WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 
Копировать

На правах рукописи

ЮЛДАШЕВ РУСЛАН АДИКОВИЧ

РЕГУЛЯЦИЯ 24-ЭПИБРАССИНОЛИДОМ МЕТАБОЛИЗМА

ЦИТОКИНИНОВ В РАСТЕНИЯХ ПШЕНИЦЫ

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

УФА 2009 2

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Шакирова Фарида Миннихановна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Клячко Нелла Леопольдовна Институт физиологии растений РАН доктор биологических наук, профессор Веселов Станислав Юрьевич Башкирский государственный университет

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится «» 2009 г. в «_» ч на заседании диссертационного совета ДМ002.133.01 при ИБГ УНЦ РАН по адресу: 450054, Уфа, пр. Октября,

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в Научной библиотеке Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г. Уфа, пр. Октября, 71 и на сайте ИБГ УНЦ РАН: http://www.anrb.ru/molgen/dissov.html

Автореферат разослан «» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.б.н. С.М.Бикбулатова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Гормональной системе отводят лидирующую роль в регуляции метаболизма растений, лежащего в основе роста и развития в ходе онтогенеза, а также адаптации к изменяющимся условиям произрастания. Каждый из фитогормонов участвует в регуляции таких интегральных физиологических процессов как рост, развитие и дифференцировка растений в нормальных условиях произрастания и при их изменении, что указывает на активное взаимодействие их друг с другом в единой системе регуляции жизнедеятельности (Chow, McCourt, 2004; Reski, 2006; Goda et al., 2008; Fukaki, Tanaka, 2008; Kuppusamy et al., 2008; Bari, Jones, 2009). Нужно отметить, что изучение молекулярных механизмов действия брассиностероидов (БС) имеет общебиологическое значение. В связи с тем, что они являются структурными аналогами стероидных гормонов животных, это может способствовать пониманию общих закономерностей функционирования систем регуляции метаболизма не только растений, но и других организмов (Geldner et al., 2007).



К настоящему времени накопилось много сведений об участии БС в регуляции протекания разнообразных метаболических процессов в растениях, причем благодаря отличительной особенности БС проявлять свой эффект на разные культуры в исключительно низких в сравнении с действием других гормонов концентрациях их относят к уникальному классу фитогормонов (Haubrick, Assmann, 2006; Howell et al., 2007; Jager et al., 2008), более того, высказывают мнение об их лидирующей роли среди фитогормонов (Khripach et al., 2000). С начала открытия у БС было продемонстрировано сочетание ярко выраженного ростстимулирующего и защитного в отношении разных по природе неблагоприятных факторов действия на растения, обусловленного их тесным взаимодействием с другими фитогормонами (Kuperin et al., 2008;

Arteca, Arteca, 2008; Vert et al., 2008; Bari, Jones, 2009).

Ранее в нашей лаборатории было выявлено, что обработка проростков пшеницы 24-эпибрассинолидом (ЭБ) в оптимальных в стимуляции ростовых процессов концентрациях вызывает в них стойкое двукратное накопление цитокининов (ЦК) на фоне отсутствия изменений в уровне индолилуксусной (ИУК) и абсцизовой (АБК) кислот (Шакирова и др., 2002; Авальбаев и др., 2003). Это позволило предположить, что эндогенные цитокинины могут играть важную регуляторную роль в проявлении физиологического действия ЭБ на растения, как в нормальных условиях произрастания, так и при стрессовых воздействиях. В пользу возможности вовлечения цитокининов в реализацию физиологического действия ЭБ могут служить сведения об участии гормонов цитокининовой природы в активации ростовых процессов и формировании чувствительных к ним генов (Hare et al., 1997; Liu, Huang, 2002; Boonman et al., 2007; Werner et al., 2008; Potters et al., 2009). Однако встает вопрос, что лежит в основе ЭБ-индуцированной стимуляции накопления цитокининов и поддержания их повышенного вдвое содержания в растениях пшеницы при обработке ЭБ.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключалась в выявлении механизмов регуляции 24-эпибрассинолидом метаболизма гормонов цитокининовой природы в растениях пшеницы. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1) Исследовать характер влияния ЭБ на новообразование цитокининов в растениях пшеницы посредством оценки количественного уровня нуклеотида зеатина и изопентиниладенозина, являющихся первыми соединениями на пути биосинтеза зеатина.

2) Провести анализ динамики содержания О-глюкозидов как наиболее распространенной запасной формы активных цитокининов в проростках пшеницы при обработке 24-эпибрассинолидом.

катаболизме цитокининов исследовать его влияние на активность ключевого фермента деградации цитокининов цитокининоксидазы и уровень экспрессии кодирующего этот фермент гена в растениях пшеницы.





4) В сравнительном аспекте исследовать пути гормональной регуляции транскрипции гена дегидрина и концентрации пролина, как важнейших осмопротектантов растений под влиянием 24-эпибрассинолида и синтетического аналога зеатина 6-бензиламинопурина.

Научная новизна. Раскрыты механизмы регуляции индуцированного 24-эпибрассинолидом стойкого двукратного увеличения концентрации цитокининов в растениях пшеницы. Выявлено, что они связаны как с усилением новообразования цитокининов, о чем судили по увеличению уровня изопентиниладенина и резкому возрастанию запасных форм цитокининов О-глюкозидов, так и с уменьшением ферментативной активности и уровня экспрессии гена цитокининоксидазы, что обеспечивало торможение распада цитокининов. Получены приоритетные сведения о существовании альтернативных путей гормональной регуляции количественного уровня пролина и экспрессии TADHN гена дегидрина пшеницы: 6-бензиламинопурин (БАП) регулирует накопление пролина и усиление транскрипции гена дегидрина опосредовано через повышение эндогенной АБК, тогда как ЭБ – независимо от АБК.

Практическая значимость работы. Совокупность полученных результатов свидетельствует о тонкой регуляции 24-эпибрассинолидом метаболизма гормонов цитокининовой природы в растениях пшеницы и расширяет знания об особенностях функционирования разных групп фитогормонов в единой гормональной системе. Сочетание у брассиностероидов свойств стимулировать формирование защитных реакций делает их привлекательными для широкого использования в растениеводстве.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 9 и 10 международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 2005; 2006), годичных собраниях Общества физиологов растений России (Ростов, 2006, Екатеринбург, 2008), международном симпозиуме «Сигнальные системы клеток растений: Роль в адаптации и иммунитете» (Казань, 2006), XV международном конгрессе Федерации Европейских Обществ Физиологов Растений (Франция, 2006), VI съезде Общества физиологов растений России (Сыктывкар, 2007).

Конкурсная поддержка работы. Исследования поддержаны грантами РФФИ №№ 04-04-48853, 04-04-48900, 08-04-01563а, а также Программой государственной поддержки ведущих научных школ РФ - НШ-1785.2003.4, НШ–3692.2006.4, НШ–915.2008.4.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в журналах из перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, заключения и выводов. Работа изложена на 145 страницах и иллюстрирована 27 рисунками и 1 таблицей. Список литературы включает наименования.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служили проростки пшеницы Triticum aestivum L.

сорта Башкирская 24. Семена пшеницы проращивали в кюветах на фильтровальной бумаге, смоченной водопроводной водой, при 21-230С, 16-часовом фотопериоде и освещенности 15 клк в течение 3-х суток. После отделения эндосперма проростки выдерживали сутки на растворе 2%-ной сахарозы для снятия раневого стресса (Шакирова, Безрукова, 1998) и переносили на среду, содержащую смесь 2%-ной сахарозы с различными фитогормонами, после чего корни и побеги фиксировали в жидком азоте для последующего анализа в зависимости от задач. Контролем служили проростки, инкубированные на растворе 2%-ной сахарозы.

Содержание свободных форм АБК, ИУК и цитокининов определяли в одной растительной навеске, состоящей из корней 4-суточных проростков, методом непрямого твердофазного конкурентного иммуноферментного анализа с использованием специфичных к этим соединениям кроличьих антител и меченных пероксидазой антикроличьих антител, детально описанного ранее (Shakirova et al., 2003). Концентрирование и очистку цитокининов проводили с использованием картриджа С18, как описано ранее (Vysotskaya et al., 2003).

Количество О-глюкозидов оценивали по разнице иммунореактивности до и после обработки водного остатка образца – глюкозидазой (Веселов, 1998).

Активность цитокининоксидазы определяли согласно оригинальной методике (Веселов, Симонян, 2004). Оценку содержания пролина проводили с использованием метода Bates (1973).

О росте судили по изменению линейных размеров проростков, корней и побегов, а также их сырой и сухой массы. Митотическую активность апикальной меристемы корней проростков оценивали цитологическими методами с использованием окуляр-микрометра при анализе не менее клеток (Паушева, 1988). Митотический индекс (МИ) рассчитывали как процент делящихся клеток.

РНК выделяли гуанидинтиоцианатным методом (Boothe et al., 1995).

Дот-блот анализ проводили по методу, описанному Sambrook et al. (1989).

Количественную оценку РНК генов цитокининоксидазы и TADHN дегидрина пшеницы в точках гибридизации осуществляли сканированием рентгеновской пленки и обработки изображений с помощью программы TotalLab.

Для получения кДНК на основе мРНК исследуемых генов проводили реакцию обратной транскрипции с использованием M-MuLV обратной транскриптазы согласно протоколу поставщика. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) проводили в амплификаторе типа ТП4-ПЦР-01-“Терцик” (“ДНК-Технология”, Россия). После амплификации фрагменты ДНК фракционировали методом электрофореза в 1-2% агарозном геле или 7% ПААГ.

Опыты проводили в двух-четырех биологических и четырех-шести аналитических повторностях. В иллюстрациях представлены средние арифметические значения и ошибки средних.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Значение эндогенных цитокининов в проявлении ростстимулирующего действия 24-эпибрассинолида на растения пшеницы. Ранее было выявлено, что оптимальными в активации роста корней являются концентрации ЭБ 0.4 нМ и 0.4 мкМ (Шакирова, 2001). Поскольку ЭБ в этих концентрациях вызывал почти двукратное увеличение содержания ЦК в растениях (Авальбаев и др., 2003), можно предположить, что именно с этим эффектом ЭБ связано проявление его ростстимулирующего действия на проростки пшеницы. В связи с этим нами были предприняты опыты с обработкой растений пшеницы ЭБ в характеризующейся наименьшим стимулирующим действием на рост корней (Шакирова, 2001).

На рис. 1А видно, что обработка проростков ЭБ в оптимальных в стимуляции роста концентрациях вызывала почти двукратное увеличение количественного уровня ЦК в корнях, тогда как при воздействии ЭБ в концентрации 4 нМ, неоптимальной в стимуляции роста, наблюдалось существенно меньшее повышение содержания ЦК в корнях.

Известно, что одной из наиболее характерных для ЦК ответных реакций является стимуляция роста клеток делением и растяжением (Кулаева, 1973;

Pasternak et al., 2000; Kim, Park, 2007). Активация деления и элонгации клеток разных растительных объектов также выявлена и для брассиностероидов (Rao et al., 2002; Mussig, 2005; Howell et al., 2007; Fu et al., 2008). В связи с этим мы проанализировали влияние ЭБ в разных концентрациях на митотическую активность апикальной меристемы корней 4-суточных проростков пшеницы.

Из рис. 1Б видно, что ЭБ во всех исследованных концентрациях оказал стимулирующий эффект на деление клеток апикальной меристемы корней, однако вновь обращает на себя внимание факт наличия корреляции митотической активности клеток корней с уровнем эндогенных цитокининов:

ЭБ в оптимальных в стимуляции роста корней концентрациях, 0.4 нМ и 0.4 мкМ, повышал митотический индекс корней более чем на 50% в сравнении с контролем, тогда как 4 нМ ЭБ – не более чем, на 30%.

Cодержание цитокининов, Рис. 1. Влияние 24-эпибрассинолида в разных концентрациях на динамику содержания эндогенных цитокининов (А) и митотический индекс клеток кончиков корней 4-сут проростков пшеницы (Б). 4-сут проростки инкубировали 24 ч на опытных растворах ЭБ стимулировать рост корней в исследованных концентрациях и накоплением цитокининов в них, соответственно, и дают основание полагать, что стимуляции роста корней обработанных ЭБ проростков может реализоваться опосредовано через увеличение содержания эндогенных цитокининов.

Динамика ЭБ-индуцированного накопления цитокининов в корнях и побегах пшеницы. Обнаружено, что ЭБ в корнях вызывал существенное увеличение концентрации ЦК уже через 5 минут от начала воздействия (рис. 2), которое сохранялось на уровне почти вдвое выше контрольного значения даже на протяжении 30 ч инкубирования проростков на ЭБ (рис. 3). В побегах двукратное накопление ЦК наблюдалось позднее, через час (рис. 2), что согласуется с данными о том, что местом преимущественного синтеза ЦК являются корни, из которых они затем транспортируются в побеги (Кулаева, 1973; Incoll et al., 1990; Sakakibara, 2005).

Для поддержания повышенного уровня ЦК необходим именно ЭБ, поскольку удаление его из среды инкубации проростков приводит к снижению до уровня контроля содержания ЦК через 1 ч в корнях и 2-3 ч – в побегах (рис. 4).

Содержание цитокининов, Рис. 2. Динамика содержания цитокининов в корнях и побегах при коротких экспозициях проростков пшеницы на среде, содержащей 0.4 нМ и 0.4 мкМ 24-эпибрассинолид Рис. 3. Динамика содержания цитокининов в корнях проростков пшеницы при длительной экспозиции их на растворе 0.4 мкМ 24-эпибрассинолида цитокининов в проявлении физиологического действия 24-эпибрассинолида на растения пшеницы и вероятности участия ЭБ в регуляции метаболизма цитокининов.

Содержание цитокининов, Рис. 4. Влияние присутствия 24-эпибрассинолида и его удаления из среды инкубирования на содержание цитокининов в корнях и побегах 4-сут проростков пшеницы Участие 24-эпибрассинолида в регуляции деградации цитокининов в растениях пшеницы. Известно, что содержание активных форм ЦК в обеспечивающей их распад (Hare, van Staden, 1994; Novakova et al., 2005). В связи с этим можно было предположить, что ЭБ-индуцированное увеличение содержания эндогенных ЦК в проростках пшеницы обусловлено торможением их деградации под влиянием ЭБ. Нами были проведены опыты по оценке влияния ЭБ на интенсивность транскрипции гена цитокининоксидазы и ее ферментативную активность в корнях и побегах проростков пшеницы.

Оказалось, что ЭБ вызывал существенное торможение транскрипционной активности экспрессии гена ЦО сначала в корнях (через 30 мин), а затем в побегах (через 3 ч), причем максимальный уровень вызванного ЭБ снижения транскрипционной активности гена ЦО в целом сопоставим в корнях и побегах (рис. 5А).

выявил их значительное накопление уже через 5 мин от начала воздействия ЭБ (рис. 2). Столь быстрые изменения в содержании цитокининовых гормонов могут быть обусловлены изменениями в ферментативной активности ЦО под влиянием ЭБ. Действительно, в корнях обработанных ЭБ проростков некоторое уменьшение активности ЦО наблюдалось уже через 5 мин; через 20 мин оно достигало 30%-ного уменьшения от уровня контроля, которое сохранялось на этом уровне в течение всего опыта (рис. 5Б). ЭБ тормозил активность ЦО также в побегах, причем исходный уровень активности ЦО в побегах превышал таковую в корнях, а ингибирование под влиянием ЭБ активности фермента в побегах более сильно выражено (рис. 5Б).

Экспрессия гена ЦО, % от контроля пмоль/мг белка*ч Активность ЦО, Рис. 5. Влияние 0.4 мкМ 24-эпибрассинолида на экспрессию гена (А) и ферментативную активность (Б) цитокининоксидазы в корнях и побегах 4-сут проростков пшеницы. К – контроль контрольному значению, которое в корнях фиксировалось уже через 30 мин после прекращения действия гормона, а к трем часам - уровень экспрессии ЦО корней опытных проростков соответствовал контролю. В побегах заметное увеличение уровня транскриптов ЦО наблюдалось позднее – через 1 ч после прекращения обработки (рис. 6А). Что касается ферментативной активности ЦО, то в корнях активность ЦО возрастала до контрольного значения уже к мин прекращения действия гормона, а в побегах - к 60 мин (рис. 6Б).

Экспрессия гена ЦО, % от контроля пмоль/мг белка*ч Активность ЦО, Рис. 6. Влияние присутствия 24-эпибрассинолида и его удаления из среды инкубирования на экспрессию гена (А) и ферментативную активность (Б) цитокининоксидазы в корнях и побегах 4-сут проростков пшеницы. К-контроль регуляции ферментативной активности и экспрессионного статуса гена ЦО в растениях пшеницы.

цитокининовой природы в растениях пшеницы. ЭБ-индуцированное увеличение содержание эндогенных ЦК в проростках пшеницы может быть обусловлено и влиянием ЭБ на новообразование цитокининов. В связи с этим мы исследовали влияние 0.4 мкМ ЭБ на суммарный уровень производных изопентиниладенозину, и нуклеотида зеатина (НК), которые рассматривают в качестве первичных соединений на пути биосинтеза зеатина (Haberer, Kieber, 2002; Hirose et al., 2008). Обнаружено, что обработка проростков ЭБ вызывала производных изопентиниладенина и в корнях, и в побегах 4-сут проростков пшеницы (рис. 7А), что свидетельствует в пользу активации под влиянием ЭБ синтеза ЦК.

Содержание форм ЦК, % от контроля о-глюкозидов, Содержание Рис. 7. Влияние 0.4 мкМ 24-эпибрассинолида на уровень нуклеотида зеатина и суммарное содержание производных изопентиниладенина (А) и накопление О-глюкозидов (Б) в корнях и побегах 4 сут проростков пшеницы Другим механизмом регуляции быстрого накопления ЦК может служить гидролиз O-глюкозидов - запасных форм активных ЦК. Однако, как видно из рис. 7Б, в ответ на обработку ЭБ и в корнях, и побегах наблюдалось быстрое и довольно сильное повышение уровня O-глюкозидов. По-видимому, этот результат связан с тем, что опыты проводились на молодых активно метаболизирующих интенсивно растущих проростках, не имеющих больших резервов цитокининов, и накопление O-глюкозидов может служить дополнительным доводом в пользу активации под влиянием ЭБ биосинтеза ЦК, значительно превышающих запросы на них побегов, избыток которых выводится в запасной пул.

Влияние предобработки 24-эпибрассинолидом на рост и гормональный статус проростков пшеницы при засолении. При сравнении функций брассиностероидов и цитокининов обращает на себя внимание тот факт, что ростстимулирующим и антистрессовым действием (Liu, Huang, 2002;

Чернядьев, 2005; Arteca, Arteca, 2008; Vert et al. 2008; Bajguz, Hayat, 2009). В связи с этим, можно предположить, что не только ростстимулирующий, но и антистрессовый эффект ЭБ может быть опосредован регуляцией под его влиянием стойкого увеличения вдвое уровня цитокининов. Поэтому мы провели анализ влияния ЭБ на рост растений пшеницы в норме и при воздействии засоления с оценкой вклада эндогенных цитокининов в этот процесс.

Из рис. 8 видно, что предобработка 3-сут проростков пшеницы 0.4 мкМ ЭБ в течение 24 ч хотя и не предотвращала повреждающего действия засоления на рост растений пшеницы, но значительно снижала его степень. Кроме того, оценка интенсивности деления клеток корней проростков пшеницы, предобработанных и необработанных ЭБ и подвергнутых кратковременному воздействию засоления, выявила защитный эффект фитогормона на этот показатель, который проявился в поддержании повышенного уровня МИ клеток меристемы кончиков корней предобработанных ЭБ проростков в сравнении с необработанными (рис. 9).

1 проростка, мг Сырая масса 1 проростка, мг Сухая масса Рис. 8. Влияние предобработки 24-эпибрассинолидом на ростовые и одновременный анализ разных параметры проростков пшеницы в условиях засоления. 3-сут проростки инкубировали в течение 24 ч на среде, же растениях позволяет получить содержащей 0.4 мкМ ЭБ, и затем подвергали воздействию 2%-ного NaCl в течение 7 ч. Контрольные растения (К) состоянии гормональной системы. В обрабатывали дистиллированной водой анализ количественного уровня АБК, ИУК и ЦК в предобработанных и необработанных ЭБ растениях, подвергнутых воздействию 2%-ного хлорида натрия.

Как видно из рис. 10, засоление вызывает в растениях перестройки в гормональной системе, связанные с накоплением АБК и существенным снижением уровня ауксина и ЦК. Предобработка ЭБ способствовала снижению нг/г сырой массы Содержание АБК, нг/г сырой массы Содержание ИУК, нг/г сырой массы Содержание ЦК, предобработанных и необработанных 24-эпибрассинолидом 4-сут проростках в проявлении ростстимулирующего пшеницы в условиях засоления.

3-сут проростки предобрабатывали в переносили на среду с 2%-ным NaCl.

Контрольные растения обрабатывали 6-бензиламинопурина на уровень осмопротектантов в растениях пшеницы.

С целью выявления возможного вклада эндогенных ЦК в реализацию предадаптирующего действия ЭБ на растения к последующему воздействию стресса нами были проведены опыты по сравнительному анализу влияния ЭБ и БАП на уровень экспрессии TADHN гена дегидрина и концентрацию пролина как ключевых осмопротектантов, играющих важную роль в формировании устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды, вызывающим обезвоживание (Beck et al., 2007; Silva-Ortega et al., 2008).

Рис. 11. Уровень экспрессии гена TADHN дегидрина в корнях 4-сут обработанных 3.7 мкМ АБК и 0.4 мкМ 24-эпибрассинолидом проростков пшеницы Из данных, приведенных на рис. 11 и 12, видно, что ЭБ и БАП повышали уровень экспрессии TADHN гена дегидрина пшеницы, хотя динамика этого процесса в ответ на обработку гормонами заметно различалась. Так, ЭБ сопоставимое по времени с действием экзогенной АБК, являющейся признанным индуктором транскрипции генов дегидринов (Аллагулова и др., 2003), с максимумом на 6 ч, правда, уступая ей по уровню действия. В то время как активация транскрипционной активности TADHN гена дегидрина под влиянием БАП происходила лишь спустя 6 ч от начала воздействия (рис. 12).

опосредован увеличением под его влиянием содержания АБК, поскольку в литературе имеются сведения о способности не только экзогенных, но и эндогенных цитокининов вызывать накопление АБК (Авальбаев и др., 2001;

Arkhipova et al., 2007).

Рис. 12. Динамика содержания АБК и уровня экспрессии гена TADHN дегидрина в корнях 4-сут проростков пшеницы в ходе обработки 4.4 мкМ 6-бензиламинопурином Действительно, БАП индуцировал обратимое накопление АБК в проростках, предшествующее усилению транскрипции гена дегидрина, что говорит в пользу вероятности регуляции БАП экспрессии гена дегидрина опосредовано через накопление АБК.

Таким образом, полученные данные показывают, что ЭБ способен активировать экспрессию TADHN гена дегидрина независимо от АБК, поскольку обработка проростков ЭБ в используемой концентрации не вызывает изменений в содержании эндогенной АБК (Шакирова и др., 2002; Авальбаев и др., 2003), тогда как регуляция транскрипции исследуемого гена под влиянием цитокинина, вероятно, является АБК-зависимой.

С целью выяснения вовлечения эндогенной АБК в формирование индуцируемых ЭБ и БАП защитных реакций в растениях мы провели опыты с использованием эффективного ингибитора биосинтеза АБК флуридона.

оказал никакого эффекта на вызываемое ЭБ накопление пролина в проростках, в то же время полностью предотвратил действие БАП на этот показатель (рис.

13Б).

Содержание пролина, мМ/г сырой массы Рис. 13. Влияние 0.4 мкМ 24-эпибрассинолида (А) и 4.4 мкМ 6-бензиламинопурина (Б) на концентрацию пролина в 4-сут проростках пшеницы в присутствии или отсутствии флуридона. После отделения эндосперма 3-сут проростки корнями помещали в стаканы с раствором 2%-ной сахарозы в смеси с 5 мг/л флуридоном на сутки. Затем 4-сут проростки переносили на 7 ч на свежую смесь 2%-ной сахарозы, флуридона и ЭБ или БАП Таким образом, реализация предадаптирующего эффекта ЭБ на растения пшеницы может осуществляться АБК-независимым образом в отличие от действия БАП, который, по крайней мере в используемой нами концентрации, накопления АБК.

Суммируя полученные результаты, можно заключить, что в основе выявленного феномена поддержания быстрого и стойкого двукратного накопления цитокининов в проростках пшеницы в ходе обработки ЭБ лежит стимуляция под его влиянием новообразования ЦК и ингибирование деградации этих гормонов. Нами впервые обнаружено, что ЭБ вызывает накопление первичных форм на пути биосинтеза ЦК – нуклеотида зеатина и суммарного уровня производных изопентиниладенина, а также быстрое повышение содержания запасных форм – О–глюкозидов. С другой стороны, ЭБ, посредством снижения ферментативной активности цитокининоксидазы и транскрипции кодирующего этот фермент гена, способствует торможению деградации ЦК. Эти эффекты наблюдаются лишь в присутствии ЭБ и его удаление из среды инкубирования проростков приводит к возврату экспрессионного статуса гена ЦО и активности фермента к контрольному значению и, как следствие, постепенной нормализации концентрации цитокининов в проростках. Совокупность данных указывает на участие ЭБ в регуляции метаболизма цитокининов и подразумевает важную роль эндогенных цитокининов в проявлении физиологического действия ЭБ на растения пшеницы, вероятно, в первую очередь, ярко выраженного ростстимулирующего эффекта.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено быстрое и стойкое двукратное повышение содержания активных форм цитокининов сначала в корнях (уже через 5 мин), а затем в побегах проростков пшеницы в присутствии 24-эпибрассинолида. Удаление ЭБ из среды приводило к постепенному снижению концентрации цитокининов до контрольного уровня.

2. Установлено, что в регуляцию 24-эпибрассинолидом количественного уровня цитокининов в проростках пшеницы важный вклад вносит изменение под его влиянием ферментативной активности и уровня экспрессии гена цитокининоксидазы. Обработка ЭБ вызывает быстрое торможение активности фермента и экспрессии гена цитокининоксидазы в корнях, а затем в побегах.

Прекращение обработки ЭБ приводит к постепенному восстановлению этих показателей в той же последовательности.

3. ЭБ-индуцированное увеличение суммарного содержания производных изопентениладенина и нуклеотида зеатина в корнях, а затем в побегах указывает на принципиальную способность ЭБ оказывать влияние на биосинтез цитокининов в растениях пшеницы.

4. Быстрое многократное накопление запасных форм цитокининов – О-глюкозидов - сначала в корнях, а затем в побегах в ответ на обработку проростков пшеницы ЭБ также может служить аргументом в пользу стимуляции под влиянием ЭБ новообразования ЦК в корнях пшеницы.

5. Впервые показана независимая от АБК ЭБ-индуцированная экспрессия TADHN гена дегидрина в растениях пшеницы. С использованием ингибитора количественный уровень пролина независимо от эндогенной АБК.

24-эпибрассинолида в регуляции метаболизма гормонов цитокининовой ростстимулирующего действия ЭБ на растения пшеницы и поддержании ростовых процессов в стрессовых условиях на уровне близком контролю.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Avalbaev A.M., Yuldashev R.A., Shakirova F.M. Cytokinin oxidase in wheat seedlings // NCBI Accession No. AY831399, 2004.

2. Юлдашев Р.А., Авальбаев А.М. Влияние 24-эпибрассинолида на экспрессию гена цитокининоксидазы в корнях проростков пшеницы // Материалы 9-ой международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века». Пущино, 2005 г. С. 62.

3. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Шакирова Ф.М. Физиологическое действие на растения фитогормонов стероидной природы брассиностероидов // Успехи современной биологии. 2006. Т. 126. №2. С. 72-80.

4. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Высоцкая Л.Б., Шакирова Ф.М.

Регуляция 24-эпибрассинолидом экспрессии гена и активности цитокининоксидазы в корнях проростков пшеницы // Доклады РАН. 2006.

Т. 410. № 6. С. 825-827.

5. Юлдашев Р.А., Авальбаев А.М. Комплексная оценка влияния 24-эпибрассинолида на экспрессию гена и активность цитокининоксидазы в корнях проростков пшеницы // Материалы 10-ой международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века». Пущино, 2006. С. 61.

6. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Шакирова Ф.М. Активность 24эпибрассинолида в специфических для цитокининов тест-системах // фундаментальная основа современной фитобиотехнологии”. Годичное собрание ВОФР. Ростов, 2006. С. 51.

7. Avalbaev A.M., Yuldashev R.A., Shakirova F.M. Influence of 24-epibrassinolide on gene expression and activity of cytokinin oxidase in wheat seedling roots // XV Congress of the FESPB: Abstracts. Lyon, France. 2006. P. 116.

8. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Шакирова Ф.М. Молекулярные механизмы регуляции 24-эпибрассинолидом содержания цитокининов в проростках пшеницы // Материалы международной конференции “Современная физиология растений: от молекул до экосистем”. VI съезд ВОФР. Сыктывкар, 2007. Т. 1. С. 171-173.

9. Аллагулова Ч.Р., Гималов Ф.Р., Сахабутдинова А.Р., Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Шакирова Ф.М. Структура дегидрин-подобного гена TADHN мягкой пшеницы и участие АБК и 24-эпибрассинолида в активации его экспрессии // Физиология растений. 2007. Т. 54. № 1. С. 131-136.

10. Юлдашев Р.А., Авальбаев А.М., Сафутдинова Ю. В. Сопоставление действия экзогенных 24-эпибрассинолида и цитокининов на растения пшеницы // Матеріали третьої міжнародної конференції молодих науковців “Біологія: від молекули до біосфери”. Харків, 2008. С. 304-305.

11. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Евстафьев А.В., Шакирова Ф.М.

Сравнительный анализ защитного действия 24-эпибрассинолида и цитокинина 6-бензиламинопурина на растения пшеницы в условиях обезвоживания // Материалы международной конференции «Физико-химические основы структурно-функциональной организации растений». Годичное собрание ВОФР. Екатеринбург, 2008 г. С. 36-37.

12. Авальбаев А.М., Юлдашев Р.А., Высоцкая Л.Б. Экспрессия гена цитокининоксидазы при воздействиях, вызывающих изменение содержания цитокининов в растениях пшеницы // Аграрная Россия. Спец. Выпуск. 2009.

С. 77.

Автор выражает глубокую благодарность проф. В.А. Хрипачу (Институт биоорганической химии АН Беларуси, г. Минск) за любезно предоставленный 24-эпибрассинолид, а также своему научному руководителю д.б.н., проф.

Ф.М. Шакировой, к.б.н. А.М. Авальбаеву, к.б.н. Л.Б. Высоцкой, к.б.н.

М.В. Безруковой, к.б.н. Р.А. Фатхутдиновой, к.б.н. Ч.Р. Аллагуловой и к.б.н.

И.И. Губайдуллину за постоянное внимание к работе и помощь в ходе ее выполнения, обсуждения и написания.



 


Похожие работы:

«1 НА ПРАВАХ РУКОПИСИ Анисимова Марина Анатольевна Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам 03.00.27-почвоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук МОСКВА 1997 2 Актуальность темы. Применение средств химической защиты растений, ставшее неотъемлемым элементом практики современного земледелия, привело к возникновению проблемы загрязнения почвенного покрова остаточными количествами гербицидов и их...»

«МАТЫЧЕНКОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ РОЛЬ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯ В РАСТЕНИЯХ И СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ 03.00.12 – физиология и биохимия растений 03.00.27 – почвоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Пущино 2008 Работа выполнена в Институте фундаментальных проблем биологии Российской академии наук Научные консультанты: доктор биологических наук Биль Карл Яковлевич доктор биологических наук, профессор Ерохин Юрий Евдокимович...»

«Салеем Кайд Мохаммед Абдулла ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ И БИОДЕГРАДАЦИИ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ 03.00.16 –экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук 2 МОСКВА 2003 г. Работа выполнена в Российском государственеом университете нефти и газа им. И. М. Губкина на кафедре промышленной экологии. Научный...»

«ТАЗЕТДИНОВА ДИАНА ИРЕКОВНА БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮГО-ВОСТОКА РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН 03.00.04. – биохимия 03.00.07. – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2008 Работа выполнена на кафедре микробиологии ГОУ ВПО Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Алимова Фарида Кашифовна Официальные оппоненты : доктор...»

«ТАЛОВИНА Галина Владимировна РОД MELILOTUS MILL. ВО ФЛОРЕ РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СТРАН (СИСТЕМАТИКА, ГЕОГРАФИЯ, ЭКОЛОГИЯ, СТРАТЕГИЯ СОХРАНЕНИЯ) 03.02.01 – Ботаника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2011 2 Работа выполнена в отделе агроботаники и сохранения in situ генетических ресурсов растений государственного научного учреждения Всероссийского научноисследовательского института растениеводства имени Н.И. Вавилова...»

«ДЕНИСОВА Ольга Николаевна ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ ПРИДОРОЖНОЙ ЗОНЫ В УСЛОВИЯХ ОСТАТОЧНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СВИНЦОМ 03.00.16 – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук КАЗАНЬ–2006 Работа выполнена на кафедре химии ФГОУ ВПО Марийский государственный технический университет Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Винокурова Раиса Ибрагимовна Официальные оппоненты : доктор химических наук, профессор...»

«Цындыжапова Наталья Данзановна ПТИЦЫ ОЗЕРНО-БОЛОТНЫХ КОМПЛЕКСОВ АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ЮЖНОГО ПРЕДБАЙКАЛЬЯ 03.00.16. – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ - 2009 1 Работа выполнена на кафедре биологии зверей и охраны природы Иркутской государственной сельскохозяйственной академии доктор биологических наук, доцент Научный руководитель Саловаров Виктор Олегович доктор биологических наук, профессор Официальные...»

«ЖЕРДЕВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОТОКСИЧНОСТИ ПЕСТИЦИДОВ ПО DAPHNIA MAGNA STRAUS 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону - 2009 2 Работа выполнена в отделе рыбохозяйственной токсикологи Азовского научноисследовательского института рыбного хозяйства (ФГУП “АзНИИРХ”) Научный руководитель : доктор биологических наук Кренева Софья Викторовна Официальные оппоненты : доктор...»

«Димеева Лилия Аминовна ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПУСТЫНЬ ПРИАРАЛЬЯ И ПРИКАСПИЯ 03.02.08 – Экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург 2011 1 Работа выполнена в РГП Институт ботаники и фитоинтродукции КН МОН Республики Казахстан Научный консультант : доктор биологических наук, профессор Курочкина Лидия Яковлевна Официальные оппоненты : доктор биологических наук Сафронова Ирина Николаевна доктор географических наук,...»

«МЕТАЛЛОВ Алексей Владимирович ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ У СОРТОВ ЛЮЦЕРНЫ В УСЛОВИЯХ ПРЕДБАЙКАЛЬЯ 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ, 2009 Работа выполнена в Иркутской государственной сельскохозяйственной академии доктор биологических наук, профессор Иван Научный руководитель : Экидиусович Илли доктор биологических наук, Официальные оппоненты : профессор Владимир Капсимович Кашин...»

«Гиляров Дмитрий Алексеевич СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИНГИБИТОРА ДНК-ГИРАЗЫ МИКРОЦИНА Б Специальность 03.01.07 - молекулярная генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2011 Работа выполнена в лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов Учреждения Российской академии наук Института биологии гена РАН. Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Северинов Константин Викторович Официальные...»

«ШАЙХУТДИНОВА АНАСТАСИЯ АНАТОЛЬЕВНА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОДУКТАМИ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 03.00.16 – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань 2010 Работа выполнена на кафедре Теоретические основы теплотехники Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Байгалиев Борис...»

«Закария Давидович Гинтури Псиллиды (Hemiptera, Psylloidea) междуречья рек Малого Лиахви и Меджуды: фауна, биология, результаты использования инсектицидов - энтомология 03.00.09 АВТОРЕФЕРАТ диссертации представленной на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук _ 2006 Тбилиси Диссертационная работа выполнена на кафедре зоологии Тбилисского Государственного Университета им. Ив. Джавахишвили. Научный...»

«Брагина Евгения Васильевна Вокальная коммуникация стерха Grus leucogeranus и даурского журавля G.vipio: разнообразие репертуара, половые и индивидуальные особенности 03.00.08 – зоология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2008 Диссертация выполнена на кафедре зоологии позвоночных биологического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова Научный руководитель : доктор биологических наук,...»

«ХАМАЕВ АЙРАТ АХКЫЯМОВИЧ ВОДНЫЙ РЕЖИМ, ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ЭКОТИПОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ, 06.01.09 - растениеводство 03.01.09 - физиология и биохимия растений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Казань - 2003 Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений Казанской государственной сельскохозяйственной академии в 2000-2003 гг....»

«ЕЛИЗАРЬЕВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭНДЕМИКА ЮЖНОГО УРАЛА OXYTROPIS GMELINII FISCH. EX BORISS. (FABACEAE) В УСЛОВИЯХ ИНТРОДУКЦИИ 03.00.05 – Ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Уфа – 2009 2 Работа выполнена в лаборатории геоботаники и охраны растительности в Учреждении РАН Институт биологии Уфимского научного центра РАН Научный руководитель : кандидат биологических наук, старший научный...»

«СИМОНОВИЧ ЕЛЕНА ИЛЬИНИЧНА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ АКТИВИЗАТОРОВ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ 03.02.08 – экология (биология) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Ростов-на-Дону - 2011 2 Работа выполнена на кафедре зоологии и в НИИ Биологии Южного Федерального университета доктор биологических наук, профессор Научный консультант : Казадаев Анатолий Анисимович доктор биологических наук, профессор Официальные оппоненты :...»

«САМСОНОВА ИРИНА ДМИТРИЕВНА МЕДОНОСНЫЕ РЕСУРСЫ СТЕПНОГО ПРИДОНЬЯ Специальность 03.02.14 – биологические ресурсы Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва - 2014 1 Работа выполнена на кафедре мелиораций земель в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новочеркасская государственная мелиоративная академия Научный консультант : Добрынин Николай Дмитриевич, доктор...»

«Харитонцев Борис Степанович Флорогенез и фитоценогенез на юге Западной Сибири Специальность: 03.00.05 – БОТАНИКА Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Екатеринбург – 2009 Работа выполнена в Институте экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук Научный консультант – академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, доктор биологических наук, профессор Горчаковский Павел Леонидович Официальные оппоненты : доктор...»

«Титушин Максим Сергеевич БЕЛОК-БЕЛКОВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СИСТЕМАХ КИШЕЧНОПОЛОСТНЫХ RENILLA MUELLERI И CLYTIA GREGARIA 03.00.02 – биофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Красноярск – 2009 Работа выполнена в лаборатории фотобиологии Института биофизики СО РАН, г. Красноярск Научный руководитель : Кандидат биологических наук Высоцкий Евгений Степанович Официальные оппоненты : Доктор физико-математических наук...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

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.