научный журнал по биологии Физиология растений ISSN: 0015-3303

Архив научных статейиз журнала «Физиология растений»

  • РОЛЬ АУКСИНА И ЦИТОКИНИНА В РЕГУЛЯЦИИ АКТИНОВОГО ЦИТОСКЕЛЕТА ПРОРАСТАЮЩЕГО IN VITRO МУЖСКОГО ГАМЕТОФИТА ПЕТУНИИ

    ВОРОНКОВ А.С., ЗАХАРОВА Е.В., КОВАЛЕВА Л.В. — 2015 г.

    Прорастающая in vitro пыльцевая трубка, ставшая в последние годы объектом детальных и интенсивных исследований, является моделью для изучения механизмов половой репродукции у высших растений. На прорастающем in vitro мужском гаметофите петунии (Petunia hybrida L.) исследована потенциальная роль актинового цитоскелета (F-актина) в трансдукции гормональных сигналов в прогамной фазе оплодотворения. Впервые установлено, что экзогенные фитогормоны, такие как ауксин (индолил-3-уксусная кислота, ИУК) и цитокинин (кинетин), оказывают влияние на прорастание и полярный рост пыльцевых трубок, что выражается, соответственно, в ускорении и ингибировании этих процессов, а также в реорганизации их актинового цитоскелета. Внесение ИУК в среду культивирования приводило к повышению содержания F-актина в апикальной и субапикальной зонах пыльцевых трубок и, как предполагается, является ответственным за стимуляцию ее полярного роста за счет интенсификации тока цитоплазмы и апикально направленного транспорта везикул. Ингибитор полимеризации актина, латрункулин Б, вызывал нарушения пространственной организации актинового цитоскелета, снижал содержание эндогенной ИУК и, как следствие, тормозил прорастание и/или блокировал полярный рост мужского гаметофита. Кинетин, напротив, ингибировал рост пыльцевых трубок, снижая содержание полимерного актина по всей длине трубки. В присутствии латрункулина Б в пыльцевых трубках содержание цитокининов существенно не отличалось от такового в контроле. Можно предположить, что ауксин и цитокинин включаются в регуляцию полярного роста пыльцевых трубок, влияя на полимеризацию актина и пространственную организацию актинового цитоскелета.

  • РОЛЬ ЗЕЛЕНОГО СВЕТА В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТЕНИЙ

    ГОЛОВАЦКАЯ И.Ф., КАРНАЧУК Р.А. — 2015 г.

    Зеленый свет наряду с другими участками видимой области электромагнитного излучения приносит растениям информацию об окружающей среде. Зеленый свет является фактором, регулирующим морфологию клеток, тканей и органов, процессы фотосинтеза, дыхания и роста, продолжительность этапов онтогенеза растений. В обзоре обобщены сведения о влиянии зеленого света на жизнедеятельность растений, обсуждены рецепторы зеленого света и механизмы его действия.

  • СВОЙСТВЕННО ЛИ ФОСФАТИДНОЙ КИСЛОТЕ ИОНОФОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ КАК ВОЗМОЖНАЯ ОСНОВА ЕЕ МЕДИАТОРНОЙ ФУНКЦИИ В ТРАНСДУКЦИИ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СИГНАЛОВ?

    АНДРЕЕВ И.М. — 2015 г.

    Проведен критический анализ имеющихся в литературе данных, доказывающих способность фосфатидной кислоты (ФК) к ионофорному действию, а именно к облегченному переносу через клеточные мембраны ионов Н+ и Са2+ как возможной основы реализации ее известной медиаторной функции в трансдукции внутриклеточных сигналов. Принимая во внимание целый ряд аргументов, автор настоящей работы пришел к выводу, что эти данные не дают достаточных оснований для заключения о выполнении ФК ионофорной функции. Кроме того, показано, что мнение сторонников “ионофорной функции ФК” не согласуется со многими результатами других исследований, которые свидетельствуют в пользу того, что в основе сигнальной функции ФК лежит ее взаимодействие со специфическими эффекторными белками, в том числе с ионными каналами клеточных мембран, катализирующими трансмембранный перенос Са2+ и других катионов и таким образом ответственными за генерацию кальциевых сигналов, способных, как известно, индуцироваться ФК.

  • СИСТЕМНАЯ ЗАЩИТА РИСА ОТ ПИРИКУЛЯРИОЗА ИНГИБИТОРАМИ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ

    АВЕРЬЯНОВ А.А., БЕЙКЕР К. ДЖ., ЛАПИКОВА В.П., ПАСЕЧНИК Т.Д., РОМАНОВА Т.С. — 2015 г.

    Системная приобретенная болезнеустойчивость растений (СПУ) может быть результатом окислительного взрыва в их тканях, вызванного как усилением продукции АФК, так и ослаблением антиокислительной активности, в частности ферментативной. В настоящей работе проверено, могут ли экзогенные ингибиторы супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ), соответственно, диэтилдитиокарбамат (ДДК) и аминотриазол (АТ) системно защищать рис (Oryza sativa L.) от пирикуляриоза (возбудитель – гриб Magnaporthe oryzae Conouch et Kohn). Исследовано также возможное участие АФК в этой защите. Обнаружено, что ДДК не влиял на прорастание спор гриба, а АТ частично тормозил его. Оба вещества не были токсичны для растения и при нанесении на 4-й лист значительно ослабляли симптомы болезни на зараженном 5-м листе. Защитное действие АТ, очевидно, зависело от присутствия перекиси водорода, поскольку ослаблялось перехватчиком Н2О2 диметилтиомочевиной, нанесенной на тот же лист после АТ, а экзогенная Н2О2, нанесенная вместо АТ, защищала от болезни. Эндогенная перекись могла накапливаться вследствие ингибирования КАТ, которое действительно наблюдалось в листьях, обработанных АТ. Обработка 4-го листа раствором ДДК или АТ стимулировала образование супероксидного радикала в диффузате зараженного 5-го листа по сравнению с обработкой водой, указывая на возможность участия АФК в системных защитных реакциях. В тех же диффузатах усиливалась фунгитоксичность, которая ослаблялась, если в диффузаты добавляли антиоксиданты. Таким образом, ингибиторы антиокислительных ферментов системно ослабляли пирикуляриоз риса, возможно, при посредстве СПУ. В механизмах индукции СПУ (в обработанном листе), как и при реализации СПУ (в системно защищенном листе) могли участвовать АФК.

  • СОДЕРЖАНИЕ ПРОЛИНА И ФЛАВОНОИДОВ В ПОБЕГАХ ГАЛОФИТОВ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ ЮЖНОГО УРАЛА

    БИКТИМЕРОВА Г.Я., РАХМАНКУЛОВА З.Ф., УСМАНОВ И.Ю., ФЕДЯЕВ В.В., ХАФИЗОВА Р.Р., ШУЙСКАЯ Е.В., ЩЕРБАКОВ А.В. — 2015 г.

    Исследовали ростовые параметры, содержание пролина и флавоноидов, накопление ионов Na+ и K+ в надземной части четырех видов галофитов сем. Сhenopodiaceae, произрастающих на территории Южного Урала при разных уровнях засоления. В пределах одной таксономической группы выявлены различные стратегии солеустойчивости, связанные с уровнем засоления почвы и особенностями соленакопления в побегах. Различия проявлялись в содержании протекторных соединений (пролина и флавоноидов) в зависимости от накопления ионов Na+ и K+ в побегах растений. Для характеристики участия данных соединений в процессах адаптации к засолению введено соотношение пролин/флавоноиды (Про/Фл). Наибольшее значение Про/Фл (4.9) показано для вида Atriplex tatarica L., с зависимым от содержания натрия в почве соленакоплением в побегах, произрастающего при небольшом засолении. Виды Bassia sedoides (Pall.) Aschers., Atriplex verrucifera M. Bieb, Kochia prostrate (L.) Schrad., с независимым от уровня засоления почвы соленакоплением в побегах, обитали на более засоленных участках. У этих видов отношение Про/Фл составило 0.2–1.4, т.е. большую или разнозначную роль в протекторных механизмах играли флавоноиды, концентрация которых положительно коррелировала с содержанием K+. У видов B. sedoides и A. verrucifera высокое содержание флавоноидов и K+ является показателем высокой продуктивности и адаптированности к условиям обитания. Пролин может быть использован в качестве стрессового маркера только у вида A. verrucifera, наиболее солеустойчивого из изученных нами галофитов. Сделан вывод, что отношение Про/Фл у галофитов сем. Сhenopodiaceae характеризует адаптивные стратегии, зависящие от особенностей соленакопления в растениях.

  • СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВАКЦИН ВЕТЕРИНАРНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

    ДЕЙНЕКО Е.В., ПЕРМЯКОВА Н.В., УВАРОВА Е.А. — 2015 г.

    Трансгенные растения как альтернатива существующим дорогостоящим системам экспрессии рекомбинантных иммуногенных белков являются источником для получения недорогих и высокоэффективных биопрепаратов нового поколения, в том числе и растительных вакцин. В предлагаемом обзоре рассматриваются возможности использования растений в качестве таких систем для получения рекомбинантных белков ветеринарного назначения; кратко освещается история развития концепции “съедобных вакцин”; обсуждаются преимущества и недостатки различных растительных систем экспрессии рекомбинантных иммуногенных белков. Приведен список рекомбинантных растительных вакцин, предназначенных для нужд ветеринарии, находящихся на различных стадиях клинических испытаний.

  • СТИМУЛИРУЮЩИЕ РОСТ РАСТЕНИЙ БАКТЕРИИ В РЕГУЛЯЦИИ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К СТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ

    ВЕСЕЛОВА С.В., МАКСИМОВ И.В., НУЖНАЯ Т.В., САРВАРОВА Е.Р., ХАЙРУЛЛИН Р.М. — 2015 г.

    В обзоре анализируются данные об особенностях влияния стимулирующих рост растений бактерий (СРРБ) на формирование у растительных организмов устойчивости к биотическому и абиотическому стрессу благодаря таким факторам микробиологической природы, как обеспечение элементами минерального питания, продукция метаболитов гормональной и сигнальной природы, а также антибиотиков, биосурфактантов, сидерофоров, хитиназ, глюканаз, протеаз, липаз и других защитных белков, индукция реакций системной устойчивости к патогенам и вредителям. Обсуждаются возможные механизмы взаимоотношений в системе растение – СРРБ – патоген или вредитель, в которых СРРБ могут непосредственно подавлять жизнедеятельность вредных организмов антибиотическими веществами и гидролитическими ферментами, или влиять на их развитие опосредованно через активацию защитных механизмов самого хозяина, т.е. развивать системную устойчивость. Рассматриваются новые подходы к созданию биопестицидов широкого спектра действия на основе СРРБ.

  • УСТОЙЧИВОСТЬ И НАКОПЛЕНИЕ КАДМИЯ ИСКЛЮЧАТЕЛЕМ THLASPI ARVENSE И РАЗЛИЧНЫМИ ЭКОТИПАМИ ГИПЕРАККУМУЛЯТОРА NOCCAEA CAERULESCENS

    ЖУКОВСКАЯ Н.В., КОЖЕВНИКОВА А.Д., СЕРЕГИН И.В., СХАТ Х. — 2015 г.

    Проведен сравнительный анализ устойчивости к кадмию (Cd) и способности к его накоплению гипераккумулятором Noccaea сaerulescens F.K. Mey и исключателем Thlaspi arvense L. Пять экотипов N. сaerulescens [La Calamine (LC, Бельгия), Saint Felix de Pallieres (SF, Франция), Col du Mas de lAire (CMA, Франция), Ganges (GA, Франция) с металлоносных почв и Lellingen (LE, Люксембург) с неметаллоносных почв] выращивали на растворе Хогланда (1/2 нормы) в течение 8 недель в присутствии 1, 5, 25 и 50 мкМ Сd(NO3)2, а T. arvense – в присутствии 0.1, 0.2, 1.0 и 5.0 мкМ Сd(NO3)2. Токсическое действие Cd оценивали по изменению сухой массы корней и побегов. Содержание Cd в корнях и побегах определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии и оценивали в мг/кг сухой массы растительного материала и в расчете на корневую систему или побег одного растения. Устойчивость N. caerulescens к Cd была выше, чем у T. arvense, и у разных экотипов N. caerulescens возрастала в ряду GA < CMA < LE < SF LC. Способность к накоплению Cd в корнях у экотипов N. сaerulescens возрастала в ряду LC < LE GA < CMA SF, в побегах – в ряду LC < LE GA < SF < CMA. Снижение накопления биомассы корней у гипераккумулятора N. caerulescens начиналось при более низком содержании в них Cd по сравнению с побегами, в то время как у исключателя T. аrvense прослеживалась обратная закономерность. Таким образом, экотипы гипераккумулятора N. сaerulescens, обладая более высокой устойчивостью к Cd по сравнению с исключателем T. arvense, существенно отличались между собой не только по способности накапливать тяжелые металлы, но и по устойчивости к ним. Экотип LС c каламиновых почв накапливал меньше Cd и не исключено, что именно поэтому был более устойчив, чем другие экотипы. Экотип SF, также произрастающий на каламиновых почвах, отличался не только высокой устойчивостью к Cd, но и наибольшим его накоплением, что, вероятно, связано с более эффективными механизмами детоксикации Cd. Полученные результаты свидетельствуют о существовании различий в механизмах и причинах устойчивости к Cd у разных экотипов гипераккумулятора N. caerulescens.

  • УСТОЙЧИВОСТЬ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ К КОЛЛОИДНОМУ НАНОСЕРЕБРУ

    ДМИТРИЕВА А.Г., ИПАТОВА В.И., СПИРКИНА Н.Е. — 2015 г.

    Исследовано влияние коллоидного наносеребра на рост и структуру лабораторных популяций хлорококковых водорослей Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. и Monoraphidium arcuatum (Korsch.) Hind. в диапазоне концентраций от 0.0001 до 1 мг/л. Токсичность коллоидного серебра проявлялась при концентрации 0.1 мг/л и выше, при этом наблюдался альгостатический эффект, длительность которого прямо зависела от концентрации серебра в среде. У обоих видов после периода угнетения роста в присутствии 0.1 мг/л наблюдалось постепенное восстановление численности клеток в культуре, и структурный состав популяции (соотношение фракций делящихся, покоящихся и мертвых клеток) становился сходным со структурой популяции в контроле. Обнаружен эффект адаптации S. quadricauda к коллоидному серебру при последовательных пересевах в среды с токсическими концентрациями (0.1 и 0.5 мг/л), который зависел от концентрации и длительности выдерживания культуры при первичной интоксикации. Токсичность бесклеточных фильтратов из культуры S. quadricauda, контактировавшей в течение разного времени с коллоидным серебром, оценивали с помощью интактной культуры этого же вида, численность клеток которой на бесклеточных фильтратах была близка к уровню контроля. Пересев в чистую среду клеток, контактировавших с серебром, показал, что во всех случаях наблюдалась длительная лаг-фаза. Предполагается, что основным механизмом адаптации популяции водорослей к высоким концентрациям (0.1 и 0.5 мг/л) этого токсиканта является отбор резистентных клеток при первичной интоксикации в присутствии коллоидного серебра, имевшихся изначально в исходной гетерогенной популяции. Эти резистентные клетки появляются в популяции случайно путем редких спонтанных мутаций, возникающих при репликации еще до контакта с серебром, и обладают более совершенными механизмами его детоксикации.

  • УЧАСТИЕ ЦИТОКИНИНОВ В РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ НА ПРИСУТСТВИЕ КОНКУРЕНТОВ

    АРХИПОВА Т.Н., ВЫСОЦКАЯ Л.Б., ИВАНОВ И.И., КУДОЯРОВА Г.Р., МАРТЫНЕНКО Е.В. — 2015 г.

    Сделана попытка выявить участие цитокининов в регуляции устьичной и ростовой реакции растений на присутствие в среде обитания конкурентов. Растения табака (Nicotiana tabacum L.) и салата (Lactuca sativa L.) высаживали по одному или по несколько штук в один вегетационный сосуд. У растений, растущих по два или по три в одном сосуде (т.е. конкурирующих), существенно снижался уровень транспирации, замедлялось накопление массы побега и уменьшалась площадь листьев по сравнению с одиночными растениями. Снижение транспирации и массы растений сопровождалось уменьшением уровня эндогенных цитокининов. При длительном выращивании растений в присутствии конкурентов повышение содержания гормонов в трансгенных растениях табака путем тепловой индукции ipt-гена и инокуляции растений салата продуцирующими цитокинин бактериями Bacillus subtilis ИБ-22 уменьшало степень ингибирования транспирации и подавление роста побега у конкурирующих растений. Таким образом, получены аргументы в пользу вовлеченности цитокининов на поздних стадиях адаптации растений к присутствию конкурентов.

  • ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ СИМБИОТИЧЕСКИХ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ РОДА DESMODESMUS (CHLOROPHYCEAE) ИЗ БЕЛОМОРСКИХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ РАЗНЫХ ТАКСОНОВ

    БАУЛИНА О.И., ГОРЕЛОВА О.А., ЛОБАКОВА Е.С., СЕЛЯХ И.О., СЕМЕНОВА Л.Р., СОЛОВЧЕНКО А.Е., ЧИВКУНОВА О.Б., ЩЕРБАКОВ П.Н. — 2015 г.

    Впервые изучена физиологическая гетерогенность близкородственных симбиотических водорослей из таксономически удаленных животных-хозяев на примере трех штаммов одноклеточных водорослей из рода Desmodesmus (Chlorophyceae), выделенных из донных беспозвоночных Белого моря. Охарактеризовано влияние азотного голодания и света высокой интенсивности на рост, динамику содержания хлорофиллов (Хл), суммарных каротиноидов (Кар) и жирных кислот (ЖК) липидов клеток. У всех изученных штаммов азотное голодание вызывало снижение скорости накопления биомассы, а также содержания Хл и Кар в клетках на фоне накопления суммы ЖК липидов. Ультраструктурное исследование выявило редукцию фотосинтетического аппарата и увеличение доли объема клетки, занятого олеосомами и крахмальными зернами, а также утолщение клеточной стенки. Снижение эффективной освещенности клеток в более плотных культурах, как правило, замедляло изменения пигментного состава и профиля ЖК, вызванные азотным голоданием. В большинстве случаев содержание Хл снижалось быстрее, чем содержание Кар. У двух из трех изученных штаммов этот процесс протекал синхронно со снижением ненасыщенности ЖК липидов. Обсуждаются возможности биотехнологического применения симбиотических микроводорослей с учетом особенностей их физиологии в условиях стресса.

  • ФИТОФТОРОЗ КАРТОФЕЛЯ КАК МОДЕЛЬ КОЭВОЛЮЦИИ В СИСТЕМЕ ПАТОГЕН–РАСТЕНИЕ-ХОЗЯИН

    ХАВКИН Э.Е. — 2015 г.

    Впечатляющие успехи молекулярно-генетических исследований Phytophthora infestans и генов устойчивости к этому патогену у культурных и дикорастущих видов Solanum сделали фитофтороз картофеля продуктивной экспериментальной моделью “гонки вооружений” – быстрой совместной эволюции патогена, оомицета P. infestans, и растения-хозяина Solanum. Механизмы такой коэволюции обсуждаются в связи с новыми сведениями о происхождении стародавних и современных форм P. infestans и культурного картофеля. Основное внимание в лекции уделено функциональной организации генов вирулентности патогена и генов расоспецифичной устойчивости растения и молекулярным взаимодействиям продуктов этих генов: RxLR эффекторов патогена и CC-NB-LRR рецепторных киназ растения. Знания о молекулярных механизмах взаимодействия P. infestans и картофеля служат основой для создания долговременной устойчивости к фитофторозу: в частности, новые технологии эффекторомики позволяют обнаружить перспективные гены устойчивости в генетических коллекциях Solanum, охарактеризовать эти гены и ускорить их вовлечение в процесс селекции.

  • ФИТОХРОМ-ЗАВИСИМАЯ РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФУМАРАТГИДРАТАЗЫ В ЗЕЛЕНЫХ ЛИСТЬЯХ КУКУРУЗЫ

    ЕПРИНЦЕВ А.Т., САЗОНОВА О.В., ФЕДОРИН Д.Н. — 2015 г.

    Выявлена зависимость активности фумаратгидратазы в зеленых листьях кукурузы (Zea mays L.) от светового режима. Установлено участие фитохромной системы в светорегуляции фумаразной активности, причем красный свет тормозил скорость функционирования фумаразы. Исследование уровня экспрессии генов fum1 и fum2 в зеленых листьях показало, что активно экспрессируется только ген fum1, тогда как экспрессия гена fum2 выключается. Полученные данные свидетельствуют, что в листьях кукурузы ионы кальция могут выступать в качестве вторичного мессенджера в трансдукции светового сигнала, при этом активная форма фитохрома, образующаяся при действии красного света, вызывала накопление ионов кальция, выступающих в качестве регулятора функционирования цикла Кребса. Применение ингибитора кальциевых каналов (рутения красного) и комплексона (ЭГТА) позволило обнаружить, что изменение содержания свободного кальция в ядрах клеток листьев кукурузы связано с его перераспределением между компартментами клетки. Активная форма фитохрома вызывала увеличение скорости транскрипции гена pif3, при этом наблюдали ингибирование функционирования гена fum1. Предполагается, что посредником в трансдукции фитохромного сигнала в ядре может выступать транскрипционный фактор PIF3.

  • ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОЗРАСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ЛИСТЬЕВ ПШЕНИЦЫ

    НЕСТЕРЕНКО Т.В., ТИХОМИРОВ А.А., ШИХОВ В.Н. — 2015 г.

    На примере листьев 2–16-дневных растений пшеницы (Triticum sativus L.) изучали возрастную зависимость основных характеристик индукции флуоресценции хлорофилла (ИФХ) и влияние на флуоресценцию световых условий при проведении измерений. Растения выращивали в вегетационной камере в контролируемых условиях светокультуры методом гидропоники на керамзите при облучении световым потоком плотностью 690 мкмоль/(м2 с) фотосинтетически активной радиации (ФАР). Параметры ИФХ регистрировали при интенсивности действующего света (ДС) 380, 580, 820 и 1340 мкмоль/(м2 с) ФАР. Для измерений использовали пятый от основания стебля равномерно освещенный лист. Возраст растений при появлении 5-го листа составлял 16 суток. Определяли максимальный фотохимический квантовый выход ФС II (Fv/Fm), эффективный фотохимический квантовый выход ФС II (Yield), показатели фотохимического (qP) и нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла (qN и NPQ), отношение Fp/Ft и “индекс жизнеспособности” (Rfd). При невысокой интенсивности ДС, применяемой в РАМ-флуориметрах (примерно 380 мкмоль/(м2 с)), наблюдали возрастные изменения NPQ, отношения Fp/Ft и Rfd. Анализ относительных изменений величин характеристик ИФХ разновозрастных листьев пшеницы при увеличении интенсивности ДС от 380 до 820 мкмоль/(м2 с) ФАР показал, что наиболее чувствительными к возрастному состоянию листьев являются “индекс жизнеспособности” (Rfd) и показатели нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла ФС II (NPQ, qN). Эти показатели могут быть использованы как тесты для экспресс-определения возраста листа.

  • ФОТОСИНТЕЗ И АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИСТЬЕВ АСТРЫ СОЛОНЧАКОВОЙ НА ПОБЕРЕЖЬЕ БЕЛОГО МОРЯ

    ГУЛЯЕВА Е.Н., КОСОБРЮХОВ А.А., МАРКОВСКАЯ Е.Ф., МОРОЗОВА К.В. — 2015 г.

    Проведено полевое исследование анатомо-морфологических и функциональных особенностей листьев растений астры солончаковой (Aster tripolium L.) на северном пределе ареала распространения, произрастающей в приливно-отливной зоне от берега до уреза воды на Поморском берегу Белого моря. Наибольшая площадь листьев выявлена у прибрежных растений, к урезу воды она уменьшалась в 4 раза при одновременном увеличении толщины листьев на 30%. Растения у уреза воды и у берега различались по интенсивности фотосинтеза, транспирации, количеству устьиц в эпидерме на верхней и нижней сторонах листа и проводимости устьиц. На основании анализа углекислотных кривых фотосинтеза показаны различия по фотосинтетическим характеристикам в зависимости от местообитания. Растения у берега имели бoльшие скорости фотосинтеза при углекислотном насыщении, транспорта электронов и карбоксилирования. Выявлена связь между исследуемыми характеристиками растений и локальными условиями по трансекте. Высказана гипотеза о наличии индуцибельного СО2-концентрирующего механизма у A. tripolium в процессе вегетации в условиях северного лета.

  • ФОТОСИНТЕЗ ЛИСТЬЕВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА

    БАГАУТДИНОВА Р.И., ВОРОНИН П.Ю., ФЕДОСЕЕВА Г.П. — 2015 г.

    Методом высокоточной ИК-газометрии и PAM-флуорометрии в полевых условиях исследовали фотосинтетический СО2-газообмен, транспирацию (выделение Н2) и световую стадию фотосинтеза интактных сформированных листьев 15 сортов топинамбура (Helianthus tuberosus L.). В конце вегетации определяли массу корневой системы и урожай клубней. В результате обнаружили лимитирование фотосинтетического газообмена листьев поступлением воды из корневой системы и пропорциональную связь (R2 = 0.88) между массой корневой системы и урожайностью клубней. Сделан вывод, что в ряду изученных сортов топинамбура корневая система определяла сортовые особенности снабжения листьев водой, выступая главным фактором, лимитирующим фотосинтез, и в итоге – различия в урожайности клубней. Полученные данные позволяют рекомендовать в качестве селекционного признака на продуктивность клубней топинамбура оцениваемую по массе степень развития корневой системы.

  • ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОКСИДА АЗОТА И ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ИНДУЦИРОВАННОЙ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ

    ВАЙНЕР А.А., КАРПЕЦ Ю.В., КОЛУПАЕВ Ю.Е. — 2015 г.

    Исследовали участие оксида азота (NO) и пероксида водорода (Н2О2) в формировании теплоустойчивости, индуцированной одноминутным воздействием температуры 42°С, у 3-суточных проростков мягкой озимой пшеницы (Triticum aestivum L., сорт Элегия). В течение 2 ч после закаливающего прогрева проростков отмечали повышение содержания NO в корнях. Увеличение количества пероксида водорода в корнях наблюдали в течение 30 мин после воздействия гипертермии. Этот эффект нивелировался при обработке проростков скавенджером оксида азота PTIO (2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide) и ингибитором NO-синтазы L-NAME (NG-nitro-L-arginine methyl ester). Обработка проростков антиоксидантами ионолом и диметилтиомочевиной (ДМТМ) угнетала вызываемое закаливанием повышение содержания оксида азота в тканях. При обработке проростков донором оксида азота нитропруссидом натрия (НПН) в них увеличивалось количество эндогенных NO и H2O2; такой же эффект наблюдали при действии экзогенного пероксида водорода. Под влиянием закаливающей температуры и экзогенной обработки НПН и пероксидом водорода повышалась устойчивость проростков к повреждающему прогреву, тогда как антагонисты оксида азота (PTIO и L-NAME) и антиоксиданты (ионол и ДМТМ) препятствовали формированию теплоустойчивости проростков после закаливающего прогрева. Сделано заключение, что при индуцировании теплоустойчивости проростков пшеницы закаливающим прогревом происходит функциональное взаимодействие NO и H2O2 как сигнальных посредников.

  • ХАРАКТЕР УЧАСТИЯ ОЛИГОСАХАРИНА OS-RG В ИУК-ИНДУЦИРУЕМОМ ФОРМИРОВАНИИ АДВЕНТИВНЫХ КОРНЕЙ

    БАРЫШЕВА Т.С., ГОРШКОВА Т.А., ЗАБОТИН А.И., ЛАРСКАЯ И.А. — 2015 г.

    Изучено взаимодействие ауксина и олигосахарина OS-RG естественного происхождения (СП 10) в процессе формирования адвентивных корней. Олигосахарин, выделенный из проростков гороха, повышал на 20–25% количество корней, индуцируемых ИУК как на сегментах гипокотилей гречихи (Fagopyrum esculentum Moench), так и на эксплантах, полученных из листьев трансгенного (rolB-GUS) табака (Nicotiana tabacum L., сорт Petit Havana). Наибольший эффект достигался при краткосрочной обработке эксплантов олигосахарином до добавления гормона. Оптимальное время предобработки зависело от выбранной модельной системы и составляло от 1–2 ч до 5–24 ч для сегментов гипокотилей гречихи и эксплантов из листьев табака, соответственно. Внесение OS-RG после ИУК не оказывало эффекта на количество корней, индуцируемых гормоном. Использование эксплантов из листьев трансгенного табака, содержащих репортерный ген GUS под контролем ауксин-индуцируемого промотора гена rolB, позволило выявить ответную реакцию эксплантов на гормон на ранних стадиях образования корней. Динамика GUS-активности после добавления ИУК характеризовалась наличием двух пиков. Гистологический анализ показал, что первый пик совпадает с образованием 4–5-слойных примордиев, а второй – с появлением практически сформировавшихся корней. Предобработка эксплантов из листьев табака OS-RG вызывала как увеличение ИУК-индуцируемой GUS-активности, так и ускорение ответной реакции, а именно смещение первого пика активности к началу культивирования; положение второго пика при этом не менялось. Таким образом, полученные данные указывают на то, что действие OS-RG предшествует действию гормона на ранних этапах ризогенеза. Обсуждаются возможные механизмы взаимодействия ИУК и олигосахарина в процессе формирования корней.

  • ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТЕНИЙ NICOTIANA TABACUM, ЭКСПРЕССИРУЮЩИХ ГИБРИДНЫЕ ГЕНЫ 9- ИЛИ 12-АЦИЛ-ЛИПИДНЫХ ДЕСАТУРАЗ ЦИАНОБАКТЕРИЙ И ТЕРМОСТАБИЛЬНОЙ ЛИХЕНАЗЫ

    ГЕРАСИМЕНКО И.М., ГОЛДЕНКОВА-ПАВЛОВА И.В., КИРПА Т.Н., ОСТАПЧУК А.Н., САХНО Л.А., ХАДЖИЕВ Т.А., ШЕЛУДЬКО Ю.В. — 2015 г.

    Получены трансгенные линии растений Nicotiana tabacum, экспрессирующие гибридный ген 12-ацил-липидной десатуразы Synechocystis sp. PCC 6803 и гибридный ген -ацил-липидной десатуразы Synechosystis vulcanus, слитый с последовательностью, кодирующей транзитный пептид малой субъединицы РБФК Arabidopsis thaliana и без лидерного сигнала под контролем конститутивного промотора. У трансгенных растений, экспрессирующих ген 12-десатуразы, продемонстрировано достоверное увеличение доли линолевой ( 9,12-18 : 2) и уменьшение уровня -линоленовой ( 9,12,15-18 : 3) кислоты. При экспрессии гена -десатуразы с лидерным пептидом у трансформантов растений отмечено достоверное увеличение доли -линоленовой кислоты с уменьшением уровня линолевой кислоты, а также увеличение индекса ненасыщенности (ИН) в отличие от трансформантов растений, экспрессирующих ген -десатуразы без лидерного пептида, у которых достоверных изменений в составе жирных кислот (ЖК) и ИН не выявлено. Изменений доли -мононенасыщенных ЖК не обнаружено ни у одной из исследованных линий трансгенных растений. В условиях низкотемпературного воздействия у трансгенных растений, экспрессирующих гены десатураз, увеличивалась активность супероксиддисмутазы (СОД), в отличие от контрольных линий, у которых такое воздействие приводило к уменьшению активности СОД.

  • ЭТИЛЕН СОПРОВОЖДАЕТ ПРОЛИФЕРАЦИЮ КУЛЬТИВИРУЕМЫХ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ ИЛИ УЧАСТВУЕТ В ЕЕ РЕГУЛЯЦИИ?

    МАМАЕВА А.С., НОВИКОВА Г.В., НОСОВ А.В., НОСОВ А.М., РАКИТИН В.Ю., СОБОЛЬКОВА Г.И., СУХАНОВА Е.С., ФОМЕНКОВ А.А. — 2015 г.

    Этилен – один из пяти классических фитогормонов растений – участвует в регуляции многих физиологических процессов. Однако существуют противоречивые сведения о влиянии этилена на рост и деление клеток, хотя показано, что в культуральных сосудах содержание этилена увеличивается до нескольких десятков мкл/л, а продукция этилена связана с периодами активного роста клеток in vitro. Нами выявлена существенная корреляция (r = 0.96) между продукцией этилена и удельной скоростью увеличения сухого веса в суспензионных культурах клеток Ajuga turkestanica, гетеротрофного и миксотрофного штаммов Arabidopsis thaliana, Beta vulgaris, Euonymus maximoviczianus, Medicago sativa, Panax ginseng, Triticum timopheevii. Для гетеротрофной культуры клеток A. thaliana в логарифмической фазе и в фазе замедления роста показано совпадение максимумов и общего хода кривых, отражающих процессы динамики продукции этилена, доли S-фазных клеток и удельной скорости роста числа клеток. Предобработка исходного инокулята клеток 100 мкл/л этилена приводила через 3 ч их культивирования в свежей питательной среде к удвоению количества S-фазных клеток. Установлено, что экзогенный этилен влияет на количество S-фазных клеток лишь тогда, когда продукция эндогенного этилена мала.