научный журнал по биологии Физиология растений ISSN: 0015-3303

ИЗМАЙЛОВ СТАНИСЛАВ ФЕДОРОВИЧ — 2004 г.

Выявлены основные периоды в насыщении клеток листьев растений гороха (Pisum sativum L.) и сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) нитратом при его поглощении корнями. У гороха первые 14 ч весь поступивший в клетки листа нитрат сосредоточивался в метаболическом фонде (в цитозоле). Во втором периоде (14-62 ч) наряду с продолжавшимся заполнением метаболического фонда начиналось поступление нитрата в запасной фонд (в вакуоль). К концу этого периода (62 ч) происходило насыщение метаболического фонда. В третьем периоде (62-110 ч) дальнейшее возрастание общего содержания нитрата в клетке происходило только за счет пополнения запасного фонда. Его насыщение, как и клетки в целом, наступало через 86 ч после начала поглощения. В клетках листа сахарной свеклы к концу первого периода (0-14 ч) были насыщены как метаболический, так и запасной фонды нитрата. Во втором периоде (14-86 ч) величины метаболического и запасного фондов не менялись. При перенесении растений на безазотную среду начинался отток нитрата из запасного фонда, продолжавшийся у гороха в течение 3 сут вплоть до полного истощения. У сахарной свеклы спустя 4 сут после перенесения на безазотную среду нитрат в запасном фонде еще присутствовал. Отток нитрата из запасного фонда у обеих культур был направлен на поддержание оптимального уровня нитрата в метаболическом фонде и, соответственно, сохранение активности нитратредуктазы. Полученные результаты обсуждаются с точки зрения функциональной разнокачественности процесса компартментации нитрата в клетках разных растений.

ЛОСЬ ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ — 2004 г.

Показана индукция гена desC, кодирующего единственную ацил-липидную десатуразу термофильной цианобактерии Synechococcus vulcanus, при снижении температуры, а также при оптимальной температуре с добавлением в среду культивирования субстрата для соответствующего фермента -стеариновой кислоты (18 : 0). При 55° и 45°С транскрипция гена начиналась с положения -59, считая от стартового кодона трансляции. При добавлении 18 : 0 обнаруживались два специфических пула мРНК, один из которых по размеру соответствовал транскрипту, присутствовавшему при 55° и 45°С, а второй характеризовался большим размером. Определение точек начала транскрипции показало, что 18 : 0 индуцировала транскрипцию также в положениях -163 и -169. Дополнительные точки начала транскрипции локализованы в кодирующей последовательности гена hemN, предшествующего гену desC. Таким образом, экспрессия гена desC при снижении температуры и его индукция субстратом, видимо, контролируется различными промоторными последовательностями.

ЛОСЬ Д.А., ПРОНИНА Н.А. — 2004 г.

КОРОЛЬКОВ Н.С., РУБИН А.Б., СЕЙФУЛЛИНА Н.Х., ЧЕМЕРИС ЮРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ — 2004 г.

Инактивация ФС II при фотоингибировании (освещении клеток светом с интенсивностью, в 10 раз превышающей насыщающую для фотосинтеза) водоросли Chlorella pyrenoidosa Chick, а также при воздействии супраоптимальной температуры (41°С) в отсутствие освещения сопровождалась уменьшением выхода переменной флуоресценции за счет избирательного подавления медленной фазы ее нарастания. Последнее указывает на то, что в первую очередь полностью инактивируются малоактивные комплексы ФС II, обладающие низкой эффективностью формирования Q A. Предполагается, что полной потере фотохимической активности нормально функционирующими комплексами ФС II предшествует их переход в малоактивное состояние. Обсуждается существование ряда общих начальных стадий процесса инактивации ФС II как при фотоингибировании, так и при действии супраоптимальной температуры в темноте. Предложена схема последовательных стадий процесса регуляции световых реакций фотосинтеза с участием обратимой редокс-зависимой инактивации ФС II.

КРИШНАМУРТИ К.В., СИВАКУМАР Г. — 2004 г.

Разработан метод регенерации растений Gloriosa superba L. из эксплантов шести типов: корней, покоящихся и активных почек клубнелуковиц, молодых листьев, стеблей, цветоножек и апикальных почек воздушных побегов. Экспланты выделяли из растений, выращенных in vivo и in vitro. Для культивирования использовали среду МС с разными добавками ауксинов, цитокининов и других регуляторов роста в различных комбинациях. 98%-ное каллусообразование было достигнуто в тех случаях, когда в качестве эксплантов использовали активные почки клубнелуковиц. Для каллусов, полученных из клубнелуковиц, наблюдали образование наибольшего числа побегов (57). Во всех случаях при множественном побегообразовании наблюдали также усиленное корнеобразование. Морфологические и гистологические исследования показали, что растения, полученные в культуре in vitro, не отличались от растений in vivo ни по строению почек побегов и корней, ни по морфологии и структуре листьев.

ОЛИНЕВИЧ О.В., ТАРАКАНОВА Н.Ю., ТИМОФЕЕВА О.А., ХОХЛОВА ЛЮДМИЛА ПЕТРОВНА — 2004 г.

Исследовали влияние оризалина - специфического ингибитора полимеризации тубулиновых микротрубочек растительных клеток, на водоудерживающую способность листьев и корней проростков разных по морозоустойчивости сортов озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) при закаливании к низким температурам (3°С, 3 и 7 сут) и действии экзогенной АБК. В контроле (без обработок) оризалин снижал водоудерживающую способность листьев и корней. Закаливание и АБК уменьшали влияние ингибитора на водоудерживающую способность листьев, а на реакцию водоудерживающей способности корней действовали разнонаправленно (закаливание ослабляло, а АБК - усиливала эффект оризалина). Оризалин-индуцированное уменьшение водоудерживающей способности снижалось в ряду мало- → средне- → высокоморозоустойчивый сорт и было более выраженным в листьях, чем в корнях, которые характеризовались меньшими значениями водоудерживающей способности и морозоустойчивости. После 3-дневного закаливания растений обнаружено аддитивное действие гипотермии и АБК на вызываемое оризалином снижение водоудерживающей способности листьев и отсутствие этого эффекта у корней. Иммунохимический анализ состава и содержания цитоскелетных белков с использованием вестерн-блот-анализа показал, что в листьях соотношение актиновые/тубулиновые белки выше по сравнению с корнями. Обработка незакаленных растений АБК снижала количество α-, β-тубулинов и актина в корнях, но не влияла на уровень актина в листьях. Закаливание снимало эффекты АБК на цитоскелетные белки. Наибольшее ингибирующее действие на водоудерживающую способность и повышение морозоустойчивости у АБК-обработанных растений оризалин оказывал в опытах с листьями маломорозоустойчивого сорта до и после закаливания. Предполагается, что органо-, сортоспецифическая и АБК-опосредуемая зависимость водоудерживающей способности от цитоскелетных белков и образуемых ими структур (микротрубочек и микрофиламентов) обуславливается их влиянием на состояние клеточной воды (водный потенциал) и осмотическую водопроницаемость плазмалеммы. Эта зависимость в процессе закаливания растений к холоду и при обработке АБК полнее проявляется в листьях, чем в корнях, и особенно у маломорозоустойчивого сорта.

ГАРНИК ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА, КОНСТАНТИНОВ Ю.М., ЛАЗАРЕВА Е.В. — 2004 г.

Исследовали спектры молекулярных форм анионных пероксидаз и супероксиддисмутазы (СОД) каллусных линий L. sibirica Ledeb. и L. gmelinii Rupr. Rupr. Среди 13 исследованных линий наблюдали восемь различных типов спектров молекулярных форм анионных пероксидаз. Спектры молекулярных форм супероксиддисмутазы были одинаковы для всех исследованных линий, несмотря на принадлежность линий к двум разным видам и различное происхождение каллуса. Впервые описано присутствие железосодержащей СОД в изоферментном спектре лиственницы. Сделан вывод о большей (по сравнению с изопероксидазными спектрами) стабильности изоферментного состава СОД в дедифференцированных клетках L. sibirica и L. gmelinii.

ДУБРАВИНА Г.А., ЗАГОСКИНА Н.В., ЛОБАКОВА ЕЛЕНА СЕРГЕЕВНА — 2004 г.

Исследовали особенности образования и локализации фенольных соединений в апогеотропных корнях (кораллоидах) 6 видов саговниковых растений, относящихся к родам Cycas, Encephalartos и Ceratozamia. Содержание суммы растворимых фенольных соединений в кораллоидах всех изученных видов отличались незначительно. Исключением являлся вид Ceratozamia mexicana, у которого способность к накоплению фенольных соединений была втрое выше. Соединения фенольной природы накапливались в клеточных стенках кортикальной паренхимы кораллоидов, в межклетниках и в специализированных клетках-вместилищах, обнаруживаемых во всех зонах апогеотропных корней. Наибольшее число клеток-вместилищ с фенольными соединениями было выявлено в кортикальной паренхиме центральной части кораллоидов, прилегающей к зоне локализации активных симбиотических цианобактерий, а также в базальной части кораллоидов, где отсутствуют жизнеспособные формы цианобионтов. Высказано предположение, что фенольные соединения влияют на формирование симбиоза цианобактерий с апогеотропными корнями саговниковых растений и процессы их жизнедеятельности.

БАЛУШКА Ф., ВЕЛИКАНОВ Г.А., ВОЛОБУЕВА ОЛЬГА ВАСИЛЬЕВНА — 2004 г.

Исследование проведено на апикальной меристеме и отрезках корней из зоны растяжения 4-5-дневных проростков Zea mays L. Для визуализации вакуолярной АТФазы и пирофосфатазы как маркеров тонопласта, а также α-, δ- и γ-аквапоринов тонопласта использована методика непрямой иммунофлуоресцентной микроскопии с применением соответствующих антител. После плазмолиза клеток (маннит 700 мМ, 2.5 ч) вакуолярная АТФаза и пирофосфатаза, являющиеся белками тонопласта, были обнаружены в каналах клеточных стенок, содержащих плазмодесмы, после их отрыва от плазмолизированных клеток. Это служит новым доказательством существования вакуолярного симпласта в зоне растяжения корня кукурузы, обеспечивающего межклеточную непрерывность растительной ткани. Для исследования самодиффузии молекул воды применяли импульсный метод ЯМР. Диффузионное затухание в зоне растяжения корня было неэкспоненциальным и разделялось на три экспоненты со своими коэффициентами самодиффузии, два из которых (D 2 и D 3) характеризуют самодиффузию воды в цитоплазматическом и вакуолярном симпластах корня соответственно. Апикальную меристему корня исследовали также методом ЯМР с парамагнитным допингом апопласта, который позволяет наблюдать диффузию воды только по симпласту ткани. Изучено влияние осмотического стресса (ПЭГ-6000, 12 и 20%, 2.5 ч) и стрессоров химической природы (АБК и салициловой кислоты, 0.1 мМ, 24 ч) на водопроницаемость плазмодесм и аквапоринов тонопласта. При действии всех стрессоров в меристеме корня увеличивалась трансклеточная водопроницаемость. В зоне растяжения при действии осмотического стресса преобладающим становился апопластный водообмен, действие же других стрессоров различалось: АБК увеличивала водопроницаемость вакуолярного симпласта, а салициловая кислота, напротив, снижала водопроводимость как цитоплазматического, так и вакуолярного симпласта.

БАДРИДЗЕ Г.Ш., БАРБЛИШВИЛИ Т.Ф., ДОЛИДЗЕ М.Д., ЧАНИШВИЛИ ШОТА ШАЛВОВИЧ — 2004 г.

Изучены особенности оттока фотоассимилятов из листа виноградной лозы (Vitis vinifera L., var. Rkatsiteli) в естественных условиях и под влиянием затемнения, дефолиации и АБК при коротких экспозициях (2, 6, 24 ч), а также дневная динамика содержания крахмала в листьях. Транспорт ассимилятов из листа виноградной лозы происходил в основном ночью и начинался после 20:00-21:00. Однако такая периодичность транспорта не была строго детерминирована и могла меняться под воздействием ряда факторов. Затемнение, дефолиация и обработка АБК инициировали транспорт фотоассимилятов из листьев в дневные часы. Затемнение и АБК оказались более эффективными по сравнению с дефолиацией. Затемнение и дефолиация также существенно меняли характер распределения фотоассимилятов в стебле. Подтверждено мнение, что и в виноградной лозе отток ассимилятов из донорного листа регулируется механизмом обратной связи и, по всей вероятности, сильно зависит от уровня углеводов.

НОВОСЕЛОВА Н.В., ТРЕТЬЯКОВА ИРАИДА НИКОЛАЕВНА, ЧЕРЕПОВСКИЙ Ю.А. — 2004 г.

Проводили морфологические и цитоэмбриологические исследования уникальных форм сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour) с однолетним циклом развития женских шишек. Показано, что морфогенез женских побегов у “аномальных” деревьев сосны сибирской с однолетним циклом развития направлен на акселерацию развития мегастробилов - их необычайно интенсивный рост и ускоренное формирование половых структур. Цитоэмбриологические исследования семяпочек у данных деревьев показали значительное сокращение свободно-ядерной стадии развития гаметофитов (до 3-х нед. вместо 1 г.), сверхраннее формирование архегониев и яйцеклеток. Однако оплодотворение яйцеклеток и развитие зародышей у “аномальных” форм не происходит; происходит деление ядра яйцеклетки в гаплоидном состоянии. Формируются развитые семена без зародыша. Предполагается, что причиной акселерации развития эмбриональных структур “аномальных” особей сосны сибирской является высокий уровень гормонального и углеводно-азотного обмена в тканях семяпочки.

ВАН Б., ЛИ В.П., СОНГ Ч.С., ТЯН Ч.М., ЦИНЬ Ф.Л. — 2004 г.

Выделение органических кислот в ризосферу индуцируется низким содержанием фосфора в корнях белого люпина (Lupinus albus L.). Мы исследовали ответную реакцию корней белого люпина на сигнал о недостатке фосфора в окружающей среде. Корневую систему разделяли на две части: часть корней погружали в раствор без фосфора, а остальные корни - в раствор, содержащий достаточное количество фосфора. Мы показали, что сигнал о недостатке фосфора воспринимают кончики корней длиной 1 см. Этот сигнал передается от одного кончика корня к другому и может вызывать накопление малата в кончиках корней и образование протеоидных (кластерных) корней. Для исследования влияния на эти процессы фитогормонов, мы применили обработку корней гормональными препаратами. Добавление индолилмасляной кислоты к содержащему фосфор раствору вызывало образование протеоидных корней, в которых, однако, не накапливалась лимонная кислота. Напротив, внесение БАП в раствор, не содержавший фосфора, подавляло образование протеоидных корней и накопление малата в кончиках корней, и этот ингибиторный эффект усиливался с увеличением концентрации БАП.

ПАВЛОВА В.В., ПРУСАКОВА ЛИДИЯ ДМИТРИЕВНА, ЧИЖОВА С.И. — 2004 г.

Изучена возможность использования экспресс-метода биотестирования по активности гидролитического фермента α-амилазы алейронового слоя эндосперма семян ячменя (Hordeum vulgare L.), расщепляющей крахмал до растворимых сахаров, для оценки ретардантного действия триазолиевых соединений (паклобутразола, униконазола и азовита). Действие триазолов оценивалось по подавлению активности α-амилазы, индуцированной экзогенной ГК 3. По ретардантной активности испытанные препараты располагались в следующем порядке: униконазол > азовит ≈ паклобутразол ≈ ≈ хлорхолинхлорид. Наибольшей чувствительностью к действию ретардантов отличался сорт Носовский 9. Испытанные триазолиевые соединения в концентрациях 10 -7-10 -3 М проявляли ретардантную активность в биотестах с проростками длинностебельного гороха сорта Торсдаг ярового ячменя сортов Носовский 9, Московский 2 и Зазерский 85. Показана возможность использования перечисленных экспресс-биотестов для оценки ретардантной активности триазолов.

ЗАВОРУЕВА Е.Н., УШАКОВА СОФЬЯ АВРУМОВНА — 2004 г.

Проведена оценка термоустойчивости ценозов растений пшеницы (Triticum aestivum L.) и редиса (Raphanus sativus L. var. minor) в ответ на действие повышенных и повреждающих температур воздуха (35°С 20 ч, 45°С 7 ч) в условиях светокультуры при различных уровнях ФАР с помощью измерения параметров медленной индукции флуоресценции хлорофилла на 682 и 734 нм и внешнего СО 2-газообмена. Вне зависимости от уровня освещенности экспозиция ценозов при 35°С не приводила к необратимым изменениям фотосинтетического аппарата растений. Минимальное повреждение ценозов пшеницы и редиса под воздействием температуры 45°С наблюдали при 150 Вт/м 2 ФАР, а максимальное - при уровнях освещенности, близких к компенсационной точке фотосинтеза ценозов (50-70 Вт/м 2 ФАР при температуре воздуха 24°С). Индекс жизнеспособности оказался наиболее чувствительным параметром по сравнению с другими показателями, определяемыми методом медленной индукции флуоресценции при 682 и 734 нм. Характер его изменений в ответ на действие стрессового фактора совпадал с изменениями интенсивности фотосинтеза исследуемых ценозов.

ГОЛОВКО ТАМАРА КОНСТАНТИНОВНА, ДЫМОВА О.В., ТАБАЛЕНКОВА Г.Н. — 2004 г.

На основе изучения ростовых показателей, СО 2-газообмена и углеродного баланса дана количественная оценка донорно-акцепторной системы растений Ajuga reptans L., произрастающих под пологом леса (теневые растения) и культивируемых на открытой делянке (световые растения). Теневые растения формировали листья с относительной и удельной площадью, вдвое превышающей по этим показателям световые растения. Световые растения ассимилировали больше углерода, значительную часть которого использовали на образование многочисленных ползучих побегов (столонов). За сутки в теневые и световые растения за счет фотосинтеза поступало соответственно 0.03 и 0.67 г субстрата. При этом на дыхание растения из леса тратили 48%, а растения с освещенной делянки - почти 70% ассимилятов, так как имели большую биомассу. Заключили, что формирование определенной системы донорно-акцепторных отношений, как способа реализации жизненной стратегии и механизма координации функциональной целостности растительного организма находится под световым контролем. Свет контролирует не только собственно процесс фотосинтеза (донорная функция), но и морфофизиологические параметры растений с определенной иерархической структурой акцепторов.

БОРОВСКИЙ Г.Б., ВОЙНИКОВ В.К., ГРАСКОВА ИРИНА АЛЕКСЕЕВНА, КОЛЕСНИЧЕНКО А.В. — 2004 г.

Изучали функционирование НАДФ∙Н-оксидазной сигнальной системы клеток картофеля на примере изменения активности фермента пероксидазы. При патогенезе кольцевой гнили активность фермента резко увеличивалась. Определены два механизма увеличения активности пероксидазы. Один из них характерен для клеток восприимчивого к патогену сорта картофеля и связан с синтезом фермента de novo. Другой механизм, характерный для клеток устойчивого сорта картофеля, связан с синтезом фермента de novo, а также и с активацией существовавших до бактериального заражения молекул фермента. Бактериальное заражение, как и действие экзополисахаридов, выделяемых патогенном, вызывали изменения в спектрах внутри- и внеклеточных пероксидаз восприимчивого к этому патогену сорта картофеля, но не вызывали изменения спектров изопероксидаз устойчивого сорта. Но в последнем случае происходила резкая активация внеклеточной изоформы с R f 15.

ДРОЗДОВ СТАНИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ, КУРЕЦ В.К. — 2004 г.

Приводится краткий обзор истории развития эколого-физиологического направления в физиологии растений и его значения для сельского и лесного хозяйства. Рассматриваются возможности системного подхода в постановке активных планируемых многофакторных экспериментов с моделированием влияния условий внешней среды на биопроцессы интактных растений.

ВАЙШЛЯ О.Б., КОСОБРЮХОВ А.А., ЛАДЫГИН ВЛАДИМИР ГЕОРГИЕВИЧ — 2004 г.

Исследовали количественный и качественный состав пигментов и газообмен хлорофильных мутантов гороха Pisum sativum L. - chlorotica 2004 и 2014. Мутант 2004 имеет светло-зеленую, а мутант 2014 - желто-зеленую окраску листьев и стебля и содержат, соответственно, около 80 и 50% хлорофиллов от исходной формы гороха сорта Торсдаг. В составе каротиноидов у мутанта 2004 значительно снижено содержание каротина и увеличено накопление лютеина и виолаксантина. У мутанта 2014 отмечено почти пропорциональное снижение содержания хлорофилла и всех каротиноидов. Квантовая эффективность фотосинтеза у мутантов была на 29-30% ниже, а у гибридов F 1 - в 1.52 раза выше по сравнению с контролем. Полученные нами результаты позволяют сделать вывод о том, что нарушение фотосинтеза у мутанта 2014 обусловлено изменением мезоструктуры листьев, а у мутанта 2004 связано, по-видимому, с нарушением реакционных центров фотосистем.

ДУКА МАРИЯ ВАСИЛЬЕВНА, ПОЛИКАРПОВА Ю.В. — 2004 г.

В работе исследовали пыльцу и пыльники гибрида F 1 с восстановленной фертильностью и двух его родительских линий - материнской андростерильной, несущей митохондриальный ген orfH522, и отцовской андрофертильной, несущей доминантные аллели ядерного гена Rf. С целью выявления белковых маркеров для генетической системы ЦМС-Rf подсолнечника были проанализированы цитоплазматические белки методом диск-электрофореза в денатурирующих условиях. В результате проведенных исследований обнаружена фракция с молекулярной массой 43 кД, специфичная для электрофоретических спектров цитоплазматических белков пыльников отцовской линии, и фракция с молекулярной массой 16 кД, характерная для цитоплазматических белков пыльников материнской линии. Не выявлено отличий между электрофоретическими спектрами водорастворимых белков пыльцевых зерен отцовской линии и гибридной формы.

ЗАЙЦЕВ В.С., ХАВКИН ЭМИЛЬ ЕФИМОВИЧ — 2004 г.

Методом прямой амплификации геномной ДНК двух сортов гороха (Pisum sativum L.) получены четыре новых гомолога гена Stamina pistilloida (Stp), ортолога генов UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO) и Fimbriata (Fim) Arabidopsis и львиного зева. Ген UFO/Fim участвует в детерминации клеток апикальной меристемы побега и флоральной меристемы и контролирует экспрессию генов класса B и C дифференциации органов цветка; кроме того, у растений гороха ген Stp контролирует форму листьев, высоту растений и число междоузлий до первого соцветия. Нуклеотидные и производные аминокислотные последовательности охарактеризованных нами гомологов Stp обнаруживают высокое сходство с геном-прототипом из сорта Torsdag (98%) и существенно различаются у сортов Filby и Sebeco 59-61-65-6, контрастных по форме сложного листа.