научный журнал по биологии Физиология растений ISSN: 0015-3303

ASADI-SANAM S., HASHEMPOUR A., NEMATZADEH G.A., PIRDASHTI H., YAGHUBIAN Y., ZAVAREH M. — 2015 г.

The freezing hardiness (expressed as LT50) as well as changes in the antioxidant enzymes activity, total protein and lipid peroxidation (MDA content) , total phenolic and flavonoid content, antioxidant capacity, chlorophyll fluorescence (Fv/Fm) of Echinacea purpurea (L.) Moench were investigated. Five-month-old purple coneflower seedlings were kept at 4°C for two weeks to induce cold acclimation. The acclimated seedlings were treated with freezing temperatures (0, –4, –8, –12, –16, and –20°C) for 6 h. The unfrozen control plants were kept at 4°C. The results with lowering freezing temperatures showed a sharp increase of ion leakage and MDA content at –20°C as compared to the nonfreezing temperature. Exposing seedlings to freezing temperatures were accompanied by decreasing dark-adapted chlorophyll fluorescence (Fv/Fm). Freezing stress significantly reduced superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), and catalase (CAT) activity of seedling leaf except at 0°C. With lowering freezing temperature, peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) activity showed a sharp decline to –20°C. Furthermore, total protein and antioxidant capacity of Echinacea leaves were declined significantly after exposure to freezing temperature, and thereafter reached to the highest at - 8°C. Total phenolic content of freezing-treated seedlings was significantly lower than that of the nonfreezing seedlings. Total flavonoid content increased significantly with lowering freezing temperatures. It was found that percentage of freezing injury closely correlated to antioxidant enzymes activity (POD and PPO; r = –0.93) and Fv/Fm ratio (r = –0.77). Based on our results, the freezing tolerance (LT50) of Echinacea seedlings under artificially simulated freezing stress in the laboratory was –7°C.

BUSSO C., ITHURRART L., RICHARDS J.H., TORRES Y. — 2015 г.

The 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) technique has been used during decades to distinguish between dead and alive tissues of perennial grasses. This technique did not consider, however, that dormant (i.e., viable) tissues could exist within those erroneously considered dead tissues, thus being unable to report the true physiological stage of those plant tissues. Development of a procedure able to distinguish between metabolically active or dormant or dead tissues is then critical. This study develops a procedure to classify plant tissues of perennial grasses (Poa ligularis (Nees ex Steud.), Nassella longiglumis (Phil.) Barkworth, Amelichloa ambigua (Speg.) Arriaga & Barkworth, and Piptochaetium napostaense (Speg.) Hack.) in a more appropriate physiological stage (i.e., metabolically active, dormant or dead) than the traditional TTC-technique. Perennial grass seeds or meristematic buds were immersed in a TTC solution to obtain metabolically active (red or pink staining) or unstained (either dormant or dead) tissues. TTC-unstained tissues were placed in Evans Blue solution to separate dormant from dead tissues. The combination of TTC and Evans Blue techniques allowed the separation of metabolically active, dormant or dead tissues. Use of Evans Blue on TTC-unstained seeds and buds allowed to determine that some of these tissues were not dead but dormant (i.e., viable). Among the TTC-unstained tissues between 2 to 35% of total grass seeds and from 19.5 to 42% of all evaluated buds were dormant (viable and potentially able to grow out) but not dead. Combination of TTC and Evans Blue techniques allowed a better classification of the physiological stages of plant tissues (metabolically active, dormant or dead) than the conventional TTC test.

CHEN G., GAO J., HU Z., LIU G., WU X., XIE Q., ZHANG CH. — 2015 г.

Viral infection seriously affects the yield and quality of potato tubers. Breeding of virus-resistant potato (Solanum tuberosum L.) varieties is essential. Introduction of resistance genes from other Solanaceae species into cultivated potato is likely to be a valuable method to achieve durable resistance to potato virus. Tm-22 resistance gene was cloned from tomato cv. KBV and introduced into the binary vector pBIN19 to yield Tm-22-constitutive expression vector under the control of the CaMV 35S promoter. The resultant vector was transferred into potato, and Tm-22 gene was successfully expressed in transgenic potato plants. After infection with TMV, ToMV, PVX, and PVY, transgenic potato plants showed the high level of resistance to these viruses, and potato tuber yield was significantly increased compared to wild type. qRT-PCR results showed that Tm-22 transgenic plants had much lower transcript levels of VIRUS-COAT genes than wild type, even no TMV- and ToMV-COAT RNAs were detected in upper non-inoculated systemic leaves of transgenic lines. These results indicate that Tm-22 confers different resistance responses against viruses depending on its expression level.

BOGDANOVIC PRISTOV J., MAKSIMOVIC V., MITROVIC A., MUTAVDZIC D. — 2015 г.

Changes in total phenolics content (TPC) and total antioxidant activity (TAA) in different morphogenic stages of Tacitus bellus (L.) Moran and J. Meyran (Crassulaceae) direct shoot organogenesis in vitro were examined. A HPLC method was used for the assessment of changes in phenolic profile. Significant decrease in TPC and TAA, as well as the decline of the amount of specific phenolic compounds coincided with the initiation of shoot organogenesis. Additional decrease in TPC and TAA, and the disappearance of procyanidin glycoside, occurred associated with shoot development. Performed correlation analysis suggests phenolics as the main component of nonenzymatic antioxidant system involved in T. bellus direct shoot organogenesis, it argues in favor of involvement of specific phenolics in the regulation of early stages of T. bellus direct shoot organogenesis and indicates different fine regulatory mechanisams of early and late stages of shoot organogenesis.

GAO N., MIN J., QIANG X.M., SHI W.M., ZHAI B.N. — 2015 г.

Phosphorus (P) is an essential element required for plant growth and development. Abiotic stresses, such as cold and P deficiency cause adverse effects on growth of plants, inhibit accumulation or translocation of mineral nutrients such as P, and often constrain the productivity and quality of crops. miR399 as a long-distance signal controls systemic phosphate homeostasis by modulating phosphate uptake and transport. However, overexpression of miR399 causes P toxicity and results in retarded growth. Thus, we constructed a transgenic tomato (Solanum lycopersicum L., C1), which contains foreign gene ath-miR399d under the control of rd29A promoter. In the transgenic C1 expression of the miR399d gene showed a stress-inducible pattern. Results showed that miR399d was moderately up-regulated in response to salinity and cold stresses. In soil, dry weight was enhanced in transgenic tomato under low temperature and P deficiency conditions. The transgenic tomato has potential to improve growth when it is exposed to other abiotic stresses such as salinity and drought.

EDREVA A.M., GESHEVA E. ZH., POUNEVA I.D. — 2015 г.

The fluctuations of hydrogen peroxide and total hydroperoxides were followed up at different time points in UV-B-irradiated cell suspension cultures of the mesophyll green microalga Chlorella vulgaris. A biphasic burst of hydrogen peroxide was recorded, while cell viability was strongly reduced. This pattern is similar to the two-wave oxidative burst in plants expressing hypersensitive response to pathogens and PCD and implies the occurrence of a PCD-like response in UV-B-exposed unicellular green algae.

ВОРОНИН П.Ю., МАЕВСКАЯ С.Н., НИКОЛАЕВА М.К. — 2015 г.

Изучали влияние прогрессирующей почвенной засухи (5 и 7 суток) на активность фотосинтетического СО2/Н2-газообмена, активность аскорбатпероксидазы (АскП) и глутатионредуктазы (ГР), содержание аскорбата (Аск), глутатиона, растворимых углеводов, пролина, хлорофилла и МДА в листьях проростков кукурузы (Zea mays L., сорт Тройная сладость). Полив опытных растений прекращали через восемь дней после появления всходов. На первом этапе засухи (5 суток) активность АскП и ГР, а также содержание Аск, глутатиона, МДА и хлорофилла в листьях опытных растений не изменялись. Первым ответом растений было увеличение содержания редуцирующих сахаров (глюкозы и фруктозы) и пролина, соответственно, в 3.5 и 4.5 раза. Несмотря на незначительное снижение транспирации, фотосинтетический СО2-газообмен не отличался от контроля. При действии засухи в течение 7 суток содержание Аск и активность АскП повысились, соответственно, в 1.3 и 1.2 раза, что свидетельствует об активации аскорбат/глутатионового цикла. Содержание глутатиона и активность ГР при этом не изменялись. Содержание редуцирующих сахаров увеличилось по сравнению с контролем в 2 раза, сахарозы – в 1.5 раза. Содержание пролина возросло в 9 раз, тогда как содержание хлорофилла и МДА не изменялось. Интенсивность фотосинтеза снизилась в два раза, но при этом скорость темнового дыхания не изменилась. Полученные результаты показали, что при засухе включение защитных механизмов происходило в определенной последовательности. На первом этапе засухи (5 суток) увеличение содержания углеводов и пролина обеспечило функционирование осмотических и антиоксидантых систем, необходимых для поддержания фотосинтеза. На втором этапе (7 суток) эффективность работы антиоксидантных систем возросла за счет увеличения активности АскП, а также повышения содержания Аск, растворимых углеводов и пролина. Таким образом, последовательное включение защитных механизмов в ответ на нарастание водного дефицита листа оказалось достаточным для предотвращения окислительного стресса.

ВАЙНЕР А.А., КОЛУПАЕВ Ю.Е., ОБОЗНЫЙ А.И., РЯБЧУН Н.И., ЯСТРЕБ Т.О. — 2015 г.

Исследовали активность антиоксидантных ферментов и содержание осмолитов в проростках озимых ржи (Secale cereale L.), мягкой (Triticum aestivum L.) и твердой (T. durum L.) пшеницы и ячменя (Hordeum vulgare L.), выращиваемых при температуре 20°С (контроль) либо подвергнутых 7-суточному холодовому закаливанию при 2°С и (или) 5-часовому промораживанию при –6°С. Незакаленные проростки ржи отличались от образцов других злаков способностью к выживанию после промораживания при –6°С и более высокой активностью гваяколпероксидазы (ГПО) и высоким содержанием пролина. Закаливание вызывало повышение морозоустойчивости проростков всех исследованных злаков, при этом резистентность ржи и мягкой пшеницы была значительно выше, чем твердой пшеницы и ячменя. У ржи и мягкой пшеницы также проявлялась большая устойчивость к окислительным повреждениям, что выражалось в меньшем увеличении содержания малонового диальдегида после промораживания. В процессе закаливания в проростках всех исследованных злаков заметно повышалась активность ГПО и каталазы и возрастало содержание пролина и растворимых углеводов. Активность супероксиддисмутазы при закаливании более существенно возрастала у ячменя. После промораживания закаленных и незакаленных проростков отмечали более высокие значения активности всех исследованных антиоксидантных ферментов у ржи и мягкой пшеницы по сравнению с таковыми у твердой пшеницы и ячменя. При этом у закаленных проростков ржи и мягкой пшеницы после промораживания повышалось содержание пролина. Сделано заключение о том, что высокие значения содержания пролина и активности ГПО могут обусловливать повышенную конститутивную морозоустойчивость проростков ржи; высокая морозоустойчивость закаленных проростков мягкой пшеницы связана в первую очередь с накоплением низкомолекулярных протекторов (сахаров и пролина) и отчасти с повышенной активностью антиоксидантных ферментов.

ГАЛИБИНА Н.А., КРАСАВИНА М.С., МОЩЕНСКАЯ Ю.Л., НОВИЦКАЯ Л.Л. — 2015 г.

Исследовали две формы Betula pendula Roth: обычную березу повислую (B. pendula var. pendula) и карельскую березу (B. pendula var. carelica), различающиеся по текстуре древесины. Определение активности разных форм инвертазы в тканях ствола березы повислой выполнено впервые. В период активного функционирования камбия во флоэме и ксилеме обеих форм березы присутствовали все три формы инвертазы: вакуолярная, цитоплазматическая и апопластная. Отличительной особенностью флоэмы и ксилемы карельской березы являлась высокая активность апопластной инвертазы. Высказано предположение о том, что изменение программы дифференцировки клеток камбиальной зоны карельской березы, ведущее к повышению степени паренхиматизации проводящих тканей, связано с интенсивным гидролизом сахарозы в апопласте. Полученные данные подтверждают появившееся в литературе мнение о возможном участии инвертазы в синтезе компонентов клеточных стенок.

ГАЛИБИНА Н.А., КРАСАВИНА М.С., МОЩЕНСКАЯ Ю.Л., НОВИЦКАЯ Л.Л. — 2015 г.

Изучали активность сахарозосинтазы (СС) и содержание крахмала в ксилеме и флоэме двух форм 40-летних деревьев Betula pendula Roth: обычной березы повислой (B. pendula var. pendula) и карельской березы (B. pendula var. carelica). Для выявления начальных признаков узорчатости использовали 8-летние деревья карельской березы, еще не имеющие видимых отклонений от нормального роста (безузорчатые) и уже приступившие к формированию структурных аномалий ствола (узорчатые). Исследование проводили в период камбиального роста: июнь – активный рост, июль – торможение роста погодными условиями. В июне в ксилеме 40-летних растений обычной березы обнаружили высокую активность СС. Торможение роста в июле у них сопровождалось уменьшением активности СС в ксилеме и накоплением крахмала, особенно во флоэме. У безузорчатых 8-летних растений карельской березы, по сравнению с обычной березой, активность СС в ксилеме была ниже, а содержание крахмала во флоэме – выше. В ксилеме узорчатых растений по сравнению с безузорчатыми максимальная активность СС была примерно в 2.5 раза ниже. Более низкая активность СС в ксилеме узорчатых растений не сопровождалась накоплением крахмала во флоэме. Высказано предположение, что низкая активность СС в период камбиального роста снижает акцепторные способности тканей ксилемы, приводя к существенному возрастанию содержания сахарозы во флоэме, что может быть причиной изменения программы развития клеток в камбиальной зоне карельской березы.

АКСЕНОВА Н.П., ГОЛЯНОВСКАЯ С.А., КОНСТАНТИНОВА Т.Н., КОСОБРЮХОВ А.А., КРЕСЛАВСКИЙ В.Д., РОМАНОВ Г.А., ШМАРЕВ А.Н. — 2015 г.

Изучено влияние суперпродукции фитохрома В на устойчивость фотосинтетического аппарата 50–60-дневных трансгенных растений картофеля (Solanum tuberosum L.) Дара-5 (с умеренной экспрессией PHYB) и Дара-12 (с активной экспрессией PHYB) к облучению УФ-B. У необлученных растений не найдено существенных различий между нетрансформированным контролем (НТ) и вариантами Дара-5 и Дара-12 по скорости фотосинтеза (Pn) и флуоресцентным параметрам (Fv/Fm, qN, qP), тогда как содержание фотосинтетических пигментов на 1 см2 площади листа было выше у трансгенных растений. Облучение УФ-B приводило к снижению скорости фотосинтеза у НТ растений в среднем на 35–45%, тогда как у Дара-12 – только на 20–25%. Воздействие УФ-B снижало величины амплитуд как быстрой, так и медленной компоненты замедленной флуоресценции (ЗФл), что является показателем снижения эффективности функционирования фотосистемы II (ФС II). Снижение максимальной амплитуды медленной компоненты ЗФл было заметно меньше у Дара-12 (19%), чем у НТ (33%). Максимальный фотохимический квантовый выход ФС II, характеризуемый величиной Fv/Fm, также снижался более значительно у НТ по сравнению с Дара-12. Линия Дара-5 по устойчивости фотосинтеза и ФС II к УФ-B была промежуточной, но ближе к НТ, чем к Дара-12. Полученные результаты показывают, что у растений картофеля, активно экспрессирующих ген апобелка фитохрома В (PHYB) из арабидопсиса, наблюдается повышенная устойчивость фотосинтетического аппарата к облучению УФ-B по сравнению с растениями НТ, что скорее всего, связано с более высоким содержанием в листьях хлорофилла, каротиноидов и флавоноидов.

АВАЛЬБАЕВ А.М., АЛЛАГУЛОВА Ч.Р., МАСЛЕННИКОВА Д.Р., ФЕДОРОВА К.А., ШАКИРОВА Ф.М., ЮЛДАШЕВ Р.А. — 2015 г.

Исследовали влияние предобработки 0.4 мкМ 24-эпибрассинолидом (ЭБ) на устойчивость 4-суточных проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) к последующему действию 1 мМ ацетата кадмия. Предобработка ЭБ снижала степень повреждающего действия кадмия на растения пшеницы, о чем судили по уменьшению уровня стресс-индуцированного экзоосмоса электролитов и способности к поддержанию ростовых параметров на уровне, близком к контролю. Важный вклад в развитие предадаптирующего и защитного эффектов ЭБ на проростки пшеницы вносит его способность индуцировать двукратное накопление дегидрина с мол. м. 28 кД в нормальных условиях произрастания и вызывать дополнительное накопление этого белка при воздействии ацетата кадмия. С помощью ингибитора биосинтеза АБК флуридона выявлены, как зависимые, так и независимые от эндогенной АБК, пути регуляции уровня дегидрина 28 кД в предобработанных и необработанных ЭБ растениях пшеницы в условиях кадмиевого стресса.

АХТЯМОВА Г.А., БАТАШЕВА С.Н., МИХАЙЛОВ А.Л., ТИМОФЕЕВА О.А., ХАМИДУЛЛИНА Л.А., ЧИКОВ В.И. — 2015 г.

Исследовали фотосинтез томатов дикого типа (Lycopersicon esculentum L.) сорта Moneymaker и трансформантов, у которых экспрессия генов апопластной инвертазы в листьях была подавлена с помощью РНК-интерференции (форма Lin8-RNAi). Характер влияния генетической трансформации на фотосинтез зависел от запроса на ассимиляты со стороны потребляющих органов. При выращивании растений в сосудах с ограниченным объемом почвы на начальном этапе роста, когда ростовые процессы наиболее интенсивны, растения Lin8-RNAi отличались повышенным фотосинтезом по сравнению с растениями дикого типа. По мере исчерпания запасов минерального питания фотосинтез опытных растений снижался, при этом у формы Lin8-RNAi в большей степени. Анализ распределения 14 среди продуктов 3-минутной ассимиляции 14СО2 показал снижение у Lin8-RNAi включения 14 в гексозы и повышение включения в продукты гликолатного пути и аспартат. Почвенная подкормка растений нитратным азотом усиливала неуглеводную направленность фотосинтеза, но у трансформантов это было менее выражено. Одновременное измерение СО2-газообмена и выделения Н2 обнаружило малодостоверное увеличение у Lin8-RNAi фотосинтеза, транспирации и концентрации СО2 внутри листа. Однако после уменьшения освещенности со 1556 до 771 мкмоль/(м2 с) через 30–50 мин у растений обоих генотипов происходило снижение фотосинтеза, но при этом транспирация у растений дикого типа снижалась, а у формы Lin8-RNAi увеличивалась. Сделан вывод, что апопластная инвертаза регулирует фотосинтез и через изменение осмотичности апопластной жидкости, которая контролирует открытость устьиц.

БУЛЫЧЁВ А.А., ЛЕНБАУМ В.В., МАТОРИН Д.Н. — 2015 г.

Спектральный состав солнечного света в природных водоемах зависит от глубины и меняется в течение суток. Изменение доли дальнего красного света (ДКС) в освещении приводит к перераспределению поглощения световой энергии между двумя фотосистемами. В опытах с культурой Scenedesmus quadricauda показано влияние предварительного освещения ДКС на фотосинтетический перенос электронов и связанные с ним процессы в клетках микроводорослей. С помощью анализатора фотосинтетической эффективности М-РЕА-2 проведены одновременные измерения индукционных кривых быстрой флуоресценции, замедленной флуоресценции и окислительно-восстановительных превращений Р700. Полученные результаты позволяют обсуждать влияние предварительного действия ДКС на циклический и нециклический потоки электронов, а также переходы части светособирающего комплекса ФС II между состояниями 1 и 2. Выявлены сходные черты и существенные различия во влиянии ДКС на перенос электронов в микроводорослях и листьях высших растений.

ГАЙСИНСКИЙ В.В., ДОЛГИХ Ю.И., СОЛОВЬЕВА А.И. — 2015 г.

Исследовали вариабельность RAPD- и ISSR-маркеров в двух каллусных линиях кукурузы (Zea mays L., линии ARm15 и ARm22), каждая из которых была получена из одного зародыша, выращиваемых в стандартных условиях, а также на среде с ионами меди. Каллус линии ARm15 культивировали in vitro восемь месяцев, каллус линии ARm22 – два года. За это время каллусные линии стали генетически неоднородными: вариабельность фрагментов ДНК составила 13.3% у ARm15 и 15.0% у ARm22. Инкубация в стрессовых условиях на среде с ионами меди сопровождалась уменьшением доли полиморфных фрагментов ДНК. Только с одним праймером QR2 в ДНК линии ARm15, выращиваемой на среде с ионами меди, был обнаружен ампликон, не выявленный в исходной культуре. Характер изменений генома не зависел от концентрации меди в среде и возраста культивируемых клеток.

АКУЛОВ А.Н., ГУМЕРОВА Е.А., РУМЯНЦЕВА Н.И. — 2015 г.

Исследовали влияние метилжасмоната (МеЖ) в концентрациях 0.01, 0.1, 1 и 10 мкМ на следующие физиолого-биохимические характеристики суспензионной культуры гречихи татарской (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.): рост, морфогенез, содержание фенольных соединений (ФС) и антиоксидантную активность (АОА). Методом ВЭЖХ проведен качественный и количественный анализ ФС, который выявил, что суспензионная культура гречихи татарской при культивировании в темноте синтезирует рутин, кверцитрин, эпикатехин, феруловую и п-кумаровую кислоты, из которых рутин является наиболее представленным соединением. Показано, что МеЖ не оказывал угнетающего воздействия на рост суспензионной культуры и стимулировал образование ФС, особенно на средах с добавлением 1 и 10 мкМ МеЖ. С увеличением концентрации МеЖ при увеличении содержания ФС наблюдали снижение АОА, что, вероятно, обусловлено развитием в суспензионной культуре окислительного стресса. МеЖ в концентрации 10 мкМ незначительно стимулировал нарастание биомассы, но после пассажа на среде с 10 мкМ МеЖ суспензионная культура почти полностью теряла способность к образованию эмбриоидов на безгормональной среде. Показано, что выращивание культуры на среде с 10 мМ МеЖ не только приводило к увеличению общего содержания ФС, но и изменяло их качественный состав, а также содержание определенных представителей ФС. Содержание эпикатехина было выше, чем в контроле, на протяжении всего пассажа; увеличение содержания п-кумаровой кислоты и рутина отмечали на 4–8-е сутки, а кверцитрина – на 8–14-е сутки. Активация синтеза этих соединений наблюдалась не к концу пассажа, как в контроле, а на более ранних сроках культивирования. Следует отметить резкое увеличение уровня внутриклеточной феруловой кислоты (при ее следовых количествах в контроле), отмеченное только на 4-е сутки культивирования. Установлено, что МеЖ по-разному активировал биосинтез отдельных представителей ФС: усиление накопления эпикатехина, п-кумаровой и феруловой кислот было более значительным, чем рутина и кверцитрина. Помимо пиков идентифицированных ФС МеЖ стимулировал появление пиков новых соединений, отсутствующих или слабо выраженных в контроле.

КАРПЕЦ Ю.В., КОЛУПАЕВ Ю.Е., ОБОЗНЫЙ А.И., ЯСТРЕБ Т.О. — 2015 г.

Для выяснения роли оксида азота (NO) как возможного посредника в процессах индуцирования антиоксидантной системы исследовали влияние скавенджера оксида азота – 100 мкМ PTIO (2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide); ингибитора фермента, подобного NO-синтазе животных, – 2 мМ L-NAME (NG-nitro-L-arginine methyl ester); донора NO – 2 мМ НПН (нитропруссида натрия); одноминутного закаливающего прогрева при температуре 42°С и обработки 10 мМ пероксидом водорода на активность антиоксидантных ферментов в корнях этиолированных проростков пшеницы (Triticum aestivum L.). Под действием PTIO и L-NAME происходило повышение активности супероксиддисмутазы (СОД), каталазы и гваяколпероксидазы. Такой же эффект вызывали обработка НПН и закаливающий прогрев; под влиянием пероксида водорода происходило увеличение активности СОД и каталазы. Предобработка интактных корней проростков PTIO и L-NAME существенно не изменяла характер влияния закаливания и пероксида водорода на активность изученных ферментов. Сделано заключение, что как увеличение, так и снижение содержания NO в клетках может индуцировать ферментативную антиоксидантную систему.

ЖУРИКОВА Е.М., ИВАНОВ Б.Н., ИГНАТОВА Л.К., МУДРИК В.А., РУДЕНКО Н.Н., СЕМЕНОВА Г.А. — 2015 г.

Исследовали влияние нокаута гена, кодирующего -карбоангидразу 4 ( -КА4), на рост и фотосинтез резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., var. Columbia). Было найдено, что в мутантных растениях увеличен вес надземной части и повышено содержание крахмала в листьях. Электронная микроскопия выявила значительное увеличение количества и размера крахмальных зерен в хлоропластах мутантных растений. На основании сравнения измеренных в растении дикого типа и мутанте при насыщающей концентрации СО2 в воздухе и стационарном освещении параметров флуоресценции хлорофилла a листьев, коэффициента фотохимического тушения флуоресценции, эффективного квантового выхода ФС II и величины нефотохимического тушения флуоресценции, предположили, что -КА4 участвует в развитии нефотохимической диссипации энергии, обеспечивая ускорение поставки протонов для активации виолаксантиндеэпоксидазы и структурных перестроек в светособирающих комплексах.

СОЛОВЧЕНКО А.Е., ЧЕКАНОВ К.А. — 2015 г.

Для исследования физиологического состояния и кинетики роста суспензионных культур одноклеточных водорослей важно оперативное получение информации о ключевых параметрах, таких как накопление сухого веса, число клеток и содержание в них пигментов (хлорофиллов и каротиноидов). Показана возможность недеструктивного определения этих параметров по спектрам оптической плотности (ослабления света вследствие его поглощения пигментами и рассеяния света содержащими их клетками) суспензий одноклеточных зеленых водорослей Ettlia carotinosa Komarek и Haematococcus pluvialis Flotow (Chlorophyceae). Установлено, что для надежного определения содержания пигментов у морфологически гетерогенных культур, таких как H. pluvialis, необходима компенсация вклада светорассеяния в измеренную величину оптической плотности. С другой стороны, использование сигнала светорассеяния у культур с низкой морфологической гетерогенностью применимо для оценки накопления сухого веса и числа клеток. Определены спектральные области, чувствительные к различным параметрам культуры, созданы линейные алгоритмы для расчета искомых параметров. Обсуждаются возможности и ограничения применимости оптического недеструктивного мониторинга состояния культур в условиях сбалансированного роста, а также потенциал разработанного подхода для биотехнологии микроводорослей.

БАШМАКОВА Е.Б., КУЗНЕЦОВ ВЛ. В., ПАШКОВСКИЙ П.П., РАДЮКИНА Н.Л. — 2015 г.

Исследованы возможные причины развития дефицита железа у растений Mimulus guttatus Fischer ex DC., подвергнутых раздельному или совместному воздействию NiSO4 (20 и 80 мкМ) и ZnSO4 (50, 100 и 200 мкМ). Растения в возрасте 6 нед. выращивали в течение последующих 28 суток в условиях фитотрона в водной культуре на модифицированной среде Роризона в присутствии или в отсутствие в культуральной среде солей NiSO4 и/или ZnSO4. Установили, что растения M. guttatus обладают высокой устойчивостью к совместному действию сульфатов никеля и цинка. Обнаружен антагонизм между ионами Ni2+ и Zn2+ при поглощении корнями: ионы Zn2+ препятствовали поступлению ионов Ni2+ в корни, даже если в среде концентрация ионов Zn2+ была меньше концентрации ионов Ni2+ в 1.6 раза, тогда как ионы Ni2+ ингибировали поглощение ионов Zn2+ корнями, если в среде концентрация ионов Ni2+ в 1.6 раза превосходила концентрацию ионов Zn2+. Никель не влиял на поступление цинка в надземные органы, тогда как цинк способствовал усилению транслокации никеля из корней в листья. Продемонстрирована строгая обратная корреляция между содержанием железа и суммарным содержанием цинка и никеля в листьях, а также обратная корреляция между транслокацией железа и транслокацией никеля. Анализ содержания железа и активности Fe(III)-хелатредуктазы в корнях показал, что развитие дефицита железа в растениях в присутствии NiSO4 и ZnSO4 не является результатом ингибирования ионами Ni2+ и Zn2+ поступления ионов Fe2+ в корни. Обнаружено, что растения отвечали на воздействия 50–200 мкМ ZnSO4 многократным увеличением содержания свободного никотианамина (НА) в корневой системе, тогда как при добавлении в культуральную среду, помимо ZnSO4, 20 или 80 мкМ NiSO4 в корнях происходило по меньшей мере 3-кратное снижение уровня свободного НА относительно уровня свободного НА в корнях при воздействии ZnSO4. Наконец, установлена прямая корреляция между содержанием свободного НА и аккумуляцией никеля в листьях растений. Полученные данные свидетельствуют о том, что в основе развития дефицита железа в растениях M. guttatus, подвергнутых совместному воздействию сульфатов никеля и цинка, лежит конкуренция между ионами Ni2+ и Fe2+/Fe3+ за хелатор, которым, по-видимому, является НА.