WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Сравнительная оценка морфометрических характеристик пластидного аппарата клеток исходных и трансгенных растений показала, что амбиол в концентрации 5 мг/л уменьшал общую площадь пластид в клетках исходных и трансгенных форм (табл. 7). При этом наблюдались лишь некоторые различия в динамике отложения запасных веществ в пластидах исходных и трансгенных растений, но не менялись процессы пролиферации пластид в клетках обеих форм растений (табл. 8). Однако следует особо отметить, что амбиол (5 мг/л) стимулировал формирование ТМК в матриксе пластид как у исходных, так и у трансгенных форм растений.

При концентрации амбиола (60 мг/л) наблюдалась корреляция между интенсивностью ростовых процессов в апикальных меристемах исходных и трансгенных растений и изменением числа и размеров пластид в их клетках (табл. 7). Усиление роста апексов клубней трансгенных растений сопровождалось увеличением площади пластид (укрупнением пластид), следствием чего, могло быть усиление синтетических процессов в оболочке пластид и активизация транспорта метаболитов между пластидами и цитозолем. В противоположность этому, подавление роста апексов исходных растений при этой концентрации амбиола коррелировало с уменьшением числа и размеров пластид в их клетках. Однако на фоне этих различий в клетках обеих форм растений возрастало число пластид с развитой внутренней мембранной системой - одиночными мембранными структурами, периферическим ретикулумом и, что особенно интересно, ТМК (у исходных растений – в 8 раз, у трансгенных – в 4 раза) (табл. 8, рис. 8 а, б).

Изменения ультраструктуры клеточных органелл достаточно полно отражают их функциональное состояние, а точные количественные параметры этих органелл в дополнении к их морфологическим особенностям дают представление о функциональной активности самих клеток. Наблюдаемая в наших опытах корреляция между интенсивностью ростовых процессов в апикальных меристемах клубней исходных и трансгенных растений картофеля под действием амбиола и размерами пластидного аппарата их клеток подтверждают это.

б) а) Рис. 8. Образование трубчатого мембранного комплекса в клетках апексов исходных (а) и трансгенных (б) растений картофеля под действием амбиола (60 мг/л) Следует отметить, что амбиол во всех испытанных концентрациях, несмотря на его неоднозначное влияние на размеры и пролиферацию пластид, вызывал заметную дифференцировку пластидного аппарата как в клетках исходных, так и трансгенных растений. Это выражалось в развитии внутренней мембранной системы пластид - периферического ретикулума, одиночных мембранных структур, и, в особенности, трубчатого мембранного комплекса. Выявленный нами эффект амбиола, направленный на развитие мембранной системы пластид клеток апексов клубней картофеля, согласуется с данными о действии другого синтетического антиоксиданта - ионола, который проявил себя как индуктор дифференцировки пластидного аппарата клеток корней этиолированных проростков пшеницы, стимулируя в них синтез пигментов каротиноидной природы [Замятина и др., 2003]. Подобные эффекты являются, безусловно, новой стороной действия антиоксидантов на растения.

Таким образом, амбиол индуцировал дифференцировку пластид в сторону усложнения их внутренней мембранной структуры, придающей пластидам дополнительную способность к синтезу изопреноидных и фенольных соединений, выполняющих важную роль в реакциях устойчивости. Можно предположить, что потенциальная способность пластид к биосинтезу защитных соединений в реакциях иммунитета может быть оптимизирована под действием амбиола.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Регуляция роста и покоя определяется структурно-функциональными особенностями апикальных меристем растений картофеля на разных стадиях онтогенеза. Индукция покоя, его длительность и прерывание связаны с изменениями соотношения ингибиторы/стимуляторы роста и чувствительности клеток апексов к действию сигнальных молекул фитогормонов [Метлицкий, Кораблева, 1984; Тарчевский, 2002].

В настоящей работе основное внимание обращено на исследование гормонального баланса и ультраструктуры клеток апикальных меристем клубней картофеля под действием эпибрассинолида и амбиола. Такой подход позволил получить новые данные об участии в регуляции покоя не только абсцизовой кислоты, но и этилена, а также оценить изменения в ультраструктуре клеток различных зон апикальных меристем и выявить клетки, наиболее чувствительные к действию фитогормонов и их синтетических аналогов.

Ранее было показано, что ингибирование роста во время глубокого покоя клубней картофеля связано с влиянием абсцизовой кислоты, а прерывание покоя сопровождается уменьшением в точках роста содержания абсцизовой кислоты и увеличением гибберелловой кислоты. Интенсивность образования этилена тканями незначительна во время глубокого покоя и несколько увеличивается при прорастании. Эти данные не позволяли связать способность клеток к синтезу этилена с регуляцией покоя. Однако результаты последующих экспериментов показывают, что это не так. С одной стороны, было установлено, что экзогенный этилен, введенный в ткани при обработке растений этиленпродуцентом 2хлорэтилфосфоновой кислотой (2-ХЭФК), стимулирует синтез абсцизовой кислоты, способствует индукции глубокого покоя и его пролонгированию [Suchova et al., 1993]. С другой стороны, результаты настоящей работы показывают, что аналогичный эффект может быть получен при стимуляции синтеза эндогенного этилена под действием эпибрассинолида.

Способность эпибрассинолида усиливать образование этилена в тканях растений была показана рядом исследователей [Kaufmann et al., 1982; Mendt, Thomson, 1983].

В клубнях картофеля эпибрассинолид стимулирует образование этилена и абсцизовой кислоты, что коррелирует с длительностью глубокого покоя. Опыты с метаболическими ингибиторами (СоСl2 и аминооксиуксусная кислота) показали, что эпибрассинолид стимулирует активность ферментов синтеза и расщепления эндогенного предшественника этилена в метиониновом цикле – синтазы и оксидазы 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты [Кораблева и др., 1997].

Эффективность применения физиологически активных веществ для регуляции покоя и роста картофеля зависит от знания механизма их действия на отдельные органы растений и, в особенности, на меристематические ткани точек роста. При этом важно определить внутриклеточные изменения, происходящие в функционально различных зонах апикальных меристем [Платонова, 1998]. Ультраморфометрический анализ клеток различных зон апексов клубней показывает, что стимуляция или подавление растяжения является одним из эффектов эпибрассинолида на клеточном уровне. Наиболее чувствительна к эпибрассинолиду стержневая меристема, играющая ведущую роль на начальных стадиях роста. Клетки стержневой меристемы являются клетками-мишенями, воспринимающими сигналы этилена и абсцизовой кислоты, содержание которых изменяется под действием эпибрассинолида. Ранее было установлено, что клубни картофеля во время глубокого покоя обладают более высокой устойчивостью к болезням, чем при прорастании. В этой связи использование эпибрассинолида для пролонгирования глубокого покоя эффективно для сокращения потерь от преждевременного прорастания и повышения иммунного статуса клубней.

Механизм действия амбиола на рост и развитие картофеля связан с изменением гормонального баланса в клубнях и листьях вегетирующих растений. Амбиол в несколько раз увеличивает соотношение индолилуксусная кислота/абсцизовая кислота и зеатин+зеатин-рибозид/абсцизовая кислота в листьях как за счет увеличения содержания ауксинов и цитокининов, так и снижения абсцизовой кислоты. Под влиянием амбиола ускоряются темпы роста и повышается продуктивность растений за счет увеличения массы клубней. Повышение продуктивности растений, обработанных амбиолом, может быть следствием увеличения количества цитокининов и ауксинов, а также усиления процесса фотофосфорилирования и интенсивности фотосинтеза [Чернядьев, 2000; Кириллова и др., 2003].

В опытах с регенерантами исходных и трансформированных по гену дефензина (трансгенных) растений картофеля было установлено, что амбиол изменяет морфогенетические признаки, регулирует формирование стебля, образование листьев и корней. Обнаружены различия в ответных реакциях на амбиол пластидного аппарата клеток исходных и трансгенных растений. Амбиол стимулирует дифференцировку внутренней мембранной системы пластид: периферического ретикулума, одиночных мембранных структур, и, в особенности, трубчатого мембранного комплекса. Подобное усложнение внутренней организации пластид повышает биосинтетические возможности пластидного аппарата клеток апикальных меристем, связанные с синтезом изопреноидных и фенольных соединений, которые могут быть реализованы при защите растений в ответ на различные стрессовые воздействия (болезни, обезвоживание, охлаждение и др.).

Полученные сведения позволяют составить представление о механизме действия эпибрассинолида и амбиола, а также выявить биологические параметры для включения этих физиологически активных веществ в современные технологии повышения продуктивности картофеля и его устойчивости к стрессовым воздействиям.

ВЫВОДЫ 1. Установлено, что эпибрассинолид в зависимости от концентрации оказывает ингибирующее или стимулирующее действие на рост апексов клубней картофеля.

2. Обработка клубней эпибрассинолидом в рост-ингибирующих концентрациях приводит к усилению синтеза этилена и абсцизовой кислоты, подавлению роста апексов и продлению периода глубокого покоя.

3. Наибольшая чувствительность к действию эпибрассинолида обнаружена у клеток стержневой зоны апикальных меристем клубней, способность которых к растяжению определяет прерывание или пролонгирование периода глубокого покоя.

4. Обработка клубней картофеля амбиолом в концентрациях 20-60 мг/л стимулирует рост апексов. Наблюдается различная чувствительность апексов к действию амбиола в покое и при прорастании.

5. Показано, что обработка амбиолом вегетирующих растений картофеля в фазу бутонизации приводит к повышению в тканях листьев и клубней содержания -индолилуксусной кислоты и цитокининов, уменьшению количества абсцизовой кислоты и повышению продуктивности растений.

6. Амбиол ингибирует корнеобразование у регенерантов исходных и трансформированных по гену дефензина растений картофеля, стимулирует образование листьев у регенерантов исходных растений, по-разному, в зависимости от концентрации, изменяет формирование стебля у исходных и трансгенных растений. Корнеобразование является наиболее чувствительным параметром при органогенезе исходных и трансгенных растений картофеля под действием амбиола.

7. Выявлены различия по площади пластид и содержанию отдельных внутрипластидных структур в ответных реакциях на действие амбиола пластидного аппарата клеток апикальных меристем клубней исходных и трансформированных по гену дефензина растений картофеля.

Наблюдается корреляция между изменением общей площади пластид в клетках и стимуляцией или подавлением ростовых процессов в апикальных меристемах клубней исходных и трансгенных растений картофеля.

8. Показано, что амбиол стимулирует дифференцировку внутренней мембранной системы пластид, в том числе интенсивное формирование трубчатого мембранного комплекса в пластидах клеток апикальных меристем клубней исходных и трансгенных растений картофеля.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации Статьи 1. Korableva N.P., Platonova T.A., Dogonadze M.Z., Evsyunina A.S., Machackova I. Effect of brassinolide on the formation of ethylene, abscisic acid and growth of apical meristems by regulation of potato tubers dormancy // Biologia plantarum, 2001, v. 85, № 9, р. 132-137.

2. Ляпкова Н.С., Лоскутова Н.А., Майсурян А.Н., Мазин В.А., Кораблёва Н.П., Платонова Т.А., Ладыженская Э.П., Евсюнина А.С. Получение генетически модифицированных растений картофеля, несущих ген защитного пептида из амаранта // Прикладная биохимия и микробиология, 2001, т.37, № 3, с.

349-354.

3. Кораблёва Н.П., Платонова Т.А., Евсюнина А.С., Ладыженская Э.П., Бибик Н.Д., Воронина С.С., Кузнецов Ю.В., Смирнов Л.Д. Влияние амбиола на ростовые процессы, устойчивость к стресс-факторам и продуктивность картофеля // Материалы международной научно-практической конференции «Продукционный процесс (теория, методы, его роль в формировании урожайности различных культур)», Орловский государственный Аграрный университет, Орёл, 2001, с.136-144.

4. Евсюнина А.С., Ляпкова Н.С., Платонова Т.А., Кораблёва Н.П. Влияние амбиола на рост стеблей у регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля // Прикладная биохимия и микробиология, 2002, т. 38, № 2, с. 203-207.

5. Т.А. Платонова, А.С. Евсюнина, Н.С. Ляпкова, Н.П. Кораблева.

Морфогенетические изменения у регенерантов исходных и трансгенных растений картофеля под влиянием амбиола. // Прикладная биохимия и микробиология, 2002, т.38, № 6, с.689-703.

6. И.Г. Кириллова, А.С. Евсюнина, Т.И. Пузина, Н.П. Кораблева. Влияние амбиола и 2-хлорэтилфосфоновой кислоты на содержание фитогормонов в листьях и клубнях картофеля // Прикладная биохимия и микробиология, 2003, т. 39, №.2. С.237-241.

7. Кириллова И.Г., Кораблёва Н.П., Евсюнина А.С. Влияние антиоксиданта амбиола на повышение устойчивости растений картофеля к засухе // Материалы ХI съезда Русского ботанического общества «Ботанические исследования в Азиатской России» Новосибирск-Барнаул, 2003, с. 231-232.

8. И.Г. Кириллова, А.С. Евсюнина, Н.П. Кораблева. Влияние антиоксиданта амбиола на показатели фотосинтетической активности, рост и продуктивность растений картофеля // Материалы симпозиума «Рациональные технологии в современном сельскохозяйственном производстве», Сельский консультационный центр, Орел, 2003, с.28-31.

9. Т.А. Платонова, А.С. Евсюнина, С.В. Беликов, Н.П. Кораблева.

Ультраморфометрическое изучение пластидного аппарата клеток апикальных меристем клубней исходных и трансгенных растений картофеля под влиянием амбиола // Прикладная биохимия и микробиология, 2005, т. 41, № 3, с. 330-339.

Тезисы 1. Korableva N.P., Ladyzhenskaya E.P., Platonova T.A., Evsyunina A.S., Lyapkova N.S., Majsuran A.N., Mazin V.V. The comparative study of initial and transformed potato plants carrying the gene of defensine from Amaranthus caudatus L. in relation to growth, morphogenesis and H+ translocation across plasma membrane. Abstracts of International Symposium «Signalling Systems of Plant Cells», Moscow, Russia, 2001. ONTI, Pushchino, р. 78-79.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






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