koz"Вестник Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева"Bulletin of Manash Kozybayev North Kazakhstan University2958-003X2958-0048М. Қозыбаев атындағы СҚУ10.54596/2958-0048-2023-2-8-18koz-1067Research ArticleЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИNATURAL SCIENCESФИТОРЕМЕДИАЦИЯ ЧАСТЕЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ИЗОПРОТУРОНОМ, ТРАНСГЕННЫМИ МАСЛЯНИСТЫМИ БОБАМИPHYTOREMEDIATION OF PARTS CONTAMINATED WITH ISOPROTURONE, TRANSGENIC OILY BEANSАукеновЕ. А.AukenovE. A.

Магистрант Естественных наук 

 Астана 

 Astana 

erdosaukenov@gmail.comТыныкуловМ. К.TynykulovM. K.

 Астана 

 Astana 

Евразийский Национальный Университет имени Л.Н. ГумилеваКазахстанFNC, L.N.Gumilyov ENUKazakhstan20231508202302 (58)818Copyright © Аукенов Е.А., Тыныкулов М.К., 20232023Аукенов Е.А., Тыныкулов М.К.Aukenov E.A., Tynykulov M.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.ku.edu.kz/jour/article/view/1067

Широкое использование изопротурона [IPU] может поставить под угрозу сильное загрязнение окружающей среды и экологические функции. В этом исследовании бактериальный ген N -деметилазы PDMAB IPU переносился и экспрессировался в Хлоропласте масляного гороха [Glycine Max L. 'Zhonghuang13']. Трансгенные жирные бобы показали значительную устойчивость к PPU и деметилировали PPU in vivo до метаболита фитотоксического 3 - [4-изопропилфенил]-1-метилмочевины [MDIPU]. Трансгенные жировые бобы удаляли 98% и 84% MPU из воды и почвы в течение 5 и 14 дней соответственно, накапливая меньше MPU в тканях растений по сравнению с диким типом [WT]. В стрессовых условиях МПС трансгенные жировые бобы показали более высокие показатели симбиотической азотфиксации [общая биомасса клубеньков и более высокая нитрогеназная активность] и более стабильное сообщество ризосферных бактерий, чем WT. Однако интенсивное применение и накопление токсичных гербицидов может негативно сказаться на симбиозе бобовых. Тридцать различных гербицидов и загрязнителей окружающей среды влияли на передачу сигналов между растениями и ризобиями, задерживали образование клубеньков и снижали биологическую фиксацию азота in vitro [Fox et al., 2007]. Однако менее известно о возможном влиянии МПС на симбиотическую фиксацию N2. В этом исследовании была разработана трансгенная [TS] масляная фасоль, которая способна эффективно удалять PPU из питательной среды и восстанавливать высокую симбиотическую способность фиксировать азот при стрессе PPU и дает новое понимание взаимодействия ризосферных микроорганизмов и бобовых в условиях гербицидного стресса.

The widespread use of isoproturon [IPU] can lead to severe environmental pollution and threats to environmental functions. In this study, the PDMAB IPU bacterial n-demethylase gene was transported and expressed in fat pea chloroplast [Glycine Max L. 'Zhonghuang13']. Transgenic fat bean pods showed significant resistance to PPU and demethylated PPU to the phytotoxic 3-[4 - isopropylphenyl]-1-methylurea [MDIPU] metabolite in vivo. Transgenic fat bean pods removed 98% and 84% MPU from water and soil in 5 and 14 days respectively, accumulating fewer MPU in plant tissues compared to wild type [WT]. MPs showed higher rates of symbiotic nitrogen fixation in transgenic fat peas under stress [total biomass o f nodules and higher nitrogenase activity] and a more stable community of rhizosphere bacteria than WT. However, intensive use and accumulation of toxic herbicides can negatively affect the symbiosis of legumes. Thirty different herbicides and environmental pollutants have affected signaling between plants and rhizobias, delayed node formation, and reduced biological nitrogen fixation in vitro [Fox et al., 2007]. This study developed a transgenic [TS] oil bean that is capable of effectively removing PPU from the growing environment and restoring the high symbiotic ability to fix nitrogen under PPU stress, and provides new insight into the interaction between rhizospheric microorganisms and legumes under herbicidal stress.

изопротуроназотризосферахлоропластгербицидризосферамаслобойнясимбиотикаisoproturonnitrogenrhizospherechloroplastherbiciderhizosphereoil peassymbioticReferencesDellacioppa, G., Bauer, S.C., Klein, B.K., Shah, D.M., Fraley, R.T. and Kishore, G.M. [1986] Translocation of the precursor of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate snthase into chloroplasts of higher plants in vitro. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 83, 6873- 6877.Aktar, M.W., Sengupta, D. and Chowdhury, A. [2009] Impact of pesticides use in agriculture: their benefits and hazards. Interdiscip. Toxicol. 2, 1-12.Dellacioppa, G., Bauer, S.C., Klein, B.K., Shah, D.M., Fraley, R.T. and Kishore, G.M. [1986] Translocation of the precursor of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate snthase into chloroplasts of higher plants in vitro. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 83, 6873- 6877.Aktar, M.W., Sengupta, D. and Chowdhury, A. [2009] Impact of pesticides use in agriculture: their benefits and hazards. Interdiscip. Toxicol. 2, 1-12.Arpaia, S., Christiaens, O., Giddings, K., Jones, H., Mezzetti, B., Moronta-Barrios, F., Perry, J.N. et al. [2020] Biosafety of GM crop plants expressing dsRNA: data requirements and EU regulatory considerations. Front. Plant Sci. 11, 13.Arpaia, S., Christiaens, O., Giddings, K., Jones, H., Mezzetti, B., Moronta-Barrios, F., Perry, J.N. et al [2020] Biosafety of GM crop plants expressing dsRNA: data requirements and EU regulatory considerations. Front. Plant Sci. 11, 13.Chu, C.W., Liu, B., Liu, J.W., He, J., Lv, L.J., Wang, H.M., Xie, X.T. et al. [2020] Phytoremediation of acetochlor residue by transgenic Arabidopsis expressing the acetochlor N-dealkylase from Sphingomonas wittichii DC-6. Sci. Total Environ. 728, 138687.Baho, D.L., Rizzuto, S., Nizzetto, L., Hessen, D.O., Norberg, J., Skjelbred, B., Jones, K.C. et al. [2021] Ecological memory of historical contamination influences the response of phytoplankton communities. Ecosystems, 24, 1591-1607.Chu, C.W., Liu, B., Liu, J.W., He, J., Lv, L.J., Wang, H.M., Xie, X.T. et al. [2020] Phytoremediation of acetochlor residue by transgenic Arabidopsis expressing the acetochlor N-dealkylase from Sphingomonas wittichii DC-6. Sci. Total Environ. 728, 138687.Baho, D.L., Rizzuto, S., Nizzetto, L., Hessen, D.O., Norberg, J., Skjelbred, B., Jones, K.C. et al. [2021] Ecological memory of historical contamination influences the response of phytoplankton communities. Ecosystems, 24, 1591-1607.Cary, T.J., Rylott, E.L., Zhang, L., Routsong, R.M., Palazzo, A.J., Strand, S.E. and Bruce, N.C. [2021] Field trial demonstrating phytoremediation of the military explosive RDX by XplA/XplB-expressing switchgrass. Nat. Biotechnol. 39, 1216-1219.Cary, T.J., Rylott, E.L., Zhang, L., Routsong, R.M., Palazzo, A.J., Strand, S.E. and Bruce, N.C. [2021] Field trial demonstrating phytoremediation of the military explosive RDX by XplA/XplB-expressing switchgrass. Nat. Biotechnol. 39, 1216-1219.Chauhan, L.K., Kumar, M., Paul, B.N., Goel, S.K. and Gupta, S.K. [2007] Cytogenetic effects of commercial formulations of deltamethrin and/or isoproturon on human peripheral lymphocytes and mouse bone marrow cells. Environ. Mol. Mutagen. 48, 636-643.Chauhan, L.K., Kumar, M., Paul, B.N., Goel, S.K. and Gupta, S.K. [2007] Cytogenetic effects of commercial formulations of deltamethrin and/or isoproturon on human peripheral lymphocytes and mouse bone marrow cells. Environ. Mol. Mutagen. 48, 636-643.Daubech, B., Remigi, P., de Moura, G.D., Marchetti, M., Pouzet, C., Auriac, M.C., Gokhale, C.S. et al. [2017] Spatio-temporal control of mutualism in legumes helps spread symbiotic nitrogen fixation. Elife, 6, e28683.Daubech, B., Remigi, P., de Moura, G.D., Marchetti, M., Pouzet, C., Auriac, M.C., Gokhale, C.S. et al. [2017] Spatio-temporal control of mutualism in legumes helps spread symbiotic nitrogen fixation. Elife, 6, e28683.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.