WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

а) б) 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 5 20 40 0 5 20 40 Концентрация амбиола, мг/л Концентрация амбиола, мг/л в) г) 0 5 20 40 0 5 20 40 Концентрация амбиола, мг/л Концентрация амбиола, мг/л 0,Исходные Трансгенные д) 0,Рис. 6. Влияние амбиола на развитие морфогенетических признаков у 0,регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля с.Дезире 0,а) длина корней 0,б) сырая масса корней в) высота побегов 0,г) число листьев д ) сырая масса листьев 0 5 20 40 Концентрация амбиола, мг/л По числу и массе листьев регенеранты в контроле не различались. Амбиол в концентрации 5 мг/л стимулировал образование листьев у исходных растений, а при более высоких концентрациях, как правило, не влиял на образование нормальных листьев у исходных и трансгенных растений (рис. 6, г, д). В контроле не было ни укороченных Длина корней, см Сырая масса корней, г Число листьев, шт Высота побега, см Сырая масса листьев, г безлиственных побегов, ни побегов с рудиментарными мелкими листочками. Амбиол во всех испытанных концентрациях приводил к появлению тех или иных особенностей развития растений (табл. 5). При концентрации амбиола 5 мг/л, наряду со стимуляцией листообразования у регенерантов исходных растений, наблюдалось наибольшее количество побегов безлиственных или с рудиментарными листьями. При концентрациях амбиола 20-мг/л также встречались регенеранты с рудиментарными листьями (исходные растения) и безлиственные (трансгенные формы) (табл. 5).

Тип Морфогенетические Концентрация амбиола, мг/л регенеранта показатели побегов 0 5 20 40 % от общего числа регенерантов Исходные Ветвящиеся 0 20 10 20 (с рудиментарными Трансгенные листьями) 0 30 0 0 Исходные Рудиментарные 0 20 0 0 (без листьев, но Трансгенные с корнями) 0 0 20 20 Табл. 5. Особенности развития побегов регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля на 21 сутки культивирования Надо отметить, что появление измененных по морфологии форм растений, несомненно, представляет большой интерес, так как наряду с нежелательными изменениями могут появляться растения с целым рядом хозяйственно-ценных признаков [Петюх, 1990].

Очевидно, что процессы роста и органогенеза растений необходимо рассматривать во взаимосвязи между гормональным комплексом и функциями генетического аппарата. Было отмечено, что экспрессия бактериального гена в трансгенных растениях приводит к изменениям морфологии и гормонального баланса растений [Голденкова и др., 2002]. Все это позволяет предположить, что экспрессия гена дефензина может оказать влияние на баланс фитогормонов трансформированных растений картофеля. Известно, что для образования корней требуются более высокие концентрации ауксинов, чем для их роста [Skoog, 1971; Либберт, 1976]. Изменение содержания ауксинов может быть причиной отличий в формировании корневой системы у регенерантов исходных и трансгенных растений на разных стадиях развития (7 и 21 сутки культивирования). Амбиол влиял на рост корней регенерантов исходных и трансгенных растений, подавляя или стимулируя корнеобразование в зависимости от концентрации и стадии развития. Действие амбиола на корнеобразование может быть связано с его способностью ингибировать окисление ауксинов и стабилизировать их количество в тканях растений [Воронина и др., 2001].

Амбиол по-разному действует на процессы побего-и листобразования регенерантов исходных и трансгенных растений. Важно подчеркнуть, что амбиол в концентрации 5 мг/л может либо ингибировать рост апексов клубней (рис. 4, 5) и корней растений-регенерантов (рис. 6 а, б), либо стимулировать листообразование у регенерантов исходных растений (рис.г, д). Процесс листообразования в наибольшей степени зависит от уровня цитокининов, и слабое развитие листьев или их полное отсутствие в вариантах с амбиолом, вероятно, связано с низким уровнем цитокининов в местах листовых зачатков. Возможно, наличие гена дефензина в трансгенных растениях изменяет также чувствительность клеток образующихся корней и зачатков листьев к цитокининам и ауксинам. Наши исследования показали, что амбиол повышает содержание цитокининов в тканях растений картофеля (табл. 2, 3). Повидимому, добавление амбиола в среду для выращивания изменяет гормональный баланс растущих регенерантов или путем перераспределения гормонов между отдельными органами растений, или за счет изменения их содержания. Сдвиг гормонального баланса может изменять морфологическую компетентность инициальных меристем, обеспечивающих органогенез, что приводит к изменению направленности морфогенетического развития растений. Возможно, с этим связано и появление тех или иных особенностей развития регенерантов при определенных концентрациях амбиола.

Таким образом, в опытах на регенерантах исходных и трансгенных растений картофеля подтверждены рост-регулирующие (стимулирующие и ингибирующие) свойства препарата амбиол. Установлены различия в развитии отдельных морфогенетических признаков между регенерантами исходных и трансгенных растений картофеля, как в контроле, так и под действием амбиола. Корнеобразование является наиболее чувствительным параметром при органогенезе исходных и трансгенных растений картофеля под действием амбиола. Можно полагать, что обнаруженные нами особенности роста и развития регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля связаны с изменением гормонального баланса, вызванным экспрессией гена дефензина и с влиянием амбиола.

3. Ультраструктурные аспекты действия эпибрассинолида и амбиола на ткани апикальных меристем клубней картофеля Известно, что точки роста (апексы) растений, несмотря на свои малые размеры, гетерогенны в цитологическом и физиологическом отношении. Они состоят из нескольких зон (рис. 7) со специфической морфогенетической функцией. Для изучения структурно- функциональных изменений в апикальных меристемах клубней картофеля использовали электронную микроскопию с привлечением методов ультраструктурной морфометрии.

Рис. 7. Схема строения апекса клубня картофеля при прорастании: 1 - туника, 2 – центральная меристема, 3 - стержневая меристема, 4 – периферическая меристема, 5 – листовой зачаток.

3.1. Ультраморфометрическое изучение влияния эпибрассинолида на рост клеток апикальных меристем Начальные этапы прорастания клубней картофеля связаны с процессом растяжения клеток апикальной меристемы. При этом происходит увеличение размеров клеток вследствие обводнения цитоплазмы. В связи с этим, рассматривали действие эпибрассинолида на объемы клеток и их вакуолярной системы при установленных ранее на клубнях меристемного картофеля с. Бронницкий рост-ингибирующих (10-4–10-2 мг/л) концентрациях.

Электронно-микроскопические Концен V3 Число V3 V3 одной трация клеток вакуолей вакуолей вакуоли наблюдения и ультраморфометрические ЭБ (мг/л) на срезе Туника измерения показали, что при этих 0 304 ± 13 5.8 ± 0.3 20 ± 0.7 3.4 ± 0.концентрациях ЭБ уменьшались общие 0.001 228 ± 12 7.8 ± 0.2 16 ± 0.6 2.0 ± 0.объемы клеток и их вакуолярной 0.01 250 ± 12 8.0 ± 0.2 17 ± 0.6 2.1 ± 0.Центральная меристема системы во всех зонах апексов и 0 664 ± 28 6.2 ± 0.4 87 ±7 15.0 ± 0.особенно значительно в зоне 0.001 402 ±18 8.6 ± 0.5 52±4 11.5 ±1.0.01 420 ± 18 9.0 ± 0.5 57 ± 5 10.4 ± 0.стержневой меристемы (табл. 6).

Стержневая меристема Уменьшение общего объема вакуолей 0 930 ± 29 2.9 ± 0.2 350 ± 18 129 ± 0.001 400 ± 18 6.0 ± 0.3 86 ±10 14.0 ± 0.сопровождалось увеличением общего 0.01 410 ± 18 6.5 ± 0.2 96 ± 9 15.0 ± 1.числа вакуолей в клетках (табл. 6), т.е.

Периферическая меристема 0 512 ± 22 6.7 ± 0.6 30 ± 4.5 4.6 ± 0.4 происходило «дробление» вакуолей.

0.001 480 ±16 7.2 ± 0.4 26 ± 3.5 3.6 ± 0.Анализируя приведенные данные, 0.01 490 ± 16 7.7 ± 0.4 24 ± 3.5 3.1 ± 0.можно заключить, что одно из Табл. 6. Объемы (V3, условные проявлений действия ЭБ на ткани точек морфометрические единицы) клеток и вакуолей роста клубней картофеля - его влияние в различных зонах апексов клубней картофеля под действием эпибрассинолида на процесс растяжения клеток. Однако действие ЭБ неоднозначно по отношению к функционально различным зонам апексов.

Наиболее чувствительна к действию ЭБ зона стержневой меристемы. В этой зоне значительно подавлялся процесс растяжения клеток под действием ЭБ в концентрациях, замедляющих ростовые процессы в апикальных меристемах клубней картофеля. В связи с этим, можно полагать, что клетки зоны стержневой меристемы являются клеткамимишенями, воспринимающими сигнал данного регулятора роста. Это очень важно, так как зона стержневой меристемы играет ведущую роль в процессе вегетативного роста апексов клубней картофеля.

Очевидно, что влияние брассиностероидов на процесс растяжения растительных клеток – лишь один из аспектов их полифункционального действия на растение. В наших исследованиях установлено, что ЭБ увеличивает содержание абсцизовой кислоты и этилена в тканях клубней картофеля, пролонгируя период глубокого покоя (рис. 3, табл. 1).

Один из механизмов рост-регулирующего действия ЭБ на ростовые процессы в клубнях картофеля состоит в его влиянии на процесс растяжения клеток апексов, особенно в зоне стержневой меристемы, вследствие чего задерживается прорастание клубней.

3.2. Ультраструктурное и морфометрическое изучение влияния амбиола на пластидный аппарат клеток апикальных меристем клубней исходных и трансгенных растений картофеля Ранее было установлено, что амбиол обладает свойствами регулятора роста, стимулируя или подавляя прорастание клубней исходных и трансгенных растений в зависимости от концентрации (рис. 5). Представляло интерес оценить влияние амбиола на пластидный аппарат клеток апексов клубней исходных и трансгенных растений картофеля.

Известно, что структура пластид является показателем функционального состояния клеток.

Была исследована зона стержневой меристемы апексов, клетки которой наиболее чувствительны к регуляторам роста.

Согласно наблюдениям, пластидный аппарат клеток стержневой меристемы апексов клубней исходных растений картофеля с. Дезире (в контроле) представлен 1-лейкопластами на срез клетки (табл. 7).

Вариант опыта Число Общая площадь Площадь одной пластид пластид, мкм2 пластиды, мкмКонтроль исходные 1.56 ± 0.10 5.33 ± 0.61 3.42 ± 0.(Н2О) трансгенные 1.77 ± 0.21 4.79 ± 0.77 2.71 ± 0.Амбиол, исходные 1.43 ± 0.16 2.81 ± 0.47 1.97 ± 0.5 мг/л трансгенные 1.93 ± 0.18 3.01 ± 0.33 1.56 ± 0.Амбиол, исходные 1.14 ± 0.07 2.23 ± 0.38 1.96 ± 0.60 мг/л трансгенные 1.55 ± 0.10 6.36 ± 0.69 4.39 ± 0.Табл. 7. Морфометрическая характеристика пластид в клетках апексов клубней исходных и трансгенных растений картофеля под влиянием амбиола Пластиды клеток имели округлую, вытянутую или слегка неправильную форму и достаточно разнообразную морфологию. В подавляющем большинстве лейкопласты содержали различной величины крахмальные зерна, иногда – округлые белковые включения, а в ряде случаев пластоглобулы с различной степенью осмиофильности (табл. 8).

В неоднородной по электронной плотности (иногда достаточно конденсированной) строме (матриксе) наблюдались отдельные элементы внутренней мембранной системы в виде одиночных мембранных структур. Хорошо просматривался достаточно развитый периферический пластидный ретикулум, представленный светлыми пузырьками или отдельными электронно-прозрачными тяжами по периферии лейкопласта. Элементы пластидного ретикулума представляют собой инвагинации внутренней мембраны пластидной оболочки. Число, величина и форма таких инвагинаций могут варьировать.

Предполагается, что степень Исходные Трансгенные Характеристика Концентрация амбиола, мг/л развития пластидного ретикулума пластид 0 5 60 0 5 определяет интенсивность обмена Крахмал 80 80 60 98 99 между пластидой и цитоплазмой, а Белковые 3 10 4 25 13 включения также интенсивность синтетических Одиночные МС 28 30 44 32 32 процессов в оболочке пластиды.

ТМК 3 5 24 3 7 Периферический 21 40 40 40 40 Пластидный ретикулум в ретикулум функциональном отношении Пластоглобулы 35 40 33 10 10 Делящиеся 4 3 3 11 8 14 соответствует канальцам Почкующиеся 3 3 2 10 10 агранулярного эндоплазматического ретикулума цитоплазмы, сходен с Табл. 8. Ультраструктурная характеристика пластид в клетках апексов клубней исходных и ними по морфологии и является в трансгенных растений картофеля под лейкопластах местом синтеза и действием амбиола (в % от числа просмотренных пластид) модификации изопреноидных [Муравник, Иванова, 2003] и фенольных [Загоскина и др., 2000] соединений.

В клетках апексов клубней исходных и трансгенных растений картофеля встречались одиночные пластиды (табл. 8), внутренняя мембранная система которых представлена так называемым трубчатым комплексом, состоящим из густой сети трубочек одного размера, соединенных друг с другом и образующих единую систему – трубчатый мембранный комплекс (ТМК). Эта разновидность внутренней мембранной системы обеспечивает лейкопластам дополнительную способность к биосинтезу изопреноидов [Васильев, 1977]. В отдельных клетках наблюдали пластиды с ТМК на разных этапах его формирования.

Встречались единичные достаточно крупные, делящиеся перетяжкой и почкующиеся пластиды.

Изучение пластидного аппарата клеток апексов клубней трансгенных растений картофеля в контроле не выявило различий в числе пластид на срез клетки, в величине средней площади одной пластиды и в общей площади пластидного аппарата между клетками апикальных меристем клубней трансгенных и исходных растений картофеля (табл.7).

Морфология пластид была также разнообразна и сходна с картиной, наблюдаемой в клетках исходных растений по содержанию в строме внутренних мембранных структур, в том числе и ТМК, который в клетках контрольных растений встречался довольно редко. Однако наблюдались и некоторые отличия от клеток исходных растений по содержанию отдельных внутрипластидных структур (табл. 8). Кроме того, в клетках апексов трансгенных растений чаще встречались пластиды с признаками деления и почкования (табл.8), что указывает на более активные процессы пролиферации пластид.

Таким образом, несмотря на общее сходство в размерах и ультраструктурной морфологии пластидного аппарата клеток апексов клубней исходных и трансгенных растений в контроле, некоторые различия по количеству отдельных внутрипластидных структурных элементов, по-видимому, могут свидетельствовать о большей функциональной активности пластид клеток трансгенных растений при росте апексов. Этот факт хорошо коррелирует с нашими наблюдениями за ростовыми процессами после выхода клубней из покоя, согласно которым клубни трансгенных растений лучше прорастали и их апексы имели больший вес по сравнению с апексами клубней исходных растений.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»