CC BY
18GREEN CHEMISTRY AND ITS ROLE IN HUMAN LIFE
In the present age, inventions and discoveries have had a tremendous impact on the progress and civilization of humanity. In these scientific developments, chemistry has also played a worthy and fundamental role. Indeed, a chemist is constantly dealing with new phenomena and is constantly doing research to do new things. Due to the important role of chemist in the new civilization, many dangers of chemical processes threaten human health and the environment. Because of the importance of these issues on a global scale, green chemistry has become an international issue. The term green chemistry is used to refer to chemical processes and the design of products in which the manufacture of hazardous materials has been reduced or eliminated. The goals of green chemistry include the use of renewable resources, reducing the number of process steps, increasing energy efficiency, designing chemical materials and products, and using low-risk raw materials. So the ultimate goal of green chemistry is to increase the quality of life on a cleaner and safer planet. In this research, green chemistry, its goals and principles and its role in human life have been studied.
Key Word: Green chemistry, Benefits of Green chemistry, Principles of Green chemistry, Environment.
Сведения об авторе:
Поханмал (доцент) г-н Нур Ахамд Кайтмас - кафедра химии педагогического факультета Фарьябского университета, электронная почта: qaitmas659@gmail.com; тел: (+93) 792 440 544
About the author:
Pohanmal (Associate Professor) Mr. Nur Ahamd Kaitmas - Department of Chemistry, Faculty of Education, Faryab University, e-mail: qaitmas659@gmail.com; tel: (+93) 792 440 544
ВЛИЯНИЯ АНТИОКСИДАНТА АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ИНДУКЦИЮ ЭМБРИОГЕНЕЗА И РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТЕНИЙ В КУЛЬТУРЕ ИЗОЛИРОВАННЫХ
ПЫЛЬНИКОВ ПШЕНИЦЫ
Акарахим Васим (Акарахим Васим)
Фарьябский университет ИРА.
Введение
Гаплоидия является важным методом современной селекции растений. Технология удвоенных гаплоидов (дигаплоидов) имеет потенциал, для существенного ускорения селекции растений, в связи с тем, что гомозиготные линии доступны для отбора в гибридах первого поколения (Fi). Селекционеры могут оценить дигаплоидные линии с большей скоростью, точностью и уверенностью, особенно относительно количественно унаследованных признаков, таких как урожай и качество.
Для получения дигаплоидных линий используют методы культивирования пыльников, изолированных микроспор, завязей и семяпочек, скрещивания с гаплопродюсерами. В работах с пшеницей и ее гибридами наиболее часто используют методы культивирования пыльников и изолированных микроспор, которые являются самыми технологичным методами андрогенеза на сегодняшний день. Это самые надежные и эффективные методы получения удвоенных гаплоидов. Технологию культуры пыльников и изолированных микроспор используют практически все биотехнологические подразделения селекционно-генетических компаний Европы и США [1 -4].
Проблема культуры пыльников в довольно большом проценте выхода безхлорофильных проростков (альбиносов), которая значительно влияет на селекционные программы за счет снижения частоты регенерации зеленых проростков [3]. Альбинизм связан в основном с видом, генотипом и условиями культивирования и иногда очень трудно искореним. Однако
усилиями многочисленных ученых разрабатываются технологии и непрерывно оптимизируются питательные среды, условия культивирования, предобработка и другие факторы, снижающие выход альбиносов.
Известно, что в ходе культивирования пыльников происходит выделение из стенок пыльников в питательную среду фенольных соединений, которые ингибируют процесс эмбриогенеза. В связи с этим нами была поставлена задача по изучению влияния антиоксиданта аскорбиновой кислоты на процесс эмбриогенеза и регенерации в культуре пыльников пшеницы.
Материал и методы исследований
В качестве исходного материала был выбран отзывчивый на андрогенную технологию сорт яровой мягкой пшеницы Казахстанская 19.
Выращивание донорного материала. Все донорные растения сорта яровой пшеницы Казахстанкая 19 для андрогенной технологии были выращены на научном полевом стационаре отдела зерновых культур Казахского НИИ земледелия и растениеводства. Незрелые соцветия отбирались с донорных растений пшеницы, в фазе флагового листа, не вышедшего из листового влагалища, с микроспорами находящимися на средней и поздней одноядерной стадиях развития.
Оценка стадии развития микроспор определялась по общепринятой методике временных давленых препаратов [5].
Предварительная холодовая обработка. Для увеличения частоты выхода каллусов и спонтанного удвоения хромосом растения подвергались холодовому стрессу. Согласно схеме опыта все срезанные донорные растения пшеницы были выдержаны в холодильной установке при температуре +2 - +3° в течение 14 дней [6].
Стерилизация колосьев. Колосья пшеницы, прошедшие холодовую обработку подвергли процессу стерилизации. Колосья полевых растений (5-6 колосьев) стерилизовали в 300 мл 20% раствор NaOCl с каплей Твин-80 в течение 10 минут на шейкере, а затем трижды промывали стерильной дистиллированной водой в ламинарном боксе, по 3 минуты.
Культивирование пыльников осуществлялось по Rubtsova [4].
По истечении срока холодовой обработки и стерилизации в асептических условиях изолированные пыльники вводили в культуру in vitro на жидкие питательные среды для индукции - 150 пыльников на одну чашку Петри диаметром 60 мм. Всего по опыту введено в культуру in vitro 4500 пыльников.
В раствор добавляли антибиотик (цефатоксим) с концентрацией 200 мг/л для предотвращения контаминации.
В течение трех дней пыльники подверглись высокотемпературному шоку при 32°C в темноте [4,6]. После обработки высокой температурой пыльники переносили в термостат с температурой 28°C до появления новообразований.
На протяжении процесса выделения и после переноса в культуральную среду проводились наблюдения за состоянием микроспор на микроскопе Meiji Techno серии МТ4000.
Подсчет жизнеспособных микроспор проводился с использованием камеры Горяева.
В качестве модельной и базовой среды для индукции эмбриогенеза была использована среда Мурасиге и Скуга [7] с добавлением: 90 г/л мальтозы; 2 мг/л фитогормона 2,4 Д, 0,5 мг/л кинетина; 30 г/л фиколл 400
Было заложено 5 вариантов опыта с увеличением концентрации аскорбиновой кислоты в базовой питательной среде:
- 1 вариант - 2 мг/л,
- 2 вариант - 4 мг/л;
- 3 вариант - 6 мг/л;
- 4 вариант - 8 мг/л;
- 5 вариант - 10 мг/л
Контролем служила среда без добавления аскорбиновой кислоты. По каждому варианту было введено в культуру in vitro 750 пыльников.
Для регенерации использовалась стандартная среда MS с добавлением кинетина 2 мг/л, зеатина 3 мг/л, 30 г/л сахарозы и 3 г/л Phytogel™.
Эмбриоструктуры достигшие 2-2,5 мм пересаживались на среду для регенерации в чашки Петри 90 мм диаметром в количестве 18-20 ЭС. Более мелкие ЭС оставляли в среде для дальнейшего роста.
Материал, пересаженный на питательную среду для регенерации растений, инкубировался при 16 часовом фотопериоде при освещении 3 тыс. люкс и температуре 24 -26° С.
Для корнеобразования стандартная среда MS с добавлением 0,5 г/л казеина гидролизата, 20 г/л сахарозы, 2 мг/л ИУК, 4 г/л Phytogel™.
Результаты исследований
Результаты цитологических наблюдений показали, что выход микроспор из пыльцевого мешка в питательную среду протекал очень быстро и составил 80-90%. Зафиксирован высокий процент жизнеспособности микроспор (75-85%) в первые и вторые сутки. В дальнейшем (7 сутки) процент жизнеспособности микроспор уменьшался до 24-38%.
В течение 1 -2 недели микроспоры проходили через серию митотических делений и формировали предшественники эмбриоидов. После 2 недели культивирования наблюдались первые проэмбриоиды, полученные из микроспор. Большая часть проэмбриоидов развивалась в глобулярные эмбриоподобные структуры, затем в эмбриоиды посредством прямого эмбриогенеза и могли расти как нормальные зиготические эмбриоиды с различными формами и размерами. Наблюдалось и формирование каллусов (рисунок 1).
д е
а - микроспора на поздней одноядерной стадии; в - образование ЭС на контрольном
варианте; г - 1 вариант; д- 2 вариант; е - 5 вариант опыта Рисунок 1 - Эмбриогенез в культуре пыльников пшеницы сорта Казахстанская 19 на
различных вариантах среды с добавлением аскорбиновой кислоты Результаты эмбриогенеза сорта яровой пшеницы Казахстанская 19 в культуре пыльников с добавлением различных концентраций аскорбиновой кислоты представлены в таблице 1. Оценка выхода эмбриоподобных структур показала, что образование андрогенных структур варьировала на разных вариантах питательной среды от 40 до 200 ЭС/150 пыльников одной чашки Петри. Наибольшее количество образовавшихся АС было зафиксировано на 5 варианте опыта с содержанием 10 мг/л аскорбиновой кислоты - 166,8 АС на одну чашку Петри. Результаты свидетельствуют о том, что опыт необходимо продолжить с увеличением количества аскорбиновой кислоты (рисунок 4).
Таблица 1 - Результаты эмбриогенеза в культуре пыльников сорта Казахстанская 19 с добавлением различных концентраций аскорбиновой кислоты_
Вариант опыта Количество Количество Среднее количество
посаженных образовавшихся АС на чашку Петри
пыльников андрогенных структур
Контроль 750 410 82
1 вариант 750 540 108
2 вариант 750 620 124
3 вариант 750 645 129
4 вариант 750 750 150
5 вариант 750 834 166,8
итого 4500 3799 98,8
Эмбриоструктуры достигшие 2-2,5 мм пересаживались на среду для регенерации в чашки Петри 90 мм диаметром в количестве 18-20 ЭС. Более мелкие ЭС оставляли в среде для дальнейшего роста. Результаты регенерации растений из андрогенных структур представлены в таблице 2. В общей сложности по опыту было пересажено 1740 ЭС.
Таблица 2 - Результаты регенерации в культуре пыльников сорта Казахстанская 19 с добавлением различных концентраций аскорбиновой кислоты_
Вариант опыта Количество Количество Количество
пересаженных альбиносных растений, зеленых
андрогенных шт растений, шт
структур, шт
контроль 250 159 3
1 вариант 240 142 4
2 вариант 280 174 4
3 вариант 320 128 3
4 вариант 310 187 9
5 вариант 340 129 4
итого 1740 919 (52,8%) 27 (1,6%)
Оценка регенерации растений пшеницы показала, что в среднем по всем вариантам опыта, с которых были пересажены ЭС, регенерация происходила у 54,4 % пересаженных эмбриоструктур. Выход альбиносных растений (безхлорофильных проростков) был высоким и составил в среднем 52,8 %. Лучший результат по регенерации показали эмбриоструктуры пересаженные из среды 4 варианта, где регенерировало 9 зеленых растений. Всего по опыту выход зеленых растений составил - 27 шт, что составляет 1,6% от количества пересаженных андрогенных структур.
Все полученные зеленые растения - регенеранты были пересажены на среду для корнеобразования (рисунок 2).
Рисунок 2 - Растения регенеранты пшеницы на питательной среде для корнеобразования
Среди полученных зеленых растений были отобраны зеленые проростки на стадии трех листьев с хорошо развитой корневой системой и пересажены в горшочки с почвой. Для почвы были взяты торф, вермикулит и песок (1:1:1). Высаженные растения помещались в климатические камеры, где были созданы условия для их адаптации - поддерживались температурный режим 23-24 0С, освещение 8-10 тыс. люкс и 80% влажности. В течение первых двух недель (период адаптации) растения-регенеранты опрыскивали раствором фитогормонов. Все альбиносные растения были выбракованы.
Все полученные зеленые растения будут подвержены определению их плоидности.
Выводы
По всем вариантам опыта зафиксирован высокий выход андрогенных структур, что подтверждает отзывчивость генотипа Казахстанская 19 на культуру пыльников.
Наибольшее количество образовавшихся андрогенных структур было зафиксировано на 5 варианте опыта с содержанием 10 мг/л аскорбиновой кислоты - 166,8 АС на одну чашку Петри, что свидетельствуют о том, что опыт необходимо продолжить с увеличением количества аскорбиновой кислоты в среде для индукции эмбриогенеза.
Уровень регенерации растений из андрогенных структур был достаточно высокий 54,4%, но в основном наблюдалась регенерация безхлорофильных проростков. Зафиксирован очень низкий выход зеленых растений 1,6%.
Изучение регенерации растений из андрогенных структур показало, что наблюдалась тенденция увеличения зеленых растений с повышением концентрации аскорбиновой кислоты в питательной среде для индукции.
ЛИТЕРАТУРА
1 Lantos C., Weyen J., Orsini J. M., Gnad H., Schlieter B., Lein V., Pauk J. Efficient application of in vitro anther culture for different European winter wheat (Triticum aestivum L.) breeding programmes// Plant Breeding. - 2013. - Vol. 132(2). - P.149-154. doi:10.1111/pbr.12032
2 Tadesse W., Inagaki M., Tawkaz S., Baum M. & Ginkel M. Van. Recent advances and application of doubled haploids in wheat breeding// African Journal of Biotechnology. - 2012. -Vol. 11(89). - P. 15484-15492. doi:10.5897/AJB12.2124
3 Soriano M., Li H., Boutilier K. Microspore embryogenesis: establishment of embryo identity and pattern in culture // Plant Reprod. - 2013. - Vol. 26. - P. 181-196.
4 Rubtsova M., Gnad H., Melzer М., Weyen J., Gils M. The auxins centrophenoxine and 2,4-D differ in their effects on non-directly induced chromosome doubling in anther culture of wheat (T. aestivum L.) // Plant Biotechnol Rep. - 2012 . Vol. 7. - Р. 247-255.
5 Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. - М.: Агропромиздат, 1988. -271 с.
6 Lantos C., Paricsi S.,. Zofajova A. Z., Weyen J.. Pauk J. Isoleted microspore culture of wheat (Triticum aestivum L.) with Hungarian cultivars// Acta Biol. Szeged. - 2006.-Vol. 50 (1-2). -P.31-35.
7 Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assay with Tobacco cultures // Physiol Plantarum. - 1962. - Vol. 15. - P. 473-475.
ВЛИЯНИЯ АНТИОКСИДАНТА АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ИНДУКЦИЮ ЭМБРИОГЕНЕЗА И РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТЕНИЙ В КУЛЬТУРЕ ИЗОЛИРОВАННЫХ
ПЫЛЬНИКОВ ПШЕНИЦЫ
С использованием метода культуры пыльников на основе модельного сорта яровой пшеницы Казахстанская 19 изучено влияние антиоксиданта аскорбиновой кислоты на процесс эмбриогенеза и регенерации растений. Результаты оценки выхода эмбриоподобных структур показали, что образование андрогенных структур варьировало на разных вариантах питательной среды от 40 до 200 ЭС/150 пыльников одной чашки Петри. Наибольшее количество образовавшихся АС было зафиксировано на 5 варианте опыта с содержанием 10 мг/л аскорбиновой кислоты - 166,8 АС на одну чашку Петри. Результаты свидетельствуют о том, что опыт необходимо продолжить с увеличением количества аскорбиновой кислоты в среде для индукции эмбриогенеза.
Регенерации растений пшеницы происходила у 54,4 % пересаженных эмбриоструктур. Выход альбиносных растений (безхлорофильных проростков) был высоким и составил в среднем 52,8 %. Получено 27 зеленых растений, что составляет 1,6% от количества пересаженных андрогенных структур.
Ключевые слова: пшеница, пыльник, микроспора, андрогенные структуры, эмбриогенез, регенерация, аскорбиновая кислота
EFFECT OF THE ANTIOXIDANT ASCORBIC ACID ON THE INDUCTION OF EMBRYOGENESIS AND PLANT REGENERATION IN THE CULTURE OF
ISOLATED WHEAT POLLEN
Using the anther culture method based on the model variety of spring wheat Kazakhstanskaya 19, the effect of the antioxidant ascorbic acid on the process of embryogenesis and plant regeneration was studied. The results of evaluating the yield of embryo-like structures showed that the formation of androgenic structures varied in different variants of the nutrient medium from 40 to 200 ES / 150 anthers of one Petri dish. The largest number of formed AS was recorded in the 5 th variant of the experiment with the content of 10 mg /1 of ascorbic acid -166.8 AS per one Petri dish. The results indicate that the experiment should be continued with an increase in the amount of ascorbic acid in the medium for the induction of embryogenesis.
Wheat plants were regenerated in 54.4% of the transplanted embryo structures. The yield
of albino plants (chlorophyll-free seedlings) was high and averaged 52.8%. Received 27 green plants, which is 1.6% of the number of transplanted androgenic structures.
Key words: wheat, anther, microspore, androgenic structures, embryogenesis, regeneration, ascorbic acid
УДК 591.548.42:612.58
ЭСТИВАЦИЯ И ГИПОБИОЗ И ИХ РОЛЬ В ОБОРОНИТЕЛЬНЫХ УСЛОВНЫХ
РЕФЛЕКСАХ У ЖЕЛТОПУЗИКА
Собиров А.М., Нуритдинов Э.Н.\ Гозиева П.Дж.
Таджикский национальный университет
Известно, что некоторые животные при высокой температуре окружающей среды, а также в случае температурной или пищевой депривации впадают в состоянии торпидности [1-4]. Таких животных называют летне - спящими. Они способны понижать уровень своего метаболизма, и укрываться в свои норы или в безопасное укромное место, и переносить невзгоды в состоянии «замедленной жизни» [4]. Процесс летней спячки встречается у различных представителей позвоночных: рыбы, амфибии, рептилии а также у млекопитающих. Она характеризуется теми же периодами и фазами, что и зимняя. Ее отличительной особенностью является то, что она начинает и протекает при высокой температуре окружающей среды [2,3,4,5].
Данные об исследованиях, в которых специальное внимание уделялось бы сезонным особенностям ВНД животных, впадающих в летнюю и зимнюю спячку, в литературе единичны. Экспериментальные работы по изучению различных форм условнорефлекторной деятельности у летне- и зимнеспящих проводятся на другие виды рептилий, черепаху и на млекопитающих в лабораторных условиях без учета физиологического состояния, что, естественно, затрудняет возможность учета экологической особенности ВНД этих животных. Между тем изучение этого вопроса именно у до млекопитающих могло бы далее расширить наши знания относительно эволюционных путей происхождения различных форм природной адаптации в филогенезе позвоночных. Представляется, что изучение особенностей ВНД эстивантов и гибернантов в экологически адекватных условиях существования дает возможность четко определить соотношение врожденных и приобретенных форм нервной деятельности, выявить истинную экологическую картину ВНД изучаемых объектов и, наконец, правильно интерпретировать биологическую значимость вырабатываемых форм условных рефлексов в различных физиологических состояниях.
При повышении температуры воздуха до 40-440С желтопузики погружаются в летнюю спячку, которая постепенно переходят в зимнюю. Данных об особенностях летней спячки у желтопузиков в литературе встречается единично и не все стороны этот вопрос рассматривается.
С учетом вышеизложенного представляет интерес изучить особенности ВНД у безногой ящерицы - желтопузика в различных физиологических состояниях: в периоды активной жизнедеятельности, летней и зимней спячки и, наконец, после выхода животных из гипобиоза.
Материал и методика
Учитывая достоинства и погрешности различных методик при изучении ВНД рептилий, мы остановились на методике тепловых оборонительных условных рефлексов у желтопузиков Ophisaurus pseuolapodus по методике разработанной на кафедре академиком Сафаровым с нашей корректировкой.
Эксперименты проводились на 24-х желтопузиках в камере-манеже размером 80х40х60 см., состоящей из трех отсеков, пол в которых был покрыт песком, что облегчало ползание
