научный журнал по биологии Физиология растений ISSN: 0015-3303

ГВОЗДЕВА Е.С., ЕФИМОВА М.В., КАРНАЧУК Р.А. — 2008 г.

Изучали влияние синего, зеленого (ЗС) и красного (КС) света на фоторегуляцию морфогенеза трансгенных растений Nicotiana tabacum L., содержащих копию гена интерлейкина-18 человека. Были использованы дикая SR1 и трансгенные (Il18 № 7–1 и Il18 № 7–11) линии, а также полученные от этих линий каллусные культуры клеток. Фотоморфогенез трансгенных линий на ЗС и КС существенно отличался от морфогенеза родительской линии на ранних стадиях онтогенеза, что проявилось в усилении роста гипокотилей и семядолей на ЗС и семядолей на КС. Ростовые ответные реакции на свет были сопряжены с изменением уровней зеатина, ИУК и АБК. Так, удлинению гипокотилей и увеличению площади семядолей на ЗС соответствовало повышение уровня ИУК и снижение уровня АБК. Рост каллусных клеток трансгенных линий табака нулевого пассажа отличался от каллусов исходной линии только в темноте. Полученные данные свидетельствуют о том, что процесс трансформации растений табака геном интерлейкина-18 человека сопровождался изменением функционирования систем фоторегуляции на ранней стадии онтогенеза. В основе наблюдаемого явления, очевидно, лежит плейотропный эффект встроенного гена.

АЛЕКСАНДРУШКИНА Н.И., БОРЗОВ А.А., ВАНЮШИН Б.Ф., КОФ Э.М., СЕРЕДИНА А.В. — 2008 г.

По мере старения и увядания в листьях растений гороха (Pisum sativum L.) нормального (AfAf) и афильного (afaf) генотипов происходила деградация ДНК. У AfAf растений в молодых (12–9-м субапикальных) листьях суммарная ДНК высокополимерна, в шестом листе деградация ДНК уже была заметна, а в четвертом и третьем листьях гидролиз ДНК носил массированный характер. Аналогичная деградация ДНК при старении листьев выявлена и у растений афильного типа, но она начиналась позднее, чем у растений нормального типа. Степень деградации ДНК тесно связана с возрастным увеличением суммарной нуклеазной активности в листьях гороха. Листья растений разных генотипов четко различались по активности “кислых” и “щелочных” нуклеаз. При старении листьев в них индуцировалась Са2+- и Мg2+-зависимая активность нуклеаз с мол. м. 42, 37, 34, 26 и 21 кД. На разных этапах старения листа набор нуклеаз изменялся.

ХУ И.Ф., ХУАН И.Б., ЧЖАН Ц.Ц. — 2008 г.

Изучали содержание крахмала и активность ключевых ферментов его биосинтеза в зерновках четырех инбредных линий кукурузы (Zea mays L.): двух “высококрахмалистых” и двух “низкокрахмалистых”. Накопление крахмала и его компонентов непрерывно возрастало после опыления, во время налива зерна оно описывалось сигмоидной кривой. Скорости накопления крахмала и его компонентов имели вид одновершинной кривой, достигая максимальных значений на 25-й и 32-й дня после опыления (ДПО) соответственно. В зерновках всех четырех линий форму одновершинной кривой имели также изменения активностей аденозиндифосфат:глюкозо-пирофосфорилазы (АДФГ-ФФазы) и крахмалсинтазы с максимумом примерно между 24 и 31 ДПО. Самую высокую активность фермента ветвления (Q-фермента) в обеих “высококрахмалистых” линиях наблюдали на 23-й ДПО. В зерновках “низкокрахмалистых” линий кривая изменения активности Q-фермента имела двухвершинный вид с максимумами на 15–20-й и на 30–35-й ДПО соответственно. Обнаружили достоверную положительную корреляцию между активностями АДФГ-ФФазы, растворимой (РКС) и связанной с крахмальными гранулами (ГСКС) крахмалсинтазы. Результаты показали, что Q-фермент по-разному экспрессировался в “высоко-” и “низкокрахмалистых” инбредных линиях и что активности АДФГ-ФФазы, РКС и ГСКС достоверно положительно коррелировали со скоростями накопления амилозы, амилопектина и крахмала во всех линиях.

БХАТ К.Р., ТАКЕР В.С. — 2008 г.

Изучали роль эндогенной ГК3 в развитии семян двух генотипов хлопчатника: гибрид H-6 (Gossipium hirsutum, крупные семена) и Gujarat cotton-13 (G. Cot, G. arboreum, мелкие семена), и влияние на него обработки экзогенной ГК3. В процессе развития семенной коробочки в зерновке и семенной кожуре определяли сухой вес, содержание воды и следили за динамикой накопления сухого вещества и поглощения воды. Зерновка генотипа H-6 во много раз превосходила по сухому весу и содержанию воды зерновку генотипа G. Cot. Семенная кожура зрелых семян имела одинаковую сухую массу у обоих генотипов, но величина максимума прироста сухого вещества и поглощенной воды у H-6 была заметно выше. В развитии зерновки и семенной кожуры прослеживали 4 фазы: деление клеток, растяжение клеток, накопление сухого вещества и созревание. Уровень эндогенной ГК3, который оценивали с помощью иммуноферментного анализа (ELISA) с антителами против ГК3, в расчете на семя был выше в зерновках H-6, чем у G. Cot, за исключением 33- и 36-го дней после зацветания, и в семенной кожуре в фазе деления клеток. In vivo уровень ГК3 четко коррелировал с содержанием воды в обоих компонентах семени. При экзогенной обработке ГК3 или ГК3 + НУК культуры семяпочек более высокие показатели сухого веса, содержания воды и размера семян наблюдали у G. Cot, что подтверждало недостаток у них эндогенной ГК3. В случае применения ГК3 + НУК эти показатели были выше. Эффект обработки проявлялся лишь спустя несколько дней, в первые же дни никаких различий выявлено не было. Сделан вывод, что ГК3 регулирует растяжение клеток семян хлопчатника посредством усиления поглощения ими воды.

ВОДЕНЕЕВ В.А., ОПРИТОВ В.А., ПЯТЫГИН С.С. — 2008 г.

Рассмотрены особенности сигнальной роли потенциала действия (ПД) у высших растений. Обсуждаются ключевые вопросы, связанные с механизмом осуществления этой роли и содержанием кратковременного эффекторного ответа, вызванного ПД. Выдвинуто положение о сходстве влияния распространяющегося ПД на клетки растений с неспецифической составляющей функционального ответа клеток на действие раздражителей.

ДЕРЯБИН А.Н., ЮРЬЕВА Н.О. — 2008 г.

Изучали возможность оптимизации in vitro процесса клубнеобразования (образование и рост столонов и образование и рост микроклубней) посредством синхронизации клеточных делений в пазушных меристемах исходных стеблевых эксплантов картофеля (Solanum tuberosum L.) сорта Луговской низкими положительными температурами. Выявлено более, чем 2.6-кратное увеличение, по сравнению с контролем (без холодовой обработки), доли синхронно делящихся клеток в пазушных меристемах стеблевых эксплантов, подвергнутых 2-часовой холодовой обработке при температуре 4°С. Последующий анализ роста столонов и микроклубней, полученных из эксплантов, подвергнутых холодовой обработке, показал, что синхронизация клеточных делений в меристемах исходных эксплантов способствовала синхронизации процессов образования столонов и микроклубней и получению выровненных по физиологическому возрасту микроклубней.

КТИТОРОВА И.Н., СКОБЕЛЕВА О.В. — 2008 г.

Проростки ячменя (Hordeum vulgare L.) выращивали на пористых пластинах, погруженных в среду Кнопа (pH 6.0); в опытных вариантах – в среде Кнопа NO заменяли на Cl-; в некоторых из опытных вариантов в среду добавляли Mes-буфер (10–20 мМ, pH 6.0). В отсутствие буфера pH среды за сутки смещался не более, чем на 0.3 ед. pH: в присутствии NO – в сторону защелачивания, в присутствии Cl- – в сторону закисления. Замена NO на Cl- (в отсутствие буфера) приводила через 4 ч к снижению гидравлической проводимости (Lp) мембран клеток ризодермы, а через сутки устанавливалось стационарное значение Lp, составлявшее около 50% от Lp в контроле. Когда удаление из среды нитрата сопровождалось введением в среду буфера, изменений Lp в течение суток не наблюдали. В опытах с протоком наружного раствора (10 мм/c), позволявшим контролировать pH вблизи поверхности корня (pHs), было показано, что в диапазоне pHs = 7.0–5.0 величина Lp не зависела от pH, а при pHs, равном 4.5, за 15 мин уменьшалась до стационарного значения, составляющего около 50% от значения в контроле. Сделано заключение, что снижение Lp при дефиците нитрата связано с закислением у поверхности корня, причинами которого могут быть прекращение симпорта протона с нитратом и увеличение активности Н+-помпы плазмалеммы, связанное с изменениями в работе pH-стата цитозоля.

СЕНКАРДЕСЛЕР Э., СУКАТАР А., УНАЛ Д. — 2008 г.

Исследовали уровень эндогенной АБК и содержание полиаминов (путресцина (Пут) и спермидина (Спд)) в талломах представителей двух видов лишайников, Pseudevernia furfuracea (L.) Zop и Ramalina farinacea (L.) Ach., различающихся по устойчивости к обезвоживанию. Обнаружены значительные различия в содержании АБК и полиаминов в воздушно-сухих и оводненных талломах. Уровни Пут и Спд в оводненных талломах P. furfuracea были выше, чем в воздушно-сухих образцах: содержание Спд возрастало при оводнении почти в 3 раза, а Пут почти в 1.4 раза. Уровни Пут и Спд в оводненных талломах R. farinacea были ниже, чем в воздушно-сухих образцах. Содержание Спд и Пут в них снижалось в 33 и 2.8 раз соответственно. Содержание АБК в оводненных талломах P. furfuracea и R. farinacea возрастало на 2.6 и 25.5% соответственно, по сравнению с воздушно-сухими талломами.

АЛЕКСЕЙЧУК Г.Н., БУЛДА О.В., ЛАМАН Н.А., РАССАДИНА В.В. — 2008 г.

Модифицирован спектрофотометрический метод определения содержания каротиноидов и хлорофиллов в экстрактах семян растений. Пигменты экстрагировали смесью петролейного эфира (ПЭ) и тетрагидрофурана (ТГФ) в соотношении 4 : 1. Формулы для расчета содержания -каротина, лютеина, хлорофиллов a и b в смеси ПЭ : ТГФ выводили, используя удельные коэффициенты поглощения растворов индивидуальных пигментов. Показано, что вычитание вклада хлорофиллов из спектра поглощения экстракта семян позволяет получить спектры, которые в ряде случаев могут быть использованы для расчета содержания каротинов и ксантофиллов.

КЛЯЧКО-ГУРВИЧ Г.Л., МАСЛОВА И.П., МЕРЗЛЯК М.Н., НАКВИ Р.К., СОЛОВЧЕНКО А.Е., ЧИВКУНОВА О.Б. — 2008 г.

В развитие ранее разработанных подходов [1, 2] описано применение метода компенсации на рассеяние для спектров поглощения суспензиями клеток цианобактерий (Anacystis nidulans, Anabaena variabilis, Chlorogloeopsis fritschii), красных (Cyanidium caldarum, Porphyridium cruentum), зеленых (Dunaliella maritima и Dunaliella salina) и диатомовых (Thalassiosira weisflogii) водорослей. У всех объектов форма спектров поглощения не зависела от плотности суспензии. Для Th. weisflogii и D. maritima проведен анализ спектров селективного и неселективного светорассеяния. Изучено влияние механического разрушения на оптические свойства (поглощение, светорассеяние, эффект “упаковки”) клеток D. maritima. Исследованы характер и динамика изменений оптических свойств при действии хлорида натрия на D. salina.

ВАН Г.Ч., ЛИ И.С., НИУ Ц.Ф., СЕ Ш.Л., СУ П., ЧЖАН М., ЧЖОУ Б.Ч., ШЕНЬ С.Д. — 2008 г.

Для того, чтобы исследовать возможность влияния условий обитания на фотосинтетическую активность и основной светособирающий комплекс, были изучены интенсивность выделения кислорода и состав фикобилисом морской красной водоросли Porphyra yezoensis и пресноводной красной водоросли Compsopogon coeruleus (Balbis) Montagne, способной обитать и размножаться в условиях солености вплоть до 35. Полученные результаты указывают на то, что P. yezoensis в соленой воде выделяет кислород значительно интенсивнее, чем C. coeruleus в пресной воде, и что P. yezoensis способна переносить несколько более высокие концентрации неорганических ионов, чем C. coeruleus. Кроме того, фикоэритрин (ФЭ) P. yezoensis – Р-фикоэритрин, состоящий из -, - и -субъединиц, содержал фикоэритробилин и фикоуробилин, тогда как ФЭ C. coeruleus состоит из -, - и -субъединиц, содержащих только фикоэритробилин. Это позволяет нам предполагать, что ФЭ C. coeruleus представляет новый тип ФЭ.

ИВАНОВ Л.А., ИВАНОВА Л.А., ПЬЯНКОВ В.И., РОНЖИНА Д.А. — 2008 г.

Изучены изменения структурных параметров мезофилла под действием затенения у 10 видов дикорастущих растений разных функциональных типов. При затенении у всех видов на 30–50% уменьшались толщина и плотность листа и на 30–70% снижалась общая поверхность мезофилла. При этом степень и механизм структурной перестройки мезофилла зависели от функционального типа растения. Для растений с рудеральными свойствами отмечено трехкратное варьирование интегральных параметров мезофилла, таких как поверхность клеток и хлоропластов и мезофильное сопротивление, в основном за счет изменения размеров клеток и хлоропластов. У этих растений под действием затенения на 30% снижался объем хлоропласта и уменьшалось число хлоропластов в клетке. Растения с высокой конкурентоспособностью обнаружили двукратное увеличение мезофильного сопротивления, что было обусловлено уменьшением числа фотосинтетических клеток в единице площади листа. Кроме того, эти виды поддерживали постоянными размеры клеток мезофилла, отношения поверхность/объем мезофилла и поверхность хлоропластов/поверхность клеток. У растений третьей группы со стресс-толерантными свойствами диффузионное сопротивление мезофилла оставалось постоянным независимо от условий произрастания, а перестройка мезофилла состояла в обратно пропорциональном изменении размеров клеток и объема клетки, приходящегося на один хлоропласт. Отличительной чертой этих растений было относительное постоянство числа хлоропластов в клетке, в единице площади листа и общей площади поверхности хлоропластов. Обнаружен различный характер связи между диффузионным сопротивлением мезофилла и структурными параметрами мезофилла листа у растений разных функциональных типов.

МОШКОВ И.Е., НОВИКОВА Г.В. — 2008 г.

В клетках растений Rab-белки – самое многочисленное семейство мономерных ГТФ-связывающих белков (мG-белков). Несмотря на большое количество представителей, Rab-белки Arabidopsis и других видов растений на основании их функциональных свойств можно сгруппировать лишь в восемь подсемейств по сравнению с 40 у млекопитающих, в клетках которых мG-белки этого семейства являются ключевыми регуляторами внутриклеточного везикулярного транспорта. Имеющиеся в настоящее время данные об участии этого семейства мG-белков растений в регуляции транспорта везикул в основных чертах согласуются с парадигмами, принятыми для клеток других эукариот. Вместе с тем, эти белки играют существенную роль в ответных реакциях растений на абиотические и биотические факторы, указывая на специфические для растительных Rab-белков функции.

АНДРЕЕВ И.М. — 2008 г.

КУЗНЕЦОВ ВЛ. В., РАДЮКИНА Н.Л., ШАШУКОВА А.В., ШЕВЯКОВА Н.И. — 2008 г.

Для выяснения антиоксидантных свойств пролина растения шалфея (Salvia officinalis L.) на стадии 4–5 настоящих листьев подвергали действию параквата – продуцента супероксид-радикала, и (или) NaCl, а также параквата и пролина. Раствор, содержавший 0.1 мкмоль параквата (1 мл), наносили на поверхность листьев; NaCl (200 мМ) и пролин (конечная концентрация 5 мМ) вводили в питательный раствор. Экспозиция опытных растений в темноте, при выращивании на растворе Кнопа, составляла 12 ч, после чего растения переносили на свет и фиксировали листья и корни для проведения биохимических анализов через 3, 6, 12 ч. Совокупность полученных данных согласуется с гипотезой о проявлении пролином антиоксидантных свойств. В частности, установлено, что паракват вызывал некоторое повышение содержания пролина в листьях в темновой период выращивания растений, а также в течение последующих 3 ч световой обработки. Транзиторное увеличение содержания пролина в листьях сопровождалось его кратковременным снижением в корнях. Внесение экзогенного пролина в среду обитания корней на фоне действия параквата нивелировало повреждающий эффект параквата в листьях. В присутствии параквата экзогенный пролин снижал в корнях образование перекиси водорода и малонового диальдегида – продукта окисления липидов мембран, а также опосредованно влиял на активность супероксиддисмутазы (СОД), свободной, ковалентно-связанной и ион-связанной форм пероксидазы (ПО). Принимая во внимание, что супероксид-индуцируемое изменение активности СОД в корнях в присутствии параквата отрицательно коррелировало с уровнем пролина, содержание которого было наибольшим в последние часы эксперимента, можно заключить, что антиоксидантная функция пролина реализуется лишь через 12 ч от начала воздействия стрессора, тогда как на более раннем этапе действия повреждающего фактора в “тушение” активных форм кислорода вовлекаются ферментативные антиоксидантные системы.

ЛИУ Ж.П., ХУ Ю.Ф. — 2008 г.

Изучали влияние солевого стресса на активность ферментов антиоксидантной защиты, перекисное окисление липидов, стабильность мембран, скорость видимого фотосинтеза, газообмен и содержание хлорофилла в листьях растений двух сортов топинамбура Helianthus tuberosus L., солеустойчивого сорта Dafeng и чувствительного к засолению сорта Wuxi, выращиваемых на питательном растворе (контроль) или в условиях солевого стресса (на питательном растворе, содержащем 75, 150 или 225 мМ NaCl) в течение 7 дней. Солевой стресс заметно активировал супероксиддисмутазу (КФ 1.15.1.1), пероксидазу (КФ 1.11.1.7) и каталазу (КФ 1.11.1.6) в листьях устойчивого сорта Dafeng, но не влиял на активность этих ферментов в листьях сорта Wuxi. Перекисное окисление липидов и повреждение мембран усиливались у растений обоих сортов. Солевой стресс подавлял фотосинтез и снижал устьичную проводимость у растений обоих сортов, но фотосинтез в листьях сорта Dafeng был подавлен в меньшей степени, чем у сорта Wuxi. Устьичная проводимость лимитировала способность листьев обоих сортов к фотосинтезу при солевом стрессе. Однако только в листьях сорта Wuxi заметно снижалось содержание хлорофилла. Полученные результаты позволяют заключить, что солеустойчивые сорта топинамбура лучше защищены от действия активных форм кислорода благодаря активации в них ферментов антиоксидантной защиты.

КАДИОГЛУ А., САГЛАМ А., САРУХАН Н., ТЕРЦИ Р. — 2008 г.

Изучали способность растения Ctenanthe setosa (Rosc.) Eichler (Marantaceae) после сильной засухи адаптироваться к новым засушливым условиям. Растения C. setosa находились в течение 70 дней в условиях засухи (растения, подвергнутые первичному стрессу, ПСР). После тримминга из корневищ отрастали новые растения (ПТР). Площадь листовой пластинки и длина черешков таких растений снижалась по сравнению с растениями, не подвергнутыми стрессу. Если такие растения подвергнуть засухе (растения, подвергнутые вторичному стрессу, ВСР), степень скрученности их листьев увеличивалась, но относительное содержание воды (ОСВ) снижалось по сравнению с ПСР. В то же время, при 81%-ном скручивании листьев ОСВ в ВСР было выше, чем в ПСР. Заключили, что ПТР более устойчивы к новому водному стрессу, чем ПСР и растения, не подвергавшиеся стрессу. В листьях ВСР содержание растворимых белков в начальный период стресса понижалось, но в более поздний период повышалось. Содержание редуцирующих сахаров постепенно снижалось по мере развития засухи. Содержание пролина заметно повышалось в течение засушливого периода. Активность пероксидазы повышалась к 60-му дню, а затем снижалась.

ЛЕИ Я. — 2008 г.

Изучали морфологические и физиологические ответы древесных растений (на примере Populus przewalskii) на действие засухи. В связи с этим определяли накопление сухого вещества и его перераспределение в растении, газообмен листа, флюоресценцию хлорофилла, ферменты антиоксидантной защиты, содержание АБК и полиаминов при трех разных режимах полива (100, 50 и 25% от полной влагоемкости). Засуха ингибировала рост побега, о чем судили по торможению накопления его биомассы и прироста в высоту и толщину в основании стебля. Засуха приводила к перераспределению биомассы по растению, увеличивая ее долю в корнях для более эффективного поглощения воды. Содержание АБК и полиаминов, особенно путресцина и спермидина, при засухе возрастало. Засуха вызывала окислительный стресс, выражающийся в накоплении H2O2, что подтвердилось и при гистохимическом, и при флюориметрическом анализе. Активность ферментов антиоксидантной защиты, включая супероксиддисмутазу, пероксидазу, аскорбатпероксидазу и глютатионредуктазу, повышалась, доводя уровень активных форм кислорода до нормального. Тем не менее, при окислительном стрессе повреждались липиды, белки и мембраны, о чем свидетельствовало увеличение содержания малонового диальдегида, суммарных карбонильных групп (C=O) и электропроводности.

МАЧАДО Е.С., ОЛИВЕЙРА Р.Ф., РИБЕЙРО Р.В., САНТОС М.Г. — 2008 г.

Изучали чувствительность к высокой температуре фотохимических процессов фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L., сортов A222, A320 и Кариока), выросших в условиях хорошего водоснабжения во время всего жизненного цикла растения (контроль) или подвергнутых предварительному кратковременному умеренному водному дефициту (ПВД) на стадии перед цветением. Температурную зависимость флуоресценции хлорофилла изучали на дисках из листьев, вырезанных из контрольных и ПВД-растений через 7 дней после полного восстановления оводненности побега. Обработку высокой температурой проводили в темноте (5 мин) при обычной концентрации CO2. Флуоресценцию хлорофилла определяли в темновых и световых условиях при 25, 35 и 45°C. В темноте у всех сортов наблюдали падение потенциальной квантовой эффективности ФС II и увеличение минимальной флуоресценции хлорофилла при 45°C, но этот ответ зависел от ПВД. На свету видимая скорость транспорта электронов и квантовая эффективность ФС II также снижались при тепловом стрессе (45°C), но эффект не зависел от ПВД. Только у сорта А222 после воздействия ПВД обнаружено значительное повышение нефотосинтетического тушения флуоресценции при 45°C. Сорта фасоли проявляли различную фотохимическую чувствительность к высокой температуре, зависимую от предварительного кратковременного водного дефицита. Повышение устойчивости к температуре в зависимости от ПВД определялось генотипически и было связано с повышением потенциальной квантовой эффективности ФС II при высокой температуре. В таких условиях у генотипа, реагирующего на ПВД, усиливалась способность защищаться от избытка световой энергии через повышение нефотохимического тушения флуоресценции.

ДУАНЬ Я., И Б., ЛУ Б., СУН Л., СУН Х., ХУАН Б., ЧЕН В., ЧЖАН Х., Ю С. — 2008 г.

Клонирован новый ген гидроксилазы коричной кислоты (C4H) из Salvia miltiorrhiza (SmC4H, код Генбанка DQ355979) – фермента, участвующего в биосинтезе розмариновой кислоты. Полноразмерная кДНК SmC4H имеет длину 1800 п.н. с открытой рамкой считывания длиной 1512 п.н., кодирующей полипептид из 504 аминокислотных остатков. Как и другие C4H, предсказанный полипептид SmC4H включает три домена: гем-связывающий домен, область, обогащенную пролином, и область с мотивом P450 (E)EFRPER. Это – типичная структура белков у гидроксилаз коричной кислоты. Анализ геномной ДНК SmC4H показал, что она содержит 3 экзона и 2 интрона, причем последовательность экзонов высоко консервативна. Исследование с помощью полуколичественной полимеразной цепной реакции с обратной транскриптазой выявило, что конститутивная экспрессия SmC4H в корнях и стеблях намного выше, чем в листьях. Исследования уровня экспрессии данного гена при стрессовых воздействиях по сравнению с контрольными растениями показали, что метилжасмонат, АБК и УФ-Б являются положительными регуляторами транскрипции гена SmC4H. В то же время, хлористый кальций и перекись водорода не оказали влияния на уровень экспрессии SmC4H.