисов Х Всероссийской конференции и школы молодых ученых «Химия и технология растительных веществ». Казань: Изд-во Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского НЦ РАН, 2017. С. 6.

9. Li B., Zaveri T., Ziegler G.R., Hayes J.E. // PLoS One. 2013. V. 8(1). P. 54975. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0054975.

10. Groult H., Cousin R., Chot-Plassot C. et al. // Mar Drugs. 2019. V. 17(3). P. 140. https://doi.org/10.3390/ md17030140.

11. Папкина А.В., Перфильева А.И., Живетьев М.А. и др. // Докл. РАН. 2015. Т. 461. № 2. С. 239. https://doi. org/10.7868/S0869565215030305.

12. Papkina A.V., Perfileva A.I., Zhivet’yev M.A. et al. // Nanotechnologies in Russia. 2015. V. 10. № 5–6. Р. 484. https://doi.org/10.1134/S1995078015030131.

13. Perfileva A.I., Moty’leva S.M., Klimenkov I.V. et al. // Nanotechnologies in Russia. 2017. V. 12. № 9-10. P. 553. https://doi.org/10.1134/S1995078017050093.

14. Перфильева А.И., Ножкина О.А., Граскова И.А. и др. // Известия Академии наук. Серия химическая. 2018. № 1. С. 157. https://doi.org/10.31255/978-5-94797- 319-8-626-629.

15. Romanenko A.S., Riffel A.A., Graskova I.A. et al. // J. Phytopathology. 1999. V. 147. № 11–12. P. 679. https://doi. org/10.1046/j.1439-0434.1999.00450.x.

16. Roozen N.J.M., van Vuurde J.W.L. // Netherlands Journal of Plant Pathology. 1991. V. 97. № 5. P. 321.

17. Шагинян И.А., Данилина Г.А., Чернуха М.Ю. и др. // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2007. № 1. С. 3.

18. Lesnichaya M.V., Shendrik R., Sukhov B.G. // Journal of Luminescence. 2019. V. 211. P. 305. https://doi. org/10.1016/j.jlumin.2019.03.056.

19. Reunov A., Nagorskaya V., Lapshina L. et al. // J. Plant Diseases Protect. 2004. V. 111. P. 165.

20. Барабанова А.О., Ермак И.М., Реунов А.В. и др. // Растительные ресурсы. 2006. Т. 42. С. 80.

21. Нагорская В.П., Реунов А.В., Лапшина Л.А. и др. // Известия РАН. Серия Биологическая. 2010. № 6. С. 756.

22. Wang F., Yao Z., Wu H. et al. // Applied Mechanics and Materials. 2011. V. 108. Р. 194. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/AMM.108.194.

23. Vishnuvarthanan M., Rajeswari N. // J Food Sci. Technol. 2019 V. 56(5). P. 2545. https://doi.org/10.1007/s13197- 019-03735-4.

24. Лесничая М.В., Александрова Г.П., Феоктистова Л.П. и др. // Известия Академии наук. Серия химическая. 2010. № 12. С. 2266.

25. Goel A., Meher M.K., Gupta P. et al. // Carbohydr Polym. 2019. V. 206. P. 854. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.11.033.

26. Zhang M., Tang S.H., Zhong S.Z. et al. // Ying Yong Sheng Tai Xue Bao. 2018. V. 29(9). P. 2979. https://doi.org/10.1 3287/j.1001-9332.201809.022.

27. Фолманис Г.Э., Федотов М.А., Голубкина Н.А., Солдатенко А.В. // Российские нанотехнологии. 2018. Т. 13. № 9-1. С. 65.

28. Голубкина Н.А., Фолманис Г.Э., Танаев И.Г. и др. // Российские нанотехнологии. 2017. Т. 12. № 9-1. С. 104.

29. Соколовская-Сергиенко О.Г. // Тр. БГУ. 2013. Т. 8. Ч. 2. С. 115.

30. Юркова И.Н., Омельченко А.В., Пидгайная Е.С. // Уч. зап. Крымского Федерального ун-та им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2017. Т. 3 (69). С. 215.

31. El Mehdawi A.F., Pilon-Smits E.A.H. // Plant Biology. 2012. V. 14. P. 1. https://doi.org/10.1111/j.1438- 8677.2011.00535.x.

32. Schiavon M., Pilon-Smits E.A.H. // New Phytologist. 2017. V. 213. P. 1582. https://doi.org/10.1111/nph.14378.

33. Голубкина Н.А., Фолманис Г.Э., Тананаев И.Г. // Докл. РАН. 2012. Т. 444. № 2. С. 230.

Title in english. 2019; 14: 74-81

Biological activity of the nanocomposite of the selenium encapsulated in the macromolecules carrageenan in relation to the activator of ring rot disease and plants of in vitro potatoes

Nozhkina O. A., Perfileva A. I., Graskova I. A., Dyakova A. V., , Klimenkov I. V., Ganenko T. V., , Aleksandrova G. P., Sukhov B. G., Trofimov B. A.

https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-5-6-74-81

Abstract

Influence of a nanocomposite of selenium of the carrageenan (NC Se/Car) encapsulated in a matrix on the bacterium causing ring decay of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms) and plants of in vitro potatoes. It is revealed that the NC Se/Car consists of the spherical nanoparticles of selenium, wide range of dimension forming clusters. NC has no bactericidal and anti-biofilm activity concerning Cms bacteria. However, the experiments made on plants showed the stimulating impact of NC Se/Car on biometric indicators and decrease in negative effect of infection of Cms potatoes. Insignificant accumulation of selenium in potatoes plants after its processing is established to NC Se/Car. The received results are allowed to consider NC Se/Car as the agent for stimulation of development of agricultural plants thanks to target low doze delivery of antimicrobic nanoselenic biocomposites to bacterial phytopathogens.

References

2. Eichenlaub R., Gartemann K.H. // Annual Review of Phytopathology. 2011. V. 49. P. 445. https://doi.org/10.1146/ annurev-phyto-072910-095258.

3. Secor G.A., De Buhr L., Gudmestad N.C. // Plant Disease. 1988. V. 72. № 7. P. 585.

4. Anisimov B.V., Belov G.L., Varitsev Yu.A. i dr. Zashchita kartofelya ot boleznei, vreditelei i sornyakov. M.: Kartofelevod. 2009. 272 s.

5. Wang F., Tong Q., Luo J. et al. // J. Food. Sci. 2016. V. 81(8). P. 1949. https://doi.org/10.1111/1750-3841.13369.

6. Błaszak B.B., Gozdecka G., Shyichuk A. // Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 2018. V. 17(2). P. 107. https://doi. org/10.17306/J.AFS.0550.

7. Tkachenko A.S., Zhukov V.I, Gubina-Vakulik G.I. i dr. // Vestnik problem biologii i meditsiny. 2016. T. 1. S. 133.

8. Ermak I.M., Mishchenko N.P., Davydova V.N., Glazunov V.P. // Sbornik tezisov Kh Vserossiiskoi konferentsii i shkoly molodykh uchenykh «Khimiya i tekhnologiya rastitel'nykh veshchestv». Kazan': Izd-vo Instituta organicheskoi i fizicheskoi khimii im. A.E. Arbuzova Kazanskogo NTs RAN, 2017. S. 6.

9. Li B., Zaveri T., Ziegler G.R., Hayes J.E. // PLoS One. 2013. V. 8(1). P. 54975. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0054975.

10. Groult H., Cousin R., Chot-Plassot C. et al. // Mar Drugs. 2019. V. 17(3). P. 140. https://doi.org/10.3390/ md17030140.

11. Papkina A.V., Perfil'eva A.I., Zhivet'ev M.A. i dr. // Dokl. RAN. 2015. T. 461. № 2. S. 239. https://doi. org/10.7868/S0869565215030305.

12. Papkina A.V., Perfileva A.I., Zhivet’yev M.A. et al. // Nanotechnologies in Russia. 2015. V. 10. № 5–6. R. 484. https://doi.org/10.1134/S1995078015030131.

13. Perfileva A.I., Moty’leva S.M., Klimenkov I.V. et al. // Nanotechnologies in Russia. 2017. V. 12. № 9-10. P. 553. https://doi.org/10.1134/S1995078017050093.

14. Perfil'eva A.I., Nozhkina O.A., Graskova I.A. i dr. // Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya. 2018. № 1. S. 157. https://doi.org/10.31255/978-5-94797- 319-8-626-629.

15. Romanenko A.S., Riffel A.A., Graskova I.A. et al. // J. Phytopathology. 1999. V. 147. № 11–12. P. 679. https://doi. org/10.1046/j.1439-0434.1999.00450.x.

16. Roozen N.J.M., van Vuurde J.W.L. // Netherlands Journal of Plant Pathology. 1991. V. 97. № 5. P. 321.

17. Shaginyan I.A., Danilina G.A., Chernukha M.Yu. i dr. // Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2007. № 1. S. 3.

18. Lesnichaya M.V., Shendrik R., Sukhov B.G. // Journal of Luminescence. 2019. V. 211. P. 305. https://doi. org/10.1016/j.jlumin.2019.03.056.

19. Reunov A., Nagorskaya V., Lapshina L. et al. // J. Plant Diseases Protect. 2004. V. 111. P. 165.

20. Barabanova A.O., Ermak I.M., Reunov A.V. i dr. // Rastitel'nye resursy. 2006. T. 42. S. 80.

21. Nagorskaya V.P., Reunov A.V., Lapshina L.A. i dr. // Izvestiya RAN. Seriya Biologicheskaya. 2010. № 6. S. 756.

22. Wang F., Yao Z., Wu H. et al. // Applied Mechanics and Materials. 2011. V. 108. R. 194. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/AMM.108.194.

23. Vishnuvarthanan M., Rajeswari N. // J Food Sci. Technol. 2019 V. 56(5). P. 2545. https://doi.org/10.1007/s13197- 019-03735-4.

24. Lesnichaya M.V., Aleksandrova G.P., Feoktistova L.P. i dr. // Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya. 2010. № 12. S. 2266.

25. Goel A., Meher M.K., Gupta P. et al. // Carbohydr Polym. 2019. V. 206. P. 854. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.11.033.

26. Zhang M., Tang S.H., Zhong S.Z. et al. // Ying Yong Sheng Tai Xue Bao. 2018. V. 29(9). P. 2979. https://doi.org/10.1 3287/j.1001-9332.201809.022.

27. Folmanis G.E., Fedotov M.A., Golubkina N.A., Soldatenko A.V. // Rossiiskie nanotekhnologii. 2018. T. 13. № 9-1. S. 65.

28. Golubkina N.A., Folmanis G.E., Tanaev I.G. i dr. // Rossiiskie nanotekhnologii. 2017. T. 12. № 9-1. S. 104.

29. Sokolovskaya-Sergienko O.G. // Tr. BGU. 2013. T. 8. Ch. 2. S. 115.

30. Yurkova I.N., Omel'chenko A.V., Pidgainaya E.S. // Uch. zap. Krymskogo Federal'nogo un-ta im. V.I. Vernadskogo. Biologiya. Khimiya. 2017. T. 3 (69). S. 215.

31. El Mehdawi A.F., Pilon-Smits E.A.H. // Plant Biology. 2012. V. 14. P. 1. https://doi.org/10.1111/j.1438- 8677.2011.00535.x.

32. Schiavon M., Pilon-Smits E.A.H. // New Phytologist. 2017. V. 213. P. 1582. https://doi.org/10.1111/nph.14378.

33. Golubkina N.A., Folmanis G.E., Tananaev I.G. // Dokl. RAN. 2012. T. 444. № 2. S. 230.

Аннотация

Biological activity of the nanocomposite of the selenium encapsulated in the macromolecules carrageenan in relation to the activator of ring rot disease and plants of in vitro potatoes

Abstract

События

EasyCookieInfo