ВЛИЯНИЕ ОКСИДА ГРАФЕНА НА МИКРОКЛОНЫ БЕРЕЗЫ ПУШИСТОЙ НА СТАДИИ АДАПТАЦИИ

Н.С. Стрекалова, О.В. Захарова, П.А. Баранчиков, А.А. Гусев

Скачать

№ 2 (42)

Экология

Сведения об авторах

Стрекалова Наталия Сергеевна – старший преподаватель кафедры биохимии и фармакологии Медицинского института

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина», ул. Интернациональная, 33, г. Тамбов, Российская Федерация, 392000

ORCID: http://orcid.org/0000-0002-6723-3074

e-mail: kotova-ns@yandex.ru

Захарова Ольга Владимировна – кандидат биологических наук, заведующая лабораторией перспективных химических технологий НИИ экологии и биотехнологии

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина», ул. Интернациональная, 33, г. Тамбов, Российская Федерация, 392000

ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8590-2529

e-mail: olgazakharova1@mail.ru

Баранчиков Петр Александрович – магистрант Института естествознания

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина», ул. Интернациональная, 33, г. Тамбов, Российская Федерация, 392000

ORCID: http://orcid.org/0000-0003-0565-3724

e-mail: petrovi4-98@yandex.ru

Гусев Александр Анатольевич – доктор биологических наук, директор НИИ экологии и биотехнологии

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина», ул. Интернациональная, 33, г. Тамбов, Российская Федерация, 392000

ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8699-9112

e-mail: nanosecurity@mail.ru

 

Аннотация: 

В работе проведено исследование влияния оксида графена на регенеранты березы пушистой при переносе их в нестерильные тепличные условия (стадия адаптации) при клональном микроразмножении. В ходе эксперимента установлено, что раствор оксида графена в концентрациии 1,5 мкг/л оказывал благоприятное влияние на развитие листьев и адаптируемость растений (+ 8 %). Однако при повышении концентрации наноматериала до 3 мкг/л выживаемость снижалась на 10 % относительно контроля, высота растений – на 25 %, а число адаптированных растений – на 35 %. Кроме того, общее состояние проростков данной группы оценивалось только на 3 балла по 5-балльной шкале. Исследование содержания оксида графена в органах растений не выявило выраженных очагов скопления, что может говорить об опосредованном действии наноматериала на растения через изменение условий внешней среды, например, доступности корневого питания или состава микробиоты в прикорневой зоне. Механизмы эколого-биологического воздействия углеродных наноматериалов на растения до конца не известны и требуют дальнейших углубленных исследований.

 

Ключевые слова: 

оксид графена, биологическое воздействие, древесные культуры, Bétula pubéscens, бионакопление

 

Для цитирования: 

Влияние оксида графена на микроклоны березы пушистой на стадии адаптации / Н. С. Стрекалова, О. В. Захарова, П. А. Баранчиков, А. А. Гусев // Лесотехнический журнал. – 2021. – Т. 11. – № 2 (42). – С. 48–58. – Библиогр.: с. 55–57 (26 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.2/5.

 

Литература: 
  1. Ou L., Song B., Liang H. (et al.) Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms. Particle and Fibre Toxicology. 2016; 13: 57. DOI: 10.1186/s12989-016-0168-y.
  2. Sun Y., Sun M., Xie D. Graphene Electronic Devices. Graphene. Fabrication, haracterizations, Properties and Applications. 2018; 103. DOI: 10.1016/B978-0-12-812651-6.00005-7.
  3. Ye M., Zhang Zh., Zhao Y., Qu L. Graphene Platforms for Smart Energy Generation and Storage. Joule. 2018; 2 (2): 245-268. DOI: 10.1016/j.joule.2017.11.011.
  4. Zhou J., Chen M., Diao G. Calix[4,6,8]arenesulfonates functionalized reduced graphene oxide with high supramolecular recognition capability: Fabrication and application for enhanced host-guest electrochemical recognition. ACS Applied Materials Interfaces. 2013; 5: 828-836. DOI: 10.1021/am302289v.
  5. Dreyer D. R., Park S., Bielawski C. W., Ruoff R. S. The chemistry of graphene oxide. Chemical Society Reviews. 2010; 39 (1): 228-240. DOI: 10.1039/B917103G.
  6. Park S., Choi K. S., Kim S., Gwon Y., Kim J. Graphene Oxide-Assisted Promotion of Plant Growthand Stability. Nanomaterials. 2020; 10: 758. DOI: 10.3390/nano10040758.
  7. Kabiri Sh., Degryse F., Tran D.N.H. (et al.) Graphene Oxide: A New Carrier for Slow Release of Plant Micronutrients. ACS Applied Materials Interfaces. 2017; 9 (49): 43325-43335. DOI: 10.1021/acsami.7b07890.
  8. Wang X., Xie H., Wang Zh., Hea K., Jing D. Graphene oxide as a multifunctional synergist of insecticides against lepidopteran insect. Environmental Science: Nano. 2019; 6: 75-84. DOI: 10.1039/C8EN00902C.
  9. Ren W., Chang H., Teng Y. Sulfonated graphene-induced hormesis is mediated through oxidative stress in the roots of maize seedlings. Science of the Total Environment. 2016; 572: 926-934. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.07.214.
  10. Chen J., Yang L., Li S., Ding W. Various Physiological Response to Graphene Oxide and Amine-Functionalized Graphene Oxide in Wheat (Triticum aestivum). Molecules. 2018; 23: 1104. DOI: 10.3390/molecules23051104.
  11. Vochita G., Opric L., Gherghel D. (et al.) Graphene oxide effects in early ontogenetic stages of Triticum aestivum L. seedlings. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019; 181: 345-352. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2019.06.026.
  12. Попов В. К., Табацкая Т. М., Сиволапов А. И. Регенеранты березы и тополя, полученные in vitro в плантационных культурах под Воронежем. Биотехнология в ФЦП "Интеграция": Тез. докл. 1999: 36-37.
  13. Шапкин О. М., Погиба С. П., Казанцева Е. В. Популяционно-генетический анализ карельской берёзы и вегетативное размножение её ценных форм. Лесохозяйственная информация ; ВНИИЦлесресурс. 1996; 9: 4-15.
  14. Hummers W. S., Offeman R. E. Preparation of graphitic oxide. Journal of the American Chemical Society. 1958; 1339. DOI: 10.1021/ja01539a017.
  15. Zakharova O., Kolesnikova E., Muratov D. S. (et al.) Effects of graphene oxide on white poplar x aspen (Populus alba х Populus tremula) hybrid microsprouts at various growth stages. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019; 693: 012037. DOI: 10.1088/1757-899X/693/1/012037.
  16. Zakharova O., Kolesnikova E., Muratov D., Gusev A. Stimulating and toxic effects of graphene oxide on Betula pubescens microclones. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020; 595: 012010. DOI: 10.1088/1755-1315/595/1/012010.
  17. Muzyka R., Drewniak S., Pustelny T., Chrubasik M., Gryglewicz G. Characterization of Graphite Oxide and Reduced Graphene Oxide Obtained from Different Graphite Precursors and Oxidized by Different Methods Using Raman Spectroscopy. Materials. 2018; 11 (7): 1050. DOI: 10.3390/ma11071050.
  18. Oh W-Ch., Zhang F-J. Preparation and characterization of graphene oxide reduced from a mild chemical method. Asian Journal of Chemistry. 2011; 23 (2): 875-879.
  19. Rattana, Chaiyakun S., Wititanun N. (et al.) Preparation and characterization of graphene oxide nanosheets. Procedia Engineering. 2012; 32: 759-764. DOI: 10.1016/j.proeng.2012.02.009.
  20. Nair R., Mohamed M. S., Gao W. (et al.) Effect of carbon nanomaterials on the germination and growth of rice plants. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2012; 12: 2212-2220. DOI: 10.1166/jnn.2012.5775.
  21. Zhang M., Gao B., Chen J., Li Y. Effects of graphene on seed germination and seedling growth. Journal of Nanoparticle Research. 2015; 17: 78. DOI: 10.1007/s11051-015-2885-9.
  22. Liu S., Wei H., Li Z. (et al.) Effects of graphene on germination and seedling morphology in rice. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2015; 15: 2695-2701. DOI: 10.1166/jnn.2015.9254.
  23. Zhang P., Zhang R., Fang X. (et al.) Toxic effects of graphene on the growth and nutritional levels of wheat (Triticum aestivum L.): Short-and longterm exposure studies. Journal of hazardous materials. 2016; 317: 543-551. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.06.019.
  24. Chen L., Wang C., Yang S. (et al.) Chemical reduction of graphene enhances in vivo translocation and photosynthetic inhibition in pea plants. Environmental science. Nano. 2019; 6: 1077-1088. DOI: 10.1039/C8EN01426D.
  25. Park S., Kim T., Gwon Y. (et al.) Graphene-Layered Eggshell Membrane as a Flexible and Functional Scaffold for Enhanced Proliferation and Differentiation of Stem Cells. ACS Applied Bio Materials. 2019; 2: 4242-4248. DOI: 10.1021/acsabm.9b00525.
  26. Xu Y., Lu Y., Li J., Liu R., Zhu X. Effect of graphene quantum dot size on plant growth. Nanoscale. 2020; 12: 15045-15049. DOI:10.1039/D0NR01913E.