WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Тимофеева Ольга Арнольдовна

ЛЕКТИНЫ КАК АКТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ К  НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ СРЕДЫ

03.00.12 – физиология и биохимия растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

 

Уфа - 2009

Работа выполнена на кафедре физиологии и биотехнологии растений ГОУ ВПО Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина

 

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

  Шакирова Фарида Миннихановна

  доктор биологических наук, профессор

  Каримова Фатима Габдуллазяновна

  доктор биологических наук

  Соколов Олег Игоревич

Ведущая организация: Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск

Защита состоится  « 12  » ноября  2009 г. в  14 часов  на заседании диссертационного Совета Д 212.013.11 при Башкирском государственном университете по адресу: 450074, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32, биологический факультет, ауд. 332, факс (347)-273-67-78; e-mail: disbiobsu@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного университета

Автореферат разослан «__» _______________ 2009  г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.013.11,

доктор биологических наук, профессор  М.Ю. Шарипова

ВВЕДЕНИЕ



Актуальность проблемы. В последнее время система углевод-белкового узнавания рассматривается как дополнительная к генетическому коду. В пептидах и олигонуклеотидах информация кодируется соответственно числом аминокислот или нуклеотидов и их последовательностью, тогда как в случае углеводных структур информация кодируется не только числом и последовательностью углеводных остатков, но также их аномерной конфигурацией и порядком связи друг с другом. Благодаря этому, углеводные цепи обладают уникальными возможностями в плане кодирования информации. Лектины имеют замечательную способность выбирать из всего разнообразия углеводных структур только определенные и, таким образом, воспринимать информацию, зашифрованную в углеводных структурах. Последующее связывание лектина с углеводным рецептором приводит к изменению сигналов в данной биологической системе (Belogortseva et al., 1998).

В настоящее время существование в клетках животных специфической лектинзависимой системы регуляции клеточных функций не подвергается сомнению. Предполагают  существование подобной системы и в растениях.

В литературе накоплено достаточно данных, свидетельствующих  об изменении активности лектинов под влиянием различных стрессорных факторов и возможной роли этих белков в формировании неспецифических защитных реакций растений. Имеются сведения о значительном повышении гемагглютинирующей активности лектинов при поранении (Любимова, 1991), воздействии низких температур (Комарова и др., 1999), усилении синтеза и повышении уровня лектинов при инфицировании фитопатогенами (Gibson et al., 1982; Шакирова и др., 1990; Шакирова, 1999), гипертермии (Spadoro-Tank, Etzler, 1988; Шакирова и др., 1995; Shakirova et al., 1996), засухе и осмотическом шоке (Cammu et al., 1989), засолении среды (Шакирова и др., 1993), а также об индукции экспрессии генов лектинов при дефиците влаги (Singh et al., 2000), раневом (Zhu-Salzman et al., 1998) и солевом (Zhang et al., 2000) стрессах. В то же время известно, что лектины являются многофункциональными белками, участвующими в различных ферментативных, рецепторных, транспортных и других процессах (Ferens-Sieczkovska et al., 1989; Gordon et al., 1998; Clark et al., 1999; Van Damme et al., 2004; Шакирова, Безрукова, 2007).

Однако, несмотря на интенсивное изучение функций лектинов совершенно отсутствуют данные о механизмах регуляции их активности.

Цель и задачи исследования.        Целью настоящей работы являлось выяснение механизмов регуляции активности лектинов при действии на растения пшеницы стрессорных факторов биотической и абиотической природы.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

  • изучить изменения активности и  молекулярной гетерогенности лектинов в листьях и корнях проростков озимой пшеницы при действии на них низких положительных температур  в процессе закаливания;
  • исследовать динамику  изменений активности лектинов в  проростках пшеницы  при микоплазменной инфекции, совместном действии  на растения  низких температур и  инфекции, действии салициловой кислоты и  инфекции;
  • изучить действие  регуляторов роста на показатели активности лектинов,  митотической активности клеток и морозоустойчивости растений пшеницы, различающихся по  степени морозоустойчивости;
  • выяснить эффект ингибиторов кальциевой сигнальной системы на активность и состав лектинов при гипотермии;
  • изучить влияние структурных модификаторов микротрубочек (оризалина) и микрофиламентов (цитохалазина Б) на активность растворимых и связанных с клеточной стенкой лектинов в листьях и корнях у разных по морозоустойчивости сортов озимой пшеницы при действии низких температур;
  • определить связь между изменениями в структуре цитоскелета и митотической активностью меристематических клеток в  корнях пшеницы. 

Основные положения, выносимые на защиту.

  • Изменения активности лектинов проростков пшеницы  при действии на них  биотических и абиотических факторов среды  имеют сходный характер, что свидетельствует  о неспецифичности  данной ответной реакции.
  • Уровень активности лектинов, связанных с  клеточной стенкой, коррелирует со степенью морозоустойчивости сортов озимой пшеницы.
  • Быстрые изменения активности и состава лектинов клеточной стенки, обусловленные функционированием кальциевой сигнальной системы, являются начальным этапом формирования неспецифического защитного ответа растений. 
  • Активность лектинов зависит от состояния цитоскелетных структур.  Увеличение активности лектинов клеточной стенки, опосредованное процессами динамической нестабильности микротрубочек и микрофиламентов, необходимо для формирования адаптационных процессов и повышения устойчивости растений.

Научная новизна работы. Впервые показано,  что лектины клеточной стенки представлены несколькими  полипетидами, различающимися по молекулярной массе. При действии на растения  низких температур происходят  существенные изменения в составе лектинов клеточной стенки.

Впервые  выявлен  фазный характер  изменений в активности лектинов в проростках  озимой пшеницы при действии  на них биотических и абиотических  факторов внешней среды.

Впервые показано участие мембранных  кальциевых каналов в регуляции  активности и молекулярной гетерогенности лектинов клеточной стенки.

Впервые обнаружена сорто- и органоспецифичная  зависимость между уровнем  активности лектинов клетки и структурным состоянием цитоскелета.

Впервые продемонстрирована возможность регуляцмм активности лектинов клеточной стенки путем воздействия на растения фитогормонами и их структурными аналогами. Впервые показано, что салициловая кислота снимает изменения активности лектинов, индуцированные микоплазменной инфекцией.

На основании полученных результатов предложена схема участия Са2+-сигнальной системы и цитоскелетных структур в регуляции активности лектинов  при формировании адаптивных реакций растений.

Научно практическая значимость работы.       Выявленные субклеточные и молекулярные механизмы адаптации и устойчивости растений к абиотическим стрессовым факторам среды представляет значительный интерес для создания и скрининга новых сортов и форм растений, более приспособленных к нестабильным условиям внешней среды. Установление коррелятивных зависимостей  между активностью лектинов клеточной стенки и морозоустойчивостью растений озимой пшеницы позволяет использовать лектины  в качестве  высокочувствительных молекулярных биодиагностикумов, характеризующих термоадаптивный потенциал и морозоустойчивость растений разных генотипов озимой пшеницы.

Помимо этого, полученные данные могут быть использованы в учебном процессе при чтении соответствующих разделов  по физиологии и биохимии растений.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на международном симпозиуме «Cereal Adaptation to Low Temperature Stress in Controlled Environments» (Hungary, 1997), на Международном симпозиуме «Plant Cytoskeleton: Molecular Keys for Biotechnology” (Ялта, 1998), на II международной конференции «Progress in Plant Sciences: from Plant Breeding to Growth Regulation” (Hungary, 1998), на ІІ (X) съезде Русского ботанического общества «Проблемы ботаники на рубеже XX-XXI веков» (Санкт-Петербург, 1998), на Всероссийских съездах Общества физиологов растений России (Москва, 1999; Пенза, 2003; Сыктывкар, 2007),  на пятой международной конференции «Регуляторы роста и развития растений» (Москва, 1999), на международной конференции «Актуальные вопросы экологической физиологии растений в 21 веке» (Сыктывкар, 2001), на международном симпозиуме «Plant under Environmental Stress» (Москва, 2001), на III съезде биохимического общества (Санкт-Петербург, 2002), на международном симпозиуме «Plant Cytoskeleton: Functional Diversity and Biotechnological Implications» (Киев, 2002), на международной научной конференции «Новая геометрия природы» (Казань, 2003), на всероссийской конференции «Актуальные вопросы ботаники и физиологии растений» (Саранск, 2004), на Всероссийской конференции «Стрессовые белки растений» (Иркутск, 2004), на 1 и II международных научно-практических конференциях «Постгеномная эра в биологии и проблемы биотехнологии» (Казань, 2004; Казань, 2008), на международной научной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия (Вологда, 2005), на втором международном симпозиуме «Signalling Systems of Plant Cells: Role in Adaptation  and  Immunity» (Казань, 2006), на международной конференции «Физико-химические основы структурно-функциональной организации растений» (Екатеринбург, 2008) .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 57 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, изложения экспериментального материала и его обсуждения, заключения, выводов и библиографии, включающей 305 наименований, из них 145 – на русском языке. Работа изложена на 287 страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков и 11 таблиц.

Личное участие автора в получении научных результатов. Личный вклад соискателя заключается в разработке идеи работы, в постановке и проведении экспериментов, в статистической обработке и интерпретации полученных результатов.

Благодарность. Выражаю благодарность д.б.н., проф. Хохловой Л.П. за помощь в выполнении данной работы.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследований служили проростки озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) трех отличающихся по морозоустойчивости сортов: Безостая 1 – маломорозоустойчивый, Мироновская 808 – среднеморозоустойчивый,  Альбидум 114 – высокоморозоустойчивый сорт.

Растения выращивали в лабораторных условиях в кюветах на водопроводной воде при освещенности 100Вт/м2 и 12-часовом фотопериоде. Закаливание 7-суточных проростков озимой пшеницы проводили в термокамере в течение 7 суток при 30 С. В течение процесса низкотемпературного воздействия отбирали пробы для определения активности и фракционного состава лектинов клеточной стенки.

Инфицирование микоплазмами (Acholeplasma laidlawii 118), выделенными из пшеницы, проводили на семидневных проростках озимой пшеницы Мироновская 808. Культура микоплазм была выращена сотрудниками Лаборатории молекулярной генетики (КИББ КНЦ РАН). Инфицирование растений проводили инъекцией с помощью микрошприца в нижний участок стебля по 5 мкл культуры  A. laidlawii с исходным титром 105 КОЕ/мл. Проверку на зараженность растений микоплазмами проводили методом молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот. Часть инфицированных растений переносили в холодильную камеру на закаливание при 20 С. В течение 7-ми суток, следующих за процессом инъекции  микоплазмами, брали листья и корни проростков пшеницы для определения изменений активности лектинов в процессе инфицирования.

Салициловую кислоту (10-5 – 10-3 М) вносили в среду выращивания 4-х дневных проростков озимой пшеницы Мироновская 808.

Ингибиторы потенциал-зависимых кальциевых каналов дилтиазем  (250 мкМ) и верапамил (250 мкМ), ингибитор фосфолипазы С неомицин  (100 мкМ), антагонист кальмодулина хлорпромазин (250 мкМ), ингибитор фосфоинозитольного цикла LiCl2 (1 мM) добавляли в среду выращивания 6-дневных проростков. Через сутки 7-дневные опытные растения помещали на 7 сут в низкотемпературную камеру (20 С). Концентрации ингибиторов были подобраны в предварительных экспериментах.

В экспериментах с Са2+ растения озимой пшеницы выращивали на бидистилированной воде с добавлением Са2+ (25 мкМ и 1 мМ) или без него.

Структурную модификацию цитоскелета осуществляли in situ  путем введения в интактные ткани растений ингибиторов полимеризации тубулиновых и актиновых белков - оризалина и цитохалазина Б, соответственно (Хохлова и др., 1997). Растворы оризалина (корни – 10 мкМ, листья – 15 мкМ) и цитохалазина Б  (корни – 10 мкМ, листья – 15 мкМ) вводили в ткани листьев путем вакуум-инфильтрации в течение 20 минут, а в ткани корней – путем инкубации  в течение 3 часов. В контрольном варианте ткани инфильтрировали (листья), либо инкубировали (корни) в бидистиллированной воде.

Растворимые лектины экстрагировали 5 мл 0.05 М HCl (Шакирова и др., 1983), лектины клеточных стенок – 0.05% раствором тритона Х-100 и 0.9% раствором NaCl (Комарова, 1995) из фракции клеточных стенок (Feiz et al., 2006). Дальнейшая очистка лектинов клеточной стенки включала высаливание сульфатом аммония (30% насыщения) и дифференциальное денатурирование ацетоном.

Для анализа состава лектинов клеточной стенки использовали хроматографическую систему с колонкой (55см х 0.8см, Sephadex G150). Элюцию проводили буферной смесью (0.9% NaCl, 50 мМ К-фосфатный буфер, рН 7.4) со скоростью 0.5 мл/мин. Адсорбированные на колонке лектины элюировали 0.1 М раствором D-глюкозы в буферной смеси. Объем отбираемых фракций составлял 0.5 мл.

Активность лектинов определяли по минимальной концентрации белка, вызывающей агглютинацию трипсинизированных эритроцитов  I группы крови (Луцик и др., 1981). Эритроциты этой группы крови были подобраны в предварительных экспериментах как наиболее чувствительные по отношению к исследуемым лектинам. Содержание белка в выделенных экстрактах определяли по методу (Bradford, 1976). Арабиногалактановые белки идентифицировали по реакции с реагентом Ярива (Yariv, 1962).

Митотическую активность клеток корневых меристем анализировали микроскопически методом давленых препаратов по величине митотического индекса (отношение делящихся клеток к общему числу клеток, выраженное в процентах).

Об изменении морозоустойчивости судили по выходу электролитов, определяя LT50 согласно (Uemura, Steponkus, 1989).

Одномерный электрофорез проводили в 12% полиакриламидном геле в присутствии 2% додецилсульфата натрия по Леммли (Laemmli, 1970).  Молекулярную массу полипептидов определяли по методу Вебера и Озборна (Weber, Ozborn, 1969).

Исследования с ингибиторами цитоскелета включали две схемы опытов. В первой серии опытов незакаленные растения трех сортов озимой пшеницы без АБК и картолина выращивали при 23о С 9 суток. К половине 6-суточных проростков добавляли раствор АБК (30 мкМ) или картолина (33 мкМ), затем они росли с регуляторами роста в течение 3-х суток (возраст незакаленных проростков с АБК или картолином - 9 суток). Закаливание 7-суточных растений проводили в термокамере при 3о С в течение 7 суток. Общий возраст закаленных растений, выращенных как с АБК и картолином, так и без них составлял 14 дней. Оризалин и цитохалазин Б вводили в ткани корней и листьев вышеописанными методами.

В экспериментах по исследованию митоза незакаленные растения имели возраст 5 суток. Закаливание 4-х суточных проростков проводили в течение 7 суток (общий возраст закаленных растений -11 суток). Регуляторы роста АБК (30 мкМ) и картолин (33 мкМ) вносили в среду выращивания за сутки до закаливания (общий возраст растений, выращенных на среде с добавлением АБК и картолина, составил 5 суток). Корни инкубировали в растворе оризалина (10 мкМ) 3 ч.

Эксперименты проводили не менее, чем в 3-кратной биологической повторности. В таблицах и рисунках представлены средние арифметические и стандартные отклонения.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Активность лектинов при действии на растения низких температур

Изменения лектиновой активности в проростках озимой пшеницы, контрастных по холодоустойчивости сортов

Сравнение лектиновой активности в различающихся по морозоустойчивости сортах показало, что наибольшая активность растворимых лектинов наблюдалась у маломорозоустойчивого сорта Безостая 1, а наименьшая – у высокоморозоустойчивого Альбидум 114. Активность лектинов клеточной стенки, наоборот, была наименьшей у Безостой 1, а наибольшей у Альбидум 114 (рис. 1). У всех исследуемых сортов активность лектинов как растворимых, так и связанных с клеточной стенкой, в корнях была выше, чем в листьях. Эти результаты согласуются с данными литературы. Так, в работе Райхель (Raikhel et al., 1984) было показано, что больше всего лектинов содержится в семенах, а затем по степени убывания – в семядолях, корнях, стеблях, листьях.

А  Б

Рис. 1.  Активность растворимых лектинов (А) и лектинов клеточной стенки (Б) в листьях и корнях проростков озимой пшеницы Безостая 1(1), Мироновская 808 (2), Альбидум 114 (3).

Динамика активности лектинов клеточной стенки при низкотемпературном закаливании была фазной (рис. 2). Такая фазность кривой, отражающая изменения активности лектинов клеточной стенки в ответ на стрессоры различной природы, свидетельствует об их участии в формировании стрессового состояния или неспецифического адаптационного синдрома клеточной системы. После стресса, который обуславливает реализацию резерва адаптации, организм переходит на более высокий уровень потенциальных возможностей, повышается морозостойкость организма и его частей (Тимофеева и др., 1999; Гараева и др., 2006).

- Безостая 1; - Мироновская 808;  - Альбидум 114

Рис. 2. Динамика активности растворимых лектинов (А) и лектинов клеточной стенки (Б) корней проростков озимой пшеницы Безостая 1, Мироновская 808 и Альбидум 114 при низкотемпературном закаливании.

При сравнении кривых, отражающих изменения активности лектинов клеточной стенки в процессе низкотемпературного закаливания, обращает на себя внимание тот факт, что у наиболее устойчивых сортов Альбидум 114 и Мироновская 808 все этапы неспецифического адаптационного синдрома проходят быстрее, чем у менее морозоустойчивого сорта Безостая 1.

Очевидно, более высокий уровень активности лектинов у морозоустойчивого сорта обеспечивает им интенсивную скорость прохождения адаптационных процессов и развитие большей устойчивости.

Активность растворимых лектинов у морозоустойчивых сортов Альбидум 114 и Мироновская 808 постепенно увеличивалась, достигая максимума на 5-е сутки низкотемпературного закаливания, затем она снижалась, оставаясь, тем не менее, выше уровня незакаленных растений. У Безостой 1, напротив, наблюдали уменьшение активности растворимых лектинов. К концу периода закаливания значения лектиновой активности данной фракции сорта Безостая 1 характеризовались почти 40% снижением (рис. 2). В результате проведенных исследований установлено, что лектины клеточной стенки быстрее реагируют на холодовое воздействие по сравнению с пулом растворимых лектинов.

По данным литературы отличительной особенностью классических лектинов пшеницы является то, что в семенах, проростках, и взрослых растениях содержится один и тот же лектин, названный агглютинином зародыша пшеницы (АЗП). Таким образом, тестируя активность растворимых лектинов у разных сортов пшеницы, мы определяем  активность одного и того же белка.

Относительно состава лектинов клеточной стенки ничего не было известно на момент начала наших исследований, не было даже до конца установлено, существуют ли в клеточной стенке лектины, отличные от АЗП.

Состав лектинов клеточной стенки и его изменения при действии низких температур

С помощью гель-фильтрации мы провели хроматографическое разделение белков клеточной стенки корней проростков озимой пшеницы Мироновская-808 с последующим тестированием полученных фракций на лектиновую активность (Гараева и др., 2006).

Среди полученных белковых фракций лектиновая активность обнаруживалась во фракциях, содержащих белки с молекулярной массой 85,77, 54, 43 и 17 кД (рис.3А). 

Поскольку сефадекс - тип матрицы на основе декстрана, который состоит из крахмала, то вполне возможно, что часть лектинов, специфичных к глюкозе, могла адсорбироваться на сефадексе. Эти лектины элюировали  0,1М раствором D-глюкозы. Большая часть полученных фракций не агглютинировала эритроциты. По-видимому, это моновалентные лектины с одним лишь центром связывания углеводов, специфичным к глюкозе. Тем не менее, некоторые фракции обладали способностью агглютинировать эритроциты.





Среди моновалентных -лектинов могут быть арабиногалактановые белки (АГБ) (Nothnagel, 1997). Предполагается, что АГБ осуществляют взаимодействие компонентов клеточного матрикса с плазматической

Рис.3. Профили элюирования белков клеточной стенки при действии низких температур. А –  контроль; Б – 0,5 ч гипотермии; В – 1 ч гипотермии; Г – 3 ч гипотермии; Д – 6 ч гипотермии; Е – 24 ч гипотермии.

мембраной (Kohorn, 2000; Majewska-Sawka, Nothnagel, 2000), поскольку это лектины, лиганды для которых могут находиться в клеточной стенке.

Среди лектинов, выделенных с помощью афинной хроматографии, те, которые агглютинировали эритроциты, не давали окраску с реагентом Ярива, а оставшаяся часть – преципитировали реагент Ярива и, следовательно, их можно отнести к АГБ. Лектин 17 кД также давал окраску с реагентом Ярива, т.е. был АГБ.

Таким образом, среди проанализированных белков клеточной стенки можно выделить по крайней мере 4 группы лектинов:

  1. лектины, агглютинирующие эритроциты, неспецифичные к глюкозе и не являющиеся арабиногалактановыми белками;
  2. лектины, агглютинирующие эритроциты, неспецифичные к глюкозе и являющиеся арабиногалактановыми белками;
  3. лектины, агглютинирующие эритроциты, специфичные к глюкозе и не являющиеся арабиногалактановыми белками;
  4. так называемые классические -лектины, которые не агглютинируют эритроциты, связываются только с глюкозой и являются арабиногалактановыми белками.

Через 30 мин гипотермии происходят значительные изменения состава лектинов (рис. 3Б). Так, исчезают лектины с молекулярной массой 85 и 77 кД и появляются новые, 110, 105, 70, 50, 34 кД. В этих условиях наблюдали повышение содержания белка (табл. 1) и количества пиков (10 против 7 в контроле) во фракции, элюированной глюкозой. В этой фракции преимущественно выявлялись АГБ. Вновь появившийся лектин 70 кД также давал окраску с реагентом Ярива, т.е. по-видимому, был АГБ. Что касается АГБ 14,5 кД, мы склонны считать, что это белок 17 кД, поскольку известно, что модификации АГБ может происходить на посттрансляционном уровне за счет изменения в гликозилировании этих белков, например, при добавлении или потере отдельных углеводных остатков.

Таблица 1. Изменения содержания белков клеточной стенки в корнях проростков озимой пшеницы при действии гипотермии и дилтиазема  (мкг/г сырого веса)

Вариант опыта

Белки, полученные при гель-хроматографии

Белки фракции, элюированной глюкозой

Незакаленные

5,2±0,7

3,3±0,5

30 мин гипотермии

10,9±0,8

5,4±0,6

30 мин гипотермии+дилтиазем

5,6±0,6

3,7±0,4

1 ч гипотермии

2,7±0,3

14,4±0,3

1 ч гипотермии+ дилтиазем

11,7±0,5

3,9±0,2

3 ч гипотермии

10,4±0,4

10.4±0,3

3 ч гипотермии+дилтиазем

17,2±0,4

10,8±0,5

6 ч гипотермии

30,0±1,4

23,7±1,2

24 ч гипотермии

22,4±1,1

32,5±1,5

Через 1 час низкотемпературного воздействия (рис. 3В) происходило полное обновление состава лектинов. Исчезли все присутствующие ранее лектины и были обнаружены новые с мол. м. 98, 60 и 25 кД. После 3 часов воздействия вновь появились лектины с мол. м. 85, 43 и 34 кД и одновременно увеличилось количество  низкомолекулярных белков с лектиновой активностью (рис. 3Г). Это может быть связано либо с распадом высоко- и среднемолекулярных белков, либо с изменением их синтеза. Через 6 ч гипотермии наблюдалось повышение активности лектинов (рис. 2), в белковом спектре появляется лектин 70 кД, обнаруженный после 0,5 ч воздействия низкой температуры и который является АГБ, и лектин 98 кД, присутствующий после 1 ч гипотермии (рис.3Д). При этом увеличивается содержание белка во фракции, элюированной глюкозой (табл. 1).

Через сутки закаливания активность лектинов увеличивается еще больше, содержание белка в этой фракции также повышается (табл. 1), исчезает лектин 70 кД, появляются лектины 17, 5 кД и 60 кД (рис. 3Е).

Особый интерес может представлять лектин 70 кД, появление которого отмечено после 0,5 ч и 6 ч гипотермии, в начальные периоды повышения активности лектинов. Поскольку он относится к АГБ, которые могут быть как адгезивными, так и сигнальными молекулами, возможно, его появление можно отнести к пусковым механизмам формирования защитных реакций клеток.

Активность лектинов при действии на растения микоплазменной инфекции в условиях оптимальных температур и гипотермии

Работы разных исследователей подтверждают участие лектинов в механизмах фитоиммунитета (Любимова, Салькова, 1988; Skripal’ et al., 1994; Ладыгина, Бабоша, 1996; Хайруллин, 1994; Антонюк, Игнатов, 2001). Межклеточное узнавание, очевидно, является первым этапом взаимоотношения растения-хозяина и микроорганизма, и роль рецепторов в распознавании чужеродных инфекционных структур могут выполнять лектины, связанные с клеточной стенкой, так называемые -лектины. Существует немало данных о вовлечении в формирование защитных реакций растений и так называемых классических лектинов, локализованных в цитоплазме и вакуоле. Такие лектины способны связываться со спорами патогенных грибов и другими инфекционными структурами патогенов и вследствие этого подавлять их рост и развитие. Поскольку лектин пшеницы проявляет высокую специфичность к N-ацетилглюкозамину и олигомерам хитина, было высказано предположение о его защитной роли при заражении растений хитинсодержащими фитопатогенами (Mirelman et al., 1975; Шакирова, Безрукова, 2007).

Обычно изучается участие растительных лектинов в защитных реакциях на инфицирование грибами и бактериями, которые содержат клеточные стенки. Наш интерес к микоплазмам, самым малым прокариотическим организмам, связан, с одной стороны, с уникальностью их структурной организации (отсутствием клеточной стенки), а с другой – распространенностью фитомикоплазмозов.

Как следует из рис. 4 изменения лектиновой активности клеточной стенки в процессе инфицирования микоплазмами были аналогичны тем, что наблюдались в процессе низкотемпературного закаливания. При совместном действии  микоплазм и низких положительных температур обнаружено значительное увеличение активности на 2-е сутки. 

Активность растворимых лектинов увеличивалась на 2-е сутки после заражения микоплазмами, после чего наблюдалось ее снижение (рис. 4А). При совместном влиянии инфицирования и низких температур на активность растворимых лектинов наблюдали два пика активности: ″быстрый″ (2 сутки), характерный для патогенеза, и ″медленный″ (5 сутки), присущий закаливанию (рис. 4А). При этом следует отметить, что закаливание значительно усиливало стимулирующее действие микоплазм на активность растворимых лектинов (первый пик), тогда как инфицирование не оказало существенного влияния на изменения активности лектинов, вызываемых гипотермией (второй пик).

  - инфицирование микоплазмами;  - закаливание (2-3 0С);  - инфицирование микоплазмами + закаливание (2-3 0С).

Рис. 4. Динамика активности растворимых лектинов (А) и лектинов клеточной стенки (Б) при инфицировании микоплазмами, низкотемпературном закаливании и совместном действии закаливания и инфицирования.

Электрофоретическое разделение белков в ПААГ (рис. 5) позволило обнаружить в инфицированных микоплазмами растениях пшеницы увеличение содержания полипептидов 76, 48, 25, 18 кД, появление полипептидов 22, 20 кД и исчезновение полипептида 14 кД.

Исходя из данных литературы полипептид 18 кД является лектином АЗП. Таким образом, инфицирование растений пшеницы микоплазмами приводило к изменению спектра синтезируемых белков – набора полипептидов и их соотношения.

Рис. 5. Влияние микоплазменной инфекции на полипептидный состав фракции кислоторастворимых белков проросков пшеницы Мироновская 808:

1 – белки-маркеры, 2 – контроль, 3 – инъекция микоплазмами, 4 – инъекция культуральной средой.

Повышение активности лектинов в ответ на инфицирование микоплазмами можно рассматривать как защитный механизм растения, степень реализации которого увеличивается в условиях низкотемпературного закаливания. Вполне вероятно, что стимуляция низкой температурой активности лектинов может привести к запуску механизмов формирования устойчивости к микоплазменной инфекции, или изменения в активности лектинов являются одним из конечных результатов функционирования механизмов устойчивости – в любом случае лектины вовлекаются в формирование устойчивости к стрессорам.

Роль гормонов и их структурных аналогов в регуляции активности лектинов

Действие АБК и картолина на активность лектинов

Как известно, большая роль в координации процессов жизнедеятельности клетки в неблагоприятных условиях принадлежит веществам гормонального типа. В настоящее время не подвергается сомнению тот факт, что АБК выполняет в клетках растений роль триггерного сигнала, способствующего формированию механизмов адаптации к низким температурам через изменение экспрессии генов и синтез новых белков (Song et al., 2008).

Факт регуляции абсцизовой кислотой синтеза и накопления растворимого лектина АЗП хорошо известен (Mansfield, Raikhel, 1990). Было показано, что в ответ на солевой и тепловой стрессоры в клетках растений происходит многократное повышение уровня АБК и лектина (Шакирова, 1995, 1998), причем накопление АБК предшествовало накоплению лектина.

В наших экспериментах АБК, добавляемая в среду выращивания растений, повышала активность лектинов в корнях проростков (рис. 6). Наибольшее увеличение активности как растворимых лектинов, так и лектинов клеточной стенки наблюдалось у менее морозоустойчивого сорта Безостая 1, а наименьшее – у наиболее морозостойкого сорта Альбидум 114 .

Принимая во внимание данные литературы, можно полагать, что повышение активности растворимых лектинов связано с увеличением содержания этого белка. Быстрая регуляция синтеза лектина этим фитогормоном может быть связана с активацией пула запасных форм лектиновых мРНК и изменением скорости посттрансляционных процессов (Шакирова и др., 2000). С течением времени пул лектинов может пополняться и за счет изменения скорости транскрипции мРНК лектинов или её процессинга (Raikhel et al., 1986).

Можно также предположить участие АБК и в биосинтезе лектинов клеточной стенки. Значительное увеличение активности лектинов у менее морозостойких сортов при добавлении экзогенной АБК может быть объяснено недостатком АБК в этих растениях, а изначально высокая активность растворимых лектинов у этих сортов (рис. 1), по-видимому, является компенсаторным механизмом.

На фоне закаливающей температуры АБК практически не оказала влияния на активность лектинов клеточной стенки и незначительно повысила активность растворимых лектинов у Мироновской 808 и Альбидум 114, по сравнению с её действием без закаливания (рис. 6).

Увеличение уровня АБК в первый период действия стрессоров приводит к снижению активности метаболических процессов в клетках и индукции синтеза стрессовых белков. На фоне общей тенденции подавления синтеза "обычных" белков при действии неблагоприятных факторов может происходить усиление синтеза отдельных белков, присущих клетке в нормальных для нее условиях, и, вероятно, участвующих в формировании защитных реакций растений к стрессорам. К таким белкам, очевидно, можно отнести лектины.

В спектре действия цитокининов и их структурных аналогов, а также соединений цитокининового типа действия присутствует защитный эффект

по отношению к неблагоприятным факторам окружающей среды. Так, обнаружено антистрессовое влияние цитокининов при действии на растения засухи, низких температур, засоления, возбудителей болезней (Кулаева, 1973; Poupet et al., 1990; Зауралов и др., 1997; Пустовойтова и др., 1997).

Для оценки действия веществ цитокининового типа на активность лектинов нами был использован картолин. Препарат картолин, синтезированный на основе отдаленных структурных аналогов цитокининов пуринового ряда и дифенилмочевины Ю.А. Баскаковым с сотр. (1988), обладает некоторыми цитокининовыми свойствами: увеличивает количество рибосом в составе полисом, оказывает криопротекторное действие на белоксинтезирующий аппарат при засухе, высоких и низких температурах, грибном патогенезе, а также повышает устойчивость растений к действию стрессоров различной природы.

Выращивание растений на среде с картолином приводило к усилению активности лектинов клеточной стенки в корнях незакаленных растений трех сортов озимой пшеницы (рис. 6). Наибольший эффект картолина наблюдался у маломорозоустойчивого сорта Безостая 1, наименьший – у высокоморозоустойчивого сорта Альбидум 114, что может быть следствием повышенной отзывчивости менее морозоустойчивого сорта на данный препарат.

Следует отметить, что после 7-суточного закаливания картолин уменьшал активность лектинов в растениях сорта Безостая 1 и практически не оказал влияния на лектины клеточной стенки у Мироновской 808 и Альбидум 114 (рис. 6). Мы показали, что у более морозоустойчивого сорта Альбидум 114 наблюдается большая активность лектинов у незакаленных растений. По-видимому, стимулирующее действие картолина на активность связанных с клеточной стенкой лектинов клеточной стенки у незакаленных растений необходимо для последующего усиления адаптационных процессов в клетке.

Добавление картолина в среду выращивания растений всех трех сортов озимой пшеницы приводило к повышению активности растворимых лектинов у незакаленных растений, наиболее выраженное у морозоустойчивого сорта Альбидум 114. После 7-суточного закаливания (рис. 6) активность лектинов увеличивалась в большей степени, чем в варианте без закаливания. Наибольший эффект картолина на активность лектинов наблюдали у слабоморозоустойчивого сорта Безостая 1, наименьший – у высокоморозоустойчивого сорта Альбидум 114.

Вероятно, механизм действия картолина, направленный на поддержание активного состояния белоксинтезирующего аппарата, является  ключевым в проявлении его защитного эффекта на растения при действии неблагоприятных условий окружающей среды. 

В то же время защитный эффект картолина может проявляться и через изменение гормонального баланса растений. Основываясь на способности картолина вызывать накопление АБК в растениях (Ефремов и др., 1992), можно предположить, этот препарат, включаясь в механизмы регуляции  синтеза стрессовых белков через повышение уровня эндогенной АБК, вызывает увеличение активности лектинов.

Влияние салициловой кислоты на активность лектинов пшеницы при инфицировании микоплазмами

В формировании иммунитета растений к патогенам также важную роль играют стрессовые фитогормоны, в частности, салициловая кислота, которую в последнее время относят к веществам гормонального типа. Считается, что экзогенная салициловая кислота, активируя ряд сигнальных систем, вызывает экспрессию генов, образование защитных белков и формирование системной приобретенной устойчивости (Gaffiney et al., 1993; Jung et al., 1993; Тарчевский и др., 1996).  В формировании ответных реакций, например, при грибном патогенезе, участвует и лектин пшеницы (Chrispeels, Raikhel, 1991; Хайруллин и др., 2001).

-инфицирование микоплазмами; - СК (10-5 М);  - СК (10-5М) + инфицирование микоплазмами.

Рис. 7. Влияние салициловой кислоты (СК) и инфицирования микоплазмами на активность растворимых лектинов (А) и лектинов клеточной стенки (Б) в корнях проростков озимой пшеницы.

Салициловая кислота при инфицировании практически снимает индуцируемые микоплазмами изменения в активности растворимых лектинов (рис. 7А).

Такой же эффект салициловой кислоты в инфицированных растениях наблюдался и на лектины клеточной стенки (рис. 7Б). Можно полагать, что такое действие салициловой кислоты на активность лектинов после заражения растений связано с тем, что салициловая кислота ускоряет прохождение фазы повреждения и наступление фазы адаптации. Также нельзя исключать и возможное влияние салициловой кислоты непосредственно на микоплазмы. Известно, что салициловая кислота частично подавляет рост ряда микроорганизмов (Lev et al., 2008).

Влияние салициловой кислоты на активность лектинов и морозоустойчивость озимой пшеницы

Существует предположение, что обработка салициловой кислотой способствует предадаптации растений к стрессовым воздействиям. В частности, было показано, что предобработка проростков пшеницы салицилатом снижала повреждающее действие NaCl на их рост и ускоряла репарацию ростовых процессов в них после удаления соли из среды (Шакирова, 1999).

Для выяснения возможности повышения морозоустойчивости пшеницы под влиянием салициловой кислоты мы определяли LT50 листьев (табл. 2). Наиболее значительное повышение морозоустойчивости под действием салициловой кислоты наблюдалось у незакаленных проростков в концентрации 10-3 М. Следует отметить, что при этой концентрации происходило достоверное увеличение активности лектинов клеточной стенки у незакаленных растений. Эти результаты еще раз свидетельствуют в пользу предположения о том, что более высокий уровень активности лектинов клеточной стенки соответствует и большей морозоустойчивости растений.

Таблица 2. Влияние салициловой кислоты на активность лектинов и морозоустойчивость проростков озимой пшеницы Мироновская 808 

Вариант

LT50, 0C

Активность растворимых лектинов

% от контроля

Активность лектинов клеточной стенки,  % от контроля

Контроль

-6,2 ± 0,1

100, 0 ± 4,3

100, 0 ± 4.8

Салициловая кислота, 10-5 М

-6,5 ± 0,1

200, 0 ± 3,7

98, 2 ± 3,7

Салициловая кислота, 10-4 М

-6,7 ± 0,2

172, 5 ± 3,5

97, 6 ± 4,2

Салициловая кислота, 10-3 М

-7,3 ± 0,1

134, 2 ± 3,9

123, 3 ± 4,6

Известно, что обработка растений многими химическими средствами защиты приводит к накоплению АБК в отсутствии стрессового воздействия (Джемилев и др., 1990). Салициловая кислота также способна индуцировать повышение уровня АБК (Шакирова, Безрукова, 1997), увеличение содержания которой вызывает возрастание активности лектинов пшеницы и морозоустойчивости растений. Возможно, влияние салицилата на морозоустойчивость растений, опосредованное действием АБК, можно рассматривать как проявление слабого химического стресса, предадаптирующего растение к действию других стрессоров.

Как правило, первичным ответом клетки на действие различных биогенных и абиогенных стрессоров, является активация различных сигнальных систем. В то же время, эти стрессоры вызывают достаточно быстрое и интенсивное накопление стрессовых фитогормонов, которые также могут вызывать активацию или ингибирование тех или иных сигнальных систем клеток и осложнять картину «чистого» первичного ответа со стороны сигнальных систем на действие того или иного стрессора. Поскольку и стрессоры (низкая температура, микоплазменая инфекция), и фитогромоны (АБК, салицилат, структурный аналог цитокининов - картолин) в наших экспериментах вызывали повышение активности лектинов, то вполне вероятно, что это может быть обусловлено функционированием сигнальных систем клеток.

Активность и состав лектинов клеточной стенки при действии ингибиторов кальциевой сигнальной системы

Адекватная реакция растительных тканей на действие различных стрессорных факторов во многом определяется состоянием пусковых сигнальных систем клеток, обеспечивающих скоординированное функционирование в клетках защитно-приспособительных систем. Важными составляющими этих систем могут быть лектины клеточных стенок. 

  - контроль (2-3 0С);  -  неомицин (100 мкМ);  - дилтиа-  зем (250 мкМ); - верапамил (250 мкМ).

Рис. 8. Активность растворимых лектинов (А) и лектинов клеточной стенки (Б) при действии низких температур и ингибиторов кальциевой сигнальной системы.

Известно, что некоторые АГБ содержат карбоксилтерминальные гликозил фосфатидилинозитольные «якори», при помощи которых они закрепляются на плазматической мембране. Воздействие низких температур вызывает активацию фосфолипаз С и Д, которые отсекают фосфотидилинозитольный домен АГБ, высвобождая АГБ из плазматической мембраны в клеточную стенку и изменяя их конформацию. Следствием этого может быть появление первого пика активности лектинов клеточной стенки, наблюдаемого через 30 минут гипотермии. Блокирование активности фосфолипазы С неомицином (рис. 8Б) приводит к  уменьшению этого пика, а второй пик смещается на более позднее время.

Ингибиторы потенциал-зависимых Ca2+-каналов верапамил и дилтиазем, также как и неомицин, уменьшали первый  пик активности лектинов клеточной стенки (рис. 8Б) и задерживали его появление. Увеличение активности наблюдали лишь через 1 и 3 часа гипотермии соответственно, после чего активность постепенно уменьшалась и в течение первых суток достигла уровня незакаленных растений.

Резкое снижение активности растворимых лектинов под действием исследуемых ингибиторов (рис. 8А) указывает на решающую роль кальциевой сигнальной системы в регуляции их активности.

На фоне дилтиазема после 30 мин действия низких температур  (рис. 9А) спектр лектиновых белков не изменился по сравнению с незакаленными растениями (рис. 3). После 1 ч гипотермии (рис. 9Б) с дилтиаземом появились белки с мол. м. 105, 70  и 34 кД, которые в контроле (вариант без дилтиазема) были выявлены через 0,5 ч низкотемпературного воздействия. Через 3 ч гипотермии повышалась активность лектинов в варианте с дилтиаземом (рис. 8Б), увеличивалось количество пиков лектинов (рис. 9В) и содержание белка, элюированного глюкозой (табл. 1). Состав лектинов (рис. 9) незначительно отличался от белков с лектиновой активностью контрольных растений (рис. 3). Исключение составили низкомолекулярные лектины 25 и 11 кД, которые появились через 1 ч и остались после 3 ч действия низких температур.

Можно предполагать, что блокирование дилтиазем-чувствительных кальциевых каналов замедляет ответную реакцию организма на стрессовое воздействие и не позволяет клетке быстро реагировать на неблагоприятные условия. Следует также отметить, что  спектр индуцированных холодом белков под влиянием дилтиазема (рис. 9) отличался от  белков контроля  (рис. 3). Так, в варианте с дилтиаземом не были обнаружены белки 110, 98 и 60 кД (рис. 9). Логично предположить их важную роль в формировании морозоустойчивости, поскольку закаливание растений в присутствии дилтиазема не приводило к повышению  устойчивости.

В последнее время широко обсуждается возможная роль лектинов клеточной стенки, в частности  АГБ, киназ, ассоциированных с клеточной стенкой, и рецепторных протеинкиназ, связанных с лектинами, в осуществлении контакта между клеточной стенкой и плазмалеммой и их участие в проведении сигнала через клеточную поверхность (Sardar et al., 2006; Sardar, Showalter, 2007; Gouget et al., 2006; Baluska et al., 2003). С другой стороны, высказывается предположение о существовании сигнальных путей в апопласте растений (Chivasa et al., 2002). На это указывают данные о существовании протеинкиназ в клеточной стенке и фосфорилирования по тирозину белков клеточной стенки.

Таким образом, нами показано, что быстрые и значительные изменения активности и состава лектинов клеточной стенки при действии низких температур зависят от кальциевой сигнальной системы и могут быть связаны с участием лектинов в проведении сигнала внутрь клетки или непосредственно в апопластном пространстве.

Цитоскелет-зависимые изменения активности лектинов

Влияние модификаторов микротрубочек на активность лектинов

Ввиду отсутствия в высших растениях настоящих гомологов интегринов и кадеринов – белков, осуществляющих связь внеклеточного матрикса с цитоскелетом в клетках животных, предполагается, что в качестве молекул, связывающих цитоскелет и клеточную стенку растений, могут выступать киназы клеточной стенки и АГБ (Baluska et al., 2003). Имеющиеся данные свидетельствуют о возможности участия АГБ в проведении сигнала от клеточной стенки к цитоскелету в цитоплазму (Baluska et al., 2003).

Для выяснения связи активности лектинов клеточной стенки и структурной целостности цитоскелета был применен ингибиторный анализ (Тимофеева и др., 1999, 2008; Беляева и др., 2002; Чулкова и др., 2005; Timofeeva et al., 2001, 2003).

Для модификации микротрубочек использовали оризалин. Оризалин, связываясь с микротрубочками, ингибирует полимеризацию тубулиновых белков и вызывает исчезновение микротрубочек  (МТ) в клетках высших растений, одновременно препятствуя образованию новых микротрубочек (Morejohn et al., 1987).

Оризалин сортоспецифично повышал активность лектинов клеточной стенки (рис. 10) в корнях и листьях незакаленных растений всех трех сортов. Наибольший эффект ингибитора полимеризации микротрубочек наблюдали у слабоморозоустойчивого сорта Безостая 1 (196%), наименьший – у высокоморозоустойчивого сорта Альбидум 114 (136%).

В закаленных растениях Мирновской 808 и Альбидум 114 активность лектинов под влиянием оризалина увеличивалась меньше, чем в незакаленных, а у Безостой 1 так же, что коррелирует с иммуноцитохимическими данными о стабильности МТ (Хохлова, Олиневич, 2003).

Эти результаты свидетельствуют о связи между лектинами клеточной стенки и структурной целостностью цитоскелета. Возможно, лектины принимают участие в связывании элементов цитоскелета с плазмалеммой и клеточной стенкой. Разрушение микротрубочек может приводить к высвобождению лектинов из плазмалеммы в клеточную стенку и окружающую среду.

Рис. 10. Оризалин-индуцированные изменения активности лектинов клеточной стенки в обработанных АБК корнях трех сортов озимой пшеницы: 1 – Безостая 1; 2 – Мироновская 808; 3 – Альбидум 14.

Таким образом, если существует зависимость активности лектинов от состояния цитоскелета, логично было предположить, что модификация цитоскелета будет изменять активность лектинов.

В наших экспериментах на фоне АБК активность лектинов под влиянием оризалина увеличивалась в меньшей степени  по сравнению с вариантом без АБК (рис. 10). Наиболее выраженным этот эффект был у сорта Безостая 1. Уменьшение влияния оризалина на активность лектинов под действием АБК, вероятно, связано с тем, что абсцизовая кислота может принимать участие в стабилизации цитоскелетных структур, что согласуется с данными иммуноцитохимических анализов (Хохлова, Олиневич, 2003). Поскольку мембранно – цитоскелетный комплекс является динамичной системой, чувствительной к уровню ионов Са2+ (Марков, Медведева, 1998), и  связывание с филаментами цитоскелета ассоциированных с плазмалеммой белков регулируется наличием этих катионов (Aderem, 1997), можно предположить, что эффект АБК опосредован изменением концентрации кальция. 

Совместная обработка АБК и низкими температурами растений Безостая 1 и Мироновская 808 приводила к уменьшению влияния оризалина на активность лектинов, наиболее выраженному у маломорозоустойчивого сорта (рис. 10). У Альбидум, наоборот, в этих условиях эффект оризалина усиливался. Вероятно, экзогенная АБК является дополнительным к действию низких температур фактором, повышающим устойчивость растений к холоду через увеличение стабильности тубулинового цитоскелета, лишь в растениях маломорозоустойчивого сорта.

Таким образом, сравнение наших данных о влиянии АБК на оризалин -индуцированные изменения активности лектинов клеточной стенки с результатами иммуноцитохимии (Хохлова, Олиневич, 2003), позволяющими непосредственно наблюдать влияние гормона на стабильность микротрубочек, дает основание для использования изменений лектиновой активности в качестве показателя, отображающего степень стабильности тубулиновых филаментов.

В следующей серии экспериментов изучали влияние картолина на оризалин-индуцированные изменения активности лектинов в корнях отличающихся по морозоустойчивости сортов озимой пшеницы.

Рис. 11. Оризалин-индуцированные изменения активности лектинов клеточной стенки в обработанных картолином корнях трех сортов озимой пшеницы: 1 – Безостая 1; 2 – Мироновская 808; 3 – Альбидум 14.

Картолин уменьшал эффект оризалина на активность лектинов клеточной стенки в растениях всех трех сортов, и особенно у Безостой 1  (рис. 11). Принимая во внимание способность АБК оказывать стабилизирующее влияние на цитоскелетные структуры (Хохлова, Олиневич, 2003), можно предположить, что реакция лектинов на оризалин при добавлении картолина также является АБК-опосредованной. При добавлении картолина в среду выращивания закаленных растений наблюдали уменьшение влияния  оризалина  на активность  лектинов клеточной стенки у сорта Безостая 1, тогда как у Мироновской 808 и Альбидум 114 эффект ингибитора полимеризации микротрубочек на фоне картолина изменялся на противоположный (рис. 11). По-видимому, это связано с положительным влиянием картолина на поверхностный аппарат  растительной клетки, включающий клеточную  стенку, плазмалемму (Хохлова и др., 1990) и цитоскелет.

Известно, что картолин принимает участие в регуляции кальциевого гомеостаза, предотвращая значительные  колебания его концентрации в цитозоле (Хохлова и др., 1993). Это также может быть одной из причин стабилизирующего влияния картолина на микротрубочки, что и нашло отражение в уменьшении эффекта оризалина на активность лектинов.

Влияние цитохалазина Б на активность лектинов

Как известно, реорганизация актинового цитоскелета является необходимым условием развития морозоустойчивости растений (Quellet et al., 2001; Хохлова, Олиневич, 2002). Часть одиночных периферических микрофиламентов располагается в промежутке между кортикальными микротрубочками и параллельно им, связываясь с ними латеральными мостиками. Другие кортикальные микрофиламенты связаны с плазмалеммой одним плюс-концом и отходят от неё под разными углами  (Васильев, 1996). В результате система периферических микрофиламентов оказывается заякоренной на плазмалемме, а через микрофиламент-связывающие белки – на клеточной оболочке (Williamson, 1993).

Ингибитор полимеризации актиновых белков цитохалазин Б относится к группе антибиотических веществ грибного происхождения. Он обнаруживает сходство с кэпирующими белками, связывается с плюс-концом микрофиламента, блокирует полимеризацию, что в конечном итоге приводит к разборке фибриллы. Обработка цитохалазином Б подавляет полимеризацию и функционирование актиновых филаментов (Заварзин и др., 1992).

Цитохалазин Б так же, как и оризалин, вызывал повышение активности лектинов клеточных стенок в корнях  незакалённых проростков всех трёх сортов озимой пшеницы (рис. 12). При этом в корнях эффект ингибитора был наибольшим у сорта Безостая 1 (150%) и наименьшим  у Альбидум 114 (131%). Эти результаты  исследований демонстрируют, что активность лектинов клеточных стенок также зависит от структурного состояния микрофиламентов.

Чувствительность лектинов к цитохалазину Б была в основном меньше, чем к оризалину (рис. 10-12), что может быть обусловлено меньшим содержанием кортикальных микрофиламентов по сравнению с кортикальными микротрубочками в клетках исследуемых растений. С другой стороны, возможно, что кортикальные микрофиламенты менее чувствительны к действию разрушающих агентов, чем микротрубочки. 

Закаливание низкими температурами усиливало влияние  ингибитора полимеризации актиновых белков на активность лектинов клеточных стенок  у сорта Безостая 1 (200% против 150% без закаливания) (рис. 12). В этих же условиях у морозоустойчивых сортов происходило снижение эффекта цитохалазина Б.

Наблюдаемое в наших опытах уменьшение эффекта цитохалазина Б на активность лектинов клеточных стенок в адаптированных растениях морозоустойчивых сортов свидетельствует о положительном влиянии низкотемпературного закаливания на стабильность периферических микрофиламентов.

Обработка АБК незакаленных растений усиливала влияние цитохалазина Б на активность лектинов клеточных стенок в корнях Безостой 1 и Мироновская 808, тогда как в корнях Альбидум 114 АБК подавляла вызванные цитохалазином изменения активности лектинов  (рис. 12). Увеличение эффекта цитохалазина на активность лектинов клеточной стенки может быть связано с деструктирующим действием гормона на актиновый цитоскелет (Eun, Lee, 2001; Хохлова, Олиневич, 2003). Вероятно, АБК, оказывая влияние на процесс фосфорилирования актинсвязывающих белков, изменяет степень полимеризации микрофиламентов и, как следствие, взаимодействие лектинов клеточной стенки с плазматической мембраной. 

Рис. 12. Цитохалазин-индуцированные изменения активности лектинов клеточной стенки в обработанных АБК корнях трех сортов озимой пшеницы: 1 – Безостая 1; 2 – Мироновская 808; 3 – Альбидум 14.

В связи с этим можно предположить, что увеличение активности лектинов клеточной стенки через сутки после добавления АБК или картолина, действие которого также, возможно, опосредовано его влиянием на уровень АБК, вызвано разборкой микрофиламентов.

Совместная обработка АБК и низкими температурами в корнях закаленных растений уменьшала эффект цитохалазина на активность лектинов у Безостой 1 и Мироновской 808, но повышала у Альбидум 114 по сравнению с вариантом без АБК. Одной из причин различной сортовой реакции активности лектинов на модификацию актинового цитоскелета в условиях низкотемпературного закаливания и обработки АБК может быть неодинаковая степень взаимодействия  актиновых и тубулиновых структур. Показано, что взаимосвязь микрофиламентов с плазматической мембраной зависит от структурной целостности и организации кортикальных микротрубочек (Tominaga et al., 1997). Хохловой и Олиневич (2003) обнаружено, что низкие температуры значительно уменьшали стабилизирующий эффект АБК на микротрубочки в клетках Альбидум 114. Возможно, снижение стабильности тубулинового цитоскелета высокоморозоустойчивого сорта в этих условиях  способствует деполимеризации актиновых филаментов и, как следствие, высвобождению лектинов клеточной стенки.

Са2+-зависимые изменения активности лектинов

при действии оризалина

В литературе констатируется разнообразное влияние Са2+ на цитоскелет. Процессы сборки и разборки микротрубочек и микрофиламентов, связывание их в пучки, взаимодействие с органеллами и мембранами, сохранение целостности цитоскелетных структур и их функций определяется концентрацией Са2+ в цитозоле (Williamson, 1987). Высказывается мнение о том, что экзогенный Са2+ в зависимости от дозы по-разному модифицирует структурное и полимерное состояние цитоскелетных филаментов (Хохлова и др., 1997), причем эти изменения опосредуются через фосфорилирование связанных с МТ белков, которые стабилизируют или дестабилизируют цитоскелетные структуры (Schliva et al., 1981; Снигиревская, 1990; Cyr, 1991).

Рис.13. Оризалин-индуцированные изменения активности лектинов клеточной стенки в корнях озимой пшеницы при разных концентрациях экзогенного Са2+ в среде: А – без Са2+, Б  – (25 мкМ ), В (1 мМ).

В следующей серии экспериментов мы попытались выяснить, как будет изменяться влияние оризалина на активность лектинов при выращивании растений на растворах с разной концентрацией кальция. На фоне разных концентраций Са2+ эффект оризалина был неодинаковым (рис. 13). Низкая концентрация Са2+ (25мкМ) снимала эффект оризалина на активность лектинов клеточной стенки и в незакаленных и в закаленных растениях. Высокая доза Са2+ (1мМ) значительно усиливала чувствительность лектинов клеточной стенки к оризалину, особенно при гипотермии.

Наши результаты о неоднозначном влиянии Са2+  на стабильность микротрубочек согласуются с данными литературы, свидетельствующими о том, что низкие концентрации кальция стабилизируют микротрубочки, а высокие – дестабилизируют (Schliva et al., 1981). Очевидно, разное содержание Са2+ в среде выращивания, может обусловливать разный уровень фосфорилирования и активности взаимодействующих с микротрубочками белков, способствуя образованию или разрушению микротрубочек и, соответственно, снижению или повышению активности лектинов.

Блокатор кальциевых каналов верапамил также, как и оризалин, уменьшал активность растворимых лектинов и увеличивал активность лектинов клеточной стенки у незакаленных растений (рис. 14).

Учитывая установленную корреляцию между стабильностью цитоскелета и активностью лектинов, можно предположить, что нарушение процессов фосфорилирования ассоциированных с МТ белков приводит также к дезорганизации МТ. Очевидно, этим может объясняться отсутствие влияния оризалина в растениях, выращенных на среде с верапамилом  (рис. 14). В закаленных растениях наблюдали усиление эффекта оризалина на активность лектинов (рис. 14). По-видимому, в растениях с поврежденной передачей кальциевого сигнала тормозится образование холодостойких МТ, в результате чего увеличивается восприимчивость лектинов клеточной стенки к оризалину. Таким образом, можно полагать, что работа Са2+-сигнальной системы необходима для стабилизации МТ.

Влияние оризалина на митотический индекс и

относительную длительность фаз митоза

Чтобы иметь доказательства перестройки цитоскелета при действии оризалина в следующей серии экспериментов мы изучали зависимость митотической активности корневых меристем и длительности фаз митоза от структурного состояния цитоскелета у трёх сортов озимой пшеницы. Известно, что оризалин подавляет клеточное деление, растяжение и дифференцировку клеток (Giani et al., 1998). Во время митоза микротрубочки формируют препрофазное кольцо (поясок), митотическое веретено и фрагмопласт (Nick, 1999; Sano et al., 2007; Lee, Liu, 2007; Schmit, Nick, 2008).

Инкубация в растворе оризалина в течение 3-х часов вызывала типичный к-митоз в клетках исследуемых растений. К-митоз или колхициновый митоз является одной из патологических форм митоза, которая характеризуется блокадой деления клетки в метафазе в связи с повреждением митотического аппарата. В наших экспериментах наблюдались метафазы с хромосомами, рассеянными по всей цитоплазме, патологии анафазы и телофазы в виде хромосомных и хроматидных мостов и образование микроядер. 

Инкубация корней проростков в оризалине в течение 3-х часов приводила к увеличению митотического индекса (МИ) (табл. 3), что связано, по-видимому, с блокадой клеточного цикла на различных фазах митоза. При этом наблюдали  накопление анафаз, исчезновение телофаз,  относительное содержание профаз и метафаз под влиянием ингибитора изменялось незначительно.

Таблица 3. Митотический индекс корневых меристем трёх сортов озимой пшеницы (%)

Варианты

Безостая 1

Мироновская 808

Альбидум 114

Незакалённые

Контроль

3,82±0,20

4,58±0,17

3,94±0,20

Оризалин (10 мкМ)

7,30±1,90

7,13±0,21

9,84±0,56

Закалённые (2-30, 7 суток)

Контроль

3,32±0,11

3,58±-0,15

2,96±0,08

Оризалин (10 мкМ)

7,76±0,13

5,26±0,36

4,91±0,08

В закалённых растениях инкубация в оризалине также повышала МИ у всех исследуемых сортов, но у Мироновской 808 и Альбидум 114 в меньшей степени, чем в незакаленных растениях (табл. 3). У морозоустойчивых сортов закаливание приводило к появлению небольшого числа телофаз при действии оризалина: у Мироновской 808 – 1% телофаз, у Альбидум 114 – 4% (рис. 15).

Возникновение телофаз обусловлено, вероятно, преодолением частью клеток прометафазно-анафазного блока. Данный факт можно рассматривать как повышение стабильности микротрубочек митотического веретена, что может  способствовать восстановлению клеточного цикла и ростовых процессов после гипотермии. Эти данные согласуются с вышеописанными результатами, свидетельствующими о большей, по сравнению с другими сортами, стабилизации тубулиновых структур в процессе низкотемпературного закаливания у Альбидум 114. С помощью иммунофлуоресцентной микроскопии также было показано, что стабильность микротрубочек повышалась после холодовой адаптации у морозоустойчивых сортов (Olinevich et al., 2002).

Незакаленные растения (23 0С)

А

Б

Закаленные растения (2-3 0С, 7 сут)

А

Б

Рис. 15. Длительность фаз митоза в корневых меристемах обработанных оризалином незакаленных и закаленных растений трех сортов озимой пшеницы: А – контроль, Б – оризалин (10 мкМ), 1  – профаза, 2 – метафаза, 3 – анафаза, 4 – телофаза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, исходя из наших данных и данных литературы, можно представить, что  в ответ на внешний сигнал (температура, атака патогена, фитогормоны) уже через несколько секунд происходит так называемый «кальциевый всплеск», который индуцирует, с одной стороны, формирование первичных неспецифических ответов клетки, к которым относится и активация лектинов клеточной стенки, а с другой – разборку МТ.

В свою очередь, высвобождение и/или модификация лектинов клеточных стенок, в т.ч. и арабиногалактановых белков (первый пик активности, связанный, вероятно, с высвобождением АГБ из плазматической мембраны за счет активации фосфополипаз С и Д), под влиянием низких температур, фитогоромонов  или микоплазменной инфекции приводит к изменению трансмембранных взаимодействий в системе клеточная стенка – плазмалемма – цитоскелет. В результате повышается динамическая нестабильность микротрубочек и микрофиламентов. Показано, что реагент Ярива или антитела на АГБ стимулируют разборку микротрубочек и их удаление от мембраны (Nguema-Ona et al., 2007).

Начальная частичная разборка тубулиновой сети, наблюдаемая через 12 часов гипотермии, необходима для развития адаптации и повышения терморезистентности растений (Abdrachmanova et al., 2003; Nick, 2008). Такая деструкция является кратковременной и через сутки действия низких температур наблюдается восстановление уже более стабильных микротрубочек. 

При атаке патогена также наблюдается быстрая, в течение суток, разборка тубулинового (Biner et al., 2001; Yuan et al., 2006) и актинового (Thomas, Franklin-Tong, 2004; Tsurushima et al., 2005; Yuan et al., 2006) цитоскелета.

Предполагается, что МТ контролируют состояние Са2+-каналов. В частности, разборка МТ приводит к их открыванию (Nick, 2008), в результате  повышается концентрация Са2+ в цитозоле и активируются Са2+ - зависимые сигнальные каскады, функционирование которых приводит к экспрессии генов, ответственных за формирование устойчивости растения.

В то же время дезорганизация элементов цитоскелета также приводит  к высвобождению лектинов в клеточной стенке и повышению их активности (второй пик активности лектинов, наблюдаемый через 6 ч и более). Происходящая при этом активация сигнальных систем запускает каскад реакций, обеспечивающих скоординированное функционирование защитно-приспособительных систем в клетках и формирование устойчивости растений. В конечном итоге стабилизируются цитоскелетные структуры и усиливается их взаимодействия с плазмалеммой. В результате снижается активность лектинов клеточной стенки, и клетка переходит на другой уровень метаболизма (рис. 16).

ВЫВОДЫ

  1. Высокая активность лектинов клеточной стенки, характерная для устойчивых к морозу сортов пшеницы, позволяет использовать это свойство для экспресс-диагностики морозоустойчивости сортов.
  2. Неспецифическая устойчивость растений пшеницы к действию как и биотических (инфицирование микоплазмами), так и абиотических (низкие температуры) факторов внешней среды реализуется, в том числе, и путем изменений активности лектинов клеточной стенки. Начальным этапом формирования неспецифического защитного ответа растений является быстрое изменение активности и состава лектинов клеточной стенки, которое зависит от функционирования кальциевой сигнальной системы и может быть связано с участием лектинов в проведении сигнала в клетку или в апопластном пространстве.
  3. Наличие арабиногалактановых белков во фракции лектинов клеточной стенки свидетельствует об участии лектинов в образовании контактов между клеточной стенкой и цитоскелетом.
  4. Органо- и сортоспецифичные изменения активности растворимых и связанных с клеточной стенкой лектинов при действии цитоскелет-деполимеризующих препаратов указывают на зависимость активности лектинов от структурной целостности цитоскелета.
  5. Установлено участие соединений гормональной природы в регуляции взаимодействия между цитоскелетом и лектинами клеточной стенки.
  6. Абсцизовая кислота и картолин контролируют активность как растворимых, так и связанных с клеточной стенкой лектинов. Предобработка этими регуляторами роста для дополнительного к действию низких температур повышения устойчивости растений к холоду является эффективной лишь для слабоморозоустойчивых сортов пшеницы.
  7. Салициловая кислота увеличивает активность растворимых лектинов в большей степени, чем лектинов клеточной стенки. Экзогенная салициловая кислота практически снимает изменения активности лектинов, индуцированные инфицированием микоплазмами и одновременно повышает морозоустойчивость растений.
  8. Совокупность полученных данных свидетельствует о важной роли лектинов клеточной стенки в рецепции и трансдукции внешнего сигнала внутрь клетки, что обеспечивает выживаемость растений в неблагоприятных условиях среды.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК для публикации докторских диссертаций

  1. Хохлова Л.П., Тимофеева О.А., Заботин А.И. и др. Изменения мембран и энергетических функций митохондрий при закаливании и действии картолина// Физиология растений. 1990. Т.37, №.2. С. 308-316.
  2. Тимофеева О.А., Хохлова Л.П,, Таненкова Е.А., Токина Е.И. Активность лектинов в связи с функционированием вторичных посредников при адаптации растений к низким температурам// Доклады РАН. 1996. Т.350, №5. С. 716-718.
  3. Тимофеева О.А., Хохлова Л.П., Трифонова Т.В., Беляева Н.Е., Чулкова Ю.Ю. Индуцированные модификаторами цитоскелета изменения активности лектинов при адаптации растений к низким температурам и обработке АБК // Физиология растений. 1999. Т.46, № 2. С. 181-186.
  4. Максютова Н.Н., Тимофеева О.А., Трифонова Т.В., Тарчевский И.А. Активность лектинов клеточных стенок проростков пшеницы при инфицировании микоплазмами и действии низких температур// Доклады РАН. 2000. Т.373, №4. С. 550-552. 
  5. Тимофеева О.А., Хохлова Л.П., Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д., Беляева Н.Е. Роль кальция в регуляции стабильности микротрубочек// Вестник Башкирского университета. 2001. №2. С. 124-126.
  6. Беляева Н.Е., Гараева Л.Д., Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Хохлова Л.П. Активность лектинов при изменении кальциевого статуса клеток// Цитология. 2002. Т. 44, № 5. С.485-490.
  7. Трифонова Т.В., Максютова Н.Н., Тимофеева О.А., Чернов В.М. Влияние микоплазменной инфекции на лектиновую активность растений озимой пшеницы// Прикладная биохимия и микробиология. 2004. №6. С. 515-520.
  8. Хохлова Л.П., Олиневич О.В., Тараканова Н.Ю., Тимофеева О.А. Оризалин-индуцированные изменения водного статуса и цитоскелетные белки проростков озимой пшеницы при закаливании к холоду и действии АБК// Физиология растений. 2004. Т. 51, №5. С. 759-772.
  9. Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д., Тимофеева О.А., Хохлова Л.П. Лектиновая и митотическая активность корневых меристем озимой пшеницы в связи с действием оризалина// Цитология. 2005. Т. 47, №2. С. 163-171.
  10. Трифонова Т.В., Максютова Н.Н., Тимофеева О.А., Чернов В.М. Активность лектинов проростков озимой пшеницы при инфицировании микоплазмами и действии салициловой кислоты// Известия РАН, Серия Биологическая. 2005. №4. С. 423-427.
  11. Гараева Л.Д., Поздеева С.А., Тимофеева О.А., Хохлова Л.П. Лектины клеточной стенки при закаливании к холоду озимой пшеницы// Физиология растений. 2006. Т. 53, № 6. С. 845-850.
  12. Тимофеева О.А., Гараева Л.Д., Чулкова Ю.Ю., Хохлова Л.П. Влияние картолина на оризалин-индуцированные изменения активности лектинов при низкотемпературном закаливании растений// Физиология растений. 2008. Т. 55, №3. С.368-373.

Статьи и публикации в других изданиях

13. Timofeeva O., Khokhlova L., Trifonova T., Belyaeva N., Chulkova Yu., Garaeva L. Lectin activity connected with cytoskeleton stability// Cell Biology International. 1997. Vol. 21, №12. Р. 898-899.

14. Timofeeva O., Khokhlova L., Belayeva N., Chulkova Y., Garaeva L. Cytoskeleton induced alterations of the lectin activity in winter wheat under cold hardening and ABA // Cell Biology International. 2000. V. 24. P. 375-381.

15. Asafova E., Timofeeva O., Olinevich O., Khokhlova L. The influence of calcium and low temperatures on oryzalin-induced reactions of wheat roots - physiological and biochemical aspects // In: From soil to cell - a broad approach to plant life. / L. Bender and A. Kumar (eds.). 2001. P. 143-154.

16. Timofeeva O.A., Khokhlova L.P., Chulkova Yu.Yu., Garaeva L.D. Microtubules regulate activity of cell wall lectins in cells of Triticum aestivum L. plants during cold hardening // Cell Biol. Inter. 2003. V. 27. P. 281-282.

17. Timofeeva O., Khokhlova L., Chulkova Y., Garaeva L. Cytoskeleton-induced alterations of lectin activity in modification of the calcium signaling system // Bulg. J. Plant Physiol. Special. Issue. 2003. P. 248-256.

18. Timofeeva O., Khokhlova L., Tokina E., Belyaeva N. Role of Second Messenger system in Adaptation of lectin activity during low temperature adaptation of plants// Proc. of the International Symposium on Cereal Adaptation to Low Temperature Stress in Controlled Environments. – Hungary, 1997. P. 34-36.

19. Тимофеева О.А., Хохлова Л.П., Беляева Н.Е., Трифонова Т.В., Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д. Активность лектинов при модификации структуры цитоскелета и действии абсцизовой кислоты в процессе низкотемпературного закаливания растений// Грани сотрудничества. К 10-летию Соглашения о сотрудничестве между Казанским и Гиссенским университетами. - Казань: Унипресс, 1999. С. 339-349.

20. Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д., Поздеева С.А. Механизмы регуляции активности лектинов в процессе низкотемпературной адаптации растений// Труды Объединенной Международной конференции «Новая геометрия природы». – Казань, 2003. С. 359-364.

21. Чулкова Ю.Ю., Шишкина Ю.О., Тимофеева О.А. Влияние регуляторов роста на цитоскелет-индуцированные изменения митотической активности корневых меристем озимой пшеницы// Труды Объединенной Международной конференции «Новая геометрия природы». – Казань, 2003. С. 63-66.

22. Гараева Л.Д., Поздеева С.А., Чулкова Ю.Ю., Тимофеева О.А. Изменение состава лектинов клеточной стенки в процессе низкотемпературной адаптации растений озимой пшеницы// Труды Объединенной Международной конференции «Новая геометрия природы». – Казань, 2003. С. 76-79.

23. Чулкова Ю.Ю., Тимергалеева Д.М., Тимофеева О.А. Лектиновая и митотическая активность клеток корневых меристем при нарушении структуры цитоскелета//Материалы Всероссийской научн.-практ. конф. «Физиология растений и экология на рубеже веков». – Ярославль, 2003. С. 59-61.

24. Тимофеева О.А., Гараева Л.Д., Поздеева С.А., Чулкова Ю.Ю., Хохлова Л.П. Изменения лектинов клеточной стенки в процессах низкотемпературного закаливания проростков озимой пшеницы // Материалы Всероссийской научной конференции «Стрессовые белки растений». - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2004. С. 116-120.

25. Хохлова Л.П., Тимофеева О.А., Олиневич О.В. Абсцизовая кислота как модулятор цитоскелет-зависимых процессов адаптации и морозоустойчивости разных сортов озимой пшеницы // Материалы Международной научной конференции «Актуальные вопросы ботаники и физиологии растений». - Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2004. С. 253-255.

26. Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д., Гараева Н.Е. Роль цитоскелета и сигнальных систем в регуляции активности лектинов при неблагоприятных воздействиях // Материалы Международной научной конференции «Актуальные вопросы ботаники и физиологии растений». - Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2004. С. 232-234.

27. Гараева Л.Д., Поздеева С.А., Тимофеева О.А. Лектиновая активность как биодиагностикум морозоустойчивости озимой пшеницы// Материалы научно-практической конференции «Постгеномная эра в биологии и проблемы биотехнологии». – Казань, 2004. С. 60-64.

28. Чулкова Ю.Ю., Тимофеева О.А., Шишкина Ю.О. Цитоскелет-зависимые изменения митотической активности корневых меристем разных генотипов озимой пшеницы //  Материалы научно-практической конференции «Постгеномная эра в биологии и проблемы биотехнологии». – Казань, 2004. С. 158-163.

29. Тимофеева О.А., Гараева Л.Д., Шишкина Ю.О., Хохлова Л.П. Влияние картолина на лектиновую и митотическую активность разных генотипов озимой пшеницы// Материалы международной научной конференции «Вопросы общей ботаники: традиции и перспективы». - Казань, 2006. С. 161-163.

30. Тимофеева О.А., Гараева Л.Д., Чулкова Ю.Ю., Хохлова Л.П. Цитоскелет-зависимые изменения активности лектинов как маркеры морозоустойчивости озимой пшеницы// Материалы 1-ой Всероссийской научной конференции «Ресурсосберегающие водо- и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем». - Казань, 2006. С. 104-109.

31. Невмержицкая Ю.Ю., Тимофеева О.А., Хохлова Л.П. Актин-микротрубочковые взаимодействия и активность лектинов при низкотемпературном закаливании растений// Материалы Всероссийской научной конференции «Физиология растений: становление, развитие, перспективы». - Казань, 2007. С. 112-124.

32. Timofeeva O., Khokhlova L., Tokina E., Belyaeva N. Role of second messenger system in alteration of lectin activity during low temperature adaptation of plants// Proceedings of the International symposium on Cereal Adaptation to Low Temperature Stress in Controlled Environments. - Hungary, Martonvasar. 1997. P. 34-36.

33. Trifonova T., Maksuytova N., Timofeeva O. Response reaction of lectin activity during cold Hardening and mycoplasm// Abstract of 19 International Lectin Meeting.- Brazil, Fortaleza, 2001. Part 1. P. 29.

34. Timofeeva O., Khokhlova L., Chulkova J., Belyaeva N., Garaeva L. Lectin of cell wall and cytoskeleton// Abstract of 19 International Lectin Meeting. - Brazil, Fortaleza, 2001. Part 1. P. 30.

35. Timofeeva O., Garaeva L., Chulkova Yu., Khokhlova L. Cytoskeleton - induced alterations of lectin activity in the modification of the calcium signaling system // Abstract of European Workshop on Environmental Stress and Sustainable Agriculture. -Varna, Bulgaria, 2002. P.28.

36.Timofeeva O., Khokhlova L., Chulkova Yu., Belyaeva N., Garaeva L. Cytoskeleton-induced alterations of lectin activity at modification of calcium signaling system during plant acclimation to low temperature // Abstracts of International Symposium “Plant under environmental stress”. - Moscow, 2001. P. 298.

37. Trifonova T., Maksyutova N., Timofeeva O. The change of lectin activity in wheat seedlings under the action of salicylic acid // Abstracts of International Symposium “Plant under environmental stress”. - Moscow, 2001. P.208.

38. Belyaeva N., Timofeeva O., Influence of lithium on lectin activity and microtubules stability // Abstracts of International conference “Ecological Physiology of plants: Problems and Possible Solution in the XXI Centure”. - Syktyvkar, Komi Republic, 2001. P. 168.

39. Timofeeva O., Khokhlova L., Chulkova Yu., Belyaeva N., Trifonova T., Garaeva L. The role of lectins in plant response to abiotic and biotic stresses // Abstracts of International conference “Ecological Physiology of plants: Problems and Possible Solution in the XXI Centure”. - Syktyvkar, Komi Republic, 2001. P.345.

40. Trifonova T., Maksyutova N., Timofeeva O. The influence of salycylic acid on the lectin activity in wheat seedlings // Abstracts of International conference “Ecological Physiology of plants: Problems and Possible Solution in the XXI Centure”. - Syktyvkar, Komi Republic, 2001. P. 350.

41. Chulkova Yu., Garaeva L., Belyaeva N., Timofeeva O. Ca2+-calmodulin system in regulation of lectin activity and cytoskeleton stability // Abstracts of International conference “Ecological Physiology of plants: Problems and Possible Solution in the XXI Centure”. - Syktyvkar, Komi Republic, 2001. P. 368.

42. Timofeeva O.A., Khokhlova L.P., Belyaeva N.E., Chulkova Yu.Yu., Garaeva L.D. Role of signaling systems in regulation of lectin activity and cytoskeleton stability// Abstracts of International symposium “Signaling systems of plant cells”. - Moscow, 2001. Р. 124.

43. Тимофеева О.А., Трифонова Т. В., Шадрина Н.А. Эффект салициловой кислоты на активность лектинов при действии на растения биотических и абиотических факторов // Тезисы докладов VI Международной конференции «Регуляторы роста и развития растений в биотехнологии». - Москва, 2001. С. 68.

44. Трифонова Т.В., Максютова Н.Н., Тимофеева О.А. Влияние обработки семян салициловой кислотой на активность лектинов клеточной стенки проростков пшеницы // Тезисы докладов VI Международной конференции «Регуляторы роста и развития растений в биотехнологии». - Москва, 2001.  С.69.

45. Тимофеева О.А., Хохлова Л.П., Чулкова Ю.Ю., Трифонова Т.В., Гараева Л.Д. Сравнительное изучение лектиновой активности в клетках разных генотипов озимой пшеницы при низкотемпературной адаптации // Тезисы докл. III съезда биохимического общества.- С.-Петербург, 2002. С.116.

46. Гараева Л.Д., Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Поздеева С.А. Механизмы регуляции активности лектинов // Тезисы докладов III съезда биохимического общества. - С.-Петербург, 2002. С.434.

47. Чулкова Ю.Ю., Тимофеева О.А., Беляева Н.Е., Гараева Л.Д., Хохлова Л.П.. Изменение активности лектинов в растениях под влиянием физико-химических факторов // Тезисы докл. III  съезда  биохимического общества. - С-Петербург, 2002. С.468.

48. Гараева Л.Д., Поздеева С.А., Тимофеева О.А. Влияние картолина на активность лектинов в условиях низкотемпературного закаливания растений// Тезисы докл. Межд. конфер. «Экологическая ботаника: наука, образование, прикладные аспекты», посвященной 25-летию кафедры ботаники Сыктывкарского университета. - Сыктывкар, 2002. С. 38.

49. Гараева Л.Д., Поздеева С.А., Чулкова Ю.Ю., Тимофеева О.А. Состав лектинов клеточной стенки в условиях низкотемпературного закаливания // Тез. докл. V съезда ОФР и Международной конф. «Физиология растений – основа фитобиотехнологии». – Пенза, 2003. С. 262-263.

50. Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д., Беляева Н.Е. Роль различных сигнальных систем в регуляции активности лектинов в процессе низкотемпературного закаливания растений озимой пшеницы // Тез. докл. V съезда ОФР и Международной конф. «Физиология растений – основа фитобиотехнологии». – Пенза, 2003. С. 342.

51. Чулкова Ю.Ю., Тимофеева О.А., Шишкина Ю.О. Оризалин-индуцированные изменения митотической активности клеток корневых меристем в связи с действием низкой температуры и регуляторов роста // Тез. докл. V съезда ОФР и Международной конф. «Физиология растений – основа фитобиотехнологии». – Пенза, 2003. С. 445-446.

52. Тимофеева О.А., Гараева Л.Д,, Хохлова Л.П., Трифонова Т.В., Максютова Н.Н. Лектины в формировании ответной реакции растений на действие низкой температуры и инфицирование микоплазмами// Материалы XIII международной научной конференции «Ферменты микроорганизмов: структура, функции, применение». - Казань, 2005. С. 83-85.

53. Тимофеева О.А., Трифонова Т.В., Чулкова Ю.Ю., Гараева Л.Д., Хохлова Л.П. Лектиновый ответ разных генотипов озимой пшеницы на действие низкой температуры и модификаторы цитоскелета//Тезисы докладов международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия». - Вологда, 2005. С. 168.

54. Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Гараева Н.Е., Хохлова Л.П. Лектиновый ответ растений на действие модификаторов сигнальных систем и цитоскелета в условиях низкотемпературного закаливания // Тезисы докладов второй международной конференции «Сигнальные системы клеток растений: Роль в адаптации и иммунитете». - Казань, 2006. С. 124-125.

55. Тимофеева О.А., Чулкова Ю.Ю., Гараева Н.Е., Коваль И.А., Московкина М.А., Хохлова Л.П. Роль цитоскелета и сигнальных систем в регуляции активности лектинов при низкотемпературном и гормональном воздействиях// Тезисы докладов международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем». - Сыктывкар, 2007. Ч.1. С. 147-148 г.

56. Тимофеева О.А., Невмержицкая Ю.Ю., Московкина М.А., Хохлова Л.П. Регуляция активности лектинов клеточной стенки с участием фосфолипазы С при низкотемпературном закаливании растений// Тезисы докладов международной конференции «Физико-химические основы структурно-функциональной организации растений». - Екатеринбург, 2008. С. 399-400.

57. Невмержицкая Ю.Ю., Тимофеева О.А., Хохлова Л.П. Активность лектинов и актин-тубулиновых взаимодействий при низкотемпературном закаливании пшеницы// Тезисы докладов международной конференции «Физико-химические основы структурно-функциональной организации растений». - Екатеринбург, 2008. С. 295-296.






© 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.