Физиологические основы культивирования, повышения стрессоустойчивости и хранения волосовидных корней тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Мусин Халит Галеевич

• Мусин Халит Галеевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Мусин Халит Галеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Введение

1.2. Штаммы Agrobacterium rhizogenes и трансгенез

1.3. Условия инфицирования растительного материала А. rhizogenes

1.4. Влияние стрессовых факторов на рост, продуктивность и биохимию волосовидных корней

1.5. Влияние компонентов среды на рост и накопление метаболитов

1.6. Биореакторы для культивирования волосовидных корней

1.7. Проблема хранения волосовидных корней

Заключение к главе

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Создание культур волосовидных корней, первичная селекция

2.2. Подтверждение наличия целевых генов

2.2.1. ЦТАБ-метод выделения ДНК из растительного материала

2.2.2. Выделение бактериальной ДНК

2.2.3. Классический ПЦР-анализ

2.2.4. Агарозный гель электрофорез ДНК

2.3. Усовершенствование условий роста культуры волосовидных корней и создание биореакторов для их культивации

2.4. Создание волосовидных корней, экспрессирующих ген глутатион^-трансферазы AtGSTF11 под контролем 35S промотора

2.5. Создание волосовидных корней табака с конститутивной экспрессией гена экспансина ШЕХРА5

2.6. Морфологический анализ волосовидных корней при действии стрессовых факторов

2.7. Анализ содержания водорастворимых Сахаров и флавоноидов в волосовидных корнях подсолнечника

2.8. Анализ антиоксидантной системы культур волосовидных корней

2.8.1. Определение активности супероксиддисмутазы

2.8.2. Определение активности пероксидазы

2.8.3. Определение активности каталазы

2.8.4. Определение содержания малонового диальдегида

2.8.5. Определение содержания пролина

2.8.6. Определение скорости образования супероксид-аниона

2.8.7. Определение содержания перекиси водорода

2.8.8. Общая антиоксидантная способность

2.8.9. Определение содержания общего растворимого белка

2.9. Хранение волосовидных корней Withania somnífera

2.10. Хранение волосовидных корней Nicotiana tabacum, содержащих трансген AtGSTF11

2.11. Статистический анализ и программное обеспечение

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Сравнительный анализ содержания сахаров и флавоноидов в культурах волосовидных и нативынх корней подсолнечника Heliantus annuus L

3.2. Рост и стрессоустойчивость волосовидных корней табака, экспрессирующих ген AtGSTF11 под контролем 35S CaMV промотора

3.2.1. Морфологическая характеристика волосовидных корней с конститутивной экспрессией гена AtGSTF11 при действии абиотических стрессоров

3.2.2. Влияние конститутивной экспрессии трансгена AtGSTF11 на старение культур волосовидных корней

3.2.3. Влияние конститутивной экспрессии гена AtGSTF11 на стресс-зависимые биохимические параметры культур волосовидных корней табака

Заключение к параграфу

90

3.3. Стрессоустойчивость волосовидных корней табака, экспрессирующих ген МЕХРА5 под контролем 35S CaMV промотора

3.3.1. Морфологическая характеристика волосовидных корней табака с конститутивной экспрессией гена МЕХРА5

3.3.2. Стресс-физиология и биохимический анализ волосовидных корней

табака с конститутивной экспрессией гена МЕХРА5

Заключение к параграфу

3.4. Разработка методов хранения культур волосовидных корней

3.4.1. Методы хранения волосовидных корней Ж somnifera

3.4.2. Хранение культур волосовидных корней с конститутивной

экспрессией гена 35S::AtGSTF11

Заключение к параграфу

3.5. Оптимизация условий культивирования волосовидных корней табака и витании

3.5.1. Рост волосовидных корней табака и витании на жидких питательных средах в колбах разного объема

3.5.2. Рост волосовидных корней табака и витании в прототипе газофазного биореактора душевого типа

3.5.3. Рост волосовидных корней табака и витании в прототипе биореактора

дисперсионного типа

Заключение к параграфу

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

CdAc - (CH3COO)2Cd

EXPA - expansin

GA - gibberellic acid

GST - glutation-S-transferase

LB - lysogeny broth

ORF - open reading frame

RAPD - random amplified polymorphic DNA

SAAT - sonication-assisted Agrobacterium-mediated transformation

WT - wild type

АБК - абсцизовая кислота

АК - аскорбиновая кислота

АО - антиоксидантный(ые/ая)

АФК - активные формы кислорода

БАП - 6-бензиламинопурин

ВК - волосовидные корни

ВРС - водорастворимые сахара

ГЦ - гемицелюлоза

ИМК - индолил-3-масляная кислота

ИУК - 3-индолилуксусная кислота

КАТ - каталаза

МДА - малоновый диальдегид

МЖ - метилжасмоновая кислота

МС - Мурасиге-Скуга (питательная среда)

ОАС - общая антиоксидантная способность

ПЦР - полимеразная цепная реакция

ПО - пероксидаза

СА - супероксид-анион

СОД - супероксиддисмутаза

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физиологические основы культивирования, повышения стрессоустойчивости и хранения волосовидных корней»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Волосовидные корни (син. косматые или бородатые корни) (англ. hairy roots) - природный феномен, обусловленный генетической трансформацией растений, агробактериями вида Agrobacterium rhizogenes (или Rhizobium rhizogenes (Young et al., 2001; Flores-Felix, 2020)). A. rhizogenes - представляет собой грамотрицательную бактерию, которая обитает в почве и вызывает образование волосовидных корней на месте ранения и заражения у двудольных и некоторых других групп растений. Ri-плазмида агробактерий кодирует генный локус rol (англ. root locus), содержащий гены rolA, rolB и rolC (иногда еще и rolD), которые встраиваются в геном клетки-хозяина. Такая генетическая трансформация может вызвать обильное образование сильно разветвленных волосовидных корней на месте заражения (Lima et al., 2009).

Волосовидные корни могут быть использованы как модельный объект при изучении стрессоустойчивости растений. Главное их преимущество заключается в том, что волосовидные корни сохраняют многие морфофизиологические параметры, характерные для нативных корней (Doran, 2009). Поэтому волосовидные корни можно использовать вместо целых растений при изучении функций ряда генов путем использования трансгенных технологий, к тому же повышенная экспрессия этих целевых генов может многократно увеличить устойчивость волосовидных корней ко многим стрессорам.

Общим интегральным процессом, который запускается на фоне

развития стресса, является накопление активных форм кислорода (АФК)

(Miura, 2014). Защита от вредного воздействия АФК обеспечивается

антиоксидантной системой. Одним из важнейших компонентов этой системы

является суперсемейство ферментов глутатион^-трансфераз (GST). GSTs

класса phi (GSTF) катализируют конъюгацию глутатиона с ксенобиотиками

(Toussonian et al., 2019), участвуют в связывании тяжелых металлов (Freeman

6

et al., 2004), способны нейтрализовать продукты перекисного окисления липидов (Nianiou-Obeidat et al, 2017). GSTs активизируются, прежде всего, в ответ растения на засуху и засоление (Vaish et al., 2018). GSTs повышают продуктивность и стрессоустойчивость трансгенных растений (Dixon et al., 2010; Galle et al., 2019; Кулуев и др., 2017), однако в волосовидных корнях подобные явления изучены мало (Dalton et al., 2009).

Имеются данные, согласно которым экспансины так же позитивно влияют на рост и стрессоустойчивость растений. Экспансины - это неферментативные белки, участвующие в размягчении клеточных стенок. Активность экспансинов наиболее важна в регуляции и обеспечении роста клеток растяжением (Cosgrove, 2015), они обеспечивают устойчивость к абиотическим факторам среды за счет поддержания роста клеток в условиях дефицита влаги (Zhao et al., 2011, Xu et al., 2014, Kuluev et al., 2016). Ранее был показан повышенный уровень экспрессии гена NtEXPA5 в волосовидных корнях табака по сравнению с обычными корнями (Гумерова и др., 2018), что говорит о важности его белкового продукта для роста волосовидных корней.

Волосовидные корни рассматриваются, прежде всего, как перспективные продуценты ценных вторичных метаболитов, а также рекомбинантных белков, при этом они имеют ряд преимуществ над нативным растением (Srivastava et al., 2007). Это особенно актуально для тех растений, которые накапливают полезные для человека вторичные метаболиты в корнях, поскольку волосовидные корни не только сохраняют корнеспецифические вещества, но и могут производить их в больших количествах (Ron et al., 2014).

После получения ценных линий волосовидных корней возникает

проблема хранения их культур. Классическим вариантом поддержания

жизнеспособности волосовидных корней является ежемесячная пересадка

частей культуры волосовидных корней на свежую среду. Однако этот

вариант обременен трудоемкостью, дороговизной и содержит высокий риск

загрязнения культур, что может привести к потере оригинальных линий

7

(Hakkinen et al., 2016). Предлагаются также различные методы криоконсервации, но универсальных и доступных подходов для криосохранения волосовидных корней пока еще не разработано. К тому же криоконсервация обладает высокой нестабильностью, и выживаемость волосовидных корней колеблется в широких пределах (Oh et al., 2009). Потому разработка новых альтернативных методов хранения является актуальной проблемой современной биотехнологии волосовидных корней.

Цель работы: физиологическая характеристика культивирования, хранения, повышения продуктивности и стрессоустойчивости волосовидных корней.

Задачи:

1. Провести сравнительный анализ растворимых сахаров, флавоноидов в волосовидных и нативных корнях.

2. Создать культуры волосовидных корней, несущих трансгены AtGSTF11 и NtEXPA5 и провести их морфофизиологический анализ.

3. Испытать различные способы хранения волосовидных корней без использования методов криоконсервации.

4. Оценить параметры роста волосовидных корней при изменении объема культуральной жидкости.

5. Испытать способы подачи питательного раствора в прототипы биореакторов для выращивания волосовидных корней.

Объекты исследования: волосовидные корни табака (Nicotiana tabacum L.), лекарственного растения витании (Withania somnifera L.) и подсолнечника однолетнего (Heliantus annuus L.). N. tabacum сорта Petit Havana SRI использовался как модельный объект при физиологических и биохимических исследованиях. W. somnifera - это ценное лекарственное растение, используемое как в традиционной медицине, так и в качестве биологически активной добавки. H. annuus - однолетнее травянистое растение, которое отличается простотой индукции волосовидных корней и их

обильным ростом в изолированных культурах.

8

Предметом исследования являлись особенности изменения параметров роста, продуктивности, стрессоустойчивости и параметров антиоксидантной системы волосовидных корней при изменении условий культивирования, хранения и при генетической трансформации различными генными конструкциями.

Положения, выносимые на защиту:

1. Генетические конструкции, содержащие гены глутатион^-трансфераз и экспансинов, могут быть использованы для улучшения роста и увеличения стрессоустойчивости культур волосовидных корней.

2. Волосовидные корни подсолнечника содержат больше флавоноидов, чем нативные корни этого растения.

3. Хранение культур волосовидных корней можно осуществлять на средах с высокой концентрацией №С1, в условиях дефицита сахарозы, а также при низких положительных температурах.

4. Подача питательной среды в виде мелкодисперсных капель более благоприятно влияет на рост волосовидных корней, чем подача крупнодисперсных капель питательной среды.

Научная новизна. Впервые изучено влияние трансгенов, кодирующих

глутатион^-трансферазу AtGSTF11 и экспансин МЕХРА5, на

стрессоустойчивость и продуктивность волосовидных корней табака.

Показано, что продукт гена AtGSTF11 повышает общую антиоксидантную

способность культуры корней. Доказан позитивный эффект трансгенов

AtGSTF11 и МЕХРА5 при действии таких стрессовых факторов как

засоление, гипертермия и действие тяжелых металлов. Показано, что

внедрение трансгена экспансина ШЕХРА5 приводит к более быстрому росту

культур, к укрупнению размеров волосовидных корней, а также к

повышению устойчивости к стрессовым факторам. Впервые был проведен

сравнительный анализ содержания водорастворимых сахаров и флавоноидов

в волосовидных и нативных корнях подсолнечника. Предложен метод

хранения волосовидных корней витании на твердой среде, содержащей

9

высокие концентрации хлорида натрия. Доказана эффективность хранения волосовидных корней табака в условиях низких положительных температур. Показано, что трансген AtGSTF11 увеличивает выживаемость культур волосовидных корней при хранении. Выяснено, что после хранения корней витании в условиях солевого стресса и дефицита сахарозы не происходит значительных изменений в активности ферментов антиоксидантной системы, в содержании продуктов перекисного окисления и антиоксидантной способности культуры. Впервые проанализировано влияние такого физического фактора, как наличие свободного пространства на рост и продуктивность волосовидных корней.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов подтверждена применением современных методов генетической инженерии, физиологии и биохимии растений. Для интерпретации полученных данных был проведен анализ имеющейся литературы по теме исследования. Результаты исследований соответствуют имеющимся представлениям в зарубежной и отечественной литературе. Для исключения ошибочных выводов проводился статистический анализ полученных результатов. Для сравнения множества выборок с целью обнаружения достоверных различий пользовались тестами Дункана в программном обеспечении Statistica 13.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научной конференции «Биология будущего» (Уфа, 2017), в XXX зимней молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2018), в международной конференции «Растения и микроорганизмы: биотехнология будущего» (Уфа, 2018), в школе-конференции «Экологическая генетика микробно-растительных взаимодействий» (Уфа, 2018), в VII Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2018), в пятой международной научной конференции «PlantGen2019: plant genetics,

genomics, bioinformatics, and biotechnology» (Новосибирск, 2019).

10

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследования в области стрессоустойчивости могут быть применены в ходе дальнейших фундаментальных исследований волосовидных корней. Волосовидные корни могут быть использованы в качестве модельного объекта при изучении некоторых функций корнеспецифичных растительных генов. Повышение продуктивности волосовидных корней полезно при крупномасштабном производстве вторичных метаболитов на основе растительных объектов, а использование генных конструкций может усилить выживаемость этих корней при неблагоприятных или изменяющихся условиях биотехнологического культивирования. Исследования в области повышения продуктивности волосовидных корней растений также важны для фармакологической промышленности. Предложенные методы хранения волосовидных корней могут быть использованы на практике, как в научных, так и производственных целях.

Личный вклад автора в проведенные исследования. Определение направления диссертационной работы, цели и задач исследования проводились автором совместно с научным руководителем д.б.н. Кулуевым Б.Р. Автором самостоятельно изучена отечественная и зарубежная литература по теме диссертации и лично написана рукопись данной работы. Автор непосредственно участвовал в подготовке материалов к публикациям по диссертационной теме и их написании. Основная часть экспериментальной работы выполнена автором самостоятельно.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Работа выполнена в рамках специальности 1.5.21. Физиология и биохимия растений. Изучена роль физических стрессовых факторов, таких как механический и гидродинамический стресс, на рост волосовидных корней (соответствует пункту «Культура изолированных клеток, тканей и органов, регенерация растений, микроклональное размножение, получение клеточных культур-продуцентов ценных веществ»).

Показана важная роль глутатион^-трансфераз и экспансинов в обеспечении стрессоустойчивости волосовидных корней. Изучена роль генов AtGSTF11 и NtEXPA5 при ответе на стрессовые факторы. Показана возможность повышения продуктивности волосовидных корней путем трансгенеза (соответствует пунктам «Генная инженерия растений, физиология трансгенных растений. Получение хозяйственно-ценных генотипов» и «Ответ растений на внешние воздействия, адаптация и устойчивость к абиогенным факторам окружающей среды»).

Изучено влияние долговременного действия стрессоров на антиоксидантную систему волосовидных корней при хранении (соответствует пункту «Ответ растений на внешние воздействия, адаптация и устойчивость к абиогенным факторам окружающей среды»).

Структура диссертационной работы. Работа изложена на 166 страницах А4 и состоит из 3-х глав, включающих 43 рисунка и 6 таблиц. Глава 1 представляет собой литературный обзор, где приведены современные представления о волосовидных корнях и актуальная информация о существующих способах повышения их продуктивности. Глава 2 описывает методы работы и включает пояснения к выбранным методикам. Глава 3 излагает результаты работы, их сравнение и обсуждение. Список литературы состоит из 251 наименований.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи из Перечня ВАК РФ и 4 статьи в других рецензируемых журналах.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Введение

Использование растений в качестве лекарственных средств является очень древней историей и традиционной медицинской практикой всех человеческих цивилизаций (Zhang et al., 2007). Природные продукты и, в частности метаболиты растений и сегодня очень широко используются для терапевтических целей. В период с 1981 по 2002 28% из 868 новых химических препаратов были растительными продуктами или продуктами, полученными из натуральных растительных источников, еще 24%, созданы путем модификации этих продуктов (Gartland et al., 1995; Verpoorte, et al., 2002). К началу двадцать первого века растения остаются экономически важными для получения лекарственного сырья и имеют большое значение для здоровья человека (Geerlings et al., 1999). В качестве примеров важнейших лекарственных средств, полученных из растений, можно привести морфин и кодеин опийного мака, винкристин и винбластин розового катарантуса, дигоксин наперстянки шерстистого, хинин и хинидин хинного дерева (Estruch et al., 1991). Натуральные растительные продукты играют важную роль в создании новых эффективных лекарственных средств, в основном в следующих областях: онкология, сердечно-сосудистые и метаболические заболевания, а также в роли иммуносуппрессоров (Butler, 2005; Cloutier et al., 2007; Kim et al., 2007). Было подсчитано, что в период между 1981 и 2002 годами 60% противоопухолевых препаратов и 75% противоинфекционных препаратов, находящихся на рынке или на стадии клинических испытаний, были растительного происхождения. Перечислим некоторые примеры. Противомалярийный артемизинин, выделенный из Artemisia annua, эффективен против лекарственно устойчивых штаммов Plasmodium (Payne et al., 1991). Несколько клинически полезных противораковых агентов являются растительными продуктами или их

близкими производными: винбластин, иринотекан, топотекан, этопозид и паклитаксел. Гиперзин А и галантамин, действующие в качестве ингибиторов ацетилхолинэстеразы, были одобрены для лечения болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных патологий (Raves et al., 1997; Scott, Goa, 2000). Получение лекарственных соединений путем экстракции их из диких или культурных растений может быть ограничено различными проблемами: растение трудно культивировать, есть риск исчезновения сильно эксплуатируемых растений, геополитические проблемы, и по ряду других причин (Verpoort et al., 2002).

Для того чтобы попытаться преодолеть эти проблемы, были сделаны

многочисленные попытки в течение последних десятилетий. Для упрощения

получения лекарственных соединений были созданы методы

культивирования изолированных клеток и органов растений. Тем не менее, в

большинстве случаев соединения не были обнаружены или накапливались в

культурах в очень малых количествах (Verpoort et al., 2002). Было

разработано несколько стратегий, такие как скрининг и отбор

высокопродуктивных клеточных линий, иммобилизация клеток и сбор

соединений, культура дифференцированных тканей. В каждом случае

возникали проблемы, и результаты не позволяли разработать экономически

выгодную коммерциализацию полученных биотехнологическим путем

соединений. Генетическая трансформация растительного материала со

штаммами Agrobacterium rhizogenes позволила преодолеть некоторые из этих

трудностей, возникающих при in vitro культивировании органов растений и

привела к разработке технологии быстрорастущих волосовидных

(бородатых) корней (англ. hairy roots) (Nader et al., 2006). Волосовидные

корни способны производить основные метаболиты нативного растения или

даже новые метаболиты незамеченные ни в исходном растении, ни в других

видах лабораторных культур. Эти волосовидные корни, которые в

русскоязычной литературе также известны как «бородатые» или «косматые»

корни (Kuluev et al., 2015), стали рассматриваться в качестве перспективной

14

платформы для производства ценных, прежде всего, корневых вторичных метаболитов (Hamill et al., 1987), таких как алкалоиды тропана (Flores, Filner, 1985) и многих других метаболитов (Giri, Narasu, 2000). При помощи волосовидных корней можно изучать функции встроенных генов благодаря нокауту или сверхэкспрессии этих генов, без получения целых трансгенных растений. Также можно выявлять пути биосинтеза, например, как в случае с ферментами, участвующими в биосинтезе алкалоидов в Nicotiana glauca (Kajikawa, 2009).

Синдром «hairy roots», характеризующийся появлением корней в месте поражения инфицированных агробактериями растений, впервые был описан в начале прошлого века как индикатор атаки патогенов у садовых растений. Был идентифицирован ответственный бактериальный агент, названный в те годы Phytomonas rhizogenes (Riker et al., 1930; Chilton et al., 1982), и только по прошествии более полувека была показана роль переноса гена от резидентной бактериальной плазмиды к геному растения (Chilton et al., 1982).

A. rhizogenes (Rhizobium rhisogenes (Young et al. 2001; Flores-Felix,

2020)), как и родственный к нему вид Agrobacterium tumefaciens (Flores-Felix,

2020) (Rhizobium radiobacter (Young et al. 2001)), хорошо известен своей

способностью переносить часть своей ДНК (Ri -плазмида (root-inducing -

индуцирующая корни); Ti - плазмида (tumor inducing - индуцирующую

опухоль)) в геном растения во время естественного процесса заражения, что

приводит к развитию аномальных корней (волосовидные корни) или

опухолей (корончатые галлы) соответственно (Cardarelli et al., 1987;

Zambryski et al., 1989). Ранняя классификация рода Agrobacterium как раз

была основана главным образом на симптоматике заболевания. Позже

штаммы Agrobacterium были разделены на биотипы или биовары на основе

их метаболических и физиологических (бактериологических) различий,

таких как гомология ДНК-ДНК, последовательности генов 16S РНК,

утилизация кетолактозы и типы получаемых опинов (Young et al. 2001;

Farrand et al., 2003). С фитопатологической точки зрения классификация

15

штаммов Agrobacterium с помощью хромосомно определенных биотипов малопригодна, поскольку детерминанты заболевания переносятся плазмидами Ti или Ri, и бактерии, принадлежащие к разным биотипам, могут активно обмениваться ими между собой (Gelvin et al., 2000, 2003; Flores-Felix, 2020).

Экспрессия трансферной (переносимой) ДНК (Т-ДНК) вызывает аномальный рост и приводит к выработке характерных аминокислот и производных сахара (опинов), которые могут использоваться бактериями в качестве питательных веществ. Таким образом, агробактерии являются естественными генными инженерами растений, исходя из чего в 1980-х годах A. tumefaciens начали использовать в биотехнологии для генетической трансформации растений (Zambryski et al., 1983).

Модифицированные Ti-плазмиды, в которых отсутствовали гены T-ДНК, связанные с синдромом (так называемые «разоруженные бактерии»), хотя и сохраняющие всю область vir (вирулентности), были использованы для введения и интеграции чужеродной ДНК в растительные клетки и последующей регенерации трансгенных растений. A. rhizogenes вызвал дополнительный интерес, поскольку трансформированные T-ДНК корни могут быть регенерированы в цельные растения с характерным фенотипом «hairy root». У растений с таким фенотипом снижено верхушечное доминирование, укорочены междоузлия, сморщены и расширены листья, формируются адвентивные и/или воздушные корни, изменена морфология цветка и уменьшено содержание пыльцы и семян, что указывает на роль генов Т-ДНК в модулировании различных процессов развития (Tepfer, 1984).

Волосовидные корни, благодаря их генетической стабильности и

интенсивному росту в средах без гормонов, стали популярным инструментом

для метаболической инженерии растений и изучения биологии корней

(Lambert, Tepfer, 1992). За повышение метаболизма в клетках и,

соответственно, за активное накопление вторичных метаболитов

ответственны, в том числе, встраиваемые в геном растений rol-гены

16

(Bulgakov, 2008). К примеру, в клетках Vitis amurensis, трансформированным с помощью бактериального гена rolB из A. rhizogenes было получено более чем 100-кратное увеличение продукции ресвератрола (Kiselev et al., 2007). Также есть сведения, согласно которым rol-гены могут выступать как подавители активных форм кислорода (АФК) (Nikravesh et al., 2012; Bulgakov et al., 2008). Таким образом, экспрессия rol-генов может оказывать множественный эффект на растительный организм, что не ограничивается лишь их основными биологическими функциями.

Волосовидные корни часто рассматриваются как продуценты вторичных метаболитов и рекомбинантных белков. Причем, во время роста в биореакторах, в колбах или чашках Петри, они могут подвергаться отрицательному влиянию стресс факторов, таких как истощение среды, увеличение концентрации солей и нехватка воды вследствии испарения. К тому же стрессоустойчивость волосовидных корней изучена мало. Детальное знание о том, как А. rhizogenes осуществляет трансформацию растительного материала, а также о физиологических процессах, предшествующих появлению волосовидных корней, и их биотехнологическое применение для производства фармацевтической продукции открывают новые перспективы для современной физиологии и биохимии растений (Kuzovkina et al., 2006; Georgiev et al., 2007).

1.2. Штаммы Agrobacterium rhizogenes и трансгенез

Разработка эффективного протокола по агробактериальной трансформации растений с целью получения волосовидных корней является ключевым шагом в работах по культивированию in vitro для массового производства вторичных метаболитов. Выбор эффективного штамма Agrobacterium для получения волосовидных корней сильно зависит от того, какой вид растений для этого используется и чаще всего определяется опытным путем. Различия в вирулентности, морфологии и скорости роста, по

17

крайней мере, частично связаны с разнообразием Ri-плазмид в каждом бактериальном штамме (Park, Facchini, 2000).

При развитии болезни «hairy root» инфекционный процесс диких штаммов А. rhizogenes обычно делят на следующие четыре этапа: 1) хемотаксис - индуцированное фенольными веществами растений движение агробактерий в сторону растительных клеток; 2) связывание бактерий с поверхностными компонентами клеточной стенки; 3) активация вирулентности (vir генов), и 4) передача и интеграция Т-ДНК в геном растений (Zupan, Zambryski, 1997). Генетическая информация, обеспечивающая процесс инфицирования в основном содержится в Ri-плазмиде агробактерий. Ri-плазмиды относятся к мегаплазмидам, поскольку они имеют большой размер в пределах 180-250 kbp (Petersen et al., 1989; Suzuki et al., 2009). В Ri-плазмидах содержится область vir, имеющая от 6 до 8 генов, участвующих в регуляции и обеспечении передачи и встраивания Т-ДНК. Правый и левый участки Т-ДНК (TR-ДНК и TL - ДНК) в Ri-плазмиде, которые разграничивают переносимую в растения ДНК, являются участками, по которым происходит встраивание в геном растений (Gartland, 1995). В области TR находятся локусы участвующие в биосинтезе ауксина, они переносятся в геном растения в момент заражения, тем самым повышая уровень содержания ауксина и чувствительность к этому гормону у трансформантов. Другие гены области TR ответственны за синтез опинов, используемые агробактериями для их питания (Petit et al., 1983).

Дикие штаммы А. rhizogenes, большинство из которых были

использованы для получения волосовидных корней из лекарственных

растений, могут быть классифицированы по типу синтезируемых опинов.

Агропиновые штаммы (A4, 15834, 1855, 9402LBA) приводят к выроботке в

волосовидных корнях агропина, маннопина и производных агропиновой

кислоты, в то время как маннопиновые штаммы (8196) и кукомопиновые

штаммы индуцируют выработку только одного опина (Schmulling et al., 1988;

Petersen et al., 1989). Агропиновые штаммы передают с Ri-плазмидой

18

независимо друг от друга, как TL-ДНК, так и TR-ДНК в геном растения, в то время как остальные штаммы агробактерий передают только TL-ДНК.

TL-область Ri-плазмид обычно содержит четыре rol (root oncogenic loci) гена (А, В, С и D), белковые продукты которых увеличивают восприимчивость клеток растений к ауксину и цитокинину (Estruch et al., 1991) и ответственны за образование генетически трансформированных корней (Le Flem-Bonhomme et al., 2004; Hong et al., 2006). Фенотип волосовидных корней в основном связан с экспрессией rol-генов (A, B, C и D), и, в особенности, с геном rolB, хотя волосовидные корни белладонны также были получены после трансформации с одним только геном ю1С (Hong et al., 2006), что указывает на не меньшую важность последнего. Выбор бактериального штамма очень важен, так как некоторые растения от природы довольно устойчивы к инфекциям (Nilsson et al., 1997), то есть вирулентность бактериальных штаммов часто меняется от одного вида растения к другому.

Естественный ареал A. rhizogenes, по-видимому, ограничен определенным числом видов цветковых растений класса двудольных. Так в природных условиях эти агробактерии были обнаружены в яблонях, огурцах, помидорах и дынях (Riker et al., 1930; Davioud et al., 1988; Isogai et al., 1990; Weller et al., 2009). Однако уже в первых лабораторных исследованиях было обнаружено, что более 450 различных видов растений могут быть подвержены заражению A. rhizogenes (Porter, 1991), включая разнообразные семейства двудольных, однодольных (De Cleene, De Ley, 1981; Tepfer et al., 1989) и некоторых голосеменных растений (Yibrah et al. 1996). Большинство растительных тканей и органов, включая гипокотиль, лист, стебель, черешок, верхушку побега, семядоли, протопласт, коренеплоды и клубень можно инфицировать агробактериями и генетически трансформировать их, что приводит к образованию волосовидных корней.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мусин Халит Галеевич, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анисимова И. Н., Гаврилова В. А. Теоретические и прикладные аспекты отдаленной гибридизации у подсолнечника //Сельскохозяйственная биология. - 2012. - №. 5.

2. Горшкова Т.А. Растительная клеточная стенка как динамическая система / Т.А. Горшкова. - М.: Наука, 2007 - 429стр.;

3. Гумерова Г.Р., Чемерис А.В., Никоноров Ю.М., Кулуев Б.Р. Морфологический и молекулярный анализ изолированных культур адвентивных корней табака, полученных методами биобаллистической бомбардировки и агробактериальной трансформации // Физиология растений. - 2018. Т. 65, № 5. - С. 376-387;

4. Дьяков А. Б. Физиология подсолнечника / А. Б. Дьяков. -Краснодар: ВНИИМК, 2004. - 76 стр.;

5. Ермакова А.И., Арисимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермакова. - Л: Агропромиздат. 1987. - С.43-44;

6. Журунова М.С., Даутова М.Б. Мочекаменная болезнь // Журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - №5-6. - с. 977.

7. Карпенко В.А., Лигай Л.В., Пшукова И.В. Определение содержания инулина в корнях подсолнечника // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. / Под ред. М.В. Гаврилина. Пятигорск: Пятигорская ГФА. 2011. - Вып. 66. - С. 106 - 107.

8. Киселева Т.Л., Карпеев А.А., Смирнова Ю.А., Амалицкий В.В., Сафонов В.П., Цветаева Е.В., Блинков И.Л., Коган Л.И., Чепков В.Н., Дронова М.А. Лечебные свойства пищевых растений. / Т.Л. Киселева. - М.: Изд-во ФНКЭЦ ТМДЛ Росздрава. 2007. - 533 с., с ил.

9. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. - 1988, №1. -С.16-19

10. Кулуев Б. Р. и др. Влияние эктопической экспрессии гена МЕХРА5 на размеры клеток и рост органов трансгенных растений табака //Онтогенез. - 2013. - Т. 44. - №. 1. - С. 34-34.

11. Кулуев Б. Р. и др. рост трансгенных растений табака с конститутивной экспрессией гена глутатион^-трансферазы Arabidopsis ^аНапа при норме и действии стрессовых факторов //Молекулярные аспекты редокс-метаболизма растений. Роль активных форм кислорода в жизни растений. - 2017. - С. 346-348.

12. Макаренко О. А. Физиологические функции флавоноидов в растениях / О. А. Макаренко, А. П. Левицкий // Физиология и биохимия культурных растений. - 2013. - Т. 45. - № 2. - С. 100-112.

13. Павлова О.А., Матвеева Т.В., Лутова Л.А. ^о1-гены Agrobacterium rhizogenes // Экологическая генетика. - 2013. -Т. 11. -№ 1. -С. 59-68.

14. Мелик-Гусейнов В.В., Герасименко С.В. Биологически активные вещества и элементный состав корней подсолнечника однолетнего // Вопросы обеспечения качества лекарственных средств. Москва. - 2013. - Т.1. - с. 24-26.

15. Мелик-Гусейнов В.В., Герасименко С.В. Идентификация фенольных соединений в подземных органах подсолнечника однолетнего (НеНа^ш аппиш) // Вестник Московского государственного областного университета. - 2013а. - № 3. - С. 34-36.

16. Мелик-Гусейнов В.В., Герасименко С.В., Тимченко Л.Д., Писков С.И. Изучение литолитической и идиуретической активности экстрактов корня подсолнечника однолетнего (НеНа^ш аппиш) // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №4. - С. 517.

17. Никитина Т. И. Лекарственные растения. Применение. Противопоказания. Сборы //Уфа: Башкирское книжное издательство. - 2000.

18. Пшукова И.В., Коновалов Д.А., Карпенко В.А., Лигай Л.В., Кулешова С.А. Фитохимическое и фармакологическое изучение корней

подсолнечника однолетнего // Химия растительного сырья. - 2014. - №2. - С. 189-194.

19. Соколов С. Я., Замотаев И.П. Справочник по лекарственным растениям. М //Медицина. - 1990. - С. 463.

20. Таова М.Р. Исследование противовоспалительной активности извлечений листьев и корней подсолнечника масличного // Научное обозрение. 2010. №1. С. 24-26.

21. Чевари С., Чаба И., Секей И. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения её в биологических материалах // Лабораторное дело. - 1985. № 11. - С. 578-681.

22. Якупова А.Б., Мусин Х.Г., Баймухаметова / А.Б. Якупова, Х.Г.Мусин, Э.А. Баймухаметова, Р.М. Таипова, Б.Р. Кулуев. Индукция бородатых корней подсолнечника при помощи штаммов A4 и 15834 Agrobacterium rhizogenes. // Биомика. - 2018. - Т. 10. - № 1. - 7-10.

23. Anand A., Uppalapati S.R., Ryu C.M., Allen S.N., Kang L., Tang Y., Mysore K.S. Salicylic acid and systemic acquired resistance play a role in attenuating crown gall disease caused by Agrobacterium tumefaciens. // Plant Physiology. - 2008. - №146. - C.703-715;

24. Ashraf M. Biotechnological approach of improving plant salt tolerance using antioxidants as markers // Biotechnology Advances. - 2009. - №1. - T.27, - C.84-93;

25. Asplund T.A., Curtis W.R. Intrinsic oxygen use kinetics of transformed root culture // Biotechnology Progress. - 2001. - №17. - C.481-489;

26. Bais H.P., Govindaswamy S., Ravishankar G.A. Enhancement of growth and coumarin production in hairy root cultures of witloof chicory (Cichorium intybus L. cv.Lucknow local) under the influence of fungal elicitors // J. Biosci. Bioeng, - 2000, №90, - 648-653. [doi:10.1016/S1389-1723(00)90011-2];

27. Bandyopadhyay M., Jha S., Tepfer D. Changes in morphological

phenotypes and withanolide composition of Ri-transformed roots of Withania

141

somnifera // Plant Cell Rep, - 2007, №26, - 599-609. [doi:10.1007/s00299-006-0260-0];

28. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress studies // Plant Soil. - 1973, T.39. - C.205-207 [doi:10.1007/BF00018060];

29. Bensaddek L., Villarreal M.L., Fliniaux M-A. Induction and growth of hairy roots for the production of medicinal compounds // Electronic Journal of Integrative Biosciences. - 2008, T.3, №1, - C.2-9;

30. Benson E.E., Hamill J.D. Cryopreservation and post freeze molecular and biosynthetic stability in transformed roots of Beta vulgaris and Nicotiana rustica // Plant Cell Tiss Organ Cult, - 1991, №24, - C.163-172. [doi: 10.1007/BF0003347];

31. Bindschedler L.V., Minibayeva F., Gardner S.L., Gerrish C., Davies

D.R., Bolwell .G.P. Early signalling events in the apoplastic oxidative burst in suspension cultured French bean cells involve cAMP and Ca2+ // New Phytologist. - 2001, - T. 151. - C. 185-194. [doi:10.1046/j.1469-8137.2001.00170.x];

32. Birben E., Sahiner U.M., Sackesen C., Erzurum S., Kalayci O. Oxidative stress and antioxidant defense // World Allergy Organ J, - 2012, №5, T.1, - C.9-19. [doi: 10.1097/WOX.0b013e3182439613];

33. Boestfleisch C., Wagenseil N.B., Buhmann A.K., Seal C.E., Wade

E.M., Muscolo A., Papenbrock J. Manipulating the antioxidant capacity of halophytes to increase their cultural and economic value through saline cultivation // AoB Plants, - 2014, №13, - C.6-12. [doi: 10.1093/aobpla/plu046];

34. Boominathan R., Doran P.M. Cadmium tolerance and antioxidative defenses in hairy roots of the cadmium hyperaccumulator, Thlaspi caerulescens // Biotechnology and Bioengineering, - 2003, №83, T.2, - C.158-167. [doi: 10.1002/bit. 10656];

35. Bovet L., Rossi L., Lugon-Moulin N. Cadmium partitioning and gene

expression studies in Nicotiana tabacum and Nicotiana rustica // Physiologia

Plantarum, - 2009, №128, - C.466-475. [doi: 10.1111/j. 1399-3054.2006.00756.x];

142

36. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal Biochem. - 1976, T. 72. - 248-254. [doi:10.1006/abio.1976.9999];

37. Brand M.D. The sites and topology of mitochondrial superoxide production // Exp Gerontol, - 2010, №45, T.7-8, C.466-538. [doi: 10.1016/j.exger.2010.01.003];

38. Bryant J.P., Chapin F.S.I., Klein D.R. Carbon/nutrient balance of boreal plants in relation to vertebrate herbivory // Oikos, - 1983. №40, - C.357-425;

39. Bulgakov V.P. Functions of rol genes in plant secondary metabolism // Biotechnology Advances. - 2008, №4, T.26, - C.318-324;

40. Bulgakov V.P., Aminin D.L., Shkryl Y.N. Suppression of reactive oxygen species and enhanced stress tolerance in Rubia cordifolia cells expressing the rolC oncogene // Molecular Plant-microbe Interactions, - 2008, №21, T.12, C.1561-1570. [doi: 10.1094/mpmi-21-12-1561];

41. Butler M.S. Natural products to drugs: natural product derived compounds in clinical trials // Nat Prod Rep, - 2005, №22, - C.162-195;

42. Cardarelli M., Mariotti D., Pomponi M., Spano L., Capone I., Costantino P. Agrobacterium rhizogenes T-DNA genes capable of inducing hairy root phenotype // Mol Gen Genet, - 1987, №209, - C.475-480. [doi: 10.1007/BF00331152];

43. Chandra S., Chandra R. Engineering secondary metabolite production in hairy roots // Phytochem Rev, - 2011, №10, -C. 371-379. [doi:10.1007/s11101-011-9210-8];

44. Chaouch S., Queval G., Vanderauwera S., Mhamdi A., Vandorpe M., Langlois-Meurinne M., Breusegem F., Saindrenan P., Noctor G. // Plant Physiology. - 2010, T. 153 №4. - C. 1692-1705; [doi: 10.1104/pp.110.153957]

45. Chilton M.D., Tepfer D.A., Petit A., David C., Cassedelbart F., Tempe J. Agrobacterium rhizogenes inserts T-DNA into the genomes of the host plant-

root cells // Nature, - 1982, №295, C.432-434. [doi: 10.1038/295432a0];

143

46. Claeys H., Van Landeghem S., Dubois M., Maleux K., Inzé D. What is stress? Dose response effects in commonly used in vitro stress assays // Plant Physiol, - 2014, №165, T.b, - C.519-527;

47. Cloutier M., Bouchard-Marchand E., Perrier M., Jolicoeur M. Predictive nutritional model for plant cells and hairy roots // Biotechnol Bioeng. -2007, №99, - C.189-200;

48. Cosgrove D.J. Plant expansins: diversity and interactions with plant cell walls // Current Opinion Plant Biology, - 2015, №25. - C.162-172. [doi: 10.1016/j.pbi.2015.05.014];

49. Costantino P. et al. Bacterial plant oncogenes: Therol genes' saga //Genetica. - 1994. - T. 94. - №. 2-3. - C. 203-211.

50. Csiszár J., Horváth E., Bela K., Gallé Á. Glutathione-related enzyme system: glutathione reductase (GR), glutathione transferases (GSTs) and glutathione peroxidases (GPXs) // Redox State as a Central Regulator of Plant-Cell Stress Responses. - Springer, Cham, - 2016. - C. 137-158;

51. Curtis W.R. Hairy roots, bioreactor growth // Encyclopedia of cell technology, - 2000, T.2. - C.827-841;

52. Dalton D. A. et al. Physiological roles of glutathione S-transferases in soybean root nodules //Plant physiology. - 2009. - T. 150. - №. 1. - C. 521-530;

53. Davioud E., Petit A., Tate M.E., Ryder M.H., Tempe J. Cucumopine -a new T-DNA-encoded opine in hairy root and crown gall // Phytochemistry. -1988, №27, - C.2429-2433;

54. De Boer J., Van Blitterswijk C., Thomsen P., Hubbell J., Cancedda R., de Bruijn J.D., Lindahl A., Sohier J., Williams D.F. Tissue engineering / C. van Blitterswijk, - UK, Oxford: Elsevier Science, 2008. - 760 c.

55. De Cleene, M., De Ley, J. The host range of infectious hairy roots [Agrobacterium rhizogenes] // Bot Rev, - 1981, №47, - C. 147-194;

56. Dehghan E., Häkkinen S.T., Oksman-Caldentey K.M., Ahmadi F.S. Production of tropane alkaloids in diploid and tetraploid plants and in vitro hairy

root cultures of Egyptian henbane (Hyoscyamus muticus L.) // Plant Cell Tissue Organ Cult, - 2012, №110. - C.35-44. [doi:10.1007/s11240-012-0127-8];

57. Devi P.U. Withania somnifera dunal (ashwagandha): potential plant source of a promising drug for cancer chemotherapy and radiosensitization // Indian J Exp Biol. - 1996, №34. - C.927-932;

58. Dicosmo F., Misawa M. Eliciting secondary metabolism in plant cell cultures. // Trends Biotechnol. - 1985. №3, - C.318-22;

59. Dixon D.P., Edwards R. Glutathione Transferases // The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists, - 2010, №8, - C. e0131 [doi:10.1199/tab.0131];

60. Dixon D.P., Lapthorn A., Edwards R. Plant glutathione transferases // Genome Biol. - 2002, -№3, C. 3004.1-3004.4. [doi:10.1186/gb-2002-3-3-reviews3004];

61. Dixon R.A., Paiva N. Stressed induced phenylpropanoid metabolism // Plant Cell. - 1995, №7. - C.1085-97;

62. Doran P.M., Application of plant tissue cultures in phytoremediation research: Incentives and limitations // Biotechnol. Bioeng. - 2009, №103. - C.60-76. [doi: 10.1002/bit.22280];

63. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. // Focus, - 1990, T.12, - C.13-15;

64. Duncan, D.B. Multiple Range and Multiple F-Test // Biometrics, -1955. - T.11. - C.1-5.

65. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J., RobersP.A., Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances // Analyt. Chem. - 1956. - T. 28. - C. 350-356.

66. Edwards R., Dixon D.P. The role of glutathione transferases in herbicide metabolism: Herbicides and their mechanisms of action / A.H. Cobb, R.C. Kirkwood. - Sheffield: Sheffield Academic Press, 2000. - C. 33-71;

67. Efimova M.V., Hasan J.A.K., Kholodova V.P., Kuznetsov V.V.,

Savchuk A.L., Litvinovskaya R.P., Khripach V.A. Physiological mechanisms of

145

enhancing salt tolerance of oilseed rape plants with brassinosteroids // Russian Journal of Plant Physiology. - 2014, №61, Т.6. - С.733-743.

68. Eibl D., Peuker T., Eibl R. Single-Use equipment in Biopharmaceutical Manufacture / D. Eibl, - Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2011 - С.1-11.

69. Eibl R., Eibl D. Design of bioreactors suitable for plant cell and tissue cultures // Phytochem. Rev. - 2008, T.7. - C.593-598. [doi:10.1007/s11101-007-9083-z];

70. Estruch Jj, Chriqui D, Grossmann K, Schell J, Spena A. The plant oncogene rolC is responsible for the release of cytokinins from glucoside conjugates // EMBO. -1991, T.10. - C.2889-2895;

71. Farrand S.K., van Berkum P.B., Oger, P. Agrobacterium is a definable genus of the family Rhizobiaceae // Int J Syst Evol Microbiol. - 2003, T.53. -C.1681-1687.

72. Fierer N., Jackson R.B. The diversity and biogeography of soil bacterial communities // Proc Natl Acad Sci USA. - 2006, T.103. - C.626-631

73. Flores H. E., Filner P. Metabolic relationships of putrescine, GABA and alkaloids in cell and root cultures of Solanaceae //Primary and secondary metabolism of plant cell cultures. - Springer, Berlin, Heidelberg, 1985. - С. 174185.

74. Flores-Félix J.D., Menéndez E., Peix A., Garcia-Fraile P., Velazquez E. History and current taxonomic status of genus Agrobacterium // Syst Appl Microbiol. - 2020, №43, T.1. - C.126046-126062. [doi:10.1016/j.syapm.2019.126046];

75. Ford Y. Y., Ratcllffe R. G., Robins R. J. Phytohormone-induced GABA production in transformed root cultures of Datura stramonium: an in vivo 15N NMR study //Journal of experimental botany. - 1996. - Т. 47. - №. 6. - С. 811-818.

76. Freeman J.L., Michael W., Persans K, N,, Albrecht C., Peer W.,

Pickering I.J., Salt D.E. Increased Glutathione Biosynthesis Plays a Role in Nickel

146

Tolerance in Thlaspi Nickel Hyperaccumulators // Plant Cell. - 2004, T.16 №8. -С.2176-2191.

77. Furner I.J., Huffman G.A., Amasino R.M., Garfinkel D.J., Gordon M.P., Nester E.W. An Agrobacterium transformation in the evolution of the genus Nicotiana // Nature. - 1986, T.319, - C.422-427. [doi:10.1038/319422a0];

78. Gallé A., Csiszár J., Secenji M., Guóth A., Cseuz L., Tari I., Gyorgyey J., Erdei L. Glutathione transferase activity and expression patterns during grain filling in flag leaves of wheat genotypes differing in drought tolerance: Response to water deficit // J Plant Physiol. - 2009, T.166, №17. - C.1878-1891. [doi: 10.1016/j.jplph.2009.05.016];

79. Gallé A., Czékus Z., Bela K., Horváth E., Ordog A., Csiszár J., Poór P. Plant Glutathione Transferases and Light // Front. Plant Sci. - 2019, Т.9. - С. 1944. [doi:10.3389/fpls.2018.01944];

80. Gartland J.S., Methods in Molecular biology 44 Agrobacterium protocols: Agrobacterium virulence. / M.R. Davey, - Нью-Джерси: Humana Press, 1995. - С.15-28;

81. Geerlings A., Hallard D., Martinez C.A., Lopes C.I, van der Heijden R., Verpoorte R. Alkaloid production by a Cinchona officinalis 'ledgeriana' hairy root culture containing constitutive expression constructs of tryptophan decarboxylase and strictosidine synthase cDNA from Catharanthus roseus // Plant Cell Rep. -1999, T.19. - C.191-196;

82. Gelvin S.B. Agrobacterium and plant genes involved in T-DNA transfer and integration // Annu Rev Plant Phys Plant Mol Biol. - 2000. T.51. -C.223-256;

83. Gelvin S.B. Agrobacterium-mediated plant transformation: the biology behind the "gene-jockeying" tool // Microbiol Mol Biol Rev. - 2003, T. 67 - C.16-37;

84. Georgakis N. et al. Comparative structural and functional analysis of phi class glutathione transferases involved in multiple-herbicide resistance of grass

weeds and crops //Plant Physiology and Biochemistry. - 2020. - Т. 149. - С. 266276.

85. Georgiev M.I., Agostini E., Ludwig-Müller J., Xu J. Genetically transformed roots: from plant disease to biotechnological resource // Trends Biotechnol. -2012, T.30. - C.528-537. [doi: 10.1016/j.tibtech.2012.07.001];

86. Georgiev M.I., Eibl R., Zhong J. J. Hosting the plant cells in vitro: Recent trends in bioreactors // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2013, T.97. -C.3787-3800. [doi: 10.1007/s00253-013-4817-x];

87. Georgiev M.I., Pavlov A.I., Bley T. Hairy root type plant in vitro systems as sources of bioactive substances // Appl Microbiol Biot. - 2007, T.74. -C. 1175-1185. [doi:10.1007/s00253-007-0856-5];

88. Gill S.S., Tuteja N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants // Plant Physiol Biochem. -2010, T.48, №12. - C. 909-939. [doi: 10.1016/j.plaphy.2010.08.016];

89. Giri A., Narasu M. L. Transgenic hairy roots: recent trends and applications //Biotechnology advances. - 2000. - Т. 18. - №. 1. - С. 1-22.

90. Guivarch A., Boccara M., Prouteau M., Chriqui D. Instability of phenotype and gene expression in long-term culture of carrot hairy root clones //Plant Cell Rep. - 1999, №19. - С.43-50. [doi: 10.1007/s002990050708];

91. Gutierrez-Valdes N., Häkkinen S.T., Lemasson C., Guillet M., Oksman-Caldentey K., Ritala A., Cardon F. Hairy Root Cultures - A Versatile Tool With Multiple Applications // Frontiers in Plant Science. - 2020, T. 11 - 33 стр. [doi:10.3389/fpls.2020.00033];

92. Hagemeyer J. Heavy Metal Stress in Plants: Ecophysiology of plant growth under heavy metal stress / J. Hagemeyer. - Берлин: Springer, 1999. - 222 стр.;

93. Häkkinen S. T. et al. Enhanced secretion of tropane alkaloids in Nicotiana tabacum hairy roots expressing heterologous hyoscyamine-6ß-hydroxylase //Journal of experimental botany. - 2005. - Т. 56. - №. 420. - С. 2611-2618.

94. Häkkinen S.T., Moyano E., Cusido R.M., Oksman-Caldentey K-M. Exploring the Metabolic Stability of Engineered Hairy Roots after 16 Years Maintenance // Front. Plant Sci. - 2016, T.7. - C. 1486-1494. [doi: 10.3389/fpls.2016.01486];

95. Hamill J.D., Parr A.J., Rhodes M.J.C., Robins R.J., Walton N.J. New routes to plant secondary products // BioTechnol. - 1987, T.5. - C.800-804;

96. Hammond-Kosack K.E., Jones J.D. Resistance gene-dependent plant defense responses // Plant Cell. - 1996, T.8, №10. - C.1773-1791. [doi: 10.1105/tpc.8.10.1773];

97. Hansen G., Vaubert D., Clerot D., Tempe J., Brevet J. A new open reading frame, encoding a putative regulatory protein, in Agrobacterium rhizogenes T-DNA // C R Acad Sci III. - 1994, T.317. - C.49-53;

98. Hawrylak B., Matraszek R., Szymanska M. Response of lettuce (Lactuca sativa L.) to selenium in nutrient solution contaminated with nickel // Veg Crop Res Bull. - 2007, T.67. - C.63-70;

99. Hirai M.Y. A robust omics-based approach for the identification of glucosinolate biosynthetic genes // Phytochem Rev. - 2009, T.8. - C.15-23;

100. Hirata K., Mukai M., Goda S. Cryopreservation of hairy root cultures of Vinca minor (L.) by encapsulation-dehydration // Biotechnology Letters. - 2002, T.24. - C.371-376;

101. Hong S. B. et al. Terpenoid indole alkaloid production by Catharanthus roseus hairy roots induced by Agrobacterium tumefaciens harboring rol ABC genes //Biotechnology and bioengineering. - 2006. - T. 93. - №. 2. - C. 386-390.

102. Hoque M.A., Okuma E., Banu M.N. Exogenous proline mitigates the detrimental effects of salt stress more than exogenous betaine by increasing antioxidant enzyme activities // Journal of Plant Physiology. - 2007, T.164, №5. -C.553-561. [doi: 10.1016/j.jplph.2006.03.010];

103. Hui F., Liu J., Gao Q., Lou B. Piriformospora indica confers cadmium tolerance in Nicotiana tabacum // Journal of Environmental Sciences (China). - 2015, T.37. - C.184-191. [doi: 10.1016/jjes.2015.06.005];

104. Isogai A., Fukuchi N., Hayashi M., Kamada H., Harada H., Suzuki A. Mikimopine, an opine in hairy roots of tobacco induced by Agrobacterium rhizogenes // Phytochemistry. - 1990, T.29. - C.3131-3134;

105. Jaleel A.C., Lakshmanan G.M.A., Gomathinayagam M., Panneerselvam R. Triadimefon induced salt stress tolerance in Withania somnifera and its relationship to antioxidant defense system // South African Journal of Botany. - 2008. - №74. - C.126-132. [doi:10.1016/j.sajb.2007.10.003];

106. Joshi A., Teng W.L. Cryopreservation of Panax ginseng cells. Plant Cell Rep. 2000. 19:971-977

107. Jung D.W., Sung C.K., Touno K., Yoshimatsu K., Shimomura K. Cryopreservation of Hyoscyamus niger adventitious roots by vitrification. J Plant Physiol. 2001. 158:801-805

108. Kajikawa M., Hirai N., Hashimoto T. A PIP-family protein is required for biosynthesis of tobacco alkaloids // Plant Mol. Biol. - 2009, T.69. C.287-298;

109. Karuppusamy S. A review on trends in production of secondary metabolites from higher plants by in vitro tissue, organ and cell cultures // J Med Plants Res. - 2009. T. 3. - C.1222-1251;

110. Khan A.A., Ellis D.R., Huang X., Norton G.J., Meharg A.A., Salt D.E., Csonka L.N. Glutathione-S-transferase from the arsenic hyperaccumulator fern Pteris vittata can confer increased arsenate resistance in Escherichia coli // bioRxiv. - 2018. - C.379511. [doi: 10.1101/379511];

111. Khedr A.H.A., Abbas M.A., Abdel W.A.A., Quick W.P., Abogadallah G.M., Proline induces the expression of salt-stress-responsive proteins and may improve the adaptation of Pancratium maritimum L. to salt-stress // Journal of Experimental Botany. - 2003, T.54, №392. - C.2553-2562, [doi: 10.1093/jxb/erg277];

112. Kim O.T., Bang K.H., Shin Y.S., Lee M.J., Jung S.J., Hyun D.Y., Kim Y.C., Seong N.S., Cha S.W., Hwang B. Enhanced production of asiaticoside from hairy root cultures of Centella asiatica (L.) Urban elicited by methyl jasmonate // Plant Cell Rep. - 2007, T.26. - C. 1941-1949;

113. Kim Y., Wyslouzil B., Weathers P. Secondary metabolism of hairy root cultures in bioreactors // In Vitro Cell Dev Biol Plant. - 2002, T.38. C. 1-10;

114. Kim Y., Wyslouzil B.E., Weathers P.J. A comparative study of mist and bubble column reactors in the in vitro production of artemisinin // Plant Cell Rep. - 2001. - T. 20. - C.451-455;

115. Kiselev K.V., Dubrovina A.S., Veselova M.V., Bulgakov V.P., Fedoreyev S.A., Zhuravlev Y.N. The rolB gene-induced overproduction of resveratrol in Vitis amurensis transformed cells // J. Biotechnol. - 2007, T.128. -C.681-692. [doi: 10.1016/j.jbiotec.2006.11.008];

116. Kuluev B. R., Safiullina M. G., Knyazev A. V., Chemeris A. V. Morphological analysis of transgenic tobacco plants expressing the PnEXPA3 gene of black poplar (Populus nigra) // Russian Journal of Developmental Biology. -2013, T. 44. - C. 129-134. [doi: 10.1134/S106236041303003X]

117. Kuluev B.R., Avalbaev A.M., Mikhaylova E.V., Nikonorov Y.M., Berezhneva Z.A., Chemeris A.V. Expression profiles and hormonal regulation of tobacco expansin genes and their involvement in abiotic stress response // Journal of Plant Physiology. - 2016, T.206. - C. 1-12. [doi: 10.1016/j.jplph.2016.09.001];

118. Kuluev B.R., Berezhneva Z.A., Mikhaylova E.V., Chemeris A.V. Growth of transgenic tobacco plants with changed expression of genes encoding expansins under the action of stress factors // Russian Journal of Plant Physiology. - 2018, T. 65, №. 2. - C. 211-221. [doi: 10.1134/S1021443718020036];

119. Kuluev B.R., Knyazev A.V., Mikhaylova E.V., Chemeris A.V. The role of expansin genes PtrEXPA3 and PnEXPA3 in the regulation of leaf growth in poplar // Russian Journal of Genetics. - 2017a. T.53. - C.651-660. [doi: 10.1134/S1022795417060084];

120. Kuluev B.R., Safiullina M.G. Regulation of cell expansion in plants // Uspekhi sovremennoi biologii. - 2015, T.135, №2. -C.148-163;

121. Kuluev B.R., Vershinina Z.R., Knyazev A.V., Chemeris D.A., Baimiev An.Kh., Chumakov M.I., Baimiev Al.Kh., Chemeris A.V. Plant hairy roots are important instrumentation for researchers and powerful phytochembiofactory for manufacturers // Biomics. - 2015. T.2. - C. 70-120;

122. Kumar V., Sharma A., Prasad B.C.N., Gururaj H.B., Ravishankar G.A. Agrobacterium rhizogenes mediated genetic transformation resulting in hairy root formation is enhanced by ultrasonication and acetosyringone treatment // Electron J Biotechn. - 2006. T.9. - C. 349357;

123. Kuzovkina I.N., Schneider B. Genetically transformed root cultures-generation, properties and application in plant sciences // Prog Bot. - 2006. T. 67. - C.275-314.

124. Kwok K.H., Doran P.M. Kinetic and stoichiometric analysis of hairy roots in a segmented bubble column reactor // Biotechnol. Prog. - 1995, T.11. -C.429-435;

125. Lambert C., Tepfer D. Use of Agrobacterium rhizogenes to create transgenic apple trees having an altered organogenic response to hormones // Theor Appl Genet. - 1992, T.85. - C.105-109. [doi:10.1007/ BF00223851];

126. Lambert E., Goossens A., Panis B. Cryopreservation of hairy root cultures of Maesa lanceolata and Medicago truncatula // Plant Cell Tiss Organ Cult. - 2009, T. 96, - C. 289-296. [doi:10.1007/s11240-008-9486-6];

127. Le Flem-Bonhomme V., Laurain-Mattar D., Fliniaux M.A. Hairy root induction of Papaver somniferum var. album, a difficult-to-transform plant by A. rhizogenes LBA 9402 // Planta. -2004. T.218. - C.890-893;

128. Li F.X., Jin Z.P., Zhao D.X., Cheng L.Q., Fu C.X., Ma F. Overexpressio of the Saussurea medusa chalcone isomerase gene in S. involucrata hairy root cultures enhances their biosynthesis of apigenin // Phytochemistry. -2006, T. 67. -C.553-560;

129. Lima J.E., Benedito V.A., Figueira A., Peres L.E. Callus, shoot and hairy root formation in vitro as affected by the sensitivity to auxin and ethylene in tomato mutants // PlantCellRep. - 2009, T.28. - C. 1169-1177;

130. Lin C., Choi H.S., Cho H.T. Root hair-specific EXPANSIN A7 is required for root hair elongation in Arabidopsis // Molecules and Cells. - 2011. T. 31. - C. 393-397. [doi: 10.1007/s10059-011-0046-2];

131. Lin H.W., Kwok K.H., Doran P.M. Production of podophyllotoxin using cross-species coculture of Linum flavum hairy roots and Podophyllum hexandrum cell suspensions // Biotechnol Prog. - 2003. T.19. - C.1417-1426;

132. Loaiza-Velarde J.G., Mangrich M.E., Campos-Vargas R., Saltveit M.E. Heat shock reduces browning of fresh-cut celery petioles // Postharvest Biology and Technology. - 2003. - T.27. - C. 305-311;

133. Marinova D., Ribarova F., Atanassova M., Total phenolic and total flavonoids in Bulgarian fruits and vegetables// Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy. - 2005. - T. 40. - № 3. - P. 255-260;

134. Matveeva T.V. Agrobacterium-mediated transformation in the evolution of plants //Agrobacterium Biology. - Springer, Cham, 2018. - C. 421441;

135. Matveeva T.V., Bogomaz D.I., Pavlova O.A., Nester E.W., Lutova L.A. Horizontal gene transfer from genus Agrobacterium to the plant Linaria in nature // Mol. Plant Microbe Interact. - 2012, T. 25. - C. 1542-1551. [doi: 10.1094/MPMI-07-12-0169-R];

136. Meena M., Prasad V., Zehra A., Gupta V.K. and Upadhyay R.S. Mannitol metabolism during pathogenic fungal - host interactions under stressed conditions // Front. Microbiol. - 2015, T.6. - C.1019. [doi: 10.3389/fmicb.2015.01019];

137. Meyer A., Tempe J., Costantino P. Hairy root: a molecular overview. Functional analysis of Agrobacterium rhizogenes T-DNA genes //Plant-microbe interactions. - 2000. - T. 5. - C. 93-139.

138. Mikhaylova E.V., Kuluev B.R., Yasybaeva G.R., Chemeris A.V. Creation of Withania somnifera hairy root cultures and estimation of their growth parameters on solid and liquid medium // Yu.A. Ovchinnikov bulletin of biotechnology and physical and chemical biology. - 2017, T.13, №2. - C.40-46;

139. Minibayeva, F.V., Kolesnikov, O.P., Gordon, L.K. Contribution of a plasma membrane redox system to the superoxide production by wheat root cells // Protoplasma. - 1998, T. 205. - C. 101-106. [doi: 10.1007/BF01279299];

140. Miura K, Tada Y. Regulation of water, salinity, and cold stress responses by salicylic acid // Front Plant Sci. - 2014, T. 5, №4. [doi: 10.3389/fpls.2014.00004];

141. Mukundan U., Carvalho E.B., Curtis W.R. Growth and pigment production by hairy root cultures of Beta vulgaris L. in a bubble column reactor // Biotechnol Lett. - 1998, T.20, №5. - C.469-474;

142. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiologia Plantarum. - 1962, T.15. -C.473-497;

143. Murphy M.P. How mitochondria produce reactive oxygen species // Biochem J. - 2009, T.417, №1. - C.1-13. [doi: 10.1042/BJ20081386];

144. Murthy H.N., Dijkstra C., Anthony P., White D.A., Davey M.R., Power J.B., Paek K.Y. Establishment of Withania somnifera hairy root cultures for the production of withanolide A // Journal of integrative plant biology. - 2008, T.50, №8, - C.975-981;

145. Musin Kh.G., Yakupova A.B., Mikhaylova E.V., Kuluev B.R. Growth characteristics of tobacco and Withania somnifera hairy root cultures in different volume of flasks and nutrient media // Yu.A. Ovchinnikov Bulletin of Biotechnology and Physical and Chemical Biology. - 2017, T. 13, №. 2. - C. 4650;

146. Nader B.L., Taketa A.T., Pereda-Miranda R., Villarreal M.L. Production of triterpenoids in liquid-cultivated hairy roots of Galphimia glauca // Planta Med. - 2006. - T.72. - C.842-844;

147. Nagatome H., Yamamoto T., Taya M., Tanaka N. Viability of plant hairy roots is sustained without propagation in low sugar medium kept at ambient temperature // Biochemical Engineering Journal. - 2000, T. 6, №1. - C. 75-80. [doi: 10.1016/S 1369-703X(00)00077-2];

148. Nedelkoska T.V., Doran P.M. Hyperaccumulation of cadmium by hairy roots of Thlaspi caerulescens // Biotechnol. Bioeng. - 2000, T.67. - C.607-615. [doi:10.1002/(SICI)1097-0290(20000305)67:5<607::AID-BIT11>3.0.C0;2-3];

149. Nianiou-Obeidat I., Madesis P., Kissoudis C. Plant glutathione transferase-mediated stress tolerance: functions and biotechnological applications // Plant Cell Rep. - 2017, T.36. - C. 791-805. [doi:10.1007/s00299-017-2139-7];

150. Nikravesh F., Khavari-Nejad R.A., Rahimian H. Study of antioxidant enzymes activity and isozymes pattern in hairy roots and regenerated plants in Nicotiana tabacum // Acta Physiol Plant. - 2012, T.34. - C.419-427. [doi: 10.1007/s11738-011-0838-1];

151. Nilsson O., Olsson O. Getting to the root: the role of the Agrobacterium rhizogenes rol genes in the formation of hairy roots //Physiologia Plantarum. - 1997. - T. 100. - №. 3. - C. 463-473.

152. Nürnberger T. Signal perception in plant pathogen defense // Cell. Mol. Life Sci. - 1999, T.55. - C. 167-182. [doi:10.1007/s000180050283];

153. Ogden, R.C., and Adams, D.A. Electrophoresis in agarose and acrylamide gels // Methods Enzymol. - 1987, T. 152. - C. 61-87;

154. Oh S.Y., Wu C.H., Popova E. Cryopreservation of Panax ginseng Adventitious Roots // J. Plant Biol. - 2009, T.52. - C.348-354. [doi: 10.1007/s12374-009-9045-7];

155. Ohls son A.B., Berglund T. Effect of high MnSO4 levels on cardenolide accumulation by Digitalis lanata tissue cultures in light and darkness // J Plant Physiol. - 1989, T. 135. - C.505-507;

156. Panchuck I.I. Volkov R.A., Schoff F. Heat stress and heat shock transcription factor-depend expression and activity of ascorbate peroxidase in Arabidopsis // Plant Physol. - 2002, T.129. - C. 838-853;

157. Park S-U., Facchini P.J. Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of opium poppy, Papaver somniferum L., and California poppy, Eschscholzia californica Cham., root cultures // J Exp Bot. - 2000, T.347. -C.1005-1016;

158. Patra N., Srivastava A.K. Mass Production of Artemisinin Using Hairy Root Cultivation of Artemisia annua in Bioreactor. // Bioprocessing of Plant In Vitro Systems, Reference Series in Phytochemistry / Pavlov A., Bley T. - Хам: Springer International Publishing AG, 2017. - C.1-17. [doi: 10.1007/978-3-319-32004-5_20-1];

159. Pavlov A., Bley T. Betalains biosynthesis by Beta vulgaris L. hairy root culture in a temporary immersion cultivation system //Process Biochemistry. -2006. - Т. 41. - №. 4. - С. 848-852.

160. Payne J., Bringi V., Prince C., Schuler M.L. Plant cell and tissue culture in liquid systems / G. F Payne. - Мюнхен: Carl Hanser Verlag, 1991. -346 стр.;

161. Peebles C. A. M., Sander G. W., Li M., Shanks J. V., San K. Y. Five-year maintenance of the inducible expression of anthranilate synthase in catharanthus roseus hairy roots // Biotechnol. Bioeng. - 2009, T.102. - C.1521-1525. [doi:10.1002/bit.22173];

162. Peebles C.A., Gibson S.I., Shanks J.V., San K.Y. Long-Term Maintenance of a Transgenic Catharanthus roseus Hairy Root Line. // Biotechnol Prog, - 2007, Т. 23, №. 6. - С. 1517-1518;

163. Petersen S. G. et al. Structure and function of root-inducing (Ri) plasmids and their relation to tumor-inducing (Ti) plasmids //Physiologia Plantarum. - 1989. - Т. 77. - №. 3. - С. 427-435.

164. Petit A., David C., Dahl G.A., Ellis J.G., Guyon P., Casse-Delbart F.,

Tempe J. Further extension of the opine concept: plasmids in Agrobacterium

156

rhizogenes cooperate for opine degradation // Mol Gen Genet. -1983, T.190. -C.204-214;

165. Piatczak E., Krolicka A., Wysokinska H. Genetic transformation of Centaurium erythraea Rafn by Agrobacterium rhizogenes and the production of secoiridoids // Plant Cell Rep. - 2006, T. 25. - C.1308-1315;

166. Porter J.R. Host range and implications of plant infection by Agrobacterium rhizogenes // Crit Rev Plant Sci. - 1991, T.10. - C.387-421;

167. Prieto P., Pineda M., Aguilar M. Spectrophotometry Quantitation of Antioxidant Capacity through the Formation of a Phosphomolybdenum Complex: Specific Application to the Determination of Vitamin E // Analytical Biochemistry.

- 1999, T. 269, № 2. - C.337-341;

168. Ramakrishnan D., Salim J., Curtis W. R. Inoculation and tissue distribution in pilot-scale plant root culture bioreactors //Biotechnology techniques.

- 1994, Т. 8, №. 9. - С. 639-644;

169. Raves M. L. et al. Structure of acetylcholinesterase complexed with the nootropic alkaloid,(-)-huperzine A //Nature structural biology. - 1997. - Т. 4. -№. 1. - С. 57-63.

170. Ray A. B., Gupta M. Withasteroids, a growing group of naturally occurring steroidal lactones // Fortschritte der Chemie organischer Naturstoffe/Progress in the Chemistry of Organic Natural Products. - Вена: Springer, 1994. - С. 1-106;

171. Reed B.M., Uchendu E. Controlled rate cooling // Plant cryopreservation: a practical guide. - Нью-Йорк: Springer, 2008. - С. 77-92.

172. Riker A. J. et al. Studies on infectious hairy root of nursery apple trees //Journal of Agricultural Research. - 1930. Т. 41. №. 7. - C.507-540;

173. Robins R.J. The application of root cultures to problems of biological chemistry // Nat Prod Rep. - 1998, T. 15. - C. 549-570;

174. Ron M., Kajala K., Pauluzzi G., Wang D., Reynoso M.A., Zumstein

K., Garcha J., Winte S., Masson H., Inagaki S., Federici F., Sinha N., Deal R.B.,

Bailey-Serres J., Brady S.M. Hairy root transformation using Agrobacterium

157

rhizogenes as a tool for exploring cell type-specific gene expression and function using tomato as a model // Plant Physiol. - 2014, T. 166, №2. - C.455-469;

175. Rossi L., Tinland B., Hohn B. Role of virulence proteins of Agrobacterium in the plant //The Rhizobiaceae. - Springer, Dordrecht, 1998. - C. 303-320;

176. Ryder M. H., Tate M. E., Kerr A. Virulence properties of strains of Agrobacterium on the apical and basal surfaces of carrot root discs //Plant physiology. - 1985, T. 77, №. 1. - C. 215-221;

177. Sabirzhanova I.B., Sabirzhanov B.E., Chemeris A.V., Veselov D.S., Kudoyarova G.R. Fast changes in expression of expansin gene and leaf extensibility in osmotically stressed maize plants // Plant Physiology and Biochemistry. - 2005. T. 43. - C. 419-422;

178. Sanita Di Toppi L., Lambardi M., Pecchion N., Pazzagli L., Durante M., Gabbrielli R. Effects of Cadmium Stress on Hairy Roots of Daucus carota // Journal of Plant Physiology. - 1999, T.154, №.3. - C.385-391;

179. Savitha B.C., R. Thimmaraju, N. Bhagyalakshmi, G.A. Ravishankar, Different biotic and abiotic elicitors influence betalain production in hairy root cultures of Beta vulgaris in shake-flask and bioreactor // Process Biochemistry. -2006, T. 41, № 1. - C. 50-60;

180. Schmidt J.F., Moore M.D., Pelcher L.E., Covello P.S. High efficiency Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of Saponaria vaccaria L. (Caryophyllaceae) using fluorescence selection // Plant Cell Rep. - 2007, T.26. -C. 1547-1554.

181. Schmülling T., Schell J., Spena A. Single genes from Agrobacterium rhizogenes influence plant development //The EMBO journal. - 1988. - T. 7. - №. 9. - C. 2621-2629;

182. Scott L. J., Goa K. L. Galantamine //Drugs. - 2000. - T. 60. - №. 5. -C. 1095-1122.

183. Sevon N., Oksman-Caldentey K-M. Agrobacterium rhizogenes mediated transformation: root cultures as a source of alkaloids // Planta Med. -2002, T. 68. - C.859-868;

184. Shi M., Kwok K.W., Wu J.Y. Enhancement of tanshinone production in Salvia miltiorrhiza Bunge (red or Chinese sage) hairy-root culture by hyperosmotic stress and yeast elicitor // Biotechnol Appl Biochem. - 2007, T.46. -C.191-196;

185. Sinkar, V.P., White, F.F., Gordon, M.P. Molecular biology of Ri-plasmid - A review. // J. Biosci. - 1987, T. 11. - C. 47-57. [doi: 10.1007/BF02704657];

186. Sivakumar G., Yu K. W., Paek K. Y. Production of biomass and ginsenosides from adventitious roots of Panax ginseng in bioreactor cultures //Engineering in life sciences. - 2005. - T. 5. - №. 4. - C. 333-342;

187. Shashank K., Pandey A. K.. Chemistry and Biological Activities of Flavonoids: An Overview//Scientific World Journal [Electronic]. - 2013. - T.2013. - C. 162750;

188. Sosa A.L.G., Agostini E., Medina M.I. Antioxidant response of tobacco (Nicotiana tabacum) hairy roots after phenol treatment // Plant Physiol Biochem. - 2011, T.49, №9. - C.1020-1028. [doi: 10.1016/j.plaphy.2011.07.009];

189. Spano L., Mariotti D., Pezzotti M. Hairy root transformation in alfalfa (Medicago sativa L.) // Theoret. Appl. Genetics. - 1987, T. 73, - C.523-530. [doi:10.1007/BF00289189];

190. Srivastava S., Srivastava A.K. Hairy root culture for mass-production of high-value secondary metabolites // Crit Rev Biotechnol. - 2007, T. 27. - C.29-43.

191. Stachel S.E., Messens E., Van Montagu M., Zambryski P. Identification of the signal molecules produced by wounded plant cells that activate T-DNA transfer in Agrobacterium tumefaciens // Nature. - 1985, T.318. -C.624-629;

192. Stanton B.G. Agrobacterium in the Genomics Age // Plant Physiol. -2009, T. 150, №4. -C.1665-1676. [doi: 10.1104/pp.109.139873];

193. Stiles A. R., Liu C. Z. Hairy root culture: bioreactor design and process intensification //Biotechnology of hairy root systems. - Springer, Berlin, Heidelberg, 2013. - С. 91-114;

194. Sutherland K.M., Coe A., Gast R.J., Plummer S., Suffridge C.P., Diaz J.M., Bowman J.S., Wankel S.D., Hansel C.M. Extracellular superoxide production by key microbes in the global ocean // Limnol Oceanogr. - 2019, T.64. - C. 2679-2693. [doi: 10.1002/lno. 11247];

195. Suzuki K. et al. Ti and Ri plasmids //Microbial megaplasmids. -Springer, Berlin, Heidelberg, 2009. - С. 133-147;

196. Suzuki K., Tanaka N., Kamada H., Yamashita I. Mikimopine synthase (mis) gene onpRi1724 // Gene. - 2001, T. 263. - C.49-58;

197. Szabados L., Savouré A. Proline: a multifunctional amino acid // Trends Plant Sci. - 2010, T.15, №2. - С.89-97. [doi: 10.1016/j.tplants.2009.11.009];

198. Talano M. A., Wevar Oller A. L., González P. S., Agostini E. Hairy roots, their multiple applications and recent patents // Recent Pat. Biotechnol. -2012 T. 6. - C. 115-133. [doi:10.2174/187220812801784713];

199. Tao J., Li L. Genetic transformation of Torenia fournieri L. mediated by Agrobacterium rhizogenes // South Afr J Bot. - 2006, T.72. - C.211-216;

200. Taylor N.L., Millar A.H. Oxidative stress and plant mitochondria// Methods in molecular Biology. - 2007, T. 372. - C. 389-403;

201. Teoh K. H. et al. Cryopreservation of transformed (hairy) roots of Artemisia annua //Cryobiology. - 1996. - Т. 33. - №. 1. - С. 106-117.

202. Tepfer D. Transformation of several species of higher plants by agrobacterium rhizogenes: Sexual transmission of the transformed genotype and phenotype // Cell. - 1984, T.37, № 3. - C.959-967.

203. Tepfer D., Metzger L., Prost R. Use of roots transformed by

Agrobacterium rhizogenes in rhizosphere research: applications in studies of

160

cadmium assimilation from sewage sludges // Plant Mol Biol. - 1989, T.13. -C.295-302;

204. Thimmaraju B.N., Ravishankar G.A. In situ and ex situ adsorption and recovery of betalains from hairy root cultures of Beta vulgaris // Biotechnol Prog. - 2004, T. 20. - C.777-785;

205. Thimmaraju R., Bhagyalakshmi N., Narayan M. S., Ravishankar G. A. Kinetics of pigment release from hairy root cultures of Beta vulgaris under the influence of pH, sonication, temperature and oxygen stress // Process Biochem. -2003, T.38. - C. 1069-1076. [doi:10.1016/S0032-9592(02)00234-0];

206. Thomashow M.F. Plant Cold Acclimation: Freezing Tolerance Genes and Regulatory Mechanisms // Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. - 1999, T. 50. - C. 571-599;

207. Thwe A, Valan Arasu M, Li X, et al. Effect of Different Agrobacterium rhizogenes Strains on Hairy Root Induction and Phenylpropanoid Biosynthesis in Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn) // Front Microbiol. - 2016, T. 7. - C.318. [doi:10.3389/fmicb.2016.00318];

208. Tiwari R.K., Trivedi M., Guang Z.C. Genetic transformation of Gentiana macrophylla with Agrobacterium rhizogenes: growth and production of secoiridoid glucoside gentiopicroside in transformed hairy root cultures // Plant Cell Rep. - 2007, T.26. - 199-210. [doi:10.1007/s00299-006-0236-0];

209. Tossounian M.A., Wahni K., Van Molle I. Redox-regulated methionine oxidation of Arabidopsis thaliana glutathione transferase Phi9 induces H-site flexibility // Protein Science: a Publication of the Protein Society. - 2019, T.28, №1. - C.56-67. [doi: 10.1002/pro.3440];

210. Touno K., Yoshimatsu K., Shimomura K. Characteristics of Atropa belladonna hairy roots cryopreserved by vitrification method // Cryo Letters. -2006, T.27. - C.65-72;

211. Trick H. N., Finer J. J. SAAT: sonication-assisted Agrobacterium-mediated transformation //Transgenic Research. - 1997. - T. 6. - №. 5. - C. 329336.

212. Turrens, J.F. Mitochondrial formation of reactive oxygen species // The Journal of Physiology. - 2003, T.552. - C. 335-344. [doi: 10.1111/j. 1469-7793.2003.00335.x]

213. Tuteja N. Mechanisms of high salinity tolerance in plants // Methods Enzymol. - 2007, T.428. - C.419-438;

214. Udomsuk L., Jarukamjorn K., Tanaka H., Putalun W. Improved isoflavonoid production in Pueraria candollei hairy root cultures using elicitation // Biotechnol. Lett. - 2011, T.33. - C. 369-374. [doi:10.1007/s10529-010-0417-3];

215. Uozumi N. Large-scale production of hairy root //Recent Progress of Biochemical and Biomedical Engineering in Japan II. - Springer, Berlin, Heidelberg, 2004. - C. 75-103.

216. Vaish S., Awasthi P., Tiwari S., Tiwari S.K., Gupta D., Basantani M.K. In silico genome-wide identification and characterization of the glutathione S-transferase gene family in Vigna radiate // Genome. - 2018. T. 61. C. 311-322. [doi: 10.113 9/gen-2017-0192];

217. Valdes F.J.A., Collier R., Wang Y., Huo N., Gu Y., Thilmony R., Thomson J.G. Draft genome sequence of Agrobacterium rhizogenes strain NCPPB2659 // Genome Announc. - 2016, T. 4, №4. - C. e00746-16. [doi: 10.112 8/genomeA.00746-16];

218. Van Rensburg L., Krüger G. H. J. Evaluation of components of oxidative stress metabolism for use in selection of drought tolerant cultivars of Nicotiana tabacum L //Journal of Plant Physiology. - 1994. T. 143. №. 6. - C. 730-737;

219. Vanhala L., Hiltunen R., Oksman-Caldentey K. M. Virulence of different Agrobacterium strains on hairy root formation of Hyoscyamus muticus //Plant cell reports. - 1995. - T. 14. - №. 4. - C. 236-240.

220. Veena V., Taylor C.G. Agrobacterium rhizogenes: recent developments and promising applications // In Vitro Cell.Dev.Biol.-Plant. - 2007, T. 43. - C. 383-403. [doi:10.1007/s11627-007-9096-8];

221. Verpoorte R., Contin A., Memelink J. Biotechnology for the production of plant secondary metabolites // Phytochem Rev. - 2002, T. 1. - C. 1325.

222. Vos R. M. E., Van Bladeren P. J. Glutathione S-transferases in relation to their role in the biotransformation of xenobiotics // Chemico-biological interactions. - 1990. T. 75. №. 3. - C. 241-265;

223. Wang J.W., Wu J.Y. Effective elicitors and process strategies for enhancement of secondary metabolite production in hairy root cultures // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. - 2013, T.134. - C. 55-89. [doi:10.1007/10_2013_183];

224. Wang L., Chen Q., Xin D., Qi Z., Zhang C., Li S., Jin Y., Li M., Mei H., Su A., Wu X. Overexpression of GmBIN2, a soybean glycogen synthase kinase 3 gene, enhances tolerance to salt and drought in transgenic Arabidopsis and soybean hairy roots // Journal of Integrative Agriculture. - 2018, T.17, №9. - C. 1959-1971

225. Wang Z., Zhang Y., Huang Z. Antioxidative response of metal-accumulator and non-accumulator plants under cadmium stress // Plant Soil. -2008, T.310. - C. 137. [doi: 10.1007/s11104-008-9641-1];

226. Webb K.J., Jones S., Robbins M.P., Minchin F.R. Characterization of transgenic root cultures of Trifolium repens, Trifolium pratense and Lotus corniculatus and transgenic plants of Lotus corniculatus // Plant Sci. - 1990, T. 70. - C. 243-254;

227. Weller S.A., Stead D.E., Young J.P. Recurrent outbreaks of root mat in cucumber and tomato are associated with a monomorphic, cucumopine, Ri-plasmid harboured by various Alphaproteobacteria // EMS Microbiol Lett. - 2006, T. 258. - C.136-143;

228. Wheathers P.J., Bunk G., McCoy M.C. The effect of phytohormones on growth and artemisinin production in Artemisia annua hairy roots // In vitro Cell Dev Biol. Plant. - 2005. T. 41. - C. 47-53;

229. White F.F., Garfinkel D.J., Huffman G.A., Gordon M.P., Nester E.W. Sequences homologous to Agrobacterium rhizogenes T-DNA in the genomes of uninfected plants // Nature. - 1983, T.301. C.348-350;

230. Wilce M.C.J., Parker M.W. Structure and function of glutathione S-transferases // Biochim Biophys Acta. - 1994, T.1205. - C.1-18;

231. Williams, G.R.C., Doran, P.M. Hairy Root Culture in a Liquid-Dispersed Bioreactor: Characterization of Spatial Heterogeneity // Biotechnol Progress. - 2000, T.16. - C.391-401. [doi:10.1021/bp0000306];

232. Wilson P.D.G., Hilton M.G., Meehan P.T.H., Waspe C.R., Rhodes M.J.C. "The cultivation of transformed roots from laboratory to pilot plant," in Progress in Plant Cellular and Molecular Biology / H.J.J. Nijkamp, L.H.W. Van Der Plas, J. Van Aartrijk. - Dordrecht: Springer, 1990. - C.700-705. [doi:10.1007/978-94-009-2103-0_105]

233. Wise R.R., Naylor A.W. Chilling-enhanced photooxidation: evidence for the role of singlet oxygen and superoxide in the breakdown of pigments and endogenous antioxidants // Plant Physiology. - 1987, T. 83, №2. - C. 278-282;

234. Wu Y., Cosgrove D.J. Adaptation of roots to low water potentials by changes in cell wall extensibility and cell wall proteins // Journal of Experimental Botany. - 2000, T. 51. - C. 1543-1553;

235. Xu J. et al. Transgenic Arabidopsis plants expressing grape glutathione S-Transferase gene (VvGSTF13) show enhanced tolerance to abiotic stress //Biochemistry (Moscow). - 2018. - Т. 83. - №. 6. - С. 755-765.Xu J. et al. Transgenic Arabidopsis plants expressing tomato glutathione S-transferase showed enhanced resistance to salt and drought stress //PloS one. - 2015. - Т. 10. - №. 9. -С. e0136960.

236. Xu Q., Xu X., Shi Y., Xu J., Huang B. Transgenic tobacco plants overexpressing a grass PpEXP1 gene exhibit enhanced tolerance to heat stress // PLOS One. - 2014, T. 8. - C. e100792. [doi: 10.1371/journal.pone.0100792];

237. Xue S.H., Luo X.J., Wu Z.H. Cold storage and cryopreservation of

hairy root cultures of medicinal plant Eruca sativa Mill., Astragalus

164

membranaceus and Gentiana macrophylla Pall // Plant Cell Tiss Organ Cult. -2008, T.92. - C. 251. [doi: 10.1007/s11240-007-9329-x];

238. Yan Q., Hu Z.-D., Wu J.-Y. Synergistic effects of biotic and abiotic elicitors on the production of tanshinones in Salvia miltiorrhiza hairy root culture // Zhongguo Zhong Yao Zu Zhi. - 2006, T.31. - C. 188-191;

239. Yang G., Wang Y., Xia D. Overexpression of a GST gene (ThGSTZl) from Tamarix hispida improves drought and salinity tolerance by enhancing the ability to scavenge reactive oxygen species // Plant Cell Tiss Organ Cult. - 2014, T. 117. - C. 99-112. [doi: 10.1007/s11240-014-0424-5];

240. Yang G. et al. In planta characterization of a tau class glutathione S-transferase gene from Juglans regia (JrGSTTaul) involved in chilling tolerance //Plant cell reports. - 2016. - T. 35. - №. 3. - C. 681-692.

241. Yang S.H., Liu X.F., Guo D.A., Zhen J.H. Induction of hairy roots and anthraquinone production in Rheum palmatum // Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. - 2006, T.18. - C. 1496-1499;

242. Yibrah H.S. Gronroos R. Lindroth A. Franzen H.; Clapham D. Arnold, S.V. Agrobacterium rhizogenes-mediated induction of adventitious rooting from Pinus contorta hypocotyls and the effect of 5-azacytidine on transgene activity // Transgen Res. - 1996, T. 5. - C.75-85;

243. Yoshimatsu, K., Yamaguchi, H., Shimomura, K. Traits of Panax ginseng hairy roots after cold storage and cryopreservation // Plant Cell Reports. -1996, T.15. - C. 555. [doi: 10.1007/BF00232452];

244. Young J. M. et al. A revision of Rhizobium Frank 1889, with an emended description of the genus, and the inclusion of all species of Agrobacterium Conn 1942 and Allorhizobium undicola de Lajudie et al. 1998 as new combinations: Rhizobium radiobacter, R. rhizogenes, R. rubi, R. undicola and R. vitis //International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. -2001. - T. 51. - №. 1. - C. 89-103.

245. Yu R.M., Ma N., Yan C.Y., Zhao Y. Effects of exogenous

phytohormones on hairy root growth of Polygonum multiflorum and biosynthesis

165

of anthraquinonnes in its hairy root cultures // Chin J Biotech. - 2006. T. 22. - C. 619-623;

246. Zambryski P., Joos H., Genetello C., Leemans J., Montagu M.V., Schell J. Ti plasmid vector for the introduction of DNA into plant cells without alteration of their normal regeneration capacity. // EMBO J. - 1983, T.2. - C.2143-2150. [doi: 10.1002/j.1460-2075.1983.tb01715.x]

247. Zambryski P., Tempe J., Schell J. Transfer and function of T-DNA genes from agrobacterium Ti and Ri plasmids in plants // Cell. - 1989, T.56. -193201. [doi: 10.1016/0092-8674(89)90892-1];

248. Zhang C, Sun F, Xiong B, Zhang Z. Preparation of mitochondria to measure superoxide flashes in angiosperm flowers // PeerJ. - 2019, T.7. C. e6708. [doi: 10.7717/peerj.6708];

249. Zhang L, Yang B, Lu B, Kai G, Wang Z, Xia Y, Ding R, Zhang H, Sun X, Chen W, Tang K. Tropane alkaloids production in transgenic Hyoscyamus niger hairy root cultures over-expressing putrescine N-methyltransferase is methyl jasmonate-dependent // Planta. - 2007, T. 225. - C.887-896;

250. Zhao M.R., Li F., Fang Y., Gao Q., Wang W. Expansin-regulated cell elongation is involved in the drought tolerance in wheat // Protoplasma. - 2011, T. 248. - C. 313-323. [doi: 10.1007/s00709-010-0172-2].

251. Zupan J., Zambryski P., Citovsky V. The Agrobacterium DNA transfer complex //Critical Reviews in Plant Sciences. - 1997. - T. 16. - №. 3. - C. 279-295.