WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 67 | 68 || 70 | 71 |   ...   | 85 |

Показано, что условия азотного снабжения, вызывают различия, проявляющиеся на всех уровнях структурно-функциональной организации растений. В зависимости от условий азотного питания у -N растений уменьшалось содержание восстановленного азота, а у растений NH4 + варианта увеличивалось содержание хлорофилла и особенно белка по сравнению с вариантом, растущим на нитрате. Уровень фотосинтетической активности 2-го листа сохранялся одинаковый у растений всех вариантов. При сохранении почти одинакового для всех вариантов уровня дыхания, менялся вклад альтернативного дыхания в общее дыхание. Уровень альтернативного дыхания был выше в корнях и втором листе растений –N и NH4 + вариантов. Уровень активности ферментов-антиоксидантов зависел от условия азотного снабжения. Активность СОД (супероксид-дисмутазы) наименьшей была в листе и корнях NH4+ варианта, наибольшей у –N варианта. Активность глутатионредуктазы наименьшей была в корнях и листе –N варианта, наибольшей у листа NO3 – варианта и корней NH4 + варианта. Наименьшая активность гваяколпероксидазы наблюдалась в листе и корнях NO3 – варианта, наибольшая в листе у –N варианта и в корнях NH4 + варианта. Активность каталазы в листе наибольшей была у NO3 – варианта, наименьшей – у –N варианта; в корнях: наибольшая – у –N варианта, наименьшая у NH4 + варианта.

В результате воздействия избытка Zn растения всех вариантов испытывали стресс.

Одним из признаков стресса является накопление МДА. В наибольшей степени оно увеличивалось у растений –N варианта, в наименьшей у NH4 + варианта, при том, что наибольшее количество МДА исходно было у растений NH4 + варианта.

Таким образом, исследования показали, что на рост, развитие растений, а также активность антиоксидантной защиты влияет не только наличие азота в среде, но и форма, в которой он поглощается растением.

Изменение устойчивости к фитопатогенам у трансгенных растений табака с геном hmgЕрмошин Александр Анатольевич (Екатеринбург, ermosh@e1.ru) Ген hmg1 отвечает за синтез в клетках растений мевалоновой кислоты, с которой начинается ацетатно-мевалонатный путь синтеза изопреноидов. На данном метаболическом пути синтезируются такие важные для растения вещества, как фитогормоны (цитокинины и брассиностероиды), фитоалексины, фитонциды, фитостерины. Изменения в синтезе этих веществ могут влиять на развитие устойчивости растений к фитопатогенам и фитофагам.

Ранее в лаборатории биотехнологии растений ФИБХ (г. Пущино) получены трансгенные растения табака, экспрессирующие ген hmg1 из Arabidopsis thaliana в прямой и обратной ориентациях относительно вирусного промотора CaMV 35S. Опыты проводили на листовых дисках этих растений, выращенных на станции искусственного климата «Биотрон».

Экспланты листьев заражали бактериальными и грибным патогенами с широким спектром хозяев – Erwinia carotovora, Pseudomonas syringae и Sclerotinia sclerotiorum. Степень поражённости дисков оценивали визуально по появлению некротических пятен и хлорозу, снижению содержания фотосинтетических пигментов и возрастанию уровня перекисного окисления липидов. Выявлено повышение устойчивости эксплантов растений со смысловой копией гена hmg1 ко всем использованным фитопатогенам. У эксплантов растений с антисмысловой копией hmg1 обнаружено возрастание чувствительности к этим патогенам по сравнению с эксплантами контрольных растений. В биотесте на антибактериальную активность экстракты всех трансгенных растений не оказывали ингибирующего действия на рост клеток E. carotovora и Ps. syringae. Таким образом, не выявлено связи полученной устойчивости у «смысловых» растений с накоплением в них фитонцидов.

Устойчивость к патогенам часто бывает связана с изменениями в анатомии листа.

Микроскопия срезов листа показала, что толщина верхнего и нижнего эпидермиса не отличалась между вариантами. Упаковка клеток в листе растений со смысловой копией гена hmg1 была более рыхлая. Обнаруженные изменения в анатомическом строении листьев не объясняют устойчивости к фитопатогенам в «смысловых» растениях и восприимчивости – в «антисмысловых».

Ранее нами показано увеличение количества хлорофиллов на 12–16% в листьях растений со смысловой копией гена hmg1 по сравнению с контролем, что указывало на возрастание в них уровня цитокининов. Снижение фертильности у трансгенных растений с антисмысловой копией гена hmg1 вероятнее всего вызвано уменьшением количества брассиностероидов. Предполагается, что изменение устойчивости трансгенных растений табака к исследуемым патогенам также может быть связано с количеством брассиностероидов, участвующих в формировании иммунитета растений, и цитокининов, замедляющих старение листа. Для подтверждения данной гипотезы проводится определение количества фитогормонов в исследуемых линиях растений. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 09-04-00980) и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», ГК № П2364. Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в проведении работы и написании тезисов своим руководителям – к.б.н., н.с. Алексеевой В.В. и д.б.н., с.н.с. Рукавцовой Е.Б. (лаборатория биотехнологии растений, ФИБХ, г. Пущино).

Молекулярно-биохимические основы создания экологически безопасных средств защиты растений Заикина Евгения Александровна (Уфа, yarullina@bk.ru) Познание молекулярных механизмов формирования защитных реакций растений, индуцируемых соединениями различной природы, открывает перспективы для создания экологически безопасных иммуностимуляторов нового поколения. Процесс распознавания патогенов в растениях осуществляется с помощью сигнальных систем, которые определяют реакцию клеток на различные химические и физические воздействия. Число веществ, выполняющих функции медиаторов сигнальных систем, постоянно возрастает. Такую роль могут выполнять жасмоновая (ЖК) и салициловая (СК) кислоты, окись азота, перекись водорода и некоторые другие соединения. Эффективными элиситорами защитных реакций растений являются многие природные олигосахариды, в первую очередь структурные компоненты клеточных стенок грибов (гликан, хитин, хитозан) и растений (олигогалактоурониды). Элиситорные свойства хитина проявляются в усилении синтеза фитоалексинов, в повышении активности хитиназы, -глюканазы, ФАЛ, ингибиторов протеиназ, пероксидазы. С использованием ДНК-чипов у Arabidopsis thaliana выявлено до 60 генов, реагирующих на добавление хитоолигосахаридов (ХОС). Среди них быстрой (10-30 мин) и высокой экспрессией характеризовались гены, ответственные за синтез регуляторных белков, участвующих в транскрипции и передаче информации.

В данной работе анализировали воздействие сигнальных молекул и элиситоров (СК, ЖК и ХОС) на защитный потенциал пшеницы T. aestivum L. при инфицировании возбудителем септориоза Septoria nodorum Berk. У части 7-суточных проростков пшеницы срезали листья и помещали их во влажную камеру на фильтровальную бумагу, смоченную в растворе бензимидазола (40 мг/л). Отрезки листьев инокулировали суспензией пикноспор S. nodorum из расчета 106 спор/мл. ХОС, СК и ЖК в соответствующих концентрациях (1мг/л, 0.05мМ и 10-7М) использовали для замачивания семян пшеницы. Через 24, 48, 72 ч после инфицирования провели анализ процессов продукции перекиси водорода, супероксидного радикала, активности оксалатоксидазы, пероксидазы, уровня экспрессии гена анионной пероксидазы в растениях.

Проведенное исследование показало, что предобработка растений пшеницы ХОС, СК и ЖК снижает степень роста и развития возбудителя септориоза в растительных тканях, усиливает продукцию активных форм кислорода, оказывает модулирующее действие на активность оксидоредуктаз, индуцирует экспрессию гена анионной пероксидазы.

Способность различных соединений стимулировать образование Н2О2 в растительных тканях может быть использована для быстрого и эффективного скрининга экологически безопасных средств защиты растений. Транскрипционную активность гена анионной пероксидазы предлагается использовать в качестве чувствительного теста на устойчивость растений пшеницы к фитопатогенам.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» №2.1.1./5676. Благодарю своего научного руководителя д.б.н.

Любовь Георгиену Яруллину за помощь и поддержку на всех этапах работы.

Скоординированные ответы генов двух групп высокомолекулярных хелаторов на избыток меди в растениях рапса Иванова Елена Михайловна (Москва, ilma25@mail.ru) Обязательным звеном детоксикации поступающих в клетку тяжелых металлов (ТМ) является их хелатирование, важную роль в этом процессе играют высокомолекулярные лиганды – фитохелатины (PCs) и металлотионеины (MTs). PCs – это цистеин обогащенные полипептиды, ферментативно синтезируемые из глутатиона с помощью фитохелатинсинтазы (PCS). МТs – небольшие цистеин богатые белки, кодируемые обширным семейством генов. К настоящему времени данные об участии этих двух групп лигандов в детоксикации ТМ весьма противоречивы, сильно различающиеся как для разных видов растений, так и для отдельных ТМ.

В корнях и листьях растений рапса (Brassica napus L.), росших на среде с 50 и 150 мкМ CuSO4 (контроль – 0,25 мкМ), изучали экспрессию генов фитохелатинсинтазы BnPCS и двух генов металлотионеинов BnМТ1 и BnMT2. Содержание мРНК оценивали с помощью ОТ-ПЦР, используя в качестве внутреннего стандарта ген 18SrRNA, к достоверным различиям относили не менее чем двукратные изменения.

Концентрация меди в корнях превысила уровень контрольных растений более чем в 2 раза уже через 3 и 6 ч на среде с 150 мкМ или 50 мкМ CuSO4, соответственно, достигая в ходе 10 дней опыта 6-8-кратного уровня. Достоверное увеличение содержания мРНК BnМТнаблюдалось уже через 3 ч, а на 7-10 сутки содержание транскриптов этого гена в 5-7 раз превышало уровень контроля. Органоспецифичность и функциональная значимость BnМТпри воздействии избытка меди была подтверждена отсутствием его экспрессии в листьях, а также значительно более низким содержанием транскриптов гена BnMT2 в клетках корней.

На начальных этапах роста растений рапса на среде с избытком меди аккумуляция её в листьях происходила медленнее, чем в корнях, но уже к 6 ч концентрация меди в листьях достоверно превосходила уровень растений контрольного варианта. Напротив, увеличение содержания транскриптов BnMT2 наблюдалось лишь после 24 ч, а максимальное (2,8-кратное) превышение над контролем было достигнуто в листьях на 5 сутки. Однако, уже в течение первых часов, в условиях отсутствия экспрессии BnМТ1 и лишь небольшого увеличения содержания мРНК BnMT2, было установлено увеличение транскриптов гена BnPCS, содержание которых к 24 ч превысило в 5-7 раз уровень контроля.

Полученные данные позволяют предполагать, что в детоксикации избытка меди в растениях рапса принимают участие обе группы высокомолекулярных хелаторов – как металлотионеины, так и фитохелатины. Скоординированность экспрессии генов BnМТ1 и BnMT2 и гена BnPCS проявилась в увеличении мРНК BnPCS на ранней фазе воздействия меди, тогда как содержание транскриптов генов BnМТ1 и BnMT2 достоверно увеличивалось на последующих этапах адаптации растений рапса к избытку меди в среде.

Экстраклеточные пероксидазы Triticum aestivum:

роль в метаболизме АФК при абиотическом стрессе Ишемгулова Айгуль Валерьевна (Казань, aishemgulova@mail.ru) Активные формы кислорода (АФК) образуются в клетках растений и животных как в нормальных условиях, так и при стрессе. В метаболизме АФК принимает участие целый ряд редокс-ферментов, в том числе пероксидазы. В растениях пероксидазы способны не только детоксицировать перекись водорода, но и образовывать АФК при стрессиндуцированном окислительном взрыве, что говорит о многообразной регуляторной роли этих ферментов в поддержании клеточного гомеостаза.

Целью настоящего исследования явилось изучение активности пероксидаз, связанных разными типами связей с клеточной стенкой, а также характеристика генов пероксидаз в корнях пшеницы. Спектр изоформ растительных пероксидаз очень широк: в геноме арабидопсиса обнаружено 73 гена, а в геноме риса 138 генов. В геноме пшеницы точное количество генов пероксидаз до настоящего времени не определено. Пероксидазы клеточной стенки относятся к третьему классу пероксидаз (секреторные пероксидазы) и имеют N-терминальную сигнальную последовательность.

Обнаружено, что ионно-связанные пероксидазы корней обладают супероксид-синтазной активностью, наряду со способностью детоксицировать перекись водорода. Экстраклеточная пероксидаза с молекулярной массой 37 кДа, активность которой стимулировалась при раневом стрессе корней более, чем в тридцать раз, была очищена и частично секвенирована (Minibayeva et al., 2009). Биоинформатический анализ белков экстраклеточных пероксидаз с использованием базы данных NCBI выявил наличие 9 белков с полной и 21 белка с частичной гомологией к секвенированному участку белка. Соответствующие гены пероксидаз содержат по 2 или 3 интрона, которые расположены строго консервативно внутри гена, но не имеют гомологии в нуклеотидных последовательностях. Наряду с традиционными интронами (GT/AG), изучаемые гены содержат нетрадиционные (GC/AG и GA/AG) интроны. Известно, что интрон GC/AG может подвергаться сплайсингу (Baga et al., 1995), однако по интрону GA/AG таких данных нет. Мы предполагаем, что подобная модификация гена может привести к нарушению процессинга и в результате к потере способности клеток синтезировать функционально-активный белок.

Высокая реактивность экстраклеточных пероксидаз и многообразие их генов являются ключевыми факторами регуляции редокс-ответа растительных клеток на стрессовые воздействия. Работа поддержана грантом РФФИ № 09-04-01394.

Возможности недеструктивного анализа пигментов растений с использованием портативного оптоволоконного рефлектометра Кизеев Алексей Николаевич (Апатиты, ank1999@yandex.ru) Пигментный аппарат растений является чувствительным индикатором их физиологического состояния. В большинстве физиолого-биохимических исследований содержание пигментов в растениях определяют в экстрактах с помощью спектрофотометрического анализа. В последнее время весьма привлекательным является возможность недеструктивного анализа пигментов по спектрам отражения интактных тканей. Группой ученых под руководством д.б.н., проф. М.Н. Мерзляка при участии зарубежных коллег была разработана общая методология анализа пигментов растений с использованием метода спектроскопии отражения. Основной задачей данной работы являлся поиск подходов к использованию этой методологии, с использованием портативного оптоволоконного рефлектометра.

Pages:     | 1 |   ...   | 67 | 68 || 70 | 71 |   ...   | 85 |



© 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.