Вплив донору та скавенджеру NO на процеси диференціації клітин кореня Arabidopsis thaliana шляхом реорганізації кортикальних мікротрубочок

КРАСИЛЕНКО Ю.А, ШЕРЕМЕТ Я.О., ЄМЕЦЬ А.І.

ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки» НАН України, відділ геноміки та молекулярної біотехнології

вул. Осиповського 2a, м. Київ, 04123, Україна e-mail: j_krasylenko@ ukr.net

Відомо, що оксид азоту (NO) у рослинній клітині виступає вторинним посередником, залученим до процесів росту та диференціації, а також відповіді рослин на дію абіотичних та біотичних факторів навколишнього середовища (Besson-Bard et al., 2007). Проте, досі залишаються невідомими шляхи передачі сигналу від NO та моле- кули-ефектори, що приймають сигнал. Одним із прямих шляхів передачі сигналу від NO є посттрансляційні модифікації білків (Wilson et al., 2008). З-поміж білківкандидатів, які потенційно здатні приймати і передавати сигнал від NO, особливого значення слід надати тубулінам, як складовим мікротрубочок, оскільки ці компоненти цитоскелету забезпечують реалізацію більшості процесів за участю NO. Безпосередній шлях передачі сигналу від NO може реалізуватися через нітротирозилювання α- тубуліну, а мікротрубочки, відповідно, здатні виступати downstream-ефекторами у сигнальних каскадах за участі NO (Емец и др., 2009). Проте, функціональна роль нітротирозилювання α-тубуліну рослин залишається невизначеною.

Було вивчено ефекти донору NO нітропрусида натрію та специфічного скавенджеру NO c-PTIO на морфологію первинного кореня та організацію кортикальних мікротрубочок in vivo у клітинах кореня Arabidopsis thaliana лінії, що експресує gfp-map4. Короткочасна обробка (1-6 год) окремо донором і скавенджером в усьому діапазоні обраних концентрацій не призводила до суттєвих змін досліджуваних параметрів. Проте, через 22-24 год від початку обробки нітропруссидом натрію у концентраціях 250 та 500 мкмM було відзначено ініціацію формування кореневих волосків у зоні диференціації та їх подальший ріст, а через 48-72 год від початку обробки – посилене формування бічних та додаткових коренів. Зміни морфології первинного кореня узгоджувалися з реорганізацією кортикальних мікротрубочок у епідермальних клітинах різних ростових зон кореня, де організація мікротрубочок з нативної перетворювалася на невпорядковану, навскісну чи повздовжню. На відміну від впливу донору, скавенджер NO c-PTIO у концентраціях 50 мкмM - 1 мM після 12-24 год обробки спричиняв рандомізацію та деполімеризацію кортикальних мікротрубочок у епідермальних клітинах перехідної зони та зони росту, де було відзначено свелінг. Такі зміни супроводжувалися інтесивним формуванням коротких кореневих волосків у зоні диференціації. Через 48 год обробки c- PTIO було відзначено відмирання меристеми, перехідної зони та зони росту. Однак, зона диференціації була надмірно видовженою зі збільшеною кількістю рівномірно коротких кореневих волосків.

Ми припускаємо, що організація мікротрубочок регулюється NO, оскільки і донор, і скавенджер NO впливають на організацію кортикальних мікротрубочок у клітинах кореня. Таким чином, залежно від вмісту та активності у клітині NO може виступати агентом, що пошкоджує структуру мікротрубочок, а також однією із внутрішньоклітинних пускових молекул диференціації клітин.

ЛІТЕРАТУРА

Емец А.И., Kрасиленко Ю.A., Шеремет Я.A., Блюм Я.Б. Pеорганизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов NO в растительной клетке // Цитол. и Генет. – 2009. – 43, № 2. – С. 73-77.

Besson–Bard A., Pugin A., Wendehenne D. New insights into nitric oxide signalling in plants // Annul. Rev. Plant. Biol. – 2008. – 59. – P. 21-39.

Wilson I.D., Neil S.J., Hancock D.T. Nitric oxide synthesis and signalling in plants // Plant Cell Environ. – 2008. – 31. – P. 622-631.

Міжвидова гібридизація верб (Salix L.) підроду Vetrix

КРУГЛЯК Ю.М.

Національнийботанічнийсад ім. М.М. Гришка НАН України, відділдендрологіїтапаркознавства вул. Тімірязєвська, 1, м. Київ, 01014, Україна

e-mail: ulija_kr@ukr.net

Думку про існування у верб гібридів першим висловив ще Скополі; пізніше працями Кернера, Віммера і особливо експериментальними роботами Віхури існування численних природних гібридів і порівняна легкість отримання різноманітних штучних гібридів верб були встановлені беззаперечно (цит. за Скворцов, 1968). Віхура відмічав при цьому, що у верб легко утворюються не тільки міжвидові, а й міжсекційні гібриди, однак не всі види гібридизують між собою (Старова, 1980).

Протягом двох років (2007-2008) в умовах НБС ім. М.М. Гришка нами проводилось запилення верб пилком видів Salix acutifolia, S. caprea та S. purpurea. За основу взято методику В.М. Сукачова (1939), дещо змінену і адаптовану до наших умов (Кругляк, 2008). Запилювали як власне види, так і гібридні особини з жіночими квітками, створені у НБС раніше. Усі види, між якими проводилася гібридизація, згідно з систематикою О.К. Скворцова, належать до різних секцій підроду Vetrix.

Метою гібридизації є покращення існуючих та створення нових швидкоростучих, високопродуктивних за біомасою, декоративних рослин. На шляху досягнення цієї суто практичної мети ми встановили деякі теоретичні аспекти питання міжвидових (міжсекційних) схрещувань.

Результати схрещувань були такими*:

1) отримали життєздатне насіння та сходи (до фази сім’ядольних листочків) у

таких комбінаціях: S. caprea × S. purpurea (Vetrix × Helix), S. caspica × S. acutifolia (Helix

×Dafnella), S. viminalis × S. acutifoilia × S. caprea (Vimen × Dafnella × Vetrix), S. purpurea

×S. viminalis × S. caprea × S. acutifolia (Helix × Vimen × Vetrix × Dafnella), S. purpurea ×

S. viminalis × S. caprea × S. caprea (Helix × Vimen × Vetrix × Vetrix), S. purpurea ×

S.viminalis × S. cinerea × S. acutifolia (Helix × Vimen × Vetrix × Dafnella);

2)сіянці 2-го року отримали при схрещуваннях: S. caprea × S. acutifolia (Vetrix × Dafnella), S. caspica × S. caprea (Helix × Vetrix), S. caspica × S. caprea × S. acutifolia (Helix

×Vetrix×Dafnella), S. caspica × S. caprea × S. caprea (Helix × Vetrix × Vetrix), S. viminalis ×

S.caprea × S. acutifoilia (Vimen × Vetrix × Dafnella), S. viminalis × S. caprea × S. caprea (Vimen × Vetrix × Vetrix), S. purpurea × S. viminalis × S. cinerea × S. caprea (Helix × Vimen

×Vetrix × Vetrix);

3) не утворилося насіння при схрещуванні видів: S. integra × S. caprea (Helix × Vetrix), S. kangensis × S. acutifoilia (Dafnella × Dafnella), S. kangensis × S. caprea (Dafnella × Vetrix), S. viminalis × S. purpurea (Vimen × Helix), S. integra × S. acutifoilia × S. caprea (Helix × Dafnella × Vetrix), S. integra × S. acutifoilia × S. cinerea (Helix × Dafnella × Vetrix),

Примітка: * у дужках вказані секції, до яких відносяться схрещувані види.

ЛІТЕРАТУРА

Кругляк Ю.М. З досвіду гібридизації кущових верб у НБС ім. М.М. Гришка // Молодь і поступ біології: Збірник тез IV Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів (7- 10 квітня 2008 р., м. Львів). – Львів, 2008. – С. 100-101.

Скворцов А.К. Ивы СССР. – М.: Наука, 1968. – 262 с.

Старова Н.В. Селекция ивовых. – М.: Лесная промышленность, 1980. – 208 с. Сукачов В.Н. Работы по селекции ивы // Лесное хазяйство. – 1939. – № 3. – С. 24-34.

Вплив інфекції гриба коренева губка на процеси пероксидного окислення ліпідів в проростках сосни звичайної

КУДІНОВА О.В.

Донецький національний університет економіки і торгівлі ім. Михайла Туган-Барановського, кафедра товарознавства і експертизи продовольчих товарів бул. Шевченка, 30, м. Донецьк, 83050, Україна

e-mail:tovprod@kaf.donduet.edu.ua

Інфекція сосни грибом Heterobasidion annosum характеризується глибокими патологічними змінами, що виявляються в зовнішніх, видимих і внутрішніх, прихованих процесах життєдіяльності. Зовнішнє благополуччя рослин ще не є свідченням того, що немає порушень в метаболізмі рослини. Вивчення прихованих патологій має велике значення, оскільки дозволяє виявити найперші реакції живого організму на дію патогена. При дії стресових чинників (водний дефіцит, забруднення середовища, низькі температури, ультрафіолетове випромінювання, дія гербіцидів і ін.) відбуваються певні стереотипні біологічно важливі зміни внутрішнього середовища – порушується гомеостатична рівновага, змінюється рівень пероксидного окислення ліпідів (ПОЛ) і стан прооксидантно-антиоксидантної системи в біологічних мембранах (Барабой, 1991, Колупаев, 2001). Зміщення рівноваги у бік прооксидантів є, на думку ряду авторів, найбільш інформативним показником для оцінки ступеня впливу різних чинників на організм (Платонова, Костишин, 2000). Враховуючи вищесказане, нами зроблено припущення про можливість зміни реакцій ПОЛ в тканинах проростків Pinus sylvestris при дії на них патогена – гриба H. annosum.

Дослідження рівня ПОЛ проводили за допомогою 2-тіобарбітурової кислоти (ТБК). Визначення засноване на фотометрії забарвленого комплексу з максимумом поглинання при 532 нм, що виявляється при взаємодії ТБК з малоновим діальдегідом (МДА), який утворюється при окисленні ненасичених жирних кислот.

Нами встановлено, що при проникненні грибної інфекції в проростки сосни звичайної в останніх ушкоджуються клітини, і в першу чергу мембранні структури. Причиною цих пошкоджень, як показав експеримент, є вільнорадикальні процеси, що приводять до пероксидного окислення ненасичених жирних кислот ліпідів мембран. У стеблах проростків, отриманих з чорного насіння, інфікованих штамами МСП-99 і МСД-99, кiлькiсть ТБК-активних продуктiв (ТБК-АП) достовiрно перевищувала контрольнi значення вже на початковому етапi дiї iнфекцiї. Пiсля 6 доби iнфiкування рiзко пiдвищувалися пероксидні процеси у проросткiв, уражених штамом НА-6-99. На 12 добу вмiст ТБК-АП у хворих проросткiв перевищував контрольнi значення в 9,5 (штам НА-6-99), 8,7 (штам МСП-99) i 3,7 (штам МСД-99) раз. У варiантi з проростками з бежевого насiння спостерiгалась аналогiчна реакцiя рослин на iнфекцiю гриба.

Таким чином, iнфекцiя H. annosum суттєво змiщує гомеостатичну рiвновагу в клiтинах проросткiв P. sylvestris, викликаючи активацiю процесiв пероксидного окислення лiпiдiв. Установлено, що штами НА-6-99, МСП-99 i МСД-99 iнтенсифiкують процеси ПОЛ в стеблах iнфiкованих проросткiв, що виражається збiльшенням синтезу каротиноїдів.

ЛІТЕРАТУРА

Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов // Успехи совр. би-

ологии. – 1991. – 111, № 6. – С. 923-932.

КолупаевЮ.Е. Стресовi реакцii рослин // Харк. держ. аграрн. ун-т. – Харкiв, 2001. – 173 с. Платонова А.А., Костишин С.С. Вмiст малонового диальдегiду та активнiсть антиоксидантних ферментiв у проростках гороху за дii iонiв кадмiю // Физиология и биохимия культ.

растений. – 2000. – 32, № 2. – С. 146-150.

Вивчення вмісту білка в зерні озимої пшениці та системи генетичного контролю

ЛИСА Л.Л.

Інститут фізіології рослин та генетики НАН України вул. Васильківська, 31/17, м. Київ, 03022, Україна е-mail: LLysa@yandex.ru

Отримання пшеничного зерна високої якості є пріоритетною ціллю в агровиробництві збіжжя. При цьому особливо значимим показником якості зерна виступає вміст білка, який в останній період завдяки активній селекції за вектором високої врожайності у сучасних сортів, в кращому випадку, залишався на рівні з вихідними формами (Панченко, Лучной, Леонов, 2005; Пинчук, 2007).

Тому ідентифікація системи генетичного контролю вмісту білка в зерні, використовуючи в якості об’єкту досліджень сучасні сорти озимої пшениці, має на меті поповнення знань про спадкову основу формування якісних характеристик збіжжя з наступним використанням отриманої інформації для розробки стратегії створення високобілкових сортів пшениці.

Дослідження проводились у відділі експериментального мутагенезу та в польових умовах дослідного господарства Інституту фізіології рослин і генетики НАН України. Об’єктом досліджень слугували сорти озимої пшениці (Альбатрос оде-