Авторы:
Я. В. Пухальский,
Н. И. Воробьев,
С. И. Лоскутов,
Ю. В. Лактионов
Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия
ВНИИПД – филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Аннотация. Целью статьи являлась оценка изменения уровня структурной организации аминокислотного профиля корневых экзометаболитов различных по устойчивости генотипов гороха посевного под влиянием металл-индуцированного стресса. Методология и методы исследования. Растения выращивали в стерильных регулируемых условиях (климатической камере) при добавлении в питательную среду токсичных концентраций, кадмия, кобальта, цинка или ртути. Объектами для исследования послужили Cd-чувствительный генотип гороха посевного SGE, а также созданный на его основе уникальный Cdустойчивый мутант SGECDt. Результаты. Установлено, что все солевые растворы металлов оказывают ингибирующее влияние на показатели роста растений. При этом, как и ожидалось, добавление в среду кадмия и кобальта в большей мере отразилось на снижении показателей биомассы дикой линии, чем мутантного генотипа. Последний больше реагировал на интродукцию в среду токсичной ртути. Что касается цинка, то здесь ингибирование биомассы обоих органов у двух генотипов было равноценным. Добавление в среду всех токсикантов привело к увеличению выхода суммарного всех аминокислот. У мутанта SGECDt это проявилось в большей степени, что связано с отдельными аспектами детоксикации металлов у данного генотипа в растительных тканях. Кластерный анализ позволил выделить соотношения аминокислотного профиля, полученного на цинке и ртути у обоих генотипов, в отдельную независимую группу. Результаты расчета с применением нейронной сети подтвердили устойчивость мутанта к ионам Cd и Co и чувствительность к Zn и Hg. У дикой линии обнаружена устойчивость к выбранной концентрации кобальта. Научная новизна. Математическая модель, спроектированная на основе собранного массива данных экссудации аминокислот, позволяет на основе матрицы корреляционных соотношений прогнозировать выход абсолютно сухой белковой биомассы растений и проводить первичный скрининг адаптационной лабильности различных сортов в условиях металл-индуцированного стресса.
Ключевые слова: горох посевной, SGECDt, тяжелые металлы, корневые выделения, аминокислоты, нейронная сеть, фракталы, индексы биокомпозиции.
Для цитирования: Пухальский Я. В., Воробьев Н. И., Лоскутов С. И., Лактионов Ю. В. Генотипический скрининг устойчивости зернобобовых растений к воздействию тяжелых металлов, на основании нейронного профилирования экссудации их аминокислот // Аграрный вестник Урала. 2023. № 05 (234). С. 83‒96. DOI: 10.32417/1997-4868-2023-234-05-83-96.
