Наночастицы оксида меди помогли клонам березы бороться с грибковой инфекцией
Микроклональное размножение растений — перспективный способ быстрого получения посадочного материала однородного генетического состава и без вирусных инфекций. По сути это вегетативное размножение, но проводят его в стерильных условиях с выделенными клетками. Культуру выращивают в питательной среде, которая хороша как для развивающегося микроклона, так и для патогенных микроорганизмов. Их появление недопустимо, а потому специалисты используют различные антибактериальные вещества. Традиционные антибиотики помогают, но они также могут угнетать рост клеточной культуры.
Перспективная альтернатива антибиотикам — различные металлы и их оксиды. Механизмы их воздействия разнообразны и довольно хорошо известны, однако до сих пор вызывает вопросы, как они могут влиять на активность генов защищаемых клеток. В своей новой работе сотрудники Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г. Ф. Морозова, Тамбовского государственного университета имени Г. Р. Державина, НИТУ «МИСиС» и Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова решили проверить, что будет при добавлении наночастиц оксида меди к патогенным грибкам Alternaria alternata, Fusarium oxysporum и Fusarium avenaceum, а также зараженным ими клеткам березы.
Результаты показали, что наночастицы эффективно подавляли развитие колоний A. alternata и F. avenaceum (подавление до 68,42% при 10 мг/л оксида меди), но не F. oxysporum, у которого, вероятно, есть устойчивостьк оксиду меди. В случае заражения грибком культуры клеток березы наиболее действенной оказалась малая концентрация наночастиц — 0,1 мг/л. Ученые предположили, что защитный эффект обусловлен не прямым действием оксида металла на патоген, а активацией иммунитета растения. Эту теорию подтвердили результаты генетического анализа. Добавление наночастиц вызвало повышение уровня экспрессии генов MYB46 и LEA8, которые действуют как факторы неспецифической защиты при воздействии патогена. Первый кодирует белок, регулирующий метаболические пути формирования и функционирования клеточной стенки. В результате ее перестройки грибку сложнее проникнуть внутрь клетки. Белок LEA8 поддерживает целостность клеточных структур, что также помогает растению противостоять негативному воздействию патогена.
Вместе с тем добавка наночастиц меди снижала экспрессию ряда генов, активируемых при встрече клетки растения с болезнетворным микроорганизмом. Вероятно, это объясняется как антигрибковым действием, в результате которого патогены оказываются ослаблены и не столь опасны, так и активацией других защитных путей. Подробные механизмы еще предстоит выяснить, однако результаты говорят о перспективности использования наночастиц оксида меди при культивировании микроклонов березы.
