Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину
Проведено скринінг нових синтетичних сполук — похідних піримідину — з метою відбору найбільш ефективних з них, які виявляють рістрегулювальну активність у рослин, і порівняння їх дії з дією фітогормонів класу ауксинів. Зокрема, досліджено вплив сполук на проростання насіння, ріст і розвиток рослин...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2020 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173765 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину / І.В. Могільнікова, В.А. Циганкова, Р.М. Соломянний, В.С. Броварець, Н.М. Білько, А.І. Ємець // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 10. — С. 62-70. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859945310425448448 |
|---|---|
| author | Могільнікова, І.В. Циганкова, В.А. Соломянний, Р.М. Броварець, В.С. Білько, Н.М. Ємець, А.І. |
| author_facet | Могільнікова, І.В. Циганкова, В.А. Соломянний, Р.М. Броварець, В.С. Білько, Н.М. Ємець, А.І. |
| citation_txt | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину / І.В. Могільнікова, В.А. Циганкова, Р.М. Соломянний, В.С. Броварець, Н.М. Білько, А.І. Ємець // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 10. — С. 62-70. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Проведено скринінг нових синтетичних сполук — похідних піримідину — з метою відбору найбільш ефективних з них, які виявляють рістрегулювальну активність у рослин, і порівняння їх дії з дією фітогормонів класу ауксинів. Зокрема, досліджено вплив сполук на проростання насіння, ріст і розвиток рослин
томата (Solanum lycopersicum L.) сорту Лагідний в умовах in vivo та in vitro. Встановлено, що деякі з досліджуваних сполук позитивно впливають на морфометричні та біохімічні показники 30-добових рослин:
сполуки D1–D5 підвищували проростання насіння на 9–27 %, найбільш ефективною серед них була сполука D1. Під дією сполук D1 та D2 збільшувалася висота пагонів до 29 %. Усі досліджувані сполуки ефективно впливали на коренеутворення рослин, збільшуючи або довжину коренів (до 8 %), або їх кількість (до
25 %), найефективнішою серед них виявилася сполука D2. Вперше досліджено вплив цих сполук на морфогенетичний потенціал експлантів томатів в умовах in vitro і встановлено, що для прямої регенерації рослин найбільш ефективними є сполуки D1 та D2, які в подальшому можуть бути рекомендовані для використання в різних біотехнологічних програмах з генетичного вдосконалення томатів.
New synthetic compounds — pyrimidine derivatives — were screened to select the most effective of them, which
show a growth-regulating activity in plants. Their action was compared with phytohormones of the auxin class.
In particular, the effect of synthetic compounds on the seed germination, growth, and development of tomato
(Solanum lycopersicum L.) plants of Lagidny variety in vivo and in vitro was studied. It was found that some of
the studied compounds have a positive effect on the morphometric and biochemical parameters of 30-day-old
plants: compounds D1-D5 increased seed germination up to 9-27 %, the most effective among them was compound
D1. Compounds D1 and D2 increased the height of the shoots up to 29 %. All the studied compounds
effectively influenced the rooting of plants, increasing either the length of the roots (up to 8 %) or their number
(up to 25 %), the most effective among them was the compound D2. The effect of these compounds on the morphogenetic
potential of tomato explants was studied in vitro for the first time. It was found that compounds D1
and D2 were the most effective for the direct plant regeneration. Screened compounds can be further recommended
for the use in various biotechnological programs for genetic improvement of tomatoes.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:13:56Z |
| format | Article |
| fulltext |
62
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 10: 62—70
Ц и т у в а н н я: Могільнікова І.В., Циганкова В.А., Соломянний Р.М., Броварець В.С., Білько Н.М., Ємець А.І.
Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину. Допов. Нац. акад.
наук Укр. 2020. № 10. С. 62—70. https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.10.062
Регулятори росту або фітогормони відіграють важливу роль у рості та розвитку рослин, а їх
певні комбінації допомагають рослинам пристосовуватися та адаптуватися до постійних
змін навколишнього середовища. На сьогодні фітогормони розділяють на дев’ять категорій:
ауксини, цитокініни, гібереліни, абсцизова кислота, етилен, брасиностероїди, саліцилати,
жасмонати і стригалактони [1]. Ці регулятори росту здатні продукувати не лише самі рос-
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.10.062
УДК 577.1+577.11+577.2+581.1
І.В.Могільнікова 1,2, В.А.Циганкова 3,
Р.М.Соломянний 3, В.С.Броварець 3,
Н.М.Білько 2, А.І. Ємець 1,2
1 ДУ “Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України”, Київ
2 Національний університет “Києво-Могилянська академія”, Київ
3 Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Київ
E-mail: yemets.alla@nas.gov.ua
Скринінг рістстимулювальної активності
синтетичних сполук – похідних піримідину
Представлено членом-кореспондентом НАН України А. І. Ємець
Проведено скринінг нових синтетичних сполук — похідних піримідину — з метою відбору найбільш ефек-
тивних з них, які виявляють рістрегулювальну активність у рослин, і порівняння їх дії з дією фітогор-
монів класу ауксинів. Зокрема, досліджено вплив сполук на проростання насіння, ріст і розвиток рослин
томата (Solanum lycopersicum L.) сорту Лагідний в умовах in vivo та in vitro. Встановлено, що деякі з до-
сліджуваних сполук позитивно впливають на морфометричні та біохімічні показники 30-добових рослин:
сполуки D1–D5 підвищували проростання насіння на 9–27 %, найбільш ефективною серед них була спо-
лука D1. Під дією сполук D1 та D2 збільшувалася висота пагонів до 29 %. Усі досліджувані сполуки ефек-
тивно впливали на коренеутворення рослин, збільшуючи або довжину коренів (до 8 %), або їх кількість (до
25 %), найефективнішою серед них виявилася сполука D2. Вперше досліджено вплив цих сполук на мор-
фогенетичний потенціал експлантів томатів в умовах in vitro і встановлено, що для прямої регенерації рос-
лин найбільш ефективними є сполуки D1 та D2, які в подальшому можуть бути рекомендовані для вико-
ристання в різних біотехнологічних програмах з генетичного вдосконалення томатів.
Ключові слова: синтетичні сполуки, похідні піримідину, регулятори росту, ауксини, рослини, Solanum lyco-
persicum L., in vivo, in vitro.
БІОЛОГІЯ
63ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 10
Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину
лини, але й патогенні та непатогенні мікроорганізми (бактерії, гриби), комахи тощо, моду-
люючи розвиток і різні фізіологічні процеси та імунітет у рослин [2].
Деякі відомі ендогенні фітогормони, наприклад індоліл-3-оцтова кислота (ауксин),
беруть участь у різноманітних фізіологічних процесах, зокрема в таких, як елонгація та по-
діл клітин, фототропізм, гравітропізм, апікальне домінування, розвиток плодів, ініціація
утворення коренів, а також в захисних механізмах через вплив на експресію генів у відпо-
відь на дію біотичних і абіотичних стресів [3]. Відомо, що цитокініни впливають на ріст і
розвиток рослин, зокрема на проростання насіння, апікальне домінування, розвиток квіток
і плодів, старіння листя та взаємодію рослин з патогенами. Останні дані вказують на важ-
ливу роль цитокінінів у підвищенні резистентності рослин до таких патогенів, як бактерії і
гриби та до комах-шкідників [2]. Стероїдні гормони, такі як брасиностероїди, регулюють
процеси росту та розвитку, а також забезпечують стійкість до таких абіотичних і біотичних
стресів, як холодовий стрес та інфікування патогенами [4]. Гібереліни регулюють ріст і
різ ні процеси розвитку, зокрема елонгацію пагонів, проростання насіння та його перехід у
стан спокою, цвітіння, старіння листя та ін. [5].
Регулятори росту рослин природного та синтетичного походження інтенсивно вико-
рис товують не лише в сільському господарстві для посилення росту і розвитку рослин, під-
вищення їх урожайності та покращення характеристик через здатність компенсувати дефі-
цит необхідних ендогенних ростових сполук, а й у сучасній біотехнології для мікроклональ-
ного розмноження рослин, генетичної трансформації тощо. Слід відзначити, що на сьогодні
існує великий попит на ефективні регулятори росту, про що свідчить об’єм їх продажу в
світі, який становить приблизно 1,2 млрд дол. США в рік [6]. Враховуючи зазначене, синтез
і пошук нових ефективних та недорогих синтетичних сполук, які діють у низьких концен-
траціях, для покращення росту і розвитку важливих видів рослин з метою підвищення їх
врожайності та стійкості до стресових факторів є вкрай актуальним питанням.
Саме тому за мету дослідження ставилося вивчення впливу нових синтезованих похід-
них піримідину [7] на ріст і розвиток рослин, зокрема томата (Solanum lycopersicum L.), в
умовах in vivo та in vitro для відбору найбільш ефективних серед них.
Матеріали та методи. У дослідженні було використано синтетичні сполуки, похідні пі-
римідину (таблиця), синтезовані нами [7] з метою перевірки їх впливу на ріст і розвиток
рослин в умовах in vivo та in vitro. Ефективність дії сполук порівнювали з дією фітогормо нів
ауксинової природи: індол-3-оцтової кислоти (ІОК) (Sigma-Aldrich, США) та 1-наф ти л-
оц тової кислоти (НОК) (Sigma-Aldrich, США). Синтетичні сполуки і фітогормони ІОК та
НОК використовували в однаковій концентрації — 10–8 М.
Як вихідний матеріал використовували насіння томатів (S. lycopersicum L.) ранньо-
стиглого сорту Лагідний — одного з найкращих сортів української селекції. Для експе-
риментів насіння стерилізували протягом 2—3 хв у 70 %-му етанолі, 15 хв у 5 %-му розчині
гіпохлориту натрію, тричі промивали по 10 хв у стерильній дистильованій воді, висаджува-
ли в контейнери, що містили субстрат (перліт), до якого додавали або дистильовану воду
(контроль), або водні розчини синтетичних сполук, похідних піримідину (D1–D5), і про-
рощували в темряві при температурі 22 °С протягом 4 діб. Після цього експериментальні
зразки переносили на світло (фотоперіод 16/8 год) і вирощували при температурі 24 °С і
відносній вологості повітря 60—80 % протягом 30 діб. Вплив досліджуваних сполук на
64 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 10
І.В.Могільнікова, В.А.Циганкова, Р.М.Соломянний, В.С.Броварець, Н.М.Білько, А.І. Ємець
Хімічні структури фітогормонів ауксинової природи та досліджуваних
синтетичних сполук, похідних піримідину, використаних у дослідженні
Сполука
Структурна
формула
Назва сполуки за ІЮПАК
та її молекулярна маса
ІОК 2-(1Н-індол-3-іл)оцтова кислота
MW = 175,19
НОК Нафталін-1-карбонова кислота
(або 1-нафтилоцтова кислота)
MW = 186,21
D1 8-(Метилсульфоніл)-2,6-дигідроімідазо[1,2-с]-
піримідин-5(3Н)-он
MW = 215,23
D2 9-(Метилсульфоніл)-2,3,4,7-тетрагідро-6Н-
піримідо[1,6-а]піримідин-6-он
MW = 229,26
D3 6-(2-Гідроксіетил)-8-(метилсульфоніл)-2,6-
дигідроімідазо[1,2-c]піримідин-5(3Н)-ону
гідрохлорид
MW = 295,74
D4 7-(2-Гідроксіетил)-9-(метилсульфоніл)-2,3,4,7-
тетрагідро-6Н-піримідо[1,6-a]піримідин-6-ону
гідрохлорид
MW = 309,77
D5 9-(Метилсульфоніл)-7-пропіл-2,3,4,7-тетрагідро-
6Н-піримідо[1,6-а]піримідин-6-он
MW = 271,34
65ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 10
Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину
проростання насіння аналізували, порівнюючи з контролем, через 30 діб на субстраті з до-
даванням цих сполук. Кількість насіння, що проросло в контролі, визначали як 100 %. Та-
кож оцінювали вплив синтетичних сполук на ріст пагонів та коренів, вимірюючи їх ви соту,
довжину, біомасу рослин і загальну кількість білка в листі. Концентрацію тотального білка
в листі томатів у водорозчинній фракції визначали за методом [8].
У культуру in vitro рослини томатів вводили за методикою, розробленою нами раніше
[9]. Для цього стерильне насіння висаджували в чашки Петрі (d = 9 см) на стерильне жи-
вильне середовище МСТ, яке готували на основі базового живильного середовища МС, з
додаванням 2 мг/л гліцину, 8 % агару, рН 5,7, і культивували протягом 10 діб при темпера-
турі 22–24 °С та фотоперіоді 16/8 год. Як експланти використовували сегменти 10-добо вих
проростків, які розміщували на середовищах з додаванням досліджуваних сполук D1–D5, а
також ІОК та НОК у концентрації 10–8 М. Частоту регенерації пагонів і ризогенезу визна-
чали як співвідношення кількості експлантів, на яких формувалися пагони чи корені через
30 діб, до загальної кількості експлантів, використаних у дослідах, помножене на 100 %.
Кожен експеримент у рамках дослідження було повторено щонайменше тричі. Дос то вір-
ність даних статистично підтверджували за допомогою t-критерію Стьюдента для 5 %-го
рівня значущості.
Результати та їх обговорення. За результатами досліджень встановлено, що синтезова-
ні сполуки D1–D5, похідні піримідину, виявляють дещо подібну до ауксинів ІОК та НОК
рістстимулювальну активність, покращуючи ріст і розвиток рослин томата. Отримані дані
щодо проростання насіння (%), висоти пагонів (см), кількості головних та бічних коренів
(шт.), довжини головних коренів (мм) рослин, вирощених за умов дії сполук D1–D5 були
порівнянними або перевищували біометричні показники рослин, вирощених на субстратах
з додаванням дистильованої води (контроль) або 10–8 М ІОК чи НОК (рис. 1).
Зокрема, встановлено, що сполуки D1–D5 в умовах in vivo дещо стимулювали про-
ростання насіння, так само, як і ІОН і НОК. Так, кількість насіння, що проросло, збільши-
лася на 9—27 % порівняно з контролем і була майже порівнянною з такою, як у варіанті з
додаванням до субстрату ІОК і НОК, хоча відомо, що ауксини здебільшого контролюють не
проростання, а перехід насіння до стану спокою через активацію сигнальних шляхів, по-
в’язаних із синтезом абсцизової кислоти [10]. Виявлено, що найбільша кількість насіння
проросла у разі використання сполуки D1 (див. рис. 1, а) порівняно із контролем, а та-
кож ІОК та НОК в аналогічній концентрації — 10–8 М. Найімовірніше, такі результати
пов’я зані з тим, що залежно від концентрації екзогенні ауксини можуть проявляти як сти-
мулювальний, так і інгібіторний ефект на процеси розвитку рослин, зокрема і томатів [3].
Додавання сполук D1, D2 та D5 до субстрату зумовлювало також стимулювання росту
рослин томатів: висота пагонів збільшувалася на 11—29 % порівняно з контролем, ІОК та
НОК. У разі використання сполук D3 і D4, навпаки, ріст рослин дещо гальмувався, висота
рослин, відповідно, була нижчою порівняно з контролем, однак ефекти були подібні до тих,
що спричиняли ІОК та НОК (див. рис. 1, б). Раніше було показано, що ауксини індукують
апікальне домінування пагонів і стимулюють ріст томатів [3, 11, 12], тому сполуки D1 та D2
можна розглядати як ефективні індуктори росту томатів, які ефективно діють у дуже низь-
кій концентрації — 1 ⋅ 10–8 М, тоді як за цієї концентрації ІОК та НОК не виявляють ріст-
стимулювальної активності у досліджуваних рослин.
66 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 10
І.В.Могільнікова, В.А.Циганкова, Р.М.Соломянний, В.С.Броварець, Н.М.Білько, А.І. Ємець
Сполуки D1–D5 майже не впливали на ріст і довжину головних коренів томатів. І якщо
під дією сполук D2 та D4 довжина коренів збільшувалася приблизно на 6–8 %, то речовина
D5, навпаки, гальмувала ріст коренів рослин (див. рис. 1, в). Сполуки D1 та D3 діяли по-
дібно до ауксинів ІОК та НОК. Цікавим є той факт, що, на відміну від фітогормонів ІОК та
НОК, додавання до субстрату майже всіх сполук, окрім D3, спричиняло утворення більшої
кількості бічних коренів у рослин томатів. Загальна кількість коренів зростала на 3—25 %
порівняно з контролем, ІОК та НОК. Найбільше коренів утворювалося за умов дії спо лук
D2 та D5 (див. рис. 1, г). Таким чином, усі досліджувані сполуки ефективно впливали на
коренеутворення S. lycopersicum, збільшуючи або довжину коренів, або їх кількість. Най-
більш ефективною виявилася сполука D2. За своєю дією на коренеутворення рослин дос-
ліджу вані сполуки були подібними до ауксинів, які, як відомо, промотують і ріст головних,
і формування адвентивних коренів [3]. Довші корені та їх більша кількість сприяють пог-
линанню більшої кількості поживних речовин з грунту чи субстрату, завдяки чому під-
вищується урожайність рослин [3, 13].
Рис. 1. Вплив синтетичних сполук D1–D5, ауксинів ІОК і НОК у концентрації 1 ⋅ 10–8 М на проростання
насіння (а), висоту пагонів (б), довжину коренів (в), кількість утворених головних та бічних коренів (г)
S. lycopersicum сорту Лагідний порівняно з контролем (К)
67ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 10
Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину
Аналізуючи вплив похідних піримідинів та ауксинів ІОК і НОК на біомасу надземної
частини 30-добових рослин томату, ми встановили, що найбільш ефективною серед дос-
ліджуваних була сполука D4 (рис. 2): сира біомаса рослин збільшувалася на 25, 24 та 4 %
порівняно з контролем, ІОК та НОК відповідно (див. рис. 2). Активність сполук D1, D2, D3
та D5 перевищувала за цим показником контроль та ІОК на 4–7 % і була дещо нижчою, ніж
за умов дії НОК (див. рис. 2). За результатами порівняльного аналізу впливу похідних піри-
мідинів та ауксинів ІОК і НОК на вміст ключового показника продуктивності — загально го
водорозчинного білка в листі рослин томата — встановлено, що найвищу ефектив ність се-
ред досліджуваних виявляла сполука D1 (рис. 3). Так, у разі її використання збільшувався
вміст загального водорозчинного білка на 23, 11 та 7 % порівняно з контролем, НОК та ІОК
відповідно (див. рис. 3). Виявлені ефекти досліджуваних сполук дуже схожі до дії аук-
синів, екзогенне застосування яких зумовлює значне підвищення кількості хлоро філу, по-
живних речовин, цукрів, покращує якість плодів томатів тощо [3].
Таким чином, в умовах in vivo найвищою стимулювальною активністю характеризу-
валися сполуки D1, D2, D4 та D5, меншою — сполука D3. Значною мірою дія зазначених
сполук in vivo мала ауксиноподібний характер.
Нами також досліджено вплив синтезованих сполук на регенерацію пагонів і коренів з
експлантів томату в умовах in vitro. Встановлено, що додавання до живильного середовища
сполук D1, D2 та D5 у концентрації 1 ⋅ 10–8 M зумовлювало пряму регенерацію рослин з
експлантів з одночасним формуванням великої кількості коренів (рис. 4). Особливо ефек-
тивними в цьому відношенні виявилися сполуки D1, D2 та D5, за умов дії яких частота ре-
генерації рослин становила 23–38 %, тоді як ІОК та НОК індукували лише утворення коре-
нів. Зазвичай для ефективної регенерації пагонів томатів у культурі in vitro використовують
комбінацію цитокінінів з ауксинами, зокрема БАП або кінетину та НОК [14] чи, залежно
від сорту S. lycopersicum, комбінацію зеатину та ІОК [9, 15]. Сполука D4 індукувала пере-
важно утворення коренів з експлантів, регенерація пагонів спостерігалася рідше. Загалом
частота регенерації коренів під дією сполук D1–D5 становила 68–98 %. Такі дані є вкрай
Рис. 2. Вплив сполук D1–D5, ауксинів ІОК і
НОК у концентрації 1 ⋅ 10–8 М на сиру біомасу 30-
добових рослин S. lycopersicum сорту Лагідний по-
рівняно з контролем (К)
Рис. 3. Вплив синтетичних сполук D1–D5, аук-
синів ІОК та НОК у концентрації 1 ⋅ 10–8 М на
вміст загального водорозчинного білка в листі
30-добових рослин S. lycopersicum сорту Лагідний
порівняно з контролем (К)
68 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 10
І.В.Могільнікова, В.А.Циганкова, Р.М.Соломянний, В.С.Броварець, Н.М.Білько, А.І. Ємець
привабливими для подальшого використання цих сполук для мікроклонального розмно-
ження томатів та в дослідженнях з генетичної інженерії й успішної регенерації трансген-
них рослин S. lycopersicum з метою покращення характеристик цього виду рослин.
Отже, згідно з результатами вивчення впливу рістcтимулювальної активності синте-
тичних сполук — похідних піримідину (D1–D5), найбільш ефективною для індукції про-
ростання насіння томатів є сполука D1. Збільшення висоти пагонів стимулюють сполуки
D1 та D2, всі досліджувані сполуки ефективно впливають на коренеутворення рослин S. ly-
copersicum, збільшуючи або довжину коренів (до 8 %), або їх кількість (до 25 %), найбільш
ефективною виявилася сполука D2. У разі використання сполуки D1 збільшується кон-
центрація загального водорозчинного білка в листі томату, а D4 — сира біомаса рослин. Для
прямої регенерації рослин з експлантів S. lycopersicum в умовах in vitro найефективнішими
виявилися сполуки D1 та D2, які в подальшому можуть бути рекомендовані для викорис-
тання в різних біотехнологічних програмах з генетичного вдосконалення рослин томата.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Su Y., Xia S., Wang R., Xiao L. Phytohormonal quantification based on biological principles. Hormone
metabolism and signaling in plants: Li J., Li C., Smith S.M. (Eds.). London: Acad. Press, 2017. P. 431—470.
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811562-6.00013-X
2. Akhtar S.S., Mekureyaw M.F., Pandey C., Roitsch T. Role of cytokinins for interactions of plants with
microbial pathogens and pest insects. Front. Plant Sci. 2020. 10. 1777. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01777
3. Pramanik K., Mohapatra P. P. Role of auxin on growth, yield and quality of tomato — a review. Int. J. Curr.
Microbiol. Appl. Sci. 2017. 6, № 11. P. 1624—1636. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.611.195
Рис. 4. Регенерація пагонів та/чи коренів з поверхні експлантів рослин S. lycopersicum на живильному се-
редовищі, яке не містило регуляторів росту (К — контроль), та на середовищах, що містили ІОК, НОК
чи сполуки D1–D5 у концентрації 1 ⋅ 10–8 М. Масштаб: в 1 см — 2,5 см
69ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 10
Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину
4. Vriet C., Russinova E., Reuzeau C. From squalene to brassinolide: the steroid metabolic and signaling pa-
thways across the plant kingdom. Mol. Plant. 2013. 6. P. 1738–1757. https://doi.org/10.1093/mp/sst096
5. Muhammad I., Muhammad A. Gibberellic acid mediated induction of salt tolerance in wheat plants: growth,
ionic partitioning, photosynthesis, yield and hormonal homeostasis. Environ. Exp. Bot. 2013. 86. P. 76–85.
https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.06.002
6. Rademacher W. Plant growth regulators: backgrounds and uses in plant production. J. Plant Growth Regul.
2015. 34. P. 845–872. https://doi.org/10.1007/s00344-015-9541-6
7. Соломянный Р.Н., Шаблыкина О.В., Москвина В.С., Хиля В.П., Русанов Э.Б., Броварец В.C. 8-(Ме-
тил(фенил)сульфонил)-2,6-дигидроимидазо[1,2-c]-пиримидин-5(3Н)-оны и 9-(метил(фенил)суль-
фо нил)-2,3,4,7-дигидро-6H-пиримидо[1,6-a]пиримидин-6-оны: синтез и противовирусная активность.
Хи мия гетероцикл. соединений. 2019. 55, № 4–5. С. 401–407.
8. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing
the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 1976. 72. P. 248–254.
9. Buziashvili A., Cherednichenko L., Kropyvko S., Yemets A. Transgenic tomato lines expressing human
lactoferrin show increased resistance to bacterial and fungal pathogens. Biocatal. Agricult. Biotechnol. 2020.
25. 101602. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101602
10. Liu X., Zhang H., Zhao Y., Feng Z., Li Q., Yang H.-Q., Luan S., Li J., He Z.-H. Auxin controls seed dormancy
through stimulation of abscisic acid signaling by inducing ARF-mediated ABI3 activation in Arabidopsis.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. 110, № 38. P. 15485–15490. https://doi.org/10.1073/pnas.1304651110
11. Woodward A.W., Bartel B. Auxin: regulation, action, and interaction. Ann. Bot. 2005. 95. P. 707–735. https://
doi.org/10.1093/aob/mci083
12. Patel J.S., Sitapara H.H., Patel K.A. Influence of plant growth regulators on growth, yield and quality of
tomato and brinjal. Int. J. Forestry Crop Improv. 2012. 3, № 2. P. 116–118.
13. Wang H., Jones B., Li S.H., Frasse P., Delalande C., Regad F., Chaabouni S., Latche A., Pech J., Bouzayen M.
The tomato Aux/IAA transcription factor IAA9 is involved in fruit development and leaf morphogenesis.
Plant Cell. 2005. 17. P. 2676–2692. https://doi.org/10.1105/tpc.105.033415
14. Jamous F., Abu-Qaoud H. In vitro regeneration of tomato (Lycopersicon esculentum Mill). Plant Cell Biotech-
nol. Mol. Biol. 2015. 16, № 3–4. P. 181–190.
15. Gubis J., Lajchova Z., Farago J., Jurekova Z. Effect of genotype and explant type on shoot regeneration in
tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) in vitro. Czech J. Genet. Plant Breed. 2003. 39, № 1. P. 9–14. https://
doi.org/10.17221/3715-CJGPB
Надійшло до редакції 08.08.2020
REFERENCES
1. Su, Y., Xia, S., Wang, R. & Xiao, L. (2017). Phytohormonal quantification based on biological principles. In
Hormone metabolism and signaling in plants (pp. 431-470). London: Acad. Press. https://doi.org/10.1016/
B978-0-12-811562-6.00013-X
2. Akhtar, S. S., Mekureyaw, M. F., Pandey, C. & Roitsch, T. (2020). Role of cytokinins for interactions of
plants with microbial pathogens and pest insects. Front. Plant Sci., 10, 1777. https://doi.org/10.3389/fpls.
2019.01777
3. Pramanik, K. & Mohapatra, P. P. (2017). Role of auxin on growth, yield and quality of tomato — a review. Int.
J. Curr. Microbiol. Appl. Sci., 6, No. 11. pp. 1624-1636. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.611.195
4. Vriet, C., Russinova, E. & Reuzeau, C. (2013). From squalene to brassinolide: the steroid metabolic and
signaling pathways across the plant kingdom. Mol. Plant., 6, pp. 1738-1757. https://doi.org/10.1093/mp/
sst096
5. Muhammad, I. & Muhammad, A. (2013). Gibberellic acid mediated induction of salt tolerance in wheat
plants: growth, ionic partitioning, photosynthesis, yield and hormonal homeostasis. Environ. Exp. Bot., 86,
pp. 76-85. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.06.002
6. Rademacher, W. (2015). Plant growth regulators: backgrounds and uses in plant production. J. Plant Growth
Regul., 34, pp. 845-872. https://doi.org/10.1007/s00344-015-9541-6
7. Solomyannyi, R. N., Shablykina, O. V., Moskvina, V. S., Khilya, V. P., Rusanov, E. B. & Brovarets, V. S. (2019).
8-(Methyl(phenyl)sulfonyl)-2,6-dihydroimidazo[1,2-c]-pyrimidin-5(3Н)-ones and 9-(methyl(phenyl)sul-
70 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 10
І.В.Могільнікова, В.А.Циганкова, Р.М.Соломянний, В.С.Броварець, Н.М.Білько, А.І. Ємець
fo nyl)-2,3,4,7-dihydro-6H-pyrimido[1,6-a]pyrimidin-6-ones: synthesis and antiviral activity. Chem. Hetero-
cycl. Compd., 55, No. 4-5, pp. 401-407 (in Russian).
8. Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of pro-
tein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 72, pp. 248-254.
9. Buziashvili, A., Cherednichenko, L., Kropyvko, S. & Yemets, A. (2020). Transgenic tomato lines expressing
human lactoferrin show increased resistance to bacterial and fungal pathogens. Biocatal. Agricult. Biotech-
nol., 25, 101602. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101602
10. Liu, X, Zhang, H., Zhao, Y., Feng, Z., Li, Q., Yang, H.-Q., Luan, S., Li, J. & He, Z.-H. (2013). Auxin controls
seed dormancy through stimulation of abscisic acid signaling by inducing ARF-mediated ABI3 activation in
Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110, No. 38, pp. 15485-15490. https://doi.org/10.1073/pnas.1304651110
11. Woodward, A. W. & Bartel, B. (2005). Auxin: regulation, action, and interaction. Ann. Botany, 95, pp. 707-
735. https://doi.org/10.1093/aob/mci083
12. Patel, J. S., Sitapara, H. H. & Patel, K. A. (2012). Influence of plant growth regulators on growth, yield and
quality of tomato and brinjal. Int. J. Forestry Crop Improv., 3, No. 2, pp. 116-118.
13. Wang, H., Jones, B., Li, S. H., Frasse, P., Delalande, C., Regad, F., Chaabouni, S., Latche, A., Pech, J. &
Bouzayen, M. (2005). The tomato Aux/IAA transcription factor IAA9 is involved in fruit development and
leaf morphogenesis. Plant Cell, 17, pp. 2676-2692. https://doi.org/10.1105/tpc.105.033415
14. Jamous, F. & Abu-Qaoud, H. (2015). In vitro regeneration of tomato (Lycopersicon esculentum Mill). Plant
Cell Biotechnol. Mol. Biol., 16, No. 3-4, pp. 181-190.
15. Gubis, J., Lajchova, Z., Farago, J.& Jurekova, Z. (2003). Effect of genotype and explant type on shoot re ge-
neration in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) in vitro. Czech J. Genet. Plant Breed., 39, No. 1, pp. 9-14.
https://doi.org/10.17221/3715-CJGPB
Received 08.08.2020
I.V. Mohilnikova 1,2, V.A. Tsygankova 3,
R.M. Solomyannyi 3, V.S. Brovarets 3,
N.М. Bilko 2, А.І. Yemets 1,2
1 Institute of Food Biotechnology and Genomics of the NAS of Ukraine, Kyiv
2 National University of “Kyiv-Mohyla Academy”, Kyiv
3 V.P. Kuchar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv
E-mail: yemets.alla@nas.gov.ua
SCREENING OF GROWTH-STIMULATING ACTIVITY
OF SYNTHETIC COMPOUNDS — PYRIMIDINE DERIVATIVES
New synthetic compounds — pyrimidine derivatives — were screened to select the most effective of them, which
show a growth-regulating activity in plants. Their action was compared with phytohormones of the auxin class.
In particular, the effect of synthetic compounds on the seed germination, growth, and development of tomato
(Solanum lycopersicum L.) plants of Lagidny variety in vivo and in vitro was studied. It was found that some of
the studied compounds have a positive effect on the morphometric and biochemical parameters of 30-day-old
plants: compounds D1-D5 increased seed germination up to 9-27 %, the most effective among them was com-
pound D1. Compounds D1 and D2 increased the height of the shoots up to 29 %. All the studied compounds
effectively influenced the rooting of plants, increasing either the length of the roots (up to 8 %) or their number
(up to 25 %), the most effective among them was the compound D2. The effect of these compounds on the mor-
phogenetic potential of tomato explants was studied in vitro for the first time. It was found that compounds D1
and D2 were the most effective for the direct plant regeneration. Screened compounds can be further recom-
mended for the use in various biotechnological programs for genetic improvement of tomatoes.
Keywords: synthetic compounds, pyrimidine derivatives, growth regulators, auxins, plants, Solanum lycopersi-
cum L., in vivo, in vitro.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173765 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:13:56Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Могільнікова, І.В. Циганкова, В.А. Соломянний, Р.М. Броварець, В.С. Білько, Н.М. Ємець, А.І. 2020-12-19T16:13:44Z 2020-12-19T16:13:44Z 2020 Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину / І.В. Могільнікова, В.А. Циганкова, Р.М. Соломянний, В.С. Броварець, Н.М. Білько, А.І. Ємець // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 10. — С. 62-70. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.10.062 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173765 577.1+577.11+577.2+581.1 Проведено скринінг нових синтетичних сполук — похідних піримідину — з метою відбору найбільш ефективних з них, які виявляють рістрегулювальну активність у рослин, і порівняння їх дії з дією фітогормонів класу ауксинів. Зокрема, досліджено вплив сполук на проростання насіння, ріст і розвиток рослин томата (Solanum lycopersicum L.) сорту Лагідний в умовах in vivo та in vitro. Встановлено, що деякі з досліджуваних сполук позитивно впливають на морфометричні та біохімічні показники 30-добових рослин: сполуки D1–D5 підвищували проростання насіння на 9–27 %, найбільш ефективною серед них була сполука D1. Під дією сполук D1 та D2 збільшувалася висота пагонів до 29 %. Усі досліджувані сполуки ефективно впливали на коренеутворення рослин, збільшуючи або довжину коренів (до 8 %), або їх кількість (до 25 %), найефективнішою серед них виявилася сполука D2. Вперше досліджено вплив цих сполук на морфогенетичний потенціал експлантів томатів в умовах in vitro і встановлено, що для прямої регенерації рослин найбільш ефективними є сполуки D1 та D2, які в подальшому можуть бути рекомендовані для використання в різних біотехнологічних програмах з генетичного вдосконалення томатів. New synthetic compounds — pyrimidine derivatives — were screened to select the most effective of them, which show a growth-regulating activity in plants. Their action was compared with phytohormones of the auxin class. In particular, the effect of synthetic compounds on the seed germination, growth, and development of tomato (Solanum lycopersicum L.) plants of Lagidny variety in vivo and in vitro was studied. It was found that some of the studied compounds have a positive effect on the morphometric and biochemical parameters of 30-day-old plants: compounds D1-D5 increased seed germination up to 9-27 %, the most effective among them was compound D1. Compounds D1 and D2 increased the height of the shoots up to 29 %. All the studied compounds effectively influenced the rooting of plants, increasing either the length of the roots (up to 8 %) or their number (up to 25 %), the most effective among them was the compound D2. The effect of these compounds on the morphogenetic potential of tomato explants was studied in vitro for the first time. It was found that compounds D1 and D2 were the most effective for the direct plant regeneration. Screened compounds can be further recommended for the use in various biotechnological programs for genetic improvement of tomatoes. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біологія Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину Screening of growth-simulating activity of synthetic compounds - pyrimidine derivatives Article published earlier |
| spellingShingle | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину Могільнікова, І.В. Циганкова, В.А. Соломянний, Р.М. Броварець, В.С. Білько, Н.М. Ємець, А.І. Біологія |
| title | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину |
| title_alt | Screening of growth-simulating activity of synthetic compounds - pyrimidine derivatives |
| title_full | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину |
| title_fullStr | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину |
| title_full_unstemmed | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину |
| title_short | Скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину |
| title_sort | скринінг рістстимулювальної активності синтетичних сполук — похідних піримідину |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173765 |
| work_keys_str_mv | AT mogílʹníkovaív skriníngríststimulûvalʹnoíaktivnostísintetičnihspolukpohídnihpírimídinu AT cigankovava skriníngríststimulûvalʹnoíaktivnostísintetičnihspolukpohídnihpírimídinu AT solomânniirm skriníngríststimulûvalʹnoíaktivnostísintetičnihspolukpohídnihpírimídinu AT brovarecʹvs skriníngríststimulûvalʹnoíaktivnostísintetičnihspolukpohídnihpírimídinu AT bílʹkonm skriníngríststimulûvalʹnoíaktivnostísintetičnihspolukpohídnihpírimídinu AT êmecʹaí skriníngríststimulûvalʹnoíaktivnostísintetičnihspolukpohídnihpírimídinu AT mogílʹníkovaív screeningofgrowthsimulatingactivityofsyntheticcompoundspyrimidinederivatives AT cigankovava screeningofgrowthsimulatingactivityofsyntheticcompoundspyrimidinederivatives AT solomânniirm screeningofgrowthsimulatingactivityofsyntheticcompoundspyrimidinederivatives AT brovarecʹvs screeningofgrowthsimulatingactivityofsyntheticcompoundspyrimidinederivatives AT bílʹkonm screeningofgrowthsimulatingactivityofsyntheticcompoundspyrimidinederivatives AT êmecʹaí screeningofgrowthsimulatingactivityofsyntheticcompoundspyrimidinederivatives |