научный журнал по биологии Физиология растений ISSN: 0015-3303

КУЗНЕЦОВ ВЛ.В. — 2004 г.

АЛЕКСЕЕВА В.В., БОБРЕШОВА М.Е., БУРЬЯНОВ Я.И., ЛОЖНИКОВА В.Н., РУКАВЦОВА ЕЛЕНА БОРИСОВНА — 2004 г.

Экспрессия агробактериального гена триптофанмонооксигеназы iaaM, катализирующей первый этап синтеза ауксинов, вызывала значительные физиологические и биохимические изменения в трансгенных растениях табака (Nicotiana tabacum L.). Все полученные линии трансгенных растений in vitro имели аномальный фенотип, проявляющийся в усиленном корнеобразовании, появлении придаточных корней на стеблях, скрученности листьев. В условиях in vivo у трансгенных растений наблюдали аномальный, промежуточный или нормальный фенотипы. У растений аномального фенотипа в условиях закрытого грунта обнаружено наибольшее содержание свободных ауксинов в листьях, снижение репродуктивных свойств, потеря всхожести семян, увеличение количества придаточных корней. Трансгенные растения нормального фенотипа мало отличались по морфологическим признакам от контрольных, и содержание свободных ауксинов в таких растениях было ниже, чем в растениях аномального фенотипа. У растений промежуточного фенотипа в условиях in vivo происходила потеря ряда морфологических свойств, характерных для растений аномального фенотипа. Только растения нормального и промежуточного фенотипов имели семена с высокой всхожестью.

ЖДАНОВА Н.Е., ЖОЛКЕВИЧ В.Н., ПУСТОВОЙТОВА ТАМАРА НИКИТИЧНА — 2004 г.

Изучали кинетику содержания ИУК и АБК в листьях огурца (Cucumis sativus L.) на протяжении адаптации к засухе. Показано, что возрастание водоудерживающей способности и жаростойкости листьев, свидетельствующие о начале адаптации, проявляется на фоне уже заторможенного роста листа. На начальном этапе адаптации содержание АБК кратковременно увеличивалось. Подъем уровня ИУК был более длительным и охватывал почти 2 / 3 периода адаптации. Повторное повышение содержания АБК отмечали перед наступлением перманентного завядания листьев, когда уровень ИУК был уже снижен. Полученные данные позволяют предполагать участие в формировании защитных реакций в процессе адаптации к засухе не только АБК, но и ИУК.

ВЫГОДСКАЯ Н.Н., КОРЗУХИН МИХАИЛ ДМИТРИЕВИЧ, МИЛЮКОВА И.М., ТАТАРИНОВ Ф.А., ЦЕЛЬНИКЕР Ю.Л. — 2004 г.

Для анализа фотосинтетической деятельности ели (Picea abies (L.) Karst) и лиственницы (Larix gmelinii (Rupr) Rupr ex Kuzen) были использованы данные, полученные при работе в 110-130-летних древостоях центральной России и Восточной Сибири. С помощью газоанализатора Li-Cor 6200 определяли фотосинтез, транспирацию, устьичную проводимость, концентрацию СО 2 в воздухе и межклетниках, интенсивность падающей ФАР, температуру и влажность воздуха. Для обработки данных была применена биохимическая модель Farquhar [1] в сочетании с моделью устьичной проводимости Jarvis [2]. Установлены видовые различия в интенсивности ассимиляции углерода и влияние на параметры фотосинтеза возраста хвои, светового режима и условий произрастания. По найденным параметрам модели рассчитана интенсивность фотосинтеза ели и лиственницы при различных погодных условиях.

АНДРЕЕВА И.Н. — 2004 г.

БОЛОНДИНСКИЙ В.К., СОФРОНОВА Г.И. — 2004 г.

БЛИНЦОВ А.Н., ГУСАКОВСКАЯ МАЙЯ АЛЕКСАНДРОВНА — 2004 г.

Представлены данные о пространственно-временном распределении зеатина и зеатинрибозида в завязях амфимиктического вида Triticum aestivum L. и апомиктического вида Taraxacum officinale Web. в период от момента выхода яйцеклетки из состояния покоя до момента начала ее первого деления, разделенный на три стадии: 1) отсутствие признаков деления центральной клетки; 2) деление центральной клетки и отсутствие признаков деления яйцеклетки; 3) деление яйцеклетки. Содержание цитокининов определяли с помощью оригинальной модификации ELISA в завязи и четырех ее областях (базальная, медиальная, апикальная и семяпочка). Показано, что по характеру изменения содержания цитокининов в базальной и медиальной областях завязи исследуемых апомиктов и амфимиктов не отличаются. В апикальной области и в семяпочке динамика изменения соотношения цитокининов у видов с разным типом репродукции существенно различна.

ДОЛГИХ Ю.И., НОСОВ А.М. — 2004 г.

ИВАНОВ ВИКТОР БОРИСОВИЧ, СЕРЕГИН И.В., ШПИГУН Л.К. — 2004 г.

Двухдневные проростки кукурузы (Zea mays L.) инкубировали на растворах нитратов Cd и Pb в концентрациях, ингибирующих рост корня за вторые сутки примерно на 50% (10 -4 и 10 -3 М соответственно) (LC 50) или полностью останавливающих рост главного корня через сутки (5 х 10 -4 и 10 -2 М соответственно) (LC). Содержание Cd и Pb определяли с помощью анодной инверсионной вольтамперометрии в проточно-инжекционной системе и гистохимическим методом. При LC 50 Cd и Pb гистохимически выявлялись в апексе во всех тканях корня, в то время как в зоне корневых волосков они накапливались преимущественно в апопласте ризодермы и коры, и в меньшей степени в проводящих тканях и клетках паренхимы, окружающей сосуды метаксилемы. Содержание Cd и Pb в перицикле было незначительным, что может быть одной из причин устойчивости ветвления корня к их действию. При LC Cd и Pb были обнаружены в апопласте всех тканей корня, что согласуется с практически полным ингибированием роста и ветвления корня. Независимо от концентрации в растворе, содержание металлов в апикальном участке корня было выше, чем в базальном. Гибель клеток под действием Cd и Pb оценивали с помощью проционовых красителей. При LC отмирали клетки корневого чехлика, меристемы, а также клетки ризодермы и наружней коры апикального участка корня. При LC 50 погибали только клетки ризодермы апикального участка. Проникновение Cd и Pb через эндодермальный барьер при LC свидетельствует о барьерной роли поясков Каспари и плазмалеммы эндодермы, регулирующих поступление этих металлов в центральный цилиндр при меньших концентрациях. Сделан вывод о функционировании одних и тех же барьеров для транспорта Cd и Pb по тканям корня.

ВОЛОТОВСКИЙ И.Д., КАБАЧЕВСКАЯ ЕЛЕНА МИХАЙЛОВНА, ЛЯХНОВИЧ Г.В. — 2004 г.

Исследовали действие синтетических аналогов фитогормонов и красного света, поглощаемого фитохромом, на активность фосфолипазы D (ФлБ) в проростках овса (Avena sativa L.). АБК оказывала кратковременный стимулирующий эффект на активность ФлD в зеленых проростках и подавляла фосфолипазную активность в этиолированных растениях. Кинетин ингибировал активность фермента в этиолированных проростках и не влиял на его активность на свету. ГК не оказывала заметного действия на активность ФлD в этиолированных растениях и активировала фермент в зеленых проростках. Наконец, ИУК не оказывала влияния на активность фермента. Обсуждается возможность взаимосвязи регуляторного действия фитогормонов и света на активность ФлD.

КИСЕЛЕВА ИРИНА СЕРГЕЕВНА, ХРАМЦОВА Е.В. — 2004 г.

Изучен рост и мезоструктура фотосинтетического аппарата листа 10 видов растений рода Triticum L. Растения, содержащие геном A u, имеют большую ассимиляционную поверхность листьев, что достигается увеличением площади отдельных листьев на побеге и абсолютной скорости роста. Отмечено уменьшение толщины листа и мезофилла и размеров клеток мезофилла у растений, содержащих геном G. Обнаружено, что особенности внутренней организации листа у видов, различающихся геномным набором, обусловлены изменением его компактности через регулирование размеров и числа клеток в единице листовой поверхности и их складчатости. Эти перестройки не затрагивают пластидно-цитоплазматические отношения в клетке, о чем свидетельствует относительная стабильность показателей S кл/V кл, S кл/N хлп, и объема клетки, приходящегося на один хлоропласт. Показано, что параметры структуры фототрофных тканей листа, компактность мезофилла и его проводимость для СО 2 у аллоплоидных видов пшеницы в сравнении с диплоидными зависят не только от уровня плоидности ядра, но и от его геномного состава.

АНТИПОВА О.В., ОБРУЧЕВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА — 2004 г.

У рекальцитрантных семян конского каштана (Aesculus hippocastanum L.), сохраняющих зимой высокую влажность, покой определяется присутствием и влиянием кожуры, тогда как собственно осевые органы зародыша, извлеченные из этих семян, не нуждаются в периоде покоя. Такие осевые органы активно поглощают воду и способны быстро наращивать сырой вес, заметно превосходя его уровень в наклевывающихся целых семенах. В поглощении воды существенную роль играет накопление фруктозы как основного осмотически активного вещества. АБК препятствует поступлению воды в осевые органы и тем самым задерживает начало их роста. Сохранение ответной реакции на АБК в течение всего периода покоя указывает на присутствие функционирующих рецепторов АБК и системы передачи сигналов. Содержание эндогенной АБК в осевых органах в середине периода покоя семян удваивается, что совпадает с большей задержкой поступления воды в осевые органы в этот период. При выходе семян из покоя и набухании перед наклевыванием уровень АБК в осевых органах постепенно снижается. Экзогенная АБК имитирует состояние покоя, накладывая ограничение на поступление воды в осевые органы. Этот эффект АБК полностью снимается при обработке их фузикокцином А (ФК А). В осевых органах выходящих из покоя и прорастающих семян обнаружены эндогенные ФК-подобные лиганды, что позволяет предположить in situ стимуляцию эндогенным ФК поступления воды через активацию плазмалеммной Н +-АТФазы, подкисление клеточных стенок, их разрыхление и снижение тургора. ФК, по-видимому, может преодолевать ингибируемое АБК поступление воды на уровне регуляции активности Н +-АТФазы. Можно предположить, что в покоящихся интактных рекальцитрантных семенах осевые органы, сохраняющие высокую влажность, компетентны увеличить свою оводненность и начать подготовку к прорастанию под действием эндогенного ФК, когда ослабнет покой, наложенный кожурой.

КЕЛЕС Ю., ОНСЕЛ И. — 2004 г.

Изучали влияние совместного действия стресс-факторов на содержание растворимых метаболитов у нескольких сортов Triticum aestivum L. и T. durum Desf. Проростки, выращенные при оптимальной, низкой (НТ) или высокой (ВТ) температуре, подвергали затоплению, засухе или засолению (0.7% NaCl) в течение 6 сут. Оптимальная температура составляла 24/16°C (день/ночь), НТ была равна 5/-5°C и ВТ была равна 40/30°C. Затопление, засуха и засоление снижали сырой вес корней и побегов. Эффект был наибольшим в случае сильной засухи в сочетании с ВТ. Самое низкое относительное содержание воды также наблюдали при такой же обработке растений. Растворимые углеводы (РУ) накапливались при НТ, но их количество снижалось при ВТ. В случае засоления растений при ВТ растения T. aestivum содержали больше РУ, чем растения T. durum. При дефиците воды и засолении заметно увеличивалось содержание пролина, причем растения T. aestivum содержали меньше пролина, чем растения T. durum. Такие данные показывают, что биохимические ответные реакции проростков пшеницы на засуху, затопление и засоление различались при разных температурных условиях.

ВАНАВИЧИТ А., КАМОЛСУКЬЮНЬОНГ В., РУАНЯЙЧОН В., САНГРАКРУ Д., СИАНГЛИВ М., ТООДЖИНДА Т., ТРАГУНРУНГ С. — 2004 г.

Малые ГТФ-связывающие белки участвуют в передаче сигналов в тканях млекопитающих и растений. В данной работе изменчивость первичного строения этих белков исследовали путем анализа фрагментов генома. Ранее был картирован, секвенирован и аннотирован 6.5-сМ участок хромосомы 9, соответствующий ведущему локусу количественного признака (QTL, от quantitative trait loci) устойчивости к затоплению. Длина одного из наиболее интересных генов-кандидатов этого QTL составляет 5.2 т.п.н. и включает кодирующую последовательность из двух экзонов и промотор. Производная аминокислотная последовательность 24.8-кД белка содержит 226 аминокислот и на 98% идентична RGP1, малому ГТФ-связывающему белку, участвующему в передаче сигнала в ответ на такие гормоны, как цитокинин и этилен. Судя по аминокислотной последовательности, предполагаемый белок относится к малым Ras-ГТФ-связывающим белкам. Судя по результатам ДНК-блотанализа, ген, кодирующий этот белок, представлен в геноме риса единственной копией. Сравнение последовательностей этого гена в геномах нескольких форм риса, различающихся по устойчивости к затоплению, выявило однонуклеотидный полиморфизм (SNP, от single nucleotide polymorphism) в TATA последовательности промоторного участка Ras. Анализ сцепления показал, что предполагаемый ген ГТФ-связывающего белка ассоциирован с пиком QTL устойчивости к затоплению, картированного ранее на длинном плече хромосомы 9. Полиморфизм предполагаемого гена ГТФ-связывающего белка по конформации одноцепочечной ДНК (ssDNA от single strand DNA) можно использовать для различения аллелей и селекции на устойчивость к затоплению при помощи молекулярных маркеров.

МАЗЕН А.М.А. — 2004 г.

Описано образование кристаллов оксалата кальция и исследована возможная связь между их накоплением в листьях и способностью растений поглощать и накапливать в значительном количестве токсичные металлы. Выращенные в полевых условиях проростки Corchorus olitorius (Tiliaceae) переносили на 20 сут в водную культуру при содержании Cd, Pb, Cu или Al от 0 до 10 мкг/мл. Исследования с помощью светового и электронного микроскопа обнаружили в клетках листьев и каллусов многочисленные призматические кристаллы оксалата кальция; эти кристаллы находились в вакуолях, по одному кристаллу в клетке. Клетки, содержащие кристаллы, отличались формой и размерами от клеток, не содержащих кристаллов. Первые отличает высокая активность: в них больше органелл, мембран и везикул, плотнее цитоплазма, увеличено ядро и видоизменены пластиды, которые лишены крахмала и содержат мало гран. В присутствии Cd, Pb, Cu или Al растения Corchorus накапливали эти металлы до уровня, который превышал в несколько раз содержание Cd, Pb, Cu или Al в контрольных растениях. При концентрации токсичных металлов в растворе 5 мкг/мл содержание Cd, Pb, Cu или Al в листьях превышало контрольные величины соответственно в 10, 20, 25 и 40 раз. Рентгеновский микроанализ листьев растений, которые росли при концентрации токсичных металлов в растворе 5 мкг/мл, обнаружил в кристаллах оксалата кальция только Al. По мнению автора, кристаллы оксалата кальция могут участвовать в выведении и обезвреживании по меньшей мере некоторых из токсичных металлов.

БОРОВСКИЙ Г.Б., ВОЙНИКОВ В.К., СТУПНИКОВА ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА — 2004 г.

С помощью одномерного ДДС-Na-электрофореза в ПААГ и иммунохимических методов изучали сезонные изменения спектрального состава и содержания дегидринов в растениях озимой пшеницы вида Triticum aestivum L., выращенных в полевых и лабораторных условиях. В период закаливания растения накапливали дегидриноподобные полипептиды с мол. м. 209, 196, 66, 50 и 41 кД. С наступлением зимы появлялись и накапливались низкомолекулярные дегидрины с мол. м. 24, 22, 17, 15 и 12 кД, содержание которых значительно снижалось весной, при переходе растений в незакаленное состояние. Накопление/снижение содержания этих белков перед уходом в зиму и в зимне-весенний период соответствовало сезонным флуктуациям криотолерантности зимующих растений. Предполагается, что высоко- и среднемолекулярные дегидрины принимают участие как в стресс-реакции, так и в адаптации растений, тогда как низкомолекулярные, по-видимому, участвуют только в процессах низкотемпературной адаптации.

ВЕРЕЩАГИН А.Г. — 2004 г.

ЖАВОРОНКОВА Н.Б., КАБАШНИКОВА Л.Ф., КАЛИТУХО Л.Н., ПШИБЫТКО НАТАЛЬЯ ЛЕНГИНОВНА — 2004 г.

Изучали влияние высокотемпературной обработки (3 ч, 40°С) и водного дефицита (45 ч на 3 %-ном растворе ПЭГ 6000) на состояние фонда хлорофилловых (Хл) пигментов в листьях 4-, 7- и 11-дневных проростков ячменя (Hordeum vulgare L.). Нагревание приводило к снижению общего количества Хл(а + b) в 4-дневных растениях и не оказывало существенного влияния на данный показатель в более старых листьях. Водный дефицит вызывал рост содержания пигментов в молодых проростках и его снижение в листьях 11-дневного возраста. Гипертермия и дегидратация оказывали одинаковое влияние на процессы деградации Хл(а + b), приводя в молодых проростках к существенному ингибированию активности хлорофиллазы, гидролизирующей Хл до хлорофиллидов (Хлд) и фитола, и активации данного фермента в старых листьях. Действие изученных стрессовых факторов проявлялось на разных стадиях биосинтеза Хл пигментов. Ингибирование биосинтеза Хл(а + b) высокой температурой было связано с подавлением активности темновой и световой стадии хлорофиллообразования. При дегидратации ресинтез протохлорофиллида (ПД) не претерпевал заметных изменений, тогда как энзимы световой стадии биосинтеза Хл активировались в молодых и ингибировались в старых листьях ячменя. На основании полученных результатов сделан вывод о специфичности влияния тепловой обработки и обезвоживания на биосинтез Хл и неспецифичности ответной реакции хлорофиллазы.

АЗАРКОВИЧ М.И., ГУМИЛЕВСКАЯ НАТАЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА — 2004 г.

Исследована способность к росту отделенных от семядолей осевых органов из зрелых семян конского каштана (Aesculus hippocastanum L.), как свежесобранных, так и подвергнутых холодной стратификации. Показано, что изолированные зародышевые оси, инкубированные в темноте при 28°С на воде в течение 3 сут, претерпевали в ходе выращивания in vitro существенное увеличение сырого веса и размеров, изменения в полипептидном составе растворимых белков, снижение содержания ряда термостабильных полипептидов и сохранение способности синтезировать белки in vivo. Аналогичные изменения происходили в осевых органах интактных семян во время стратификации вплоть до их проклевывания. Рост изолированных осей ускорялся с увеличением продолжительности стратификации семян, подавлялся циклогексимидом (50 мкг/мл) и α-аманитином (7 мкг/мл), но был нечувствителен к ингибитору синтеза АБК флуридону (5 мкг/мл) и природному цитокинину дигидрозеатину (10 -5 М). Способность к росту у зародышевых осей, изолированных из покоящихся и прорастающих семян конского каштана, указывает на отсутствие собственного покоя у осевых органов зрелых семян. Рост осей, выделенных из стратифицируемых, но не проклюнувшихся семян, полностью подавлялся экзогенной АБК (10 -5 М), но снижения уровня белкового синтеза при этом не происходило. Оси, выделенные из проклюнувшихся семян, не чувствительны к АБК и интенсивно растут в ее присутствии. Предполагается, что ингибирование АБК роста изолированных осевых органов может быть связано как с подавлением синтеза минорных полипептидов, необходимых для роста, так и с активацией синтеза белков, ингибирующих рост. Сделано заключение о возможности использования изолированных осей как модельной системы для изучения регуляции начального этапа (инициации) прорастания рекальцитрантных семян.

НЕКРАСОВА Г.Ф., ПЬЯНКОВ В.И., РОНЖИНА ДИНА АЛЕКСАНДРОВНА — 2004 г.

Исследовано содержание хлорофиллов и каротиноидов в листьях 42 видов водных растений бореальной зоны, различающихся по степени погружения (надводный, плавающий, погруженный) и типам строения мезофилла (изопалисадный, дорзовентральный, гомогенный). Установлено, что для гидрофитов характерно низкое содержание хлорофилла (1-2 мг/г сырого веса) и невысокое отношение хлорофиллов к каротиноидам (2.3-3.5) по сравнению с наземными растениями. Содержание пигментов в единице сухого веса и площади листа зависело от типа строения мезофилла, что обусловлено изменением параметров мезоструктуры листа, характеризующих плотность фотосинтетических элементов. В ряду надводные → плавающие → погруженные - происходило уменьшение количества хлорофиллов и каротиноидов и снижение интенсивности фотосинтеза вследствие сокращения числа хлоропластов в единице площади листа. Приспособление погруженных листьев к обитанию в условиях низкой освещенности и медленной диффузии СО 2 привело к изменению функциональных свойств хлоропластов. Увеличение содержания пигментов в хлоропласте у погруженных листьев (7 х 10 -9 мг хлорофилла, 2 х 10 -9 мг каротиноидов) в сравнении с надводными и плавающими сопровождалось уменьшением фотосинтетической активности хлорофилла, составлявшей 1.6 мг СО 2/(мг хлорофилла ч) и 3.9 и 3.8 мг СО 2/(мг хлорофилла ч) у надводных и плавающих соответственно.