Биолошки Потенцијал Врсте Schizophyllum Commune Fries 1815. Из Потопљене Културе У Биопрајмингу Семена Грашка (Pisum Sativum L.)

Abstract

Биопрајминг семена представља напредну технику третмана семена која обезбеђује повећану клијавост и отпорност семена на стрес путем интеграције биолошких и физичких аспеката биоагенаса, укључујући корисне микроорганизме и њихове продукте. Са друге стране, истраживање филаментозних гљива су допринела сазнањима о огромном потенцијалу ових организама у биотехнолошким процесима, а све више је израженија и свест о способности гљива да повећају отпорност биљака на различите услове стреса, што би значајно допринело повећању производње и одрживости пољопривреде. Познато је да врста Schizophyllum commune Fries 1815. синтетише многе корисне метаболите, укључујући и полисахарид (ПХ) шизофилан који је нашао примену у многим индустријама, услед чега је циљ докторске дисертације био испитивање потенцијала ове врсте у биопрајмингу семена грашка (Pisum sativum L.). Први део истраживања је укључивао култивацију два различита соја гљиве S. commune Fr. пореклом из Србије (СРБ) и Италије (ИТА) у потопљеној култури током 7,14, 21 и 28 дана, а затим и припрему и карактеризација различитих екстраката (етанолних – ЕТ, метанолних и полисахаридних – ПСХ) из биомасе и филтрата. Серија in vitroесеја је коришћена за испитивање антиоксидативне, антибактеријске и антиацетилхолинестеразне активности у циљу одабира најпотентнијих екстраката. Резултати прве фазе су значајно допринели разумевању утицаја типа растварача, типа екстракта, методе екстракције и дужине инкубационог периода на јачину испитиваних активности и указали на синергистички ефекат примарних и секундарних метаболита, што је имало велики значај у одабиру екстраката за наставак истраживања. Штавише, прикупљени подаци су обезбедили детаљан увид у различите активности и биохемијске карактеристике екстраката и на тај начин омогућили идентификацију најпотентнијих екстраката у контексту биопрајминга, али и наговестили потенцијал примене у фармакологији. Прелиминарним биопрајмингом семена грашка започет је други део истраживања, где су детаљно проучени ефекти ПСХ и ЕТ екстраката гљиве на параметре квалитета семена грашка и почетног пораста биљака. Будући да ЕТ екстракти нису произвели значајне резултате који би били примењиви у пољопривредној пракси, истраживање се фокусирало на карактеризацију и примену ПСХ екстраката, конкретно егзо (ЕПСХ) и интраполисахарида (ИПСХ) у биопрајмингу. Последња фаза истраживања обухватала је биопрајминг семена грашка са изолованим ЕПСХ и ИПСХ из СРБ и ИТА сојева гљиве, испитивање квалитета семена и почетног пораста биљака након биопрајминга под оптималним условима и у условима стреса односно суше, као и анализу ензимске и неензимске антиоксидативне активности и хемијску карактеризацију екстраката грашка

Позитиван утицај ПХ на енергију клијања и клијавост семена грашка, као и значајно побољшање испитиваних параметара у условима стреса (суше) наговештавају да примена ПХ из S. commune Fr. у биопрајмингу има дугорочне користи за развој биљака, и може значајно да допринесе стимулисању ране фазе развоја и увећање биомасе и приноса у каснијим фазама развоја грашка. Испитивања антиоксидативне активности као и хемијска карактеризација екстраката грашка су значајно допринела сазнањима о утицају биопрајмингу семена на одбранбени механизам биљке у оптималним условима и условима суше. Додатно резултати су указали на огроман потенцијал ПХ изолованих из гљиве S. communeFr. као антиоксиданаса што има значајне последице на наше разумевање одговора биљака на стресне услове и за разраду стратегија које могу помоћи у заштити биљака.

Alternate abstract:

Seed biopriming is an advanced seed treatment technique that provides increased germination and seed resistance to stress through the integration of biological and physical aspects of bioagents, including beneficial microorganisms and their products. On the other hand, the research of filamentous fungi has contributed to the knowledge about the enormous potential of these organisms in biotechnological processes, and the awareness of the ability of fungi to increase the resistance of plants to various stress conditions, which would significantly contribute to the increase in production and the sustainability of agriculture, is becoming more pronounced. It is known that the species Schizophyllum commune Fries 1815 synthesizes many useful metabolites, including the polysaccharide (PH) schizophyllan, which has found application in many industries. Hence, the aim of the doctoral dissertation was to examine the potential of this species in the biopriming of pea seeds (Pisum sativum L.) . The first part of the research included the cultivation of two different strains of the mushroom S. commune Fr. originating from Serbia (SRB) and Italy (ITA) in submerged culture for 7, 14, 21 and 28 days, and then the preparation and characterization of different extracts (ethanolic - ET, methanolic and polysaccharide - PSH) from biomass and filtrate. A series of in vitro assays was used to examine antioxidant, antibacterial and antiacetylcholinesterase activity in order to select the most potent extracts. The results of the first phase significantly contributed to the understanding of the influence of the type of solvent, the type of extract, the extraction method and the length of the incubation period on the strength of the tested activities and indicated the synergistic effect of primary and secondary metabolites, which was of great importance in the selection of extracts for further research. Moreover, the collected data provided a detailed insight into the various activities and biochemical characteristics of the extracts and thus enabled the identification of the most potent extracts in the context of biopriming, but also hinted at the potential of application in pharmacology. The second part of the research was started with the preliminary biopriming of pea seeds, where the effects of PSH and ET mushroom extracts on parameters of pea seed quality and initial plant growth were studied in detail. Since ET extracts did not produce significant results that would be applicable in agricultural practice, research focused on the characterization and application of PSH extracts, specifically exo (EPSH) and intrapolysaccharide (IPSH) in biopriming. The last phase of the research included biopriming of pea seeds with isolated EPSH and IPSH from SRB and ITA mushroom strains, examination of seed quality and initial plant growth after biopriming under optimal conditions and under conditions of stress or drought, as well as analysis of enzymatic and non-enzymatic antioxidant activity and chemical characterization pea extract. The positive effect of PH on the germination energy and germination of pea seeds, as well as the significant improvement of the tested parameters under stress (drought) conditions, indicate that the application of PH from S. commune Fr.