Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

Вплив ліпополісахариду Pseudomonas syringae pv. atrofaciens 9400

на хромосомні аберації у Allium cepa

БОГДАН Ю.М., БУЦЕНКО Л.М., ПАСІЧНИК Л.А., ГВОЗДЯК Р.І.

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України вул. Академіка Заболотного, 154, Київ МСП, Д03680, Україна е-mail: phytopath@imv.kiev.ua

Ліпополісахариди (ЛПС) є ендотоксинами грамнегативних бактерій, яким притаманні різноманітні біологічні властивості. Зокрема, вони відіграють важливу роль у процесах інфікування та індукції захисних реакцій макроорганізму. Вважається, що ці біополімери можуть взаємодіяти з клітинами господарів безпосередньо. Цей процес відбувається або за прямого контакту бактерій із поверхнею клітин макроорганізму, або є результатом вивільнення ЛПС із бактеріальної клітини (Newman et al., 2001). Відомо, що ЛПС можуть спричинювати пошкодження ДНК внаслідок підвищення інтенсивності утворення активних форм кисню у клітинах тварин (Suliman et al., 2003). Під впливом ЛПС деяких видів фітопатогенних бактерій в клітинах рослин зростає вміст кисневих радикалів (Zeidler et al., 2004), що може впливати на кількість мутацій.

Метою нашої роботи було вивчення впливу ЛПС Pseudomonas syringae pv. atrofaciens 9400, ізольваного із уражених тканин пшениці ярої сорту Рання 93, на кількість хромосомних аберацій у Allium cepa-тесті (Rank, 2003).

ЛПС P. syringae pv. atrofacіens 9400 одержували екстрагуванням 0,85% розчином хлориду натрію (Захарова та ін., 1982). Аналізували п'ять концентрацій ЛПС – 10; 5; 2,5; 1 та 0,1 мг/мл. Комерційне насіння A. cepa сорту "Халцедон" (ТОВ "Агромедсервіс") послідовно пророщували у дистильованій воді протягом 48 год та 24 год у розчині ЛПС. У зразках апікальної меристеми корінців визначали кількість клітин з абераціями (фрагментами та мостами).

Розчин ЛПС, концентрацією 10 мг/мл, був високотоксичним для насіння A. cepa. За цих умов пророщування насіння цибулі анафази та телофази у апікальній меристемі корінців практично не спостерігали. У разі використання ЛПС у концентраціях 5,0 та 2,5 мг/мл кількість аберантних ана-телофаз становила 16,4% та 13,4% відповідно. У той же час у пророщеного в розчинах ЛПС концентраціями 1,0 та 0,1 мг/мл насіння виявляли 5,2% та 7,1% аберантних ана-телофаз відповідно, що практично не відрізнялося від кількості хромосомних аберацій у контролі, яка становила 6,6%.

Таким чином, ЛПС P. syringae pv. atrofacіens 9400 характеризується мутагенною активністю і збільшує кількість хромосомних аберацій у клітинах апікальної меристеми корінців A. cepa в концентраціях 5,0 та 2,5 мг/мл у 2,5 та 2 рази відповідно. Низькі концентрації ЛПС (1,0 та 0,1 мг/мл) не впливали на кількість хромосомних аберацій у тесторганізму, високі (10 мг/мл) – були токсичними.

209

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

ЛІТЕРАТУРА

1.Захарова И.Я., Косенко Л.В. Методы изучения микробных полисахаридов. – К.:

Наук. думка, 1982. – 192 с.

2.Newman M.-A., Dow J.M., Daniels M.J. Bacterial lipopolysaccharides and plant-pathogen interactions // European Journal of Plant Pathology. – 2001. – 107. – P. 95-102.

3.Rank J. The method of Allium anaphase-telophase chromosome aberration assay // Ekologija (Vilnius). – 2003. – № 1. – P. 38-42.

4.Suliman H.B., Carraway M.S., Piantadosi C.A. Postlipopolysaccharide Oxidative Damage of Mitochondrial DNA // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. – 2003. – 167. – P. 570-579.

5.Zeidler D., Zahringer U., Gerber I. et al. Innate immunity in Arabidopsis thaliana: Lipopolysaccharides activate nitric oxide synthase (NOS) and induce defense genes // PNAS. – 2004. – 101, № 44. – Р. 15811-15816.

Функціонування гормональної системи спорових у світлі еволюційної фізіології

ВОЙТЕНКО Л.В.

Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, відділ фітогормонології вул. Терещенківська, 2, м. Київ, 01601, Україна

е-mail: Lesya_voytenko@ukr.net

Одним із перших, кого зацікавило питання еволюційної фізіології був видатний фізіолог-фітогормонолог М.Г. Холодний. У книзі "Дарвінізм і еволюційна фізіологія" (1957) він писав: "Задача еволюційної фізіології полягає у дослідженні філогенезу функцій, у з'ясуванні картини поступового ускладнення і видозмінення фізіологічних явищ, які відбуваються в організмі – у зв'язку з історією розвитку форми і будови відповідних органів, а також у розкритті причинних взаємовідношень між окремими етапами цього процесу". Фітогормонам відводилася провідна роль у ініціації цілого ряду фізіологічних процесів. Він вважав, що у рослин фітогормони виникли із вторинних речовин, які були вихідним матеріалом для швидкодіючих біологічно активних речовин з регуляторною функцією, що утворювалися в надзвичайно малих кількостях в процесі біохімічних реакцій метаболізму. Згодом було показано, що рослинні гормони є природними речовинами, що контролюють ріст та розвиток рослин. Вони регулюють швидкість, з якою ростуть окремі частини рослини, інтегрують ріст всіх частин, щоб сформувати цілий організм та контролюють розмноження. Фітогормони також дозволяють рослинам пристосовуватися до змін у навколишньому середовищі. Проте всі ці результати були отримані під час вивчення вищих рослин. Щодо нижчих організмів, то такі дані обмежені і часто суперечливі і потребують додаткових досліджень. На нашу думку, одним із найбільш цікавих об'єктів дослідження у цьому

210

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

напрямку є харофіти – прісноводні багатоклітинні гетеротрихальні водорості. Дослідження гормональної регуляторної систем харофітів, як організмів, що поєднують ознаки водоростей та наземних зелених рослин, найближчими родичами яких вони є згідно з даними молекулярно-генетичних досліджень (Karol, 2001; McCourt, 2004), дозволять виявити не тільки фізіологічну роль фітогормонів у спорових, зокрема у водоростях, але й встановити риси їх подібності і принципові відмінності у різних за ступенем еволюційної просунутості організмів. Нами ідентифіковано всі складові різних груп фітогормонального комплексу та визначено вміст його індивідуальних компонентів у двох видів харових водоростей з різною інтенсивністю росту (Васюк, Войтенко, Мусатенко, 2004; Войтенко, Мусатенко, 2002, 2005) і виявлено пряму кореляцію між інтенсивністю росту як цілого талому, так і його метамерів та якісним складом і кількісним вмістом фітогормонів, що дозволяює стверджувати, що у водоростях, як і у вищих рослин, вони відіграють роль ендогенних регуляторів росту.

Ембріологічне дослідження клена гостролистого (Acer platanoides L.)

ГЕРЦ Н.В.

Тернопільський національний університет ім. Володимира Гнатюка, кафедра ботаніки вул. М. Кривоноса, 2, м. Тернопіль, 46027, Україна

е-mail: herts@tspu.edu.ua

Рід Acer належить до родини Aceraceae і нараховує від 115 (Щепотьєв, 1990) до 157 (Кохно, 1982) видів, серед яких 47 інтродуковано в Україні (Кохно, 1982). Оскільки, A. platanoides є цікавим об'єктом для використання у лісовому господарстві і зеленому будівництві, у літературі є праці щодо селекції кленів, їх насіннєвого і вегетативного розмноження (Альбенский, 1959; Аксенова, 1975 та ін.). Ембріологія кленів вивчена значно менше – трапляються лише поодинокі роботи з цього питання (Кордюм, Глущенко, 1976; Алімова, 1985). Метою нашої роботи було дослідити особливості ембріології A. platanoides.

Ембріологічні дослідження чоловічих особин A. platanoides починали на ранніх етапах розвитку чоловічих суцвіть при чітко сформованій тичинці. Спочатку з'являються зачатки пиляків, згодом шляхом вставного росту виникають тичинкові нитки. У субепідемальному шарі кожної з чотирьох лопатей зачатка пиляка диференціюються первинні архіспоріальні клітини, що дають початок паріетальному шару та клітинам вторинного археспорія. З похідних паріетального шару формується стінка мікроспорангія, яка складається з епідерми, ендотеція, трьох середніх шарів і тапетуму. Тапетум секреторного типу, щільно прилягає до клітин археспорія і відіграє важливу роль у розвитку пилкових зерен. У A. рlatanoides тетради мікроспор формуються за симультанним типом, внаслідок якого утворюється життєздатний пилок. Мікроспори розміщуються тетраедрично. В них накопичуються поживні речовини, переважно у вигляді олій, причому у двостатевих або жіночих квітках цей процес відбувається менш інтенсивно, ніж у пилкових зернах

211

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

чоловічих квіток. Стиглі пилкові зерна клена гостролистого – двоклітинні, що характерно для роду Acer та родини Aceraceae в цілому (Кордюм, Глущенко, 1976). Сформовані пиляки чотиригніздні. Жіночий археспорій у A. рlatanoides є одноклітинним. Археспоріальна клітина закладається в субепідермальному шарі нуцелуса і відрізняється від інших його клітин більшими розмірами, великим ядром та інтенсивніше фарбується. Зародковий мішок утворюється з халазальної макроспори, а три інші дегенерують. Стиглий зародковий мішок формується за Polygonum-типом і містить в мікропілярному кінці яйцевий апарат – яйцеклітину та дві синергіди з крючкоподібними виростами. Сформовані насінні зачатки анатропні, красинуцелярні, з двома інтегументами і добре вираженими фунікулюсом. Пилкові зерна проростають через 2-3 години після штучного запилення, причому проростання відбувається неодночасне. Через 20-24 години пилкові трубки проникають у зародкові мішки і виливають в них свій вміст. Перший поділ зиготи відбувається, коли в зародковому мішку є кілька ядер ендосперму. Через 2 доби після запилення можна побачити 4-6-клітинний зародок. На цей час у зародковому мішку спостерігається від 12 до 20 ядер ендосперму. За 4 доби після запилення зародок збільшується, набирає кулястої, а згодом – грушоподібної форми. Диференціація зародка на сім'ядолі відбувається на 8-9-й день після запилення.

ЛІТЕРАТУРА

1.Аксенова Н.А. Клены – М.: Изд-во МГУ, 1975. – 96 с.

2.Алимова Г.К. Семейство Aceraceae // Сравнительная эмбриология цветковых растений. Brunelliaceae – Tremandraceae / Отв. ред. М.С. Яковлев. – Л.: Наука, 1985. – С. 183-185.

3.Альбенский А.В. Селекция древесных пород и семеноводство. – М.-Л., Гослесбумиздат, 1959. – 307 с.

4.Кохно Н.А. Клены Украины. – К.: Наук. думка, 1982. – 184 с.

5.Кордюм Е.Л., Глущенко Г.И. Цитоэмбриологические аспекты проблемы пола покрытосеменных. – К.: Наук. думка, 1976. – 199 с.

6.Щепотьев Ф.Я. Дендрология: Учебное пособие. – К.: Выща шк., 1990. – 287 с.

Вплив стресових чинників на ультраструктуру клітин мезофілу проростків озимої пшениці

1ГУДКОВА Н.В., 2КУЦОКОНЬ Н.К.

1Національний аграрний університет, кафедра фізіології, екології рослин та біомоніторингу вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна

e-mail: nvgudkova@yahoo.com

2Національний аграрний університет, кафедра молекулярної генетики та біобезпеки вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна

е-mail: kutsokon@mail.univ.kiev.ua

212

Фізіологія, клітиннабіологія… // Физиология, клеточнаябиология… // Physiology, cell biology …

Було досліджено дію теплового шоку (ТШ) (40ºС, 2 год.) і γ-радіації (ГР) у дозі 100 Гр на ультраструктуру клітин мезофілу першого листка етіольованих 5-добових проростків озимої пшениці (Triticum aestivum L.). Через 2 год. після ТШ було виявлено значні зміни ультраструктури: ядра мали лопатну форму і конденсований хроматин, також зустрічалися ядра із зруйнованою мембраною. Біля клітинних стінок були розташовані щільно контактуючі між собою етіопласти округлої форми, в яких спостерігалось збільшення відстані між мембранами ламел і кількість електронно-прозорих везикул. У стромі було чітко помітно зміни структури і підвищення щільності проламелярних тіл порівняно з контролем. Спостерігалася значна кількість пластоглобул і великі крохмальні зерна, що вказує на розвиток процесу старіння клітин під дією несприятливого температурного чинника. Більшість мітохондрій (Мх) були дрібніші, ніж у контролі, але мали добре виражену систему крист і знаходилися у контакті з пластинами і ядрами. Ендоплазматичний ретикулум (ЕР) гранулярного типу і добре розвинений, що підтверджує дані про посилений синтез стресових білків, що було показано методом електрофорезу в поліакриламідному гелі в присутності SDS (Гудкова, 2001). Іноді спостерігалася підвищена електронна щільність клітинної стінки.

Через 4 години після дії ГР спостерігали менш значні зміни ультраструктури клітини: ядра набували лопастної форми за рахунок впячування, хроматин дрібнозернистої будови. Деякі етіопласти мали випячування, поодинокі везикули, меншу кількість електроннощільних пластоглобул і великі крохмальні зерна. Проламелярні тіла за своєю будовою відрізнялися від контролю. У результаті дії ГР зменшилася кількість крист в Мх і зменшилася щільність їх матриксу. Мх знаходилися у тісному контакті з етіопластами, ядрами та між собою. Ендоплазматичний ретикулум був частково фрагментований, рибосоми на його поверхні були розташовані менш щільно, ніж в умовах ТШ, що підтверджує наші дані про більш повільний синтез стресових білків під впливом даного стресового фактору (Гудкова, 2001).

На основі отриманих даних можна зробити висновки, що в результаті дії теплового шоку, мають місце ультраструктурні зміни всіх органел клітини одразу після дію стресу, причому ці зміни можуть мати як деструктивний, так і адаптивний характер. У той же час, було показано, що такого часу не достатньо для розвитку суттєвих змін ультрастуктури клітини під впливом γ-радіації.

ЛІТЕРАТУРА

1. Гудкова Н.В., Косаковская.И.В., Майор П.С. Синтез стрессовых белков в проростках пшеницы под действием гамма-радиации // Доп. НАН Укр. – 2001. – № 2. – С. 176-178.

213