Testing the stability of different forms of Hordeum vulgare L. to the toxic action of aluminum
| Autor: | Kononenko, N.V., Chaban, I.A., Smirnova, E.A., Shirokikh, I.G., Shupletsova, O.N., Baranova, E.N. |
|---|---|
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| DOI: | 10.25750/1995-4301-2019-2-121-130 |
| Popis: | Combined effect of aluminum toxicity and acidic soil conditions is the major problem for barley productivity in certain areas of crop cultivation. Therefore the development of effective test systems for the identification and selection of aluminum-resistant barley genotypes is an important goal, especially for regions all over the world with high soil acidity. We used barley genotypes with different resistance to ionic toxicity (Belgorodsky 100, Belogorsky, Kupets, Elo, 999-93 and regenerant line 917-01) for characterization of the plant’s reaction to the toxic effect of aluminum. Using methods of cytophotometry, light and electron microscopy we studied structural and functional changes of the root cap cells and obtained cytological markers suitable for early detection of the sensitivity of barley genotypes to aluminum. We showed that the response of plants to aluminum exposure was manifested in changes of mitotic index (MI) and phases of the cell cycle of meristematic cells, and differences in accumulation of starch grains in the root cap cells. It appeared that in aluminum-sensitive genotypes (variety Elo), aluminum induced destruction of starch grains in the root cap cells, whereas in aluminum-resistant genotypes (variety Belogorsky), the structure of starch grains was well preserved. We propose to use the live staining of starch grains in the root cap cells of the whole root as a test for the sensitivity of barley plants to the toxic effect of aluminum Токсичность алюминия в условиях кислых почв создаёт для ячменя значительные трудности в реализации потенциала продуктивности. Разработка эффективных тест-систем для выявления и отбора устойчивых генотипов является актуальной задачей в связи с увеличением во всем мире земельных угодий с повышенной кислотностью. Для выявления особенностей реакции растений на токсическое действие алюминия использовали генотипы ячменя с различной устойчивостью к ионной токсикации (сорта Белгородский 100, Белогорский, Купец, Эло, 999-93 и регенерантная линия 917-01). В модельных экспериментах с помощью методов цитофотометрии, светооптической и электронной микроскопии охарактеризованы структурно-функциональные особенности клеток корневого чехлика проростков ячменя и установлены цитологические маркеры, пригодные для создания тест-системы ранней диагностики чувствительности генотипов ячменя к алюминию. Реакция растений на воздействие алюминия заключалась в изменениях митотического индекса, ином распределении клеток корневой меристемы по фазам клеточного цикла, особенностях накопления запасных веществ (крахмальные зёрна), как предполагаемых маркеров чувствительности. У чувствительных к алюминию генотипов (сорт Эло), при токсическом воздействии наблюдали деструкцию крахмальных зёрен в клетках корневого чехлика, тогда как у генотипов устойчивых (сорт Белогорский), напротив, структура крахмальных зёрен в клетках сохранялась. Предлагается использовать прижизненное окрашивание крахмальных зёрен в клетках корневого чехлика целого корешка в качестве теста на чувствительность растений ячменя к токсическому действию алюминия. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|