научный журнал по биологии Физиология растений ISSN: 0015-3303

АТРИ Л.К., БХАНРА Р.К., ВИЙ С.П., НЕЙАР Х. — 2008 г.

Неопыленные цветки орхидей могут сохранять свежий вид от нескольких недель до месяцев, но быстро стареют после опыления. Связанные с этим феноменом метаболические изменения в цветках орхидей мало понятны. Статья посвящена изучению индуцированных опылением реакций, в том числе окислительного стресса, в двух видах орхидей, Aerides multiflora (Roxb.) и Rhynchostylis retusa (L.) Bl., различающихся по продолжительности жизни цветков. Неопыленные цветки A. multiflora оставались свежими в течение 17 дней, но старели за 5 дней после опыления. В то же время, неопыленные цветки R. retusa сохраняли свежесть в течение 24 дней и обнаруживали признаки старения на 7-й день после опыления. Цветки A. multiflora начинали поникать через 2–3 дня, а цветки R. retusa – через 3–4 дня после опыления. После опыления во всех органах наблюдали увеличение утечки электролитов, сопровождаемое повышением содержания малонового диальдегида (МДА) и Н2О2, индикаторов окислительного повреждения. При этом содержание аскорбиновой кислоты значительно снижалось. В цветках A. multiflora утечка электролитов, содержание МДА и Н2О2 были выше, а содержание аскорбиновой кислоты, напротив, ниже, чем в цветках R. retusa. Эти данные предполагают большее окислительное повреждение органов цветков A. multiflora. Обработка опыленных цветков ингибитором ауксинов трийодбензойной кислотой (ТИБК, 0.25 мМ) и ингибитором этилена нитратом серебра (0.25 мМ) частично предотвращала окислительное повреждение и в результате этого – старение, предполагая участие этих гормонов в регуляции старения. Более эффективным в замедлении старения был AgNO3.

ВЛАСОВ П.В., КАРЯГИН В.В., ПРУДНИКОВА О.Н., РАКИТИН В.Ю., РАКИТИНА Т.Я. — 2008 г.

Исследовали действие УФ-В радиации (280–320 нм) на накопление АБК в розетках 14-дневных растений Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. дикого типа (wt), мутанта по рецептору этилена etr1-1 и мутанта с постоянно действующим этиленовым сигнальным путем ctr1-1. Содержание АБК у необлученных wt растений было в 2 раза выше, чем у обоих мутантов. УФ-В облучение вызывало дозозависимое накопление АБК у wt растений. В мутанте etr1-1 АБК накапливалась в значительно меньших количествах. В мутанте ctr1-1 содержание АБК не возрастало в ответ на УФ-В радиацию. По-видимому, для запуска образования стрессовой АБК необходим регулируемый этиленовый сигнальный путь. Постоянно включенный (нерегулируемый) этиленовый сигнальный путь у ctr1-1 блокирует накопление АБК при стрессе.

ГАЛИБИНА Н.А., ТЕРЕБОВА Е.Н. — 2008 г.

Рассмотрены ионообменные свойства клеточных стенок хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) разного жизненного состояния (здоровые и сильно ослабленные) в условиях промышленного загрязнения серой и тяжелыми металлами. Определены три типа катионообменных групп: карбоксильные группы полигалактуроновой кислоты, карбоксильные группы, не относящиеся к полигалактуроновой кислоте, и фенольные ОН-группы. Ослабленные (IV категория) растения сосны отличались от здоровых (I категория) более высокими значениями коэффициента набухания клеточных стенок хвои, бoльшим содержанием азота и меньшим количеством ионообменных групп в структуре их клеточных стенок. Высказано предположение, что именно различия в ионообменной способности клеточных стенок могут быть использованы для разделения деревьев сосны по категориям жизненного состояния.

СИУН Т., ЧЖАН С. — 2008 г.

Семена солодки уральской (Glycyrrhiza uralensis Fisch) облучали низкоэнергетическим потоком N+-ионов (25 кэВ) плотностью 900 ? (2.6 ? 1013) ионов/см2. После облучения семена помещали в пластиковые сосуды, в которых облученные и контрольные растения росли в течение месяца. Затем их на 3 дня переносили на раствор 600 мМ NaCl. Изучали морфологические и физиологические характеристики корней: содержание хлорофиллов и пролина, активности супероксиддисмутазы (СОД), пероксидазы (ПО), каталазы (КАТ), АТФазы и восстановление хлористого трифенилтетразолия (ТФТ). Показано, что облучение потоком ионов значительно увеличивало высоту побегов, число листочков, длину стержневого корня, число боковых корней, вес корней и побегов как в условиях солевого стресса, так и без него. При солевом стрессе такое облучение значительно повышало по сравнению с соответствующим контролем общее содержание хлорофиллов и пролина, активности ПО, СОД, КАТ, АТФазы и восстановление ТФТ в корнях проростков. Эти результаты показывают, что облучение потоком ионов N+ может повысить устойчивость солодки к солевому стрессу.

ВАН С.-В., МАО Ц.-Ц., ЧЖАН Д.-Л., ЧЖАО С.-Ч., ЧЖАУ M., ЧЖУ С.-Я. — 2008 г.

Однолетние проростки дуба (Quercus mongolica Fisch.) в течение 30 дней находились в ростовой камере для изучения действия повышенной температуры (на 4°C выше обычной температуры окружающей среды) или повышенной температуры в сочетании с повышенной концентрацией СО2 ([CO2], 700 ppm) на газовый обмен листа, флюоресценцию хлорофилла а и содержание хлорофиллов. В ростовой камере создавали условия, типичные для вегетационного сезона в горных областях Маоершан провинции Хейлонгджанг (45–46° с.ш., 127–128° в.д.). При повышенной температуре максимальная скорость нетто-фотосинтеза (PNmax) была примерно в 1.64 раза выше, чем при обычной температуре. При этом значительно повышались точка светового насыщения (Is), видимый квантовый выход (AQY от pparent uantum ields), максимальная эффективность ФС II (Fv/Fm) и содержание хлорофиллов, в то время как световой компенсационный пункт (Iс) не изменялся. Сочетание повышенной температуры с повышенной [СО2] также заметно увеличивало PNmax (примерно на 34%), но эффект был много меньшим, чем только при повышенной температуре. При одновременном действии изучаемых факторов темновое дыхание (Rd), Ic, Fv/Fm и общее содержание хлорофиллов значительно повышались, но Is и AQY не изменялись. Более того, при одновременном повышении [СО2] и температуры Rd, Ic, Fv/Fm были значительно выше, чем при повышении только температуры. Данные показывают, что сочетание повышенных [CO2] и температуры, которое ожидается в условиях дальнейшего глобального изменения климата, может влиять на запасание углерода в ценотипах Q. mongolica в разных областях Китая.

МАСЛОВ А.И., ПАВЛОВА Е.А. — 2008 г.

На изолированных микобионте и фотобионте из таллома лишайника Parmelia sulcata Taylor, показано существенное различие между ними в отношении ассимиляции нитрата. Препарат очищенного фотобионта, зеленая водоросль Trebouxia sp., оказался неспособным к поглощению нитрата. Препараты микобионта и фрагменты таллома, содержащие оба бионта, поглощали нитрат. Свет не оказывал существенного влияния на скорость поглощения. Ингибитор дыхания, азид натрия, снижал скорость на 80–100%, тогда как ингибитор фотосинтетического транспорта электронов, дихлорфенилдиметилмочевина, не влиял на поглощение нитрата. С помощью масс-спектрометрии показано, что в интактном талломе лишайника нитрат поглощался микобионтом и лишь затем начинал поступать в фотобионт. Дискриминация по азотному питанию между бионтами лишайника, возможно, служит одним из механизмов контроля гриба-хозяина над ассоциированными зелеными водорослями и поддерживает их симбиоз.

АЛИЕВА Г.П., БУРАХАНОВА Е.А., ДУБИНИНА И.М., ЗАГОСКИНА Н.В., КЛИМОВ С.В., ОЛЕНИЧЕНКО Н.А., САЛЬНИКОВА Е.Б., ТРУНОВА Т.И. — 2008 г.

Изучали влияние подавления донорной функции на проявление ряда физиологических свойств у растений озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Мироновская 808, выращенных в водной культуре и находящихся в миксотрофном периоде роста, при их переходе осенью из вегетирующего состояния в состояние относительного покоя. Среднесуточная температура на протяжении 10 суток эксперимента составляла 6°С, фотопериод 9 ч при освещенности в пределах 8–20 клк. Донорную функцию постепенно снижали в вариантах опыта: ВI – интактные растения; ВII – с удаленным эндоспермом семени; ВIII – с отключением фотосинтеза; ВIV – с удаленным эндоспермом семени + отключением фотосинтеза; ВV – с удаленным эндоспермом семени + отключением фотосинтеза + заменой питательного раствора на дистиллированную воду. На 6–10 сутки эксперимента измеряли относительную скорость роста (ОСР) по накоплению сухой массы растения и ее распределение по органам, скорости СО2-обмена (фотосинтеза и темнового дыхания растения), определяли содержание сахаров (сахароза + глюкоза + фруктоза) и их соотношение, сумму фенольных соединений и флавоноидов, индексы мембранной стабильности (ИМС) в листьях, а также морозостойкость растений. Показано, что морозостойкость вегетирующих растений имеет обратную зависимость с ОСР (R = –0.906), скоростью темнового дыхания (R = –0.789), процентным содержанием сахарозы в сумме сахаров (R = –0.737), ИМС листьев (R = –0.390), скоростью видимого фотосинтеза (R = –0.288) и прямо коррелирует с содержанием флавоноидов (R = 0.973), суммой фенольных соединений (R = 0.743) и сахаров (R = 0.385). Обсуждается роль изменения донорно-акцепторных отношений в проявлении свойства морозостойкости вегетирующих растений на этапе их перехода к закаливанию, различия между растениями в этом состоянии и закаленными к холоду растениями, а также значимость фенольных соединений для развития морозостойкости.

ВОРОБЬЕВ В.А., ПАНКИН А.А., ХАВКИН Э.Е. — 2008 г.

Гены FLORICAULA (FLO) львиного зева и LEAFY (LFY) арабидопсиса кодируют ключевой фактор транскрипции, контролирующий идентичность апикальной меристемы стебля, переход растений к цветению и формирование органов цветка. Остается открытым вопрос о том, контролирует ли эти различные функции один и тот же ген или же они распределены между паралогами, возникшими в результате дупликации гена. В силу значительного полиморфизма, второй интрон гена FLO/LFY (FLint2) может быть удобной моделью для ответа на этот вопрос. Мы сравнили строение FLint2 в пределах рода Brassica и в целом в сем. Brassicaceae. Анализ клонированных к настоящему времени полиморфных участков FLint2 у диплоидных (геномы A, B и C) и аллотетраплоидных (AB, AC и BC) видов Brassica позволил предположить присутствие паралогов FLO/LFY в геноме B, а геном-специфичные маркеры, созданные на основе FLint2, позволили выявить в геноме Sinapis arvensis (Brassica arvensis) два локуса FLO/LFY. В целом, структурный полиморфизм, включая присутствие/отсутствие сайта связывания для транскрипционного регулятора AGAMOUS-LIKE3/SEPALLATA4, предполагает существование двух локусов FLO/LFY у нескольких видов сем. Brassicaceae. Маркеры FLO/LFY на основе FLint2 позволят определить число копий этого гена и провести более подробный локус-специфичный анализ строения FLint2 у различных форм Brassica.

БУЛЫЧЕВ А.А., КРУПЕНИНА Н.А. — 2008 г.

Изучено влияние ингибиторов и кофакторов циклического и нециклического транспорта электронов на нефотохимическое тушение флуоресценции хлорофилла, вызываемое генерацией потенциала действия (ПД) в клетках водоросли Chara corallina. В контрольных условиях энергозависимое тушение флуоресценции (qE) устанавливается при повышении интенсивности ФАР, а также возникает и обратимо исчезает после генерации ПД в условиях умеренного освещения. Обработка клеток диуроном полностью устраняла возникновение qE на ярком свету и при генерации ПД. Активация циклического транспорта электронов при совместном действии диурона и феназинметосульфата восстанавливала тушение qE, связанное с повышением ФАР, но не восстанавливала образование qE при генерации ПД. Присутствие в среде акцептора ФС I метилвиологена в концентрациях от 100 мкМ до 0.83 мМ не оказывало влияния на флуоресценцию и фотосинтетическую активность хлоропластов до момента приложения электрического стимула, вызывающего ПД. Однократная генерация ПД в присутствии метилвиологена вызывала необратимое возникновение qE в широком диапазоне ФАР, что свидетельствует о триггерном переключении части потока электронов с основного пути на искусственный акцептор. Сделан вывод, что генерация ПД открывает доступ для проникновения двухвалентного катиона метилвиологена из среды в строму хлоропласта с преодолением двух мембранных барьеров – плазмалеммы и внутренней мембраны оболочки хлоропласта.

ЗУБО Я.О., КУЗНЕЦОВ В.В. — 2008 г.

В статье подробно описаны и проанализированы основные этапы метода run-on транскрипции, который позволяет изучать регуляцию скорости транскрипции ядерных, хлоропластных и митохондриальных генов, что очень важно для понимания механизма действия фитогормонов, света, температуры и других факторов. Метод включает выделение ДНК-содержащих органелл, транскрипцию in vitro в лизатах этих органелл в присутствии меченных 32P предшественников РНК, выделение меченых вновь синтезированных транскриптов и их гибридизацию с нанесенными на специальную мембрану ген-специфическими фрагментами ДНК. В обзоре обсуждаются некоторые возможные проблемы в ходе проведения анализа, а также встречающиеся неточности при интерпретации полученных результатов. Несмотря на большие возможности этого метода, он практически не применяется российскими учеными, в том числе и в биологии растений. Цель данной работы заключается в том, чтобы способствовать быстрейшему внедрению метода run-on транскрипции в практику научных исследований физиологов растений России.

АНИСИМОВ А.В., ИОНЕНКО И.Ф. — 2008 г.

Для выявления преимущественного пути переноса воды в радиальном направлении в корне кукурузы (Zea mays L.) проведено сравнительное изучение диффузионного транспорта воды в коре и стели методом ЯМР-спиновое эхо. Показано, что эти участки корня отличаются как по величине коэффициентов диффузии воды, так и по чувствительности к неспецифическому блокатору аквапоринов – HgCl2. Выявленные различия рассматриваются с позиции различного вклада отдельных транспортных путей (апопластного, симпластного, трансмембранного) в общий поток воды. Диффузионные характеристики в корнях с нарушенной эндодермой свидетельствуют о ее незначительном вкладе в сопротивление потоку воды.

БРОВКО Ф.А., ВАСИЛЬЕВА В.С., ЛУШНИКОВА А.Л., МОШКОВ Д.А., ПАВЛИК Л.Л. — 2008 г.

Изложены подходы к разработке методики для иммуноцитохимического выявления лабильного белка на срезах растительных тканей проростков кукурузы (Zea mays L.). Использование белковых экстрактов, содержащих нестабильный антиген, позволило провести предварительную оценку влияния на его иммунореактивность жестких химических реагентов, применяемых в ходе обработки тканей. Оценено влияние на иммунореактивность нестабильного белка фиксаторов, ингибиторов эндогенных ферментов, растворов, блокирующих неспецифическое связывание антител. С помощью системы тройного контроля была подобрана процедура, позволяющая обеспечить минимальный уровень фонового окрашивания на срезах растительной ткани при высоком уровне специфического связывания антител.

КУЗНЕЦОВ ВЛ. В., МАДЖУГИНА Ю.Г., ШЕВЯКОВА Н.И. — 2008 г.

Проведен скрининг рудеральных видов растений, осваивающих полигоны твердых бытовых отходов (ТБО), загрязненные тяжелыми металлами (ТМ). Среди них был найден вейник наземный (Calamagrostis epigeios L. Roth) – многолетний злак, который отличался наибольшей аккумуляцией ТМ, особенно Ni. В листьях вейника содержание Ni составило 703, а в корневищах – 346 мг/кг сухой массы. На полигоне ТБО, закрытом для эксплуатации в течение 15 лет, вейник образовал монопопуляцию растений с высокой продуктивностью (15 ц/га), что способствовало “перехватыванию” подвижных форм ТМ из слоев ТБО и поддержанию их концентрации в перекрывающих грунтах на неопасном для растений уровне (в 5–10 раз ниже порогового). При культивировании растений в факторостатных условиях была установлена устойчивость вейника к ТМ в фазе прорастания семян. Взрослые растения оказались устойчивыми к периодическому скашиванию, были способны накапливать ТМ в надземной массе, а также аккумулировать осмопротектор пролин. Сделан вывод, что вейник наземный можно использовать при рекультивации полигонов ТБО и в составе травосмесей газонных трав для придорожных газонов в городах.

САДАТ-НУРИ С.А., СОХАНСАНЖ А. — 2008 г.

Интегрированный в бинарный вектор методами генетической инженерии ген осмотина (osm) с помощью баллистической пушки ввели в растения пшеницы (Triticum aestivum L.) иранского сорта Marvdasht. Повреждающее действие солевого стресса оценивали по степени подавления разрастания корней проростков пшеницы при их выращивании на средах с различными концентрациями NaCl. Обнаружено усиление солеустойчивости у трансгенной линии сорта Marvdasht: проростки этой линии были способны образовывать корни на среде с высокой концентрацией (250 мМ) NaCl. Устойчивость к засолению растений трансгенной линии была значительно выше, чем у нетрансформированного исходного сорта Marvdasht, и практически не отличалась от таковой у солеустойчивого иранского сорта Zarrin.

КОЛЕСНИКОВ Я.С., КРАВЕЦ В.С., КУЗНЕЦОВ ВЛ.В., РОМАНОВ Г.А. — 2008 г.

ГОЛОВАЦКАЯ И.Ф. — 2008 г.

Изучали роль гиббереллинов в морфогенетических реакциях растений на селективном свету. Проведен сравнительный анализ действия зеленого и синего света на рост, развитие и гормональный баланс растений двух линий Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (экотип Landsberg erecta): дикого типа Ler и его мутанта ga4-1 с нарушенным синтезом ГК4/1. Отсутствие активных ГК4/1 у мутанта ga4-1 обуславливало замедление роста вегетативных и репродуктивных органов и прохождение фаз онтогенеза, снижение апикального доминирования и семенной продуктивности растений. Замедление роста и развития растений мутанта было сопряжено с изменением их гормонального баланса по сравнению с исходной линией: снижением содержания ИУК и отношения ИУК/АБК, увеличением содержания рибозида зеатина и АБК. Действие зеленого света замедляло растяжение и ветвление стебля побега, уменьшало удельную поверхностную плотность листьев и семенную продуктивность растений, задерживало переход растений в генеративную стадию в большей степени при дефиците ГК4/1 (ga4-1), чем при норме ГК4/1 (Ler).

КОНДРАТЬЕВ М.Н., КУЗНЕЦОВ ВЛ.В. — 2008 г.

БАРЛОУ П.В., ЛЮК Ж. — 2008 г.

Большинство растений состоит из повторяющихся модульных единиц, таких как фитомеры, мерофиты и клеточные пакеты. Даже в столь простых организмах как нитчатая цианобактерия Anabaena виден повторяющийся тип дифференцированных клеточных структур, в первую очередь гетероцист. Эти примеры отражают врожденные ритмы, присущие процессам развития живых организмов. В данной статье основное внимание уделено повторяющемуся образованию идиобластов, т.е. единичных клеток или групп клеток, заметно отличающихся от соседних клеток, из которых они образовались. В тканях корней высших растений идиобласты находятся внутри клеточных пакетов, образовавшихся из материнских клеток в результате определенного числа циклов деления. Обсуждается также образование гетероцист Anabaena, которые тоже можно считать идиобластами. Идиобласты в тканях корня возникают в виде мелких клеток в результате неравных клеточных делений. Эти деления обычно бывают последними внутри клеточного пакета, в котором уже прошел ряд делений; они всегда происходят на одном или обоих концах пакета. Предполагается, что концевые клеточные стенки участвуют в регуляции асимметрии делений. Обсуждены такие системы идиобластов как трихосклереиды и клетки диафрагмы в коре корней. На самой ранней стадии те клетки, из которых образовался зачаток бокового корня, также можно считать группами идиобластов, потому что они тоже возникли в результате асимметричных делений материнских клеток перицикла. Особенности деления всех указанных систем идиобластов были последовательно моделированы с применением L-систем, исходя из предположения, что возраст концевых стенок клеточного пакета играет особую роль в детерминации клеток.

ИВАНОВ Ю.В., КАРТАШОВ А.В., КУЗНЕЦОВ ВЛ. В., ПАШКОВСКИЙ П.П., РАДЮКИНА Н.Л., ШЕВЯКОВА Н.И. — 2008 г.

Растения дикорастущих видов с разными “стратегиями” адаптации к засолению выращивали в условиях фитотрона до 6-недельного возраста, подвергали солевому стрессу (NaCl, 100 мМ, 24 ч) и изучали активность основных ферментов антиоксидантной защиты и аккумуляцию ионов натрия и пролина. Растения всех исследованных видов, независимо от уровня их конститутивной солеустойчивости, при засолении накапливали ионы натрия, но различались по способности к стресс-зависимой аккумуляции пролина, по активности супероксиддисмутазы (СОД) и гваякол-зависимой пероксидазы. Виды, аккумулирующие пролин, были найдены как среди галофитов (Artemisia lerchiana и Thellungiella halophila), так и среди гликофитов (Plantago major и Mycelis muralis). Для растения Th. halophila была также характерна высокая активность ион-связанной и ковалентно-связанной пероксидазы. Значительная конститутивная и стресс-индуцируемая активность СОД, как правило, была свойственна гликофитам с низким конститутивным уровнем пролина: Geum urbanum и Thalictrum aquilegifolium. Между содержанием пролина и активностью СОД у растений изученных дикорастущих видов была обнаружена обратно-коррелятивная зависимость, особенно четко выраженная у галофита Th. halophila и гликофита G. urbanum. Необыкновенно высокий конститутивный и стресс-индуцируемый уровни пролина и активности пероксидазы у Th. halophila, возможно, компенсировали низкую активность СОД у этого растения, что вносило существенный вклад в обеспечение его солетолерантности. Таким образом, проведенный скрининг стресс-зависимой активности ряда ферментов антиоксидантной защиты и аккумуляции пролина у растений дикорастущих видов позволил прийти к заключению, что между активностью СОД и системой аккумуляции пролина существует реципрокный характер отношений. Установлено также, что высокий уровень активности СОД не является обязательным признаком солеустойчивости вида. Более того, показано, что растения, обладающие высокой активностью пероксидазы и способностью к интенсивной аккумуляции пролина, могут адаптироваться к солевому шоку (NaCl, 100 мМ, 24 ч) независимо от уровня активности СОД.

КОЖЕВНИКОВА А.Д., СЕРЕГИН И.В. — 2008 г.

Обзор посвящен анализу роли тканей корня и побега в транспорте и накоплении тяжелых металлов у двух контрастных групп растений: исключателей и гипераккумуляторов. Рассмотрены основные закономерности распределения кадмия, свинца, никеля и стронция по тканям; проанализировано влияние других ионов, и в частности кальция, на их накопление и распределение. Обсуждаются особенности распределения металлов у растений-гипераккумуляторов, а также возможные морфофункциональные причины, определяющие способность растений накапливать тяжелые металлы в надземных органах. На основании имеющихся данных предложена классификация тканей корня и побега по их участию в транспорте и распределении изученных металлов.