WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

% от к о н т р о л я Влияние стифуна на морфологические характеристики ядрышек в меристематических клетках пшеницы Ядрышко отражает интенсивность метаболических процессов в клетке [Liu et al., 2003], его ответная реакция на внешние факторы происходит очень быстро [Архипчук и др., 1992], поэтому характеристики ядрышка могут использоваться в качестве высокочувствительного теста определения действия внешних факторов на клетку [Соболь, 2001]. При обработке проростков пшеницы стифуном в меристематических клетках листьев и корней возрастали количество и объем аргентофильных ядрышек (табл. 1). Возрастание числа ядрышек может свидетельствовать о возможной активации слабых и латентных ядрышковых организаторов клеток меристемы [Архипчук, 1991]. Увеличение размеров ядрышек, по мнению исследователей, может быть связано с амплификацией рибосомальных генов [Буторина и др., 2002], чем крупнее ядрышко, тем интенсивнее в нем происходит синтез рРНК, и, соответственно, выше интенсивность синтеза белка в клетке [Альбертс и др., 1994; Соболь, 2001]. Предполагая, что существует прямая связь между суммарным объемом ядрышек и метаболической активностью клеток, при изучении действия регуляторов роста на геном растений исследователи заключили, что фузикокцин, эмистим, гексахлорат, кинетин могли повышать синтез рРНК в клетках меристем [Араратян, 1989; Артемьева, 1997; Клицов и др., 2000].

Таблица 1. Морфологические характеристики ядрышек меристематических клеток проростков пшеницы через 48 ч от начала замачивания в растворах стифуна Клетки меристемы листья корни Концентрация, Варианты число объем число объем мг/л ядрышек ядрышек, ядрышек ядрышек, мкм3 мкмконтроль вода 1.46±0.07 2.10±0.11 2.40±0.16 3.70±0.3300 2.27±0.11* 2.90±0.13* 2.30±0.11 4.20±0.30* 330 2.55±0.14* 3.20±0.19* 2.50±0.19 4.50±0.31* 33 2.30±0.10* 3.00±0.18* 2.50±0.18 4.50±0.30* стифун 3.3 2.10±0.08* 2.90±0.14* 2.76±0.20* 4.60±0.32* 0.33 1.54±0.07 2.40±0.12 2.78±0.21* 4.70±0.33* 0.033 1.53±0.07 2.40±0.12 2.80±0.22* 4.70±0.33* * - Статистически достоверные различия между контрольным и опытным вариантами (P<0.05) Влияние стифуна на содержание свободных аминокислот у растений пшеницы Свободные аминокислоты играют важную физиологическую роль в растении, участвуя в биосинтезе разнообразных соединений. При действии стифуна пул свободных аминокислот в растениях пшеницы возрастал по сравнению с контролем на 48%, происходило перераспределение свободных аминокислот:

увеличивая суммарное содержание аминокислот в надземной части в 1.9 раза, стифун уменьшал его в корнях в 1.3 раза; как в корнях, так и в листьях изменялся уровень отдельных аминокислот. Для аланина, аспарагиновой кислоты, глицина, изолейцина, лейцина, пролина, валина, серина, гистидина при действии стифуна наблюдалось уменьшение их уровня в корнях и увеличение в надземной части (рис. 3).

корни M ET надземная часть PHE LEU ALA LYS CYS TYR ASP 200 PRO ILE VAL GLY HISARG THRSER GLU Рис. 3. Влияние стифуна (3.3 мг/л) на содержание свободных аминокислот в корнях и надземной части 14-суточных растений пшеницы Подобное изменение и распределение отдельных фракций аминокислот, и в том числе - из ряда вышеперечисленных, исследователи связывали со способностью растений засухоустойчивого сорта пшеницы поддерживать высокий уровень транспорта этих соединений между корнями и листьями в условиях засухи [Авксентьева, 2004]. Повышение эпибрассинолидом засухоустойчивости растений было обусловлено увеличением уровня свободных аминокислот, % о т к о н т р о л я участвующих в осморегуляции [Пустовойтова и др., 2001]. Активация синтеза аминокислот у озимой пшеницы в фазу кущения как результат применения молибдена могла способствовать повышению устойчивости растений к холоду [Hu et al., 2002]. При действии стифуна в растениях пшеницы увеличивалось содержание цистеина, лизина, тирозина, и значительно – фенилаланина и метионина. Фенилаланин является предшественником многих фенольных соединений, обладающих антиоксидантными свойствами и участвующими в процессе лигнификации растительных клеток. Лизин также может участвовать в процессах лигнификации. Фенилаланин способен преобразовываться в тирозин, который может являться предшественником флавоноидов. Метионин необходим для репликации и транскрипции ДНК, синтеза протеинов в растении [Hu et al., 2002].

Следует отметить, что применение стифуна и в данном опыте приводило к увеличению биомассы и линейных размеров растений. Показано возрастание при действии стифуна содержания различных белков [Яхин, 1999].

Существенным является то, что стифун обладает способностью повышать антипротеолитическую активность [Яхин и др., 1998]. Накопление свободных аминокислот в наших экспериментах, вероятно, связано с активацией их биосинтеза.

Повышение уровня свободных аминокислот, активация их синтеза как результат применения физиологически активных веществ обсуждаются в литературе в связи с устойчивостью растений к стрессовым факторам [Пустовойтова и др., 2001; Hu et al., 2002]. По литературным данным глицин, метионин, цистеин обладают способностью связывать металлы [Peer et al., 2005]. Метионин является предшественником никотинамина, способного участвовать в детоксикации ТМ и формировании устойчивости к стрессу, вызываемому тяжелыми металлами [Sharma, Dietz, 2006]. Пролин может принимать прямое участие в детоксикации тяжелых металлов за счет их связывания, или опосредованное – в качестве осмопротектора, возрастание его содержания рассматривается в качестве возможного механизма, отвечающего за повышение устойчивости растений к действию ТМ [Wu F.-B. et al., 2004;

Sharma, Dietz, 2006]. Выявленное нами увеличение содержания перечисленных аминокислот при применении стифуна позволяет предполагать его протекторные свойства в условиях токсического действия ионов тяжелых металлов.

Стабилизирующее действие стифуна на митотическую активность клеток пшеницы при действии ацетата кадмия В предварительных экспериментах было выявлено, что стифун и эпинэкстра в определенной степени предотвращали ингибирование кадмием линейных размеров, сырой и сухой массы побегов и корней. Стифун при ингибирующем действии кадмия увеличивал МИ клеток корневой меристемы пшеницы до уровня контроля, стабилизировал фазовый индекс (рис. 4).

телофаза,% * 8 анафаза,% ** 6 * метафаза,% профаза,% Б А 1 2 3 4 1 2 3 Рис. 4 Влияние стифуна (3.3 мг/л) и ацетата кадмия (1 мМ) на митотический (А) и фазовый (Б) индексы меристематических клеток корней 3–суточных проростков пшеницы. 1–контроль, 2–стифун, 3–ацетат кадмия, 4–ацетат кадмия+стифун.

* – Статистически достоверные различия между контрольным и опытным вариантами (P<0.01); ** – статистически достоверные различия по сравнению с действием ацетата кадмия (P<0.01) При действии кадмия (1 мМ) значительно уменьшалась площадь клеток (на 62%) в зоне растяжения корней по сравнению с контролем, что происходило прежде всего за счет уменьшения длины клеток. Стифун предотвращал уменьшение площади клеток на 52% по сравнению с действием только кадмия.

Цитогенетическая оценка действия кадмия на растениях лука-батуна при применении регуляторов роста При применении стифуна происходило уменьшение повреждающего действия кадмия на клетки корневых меристем лука-батуна, что проявлялось в снижении количества всех типов хромосомных аберраций (табл. 2), наряду с этим биорегулятор уменьшал уровень аберраций хромосом у лука-батуна по сравнению с контролем (табл. 2,3). Происходило снижение при действии стифуна общего уровня хромосомных аберраций на 44% (3.78 мкМ Cd), 51% (37.8 мкМ и 378 мкМ) по сравнению с действием только Cd. При установлении зависимости «время-эффект» выявлено уменьшение стифуном уровня ФИ, % МИ, % хромосомных аберраций: при 18 ч экспозиции на растворе ацетата кадмия (37.мкМ) на 62%, 36 ч – на 71%, 54 ч – на 70% по сравнению с действием только Cd. Эпин-экстра снижал количество аберраций, индуцируемых кадмием - на 60%, 66%, 68% при 18 ч, 36 ч, 54 ч, соответственно. Через 36 ч и 54 ч экспозиции стифун и эпин-экстра существенно уменьшали количество отставаний хромосом, индуцированных ацетатом кадмия (табл. 3). Стифун и эпин-экстра снижали количество К-митозов, значительно возраставших при действии кадмия. При применении биорегуляторов в условиях действия ацетата кадмия индекс аберраций кластогенного типа (ИАКТ) уменьшался по сравнению с действием только кадмия.

Таблица 2. Влияние стифуна (0.33 мг/л) на спектр структурных аберраций хромосом (%) в клетках корневой меристемы лука-батуна сорта Грибовский при экспозиции 18 ч на растворе ацетата кадмия при установлении зависимости «дозаэффект» Число нарушений на 100 проанализированных анафаз фрагменты мосты отстаВариант ИАКТ ФЭА вания хрома- хромо- одипарные хромотидные сомные ночные сом контроль 0.14 0.28 1.13 0.28 2.69 1 - стифун 0 0.17 0.99 0.17 1.83 0.74 0.ацетат кадмия, 0.20 0.41 3.89 0.82 7.17 2.91 - 3.78 мкМ ацетат кадмия, 0 0.22 1.57 0.45 4.71 1.22 0.3.78 мкМ + стифун ацетат кадмия, 3.25 0.81 8.94 0.81 3.25 7.55 - 37.8 мкМ ацетат кадмия, 1.50 0.75 3.58 0.42 2.11 3.42 0.37.8 мкМ + стифун ацетат кадмия, 1.09 2.17 9.24 1.63 4.35 7.72 - 378 мкМ ацетат кадмия, 0.87 0.43 4.78 0 3.04 3.32 0.378 мкМ + стифун 1) 2) Примечание: ИАКТ – индекс аберраций кластогенного типа; ФЭА – фактор эффективности антимутагенеза Следует отметить, что при установлении зависимости «доза-эффект» и «время-эффект» на растениях лука-батуна выявлено предотвращение стифуном в определенной степени обусловленного действием исследованных концентраций кадмия уменьшения митотической активности меристематических клеток. Применение биорегуляторов стабилизировало ФИ в условиях негативного действия Cd.

Таблица 3. Влияние регуляторов роста стифуна (3.3 мг/л) и эпина-экстра (0.мл/л) на спектр структурных аберраций хромосом (%) в клетках корневой меристемы лука-батуна сорта Русский зимний при действии ацетата кадмия (37.мкМ) при установлении зависимости «время-эффект» Число нарушений на проанализированных анафаз фрагменты мосты отста- Варианты ИАКТ ФЭА хромо вания хрома- одиноч двойсом- хромо- тидные ные ные сом ные 18 ч контроль 0.71 0.36 0.53 0.53 2.65 - - стифун 0.17 0.28 0.50 0.17 1.95 0.36 0.эпин-экстра 0.22 0 0.44 0.44 2.22 0.30 0.ацетат кадмия 1.14 0.73 3.68 0.92 2.74 3.04 - ацетат кадмия + 0.26 0.13 0.26 0 2.84 0.31 0.стифун ацетат кадмия + 0.63 0 0.39 0.15 2.55 0.55 0.эпин-экстра 36 ч контроль 0.45 0.15 1.45 0.30 3.89 - - стифун 0.16 0 0.25 0 2.74 0.46 0.0.30 0 0.92 0.31 2.80 0.26 0.эпин-экстра ацетат кадмия 0.89 0.51 2.68 0.89 9.31 2.11 - ацетат кадмия + 0.24 0 0.24 0.24 3.36 0.31 0.стифун ацетат кадмия + 0.39 0 0.79 0.20 3.55 0.59 0.эпин-экстра 54 ч контроль 0.58 0 0.69 0.28 5.39 - - 0.21 0 0.32 0.21 2.80 0.49 0.стифун 0.26 0 0.51 0.23 3.88 0.30 0.эпин-экстра ацетат кадмия 1.20 0.50 1.70 1.00 9.00 2.84 - ацетат кадмия + 0.33 0.33 0.33 0 3.31 0.64 0.стифун ацетат кадмия + 0.85 0 0.85 0.14 2.40 1.19 0.эпин-экстра 1) 2) Примечание: ИАКТ – индекс аберраций кластогенного типа; ФЭА – фактор эффективности антимутагенеза При исследовании корреляционных зависимостей между митотическим индексом и частотой клеток с аберрациями при модификации цитогенетического действия ацетата кадмия изучаемыми биорегуляторами для вариантов «доза-эффект» (рис. 5 А), «время-эффект» (рис. 5 Б, В) выявлено, что митотический индекс линейно возрастал, при этом количество аберрантных клеток снижалось (рис. 5). Коэффициент линейной корреляции (r) составил для стифуна (0.33 мг/л) –0.81 («доза-эффект») и –0.88, –0.79 для стифуна (3.3 мг/л) и эпина-экстра (0.03 мл/л), соответственно («время-эффект»). Значения коэффициентов корреляции для исследованных зависимостей при действии биорегуляторов указывают на наличие отрицательной высокой силы корреляционной связи между митотическим индексом и частотой клеток с аберрациями.

Частота аберрантных клеток, % Частота клеток с аберрациями, % y = -3,22x + 41,4 y = -1,96x + 23,R2 = 0,R2 = 0,0 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 А Б Митотический индекс, % Митотический индекс, % Рис. 5. Зависимость между митотическим индексом и частотой клеток с Частота аберрантных клеток, % аберрациями при модификации цитогенетического действия ацетата кадмия стифуном (А, Б), эпином-экстра (В):

(А) - «доза-эффект»:

1 – контроль, 2 – стифун, 3 - ацетат кадмия y = -1,82x + 22,(3.78 мкМ), 4 – ацетат кадмия (3.78 мкМ) + стифун, 5 - ацетат кадмия (37.8 мкМ), R2 = 0,6 – ацетат кадмия (37.8 мкМ) + стифун, 7 - ацетат кадмия (378 мкМ), 8 – ацетат 0 2 4 6 8 10 12 кадмия (378 мкМ) + стифун.

(Б) - «время-эффект», фиксация на 18-й, В Митотический индекс, % 36-й, 54-й ч.

(В) - «время-эффект», фиксация на 18-й, 36-й, 54-й ч.

Корреляционные зависимости, полученные в наших опытах, весьма сходны с описанными ранее в других работах [Серебряный, Зоз, 2002;

Серебряный и др., 2005], посвященных исследованию феноменов антимутагенеза и адаптивного ответа у растений при модификации действия мутагенных факторов антиоксидантами амбиолом, анфеном, феноксаном, на основе результатов которых исследователи заключили, что независимо от момента воздействия антимутагена снижение фиксированной частоты мутаций может происходить по механизму стимулируемой репопуляции.

Уровень фитогормонов в растениях пшеницы при применении стифуна в условиях стрессового действия кадмия Длительная экспозиция растений пшеницы на растворе ацетата кадмия высокой концентрации приводила к значительному гормональному дисбалансу (рис. 6).

Аце тат кадмия Ацетат кадмия+стифун 1 2 3 4 5 6 7 корни 1 2 3 4 5 6 7 побеги Рис. 6. Изменение уровня фитогормонов при действии ацетата кадмия (500 мкМ) и стифуна (3.3 мг/л) в растениях пшеницы: 1 – ИУК, 2 – АБК, 3 – зеатин, 4 – дигидрозеатин, 5 – дигидрозеатинрибозид, 6 – зеатинрибозид, 7 – изопентениладенин, 8 – изопентениладенозин.

% от контроля % от контроля Применение стифуна в этих условиях способствовало некоторому увеличению уровней зеатина и дигидрозеатинрибозида как в корнях, так и в листьях, происходило снижение в корнях и возрастание в листьях дигидрозеатина, содержание изопентениладенина в листьях возрастало до уровня контроля (рис.

6). При действии стифуна в этом опыте наблюдалась тенденция предотвращения обусловленного действием кадмия снижения сухой массы корней и побегов. В литературе обсуждается протекторная роль эндогенных цитокининов [Веселов, Фахрисламов, 1999; Veselov et al., 2003; Кобылецкая, Терек, 2005] и их синтетических аналогов, обладающих цитокининовой активностью [Бессонова, 1992; Башмаков, 2001; Aldesuquy et al., 2006;

Лукаткин и др., 2007] в условиях токсического действия тяжелых металлов.

Pages:     | 1 || 3 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.