Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений



Сторінка5/11
Дата конвертації02.04.2018
Розмір1.96 Mb.
ТипСборник
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

УЧАСТИЕ 1 L-МІО-ІНОЗОТОЛ 1 -ФОСФАТСИНТАЗЫ В NO-ЗАВИСИМОМ ОПОСРЕДОВАНИИ ОКСИДАТИВНОГО СТРЕССА, ІНДУЦИРОВАННОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОМ B

Литвин Д.И.1, Портниченко Г.В.1, Емец А.И.1, Бергуню К.2, Блюм Я.Б.1

1Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины, ул.Осиповского 2а, г.Киев, 04123, Украина; 2Институт биологии растений-UMR 8618, Орсе, Франция

Изучение механизмов воздействия ультрафиолета В (УФ-В) на живые организмы приобрело большую актуальность в течение последних десятилетий, в связи с повышением количества УФ-В излучения, вызванного активным разрушением атмосферного озонового слоя. Одним из эффектов, инициируемых повышенным уровнем данного спектра солнечного излучения является развитие клеточных процессов приводящих к оксидативному стрессу. Известно, что мио-инозитол и его производные играют одну из критических ролей в жизнедеятельности растительной клетки. Данные соединения принимают участие в функционировании значительного количества клеточных процессов, к числу которых относят регуляцию устойчивости клетки к внешним стрессовым воздействиям. Поскольку метаболизм мио-инозитолов тесно взаимосвязан с сигнальным каскадом NO, который в свою очередь также играет ключевую роль в регуляции клеточных реакций на действие биотических и абиотических факторов, задачей данной работы было установить их синергетическое влияние на развитие оксидативного стресса, индуцированного УФ-В. Эксперименты проводили на 7-дневных проростках мутантной линии и растений дикого типа Arabidopsis thaliana, которые выращивались при 16ч/8ч режиме освещения при 3200 лк. Облучение растений УФ-В проводили на твердой агаризованой среде MS следуя протоколу, описанному в (Lytvyn et al., 2010), дозы облучения составляли 34 and 81 кДж/м2. Для изучения развития оксидативного стресса использовали клеточные линии A. thaliana, мутантной по 1 L-мио-инозитол 1-фосфат синтазе 1 (atips1) – ферменту, являющимся критичным в биосинтезе мио-инозитола. Для количественного определения уровня оксидативного стресса в реальном времени мутантная линия и растения дикого типа были трансформированы геном, кодирующим слитую белковую конструкцию редокс-чувствительного белка roGFP2 и глютарредоксина - grx1-rogfp. Влияние NO на развитие оксидативного стресса исследовали, используя донор NO – нитропруссид натрия (SNP). В результате был выявлен ярко выраженный тканеспецифический эффект действия УФ-В, как индуктора оксидативного стресса как в растениях дикого типа, так и в мутантных по atips1. Клетки различных тканей корня оказались более чувствительными к действию излучения по сравнению с фотосинтезирующими тканями. Предварительная обработка растений SNP перед облучением выявила четко выраженный протекторный эффект даного донора NO. Так, предобработка растений дикого типа 100 μМ SNP вызывала в тканях корня снижение уровня оксидативного стресса при облучении 34 кДж/м2 УФ-В более чем в 3, 6, и 16 раз для клеток сосудов, апикальной меристемы и зоны элонгации, соответственно. В клетках мутантных растений был отмечен подобный результат. При облучении дозой 81 кДж/м2 были обнаружены закономерности, указывающие на вовлеченность atips1 в процессы опосредования воздействия УФ-В. В частности, в большинстве тканевых локализаций предобработка растений SNP не имела должного восстановительного эффекта ввиду мощности данной дозы ультрафиолета. Однако, в образцах мутантных растений наблюдали существенное статистически достоверное протекторное воздействие NO на клетки зоны элонгации корня и клетки сосудов. Полученные результаты дают нам основания утверждать как о непосредственном влиянии сигналинга оксида азота на регуляцию опосредования оксидативного стресса, так и о вовлечении в эти процессы 1 L-мио-инозитол 1-фосфат синтазы.

Lytvyn D.I., Yemets A.I., Blume Ya.B. UV-B overexposure induces programmed cell death in a BY-2 tobacco cell line // Environ Exp Bot. – 2010. – Vol. 68(1). – P.51-57.



Стресс и регуляция развития растений
анализ степени жаро- и засухоустойчивости изогенных по генам контроля темпов развития линий пшеницы

Головина И.В., Данилюк И.А.

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
Пшеница - ценнейшая продовольственная культура, которая занимает ведущее место в зерновом балансе нашей страны. Её продуктивность зависит от реализации генетически заложенных потенций урожайности, а также влияния конкретных погодно-климатических условий, действующих на определенном этапе развития растения (Моргун, 2010). Известно, что продолжительность онтогенеза, тип развития (яровой/озимый) и её скорость у пшеницы детерминированы двумя генетическим системами – системой генов VRN, контролирующих потребность в яровизации и системой генов PPD, определяющих степень фоточувствительности растения (Стельмах, 2000). Генетические эффекты данных систем на ряд агрономических признаков – структура урожая, продуктивность, белковость зерна достаточно хорошо изучены. Однако, в литературе отсутствуют данные об исследовании опосредованного влияния данных генетических систем на стресс-толерантность пшеницы. В современных условиях изменяющего климата, сопровождаемых регулярными засухами и экстремально высокими температурами (Моргун, 2010), представляется актуальным исследование эффектов данных генетических систем, контролирующих тип и темпы развития растений на степень их засухо- и жаростойкости. Целью данной работы было проведение скрининга степени засухо- и жаростойкости изогенных по генам контроля типа и темпов развития линий пшеницы. Объектами исследования служили моногеннодоминантные почти изогенные (near isogenic lines) по системе генов VRN и PPD линии мягкой пшеницы, а также сорт, в генотипе которого созданы данные линии – Мироновская 808. Засухо- и жароустойчивость определяли экспресс-методом по прорастанию семян в условиях стресса, по приросту биомассы и линейным показателям роста проростков. Также о степени засухоустойчивости судили по накоплению пролина, а жаростойкости – определяя температурный порог коагуляции белков цитоплазмы. Результаты экспериментов показали, что все исследованные изолинии проявляют более высокую степень жаростойкости, чем засухоустойчивости. Изолинии по системе генов PPD характеризуются большей степенью жаростойкости, в то время как изолинии по системе генов VRN проявляют повышенную засухоустойчивость. Установлено, что корневая система обладает большей засухоустойчивостью, а надземная часть характеризуется повышенной жаростойкостью. Среди набора VRN изолиний минимальной устойчивостью к засухе и высокой температуре характеризуется изолиния VRN В1а, а максимальными показателями - линия VRN А1а. Среди PPD изолиний более устойчивы генотипы PPD А1а и PPD D1а, а максимальную чувствительность к стресс воздействиям проявляет изолиния PPD В1а. Таким образом, изолинии характеризующиеся быстрыми темпами развития и слабой фоточувствительностью проявляют более высокую степень засухо- и жаростойкости по сравнению с медленноразвивающейся изолинией, показавшей минимальные показатели засухо- и жаростойкости.

Моргун В.В., Киризий Д.А.. Шадчина Экофизиологические и генетические аспекты адаптации культурных растений к глобальным изменениям климата // Физиология и биохимия культ. растений. – 2010. – Т.42, №1. – С.3-23.

Моргун В.В., Швартау В.В., Киризий Д.А. Физиологические основы формирования высокой продуктивности зерновых злаков // Физиология и биохимия культ. растений. – 2010. – Т.42, №5. – С.371-393.

Стельмах А.Ф., Файт В.И., Мартынюк В.Р. Генетические системы типа и контроля скорости развития мягкой пшеницы // Цитология и генетика. – 2000. – Т.34, №2. – С.39-45.



Стресс и регуляция развития растений
ОЦІНКА ВМІСТУ АНТОЦІАНІВ У РОСЛИН РІПАКУ ЗА ДІЇ ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ТА РЕГУЛЯТОРА РОСТУ ТРЕПТОЛЕМУ

Бакун В., Пацула О., Терек О.

Львівський національний університет імені Івана Франка, кафедра фізіології та екології рослин, вул. Грушевського, 4, м. Львів, 79005, Україна, е-mail: vira_b87@ukr.net

Різке загострення екологічної ситуації у світі в результаті антропогенного впливу, підвищення концентрації важких металів в оточуючому середовищі та посилення їх впливу на живі організми роблять проблему адаптації та стійкості рослин однією з центральних у сучасній фізіології рослин. Поглинання важких металів рослинами призводить до призупинення росту і розвитку, порушення фотосинтезу, дихання та інших біохімічних процесів. Крім того, надходження їх у рослинні клітини призводить до оксидантного стресу, через утворення активних форм кисню. У багатьох випадках зростання життєздатності рослин за несприятливих умов досягають шляхом застосування регуляторів росту. У цьому разі ефективність захисної дії регуляторів росту різна залежно від форми та сили стресового чинника, а також від виду рослини. Отримання ж надійних протекторів можливе лише після з’ясування механізмів формування стійкості рослин за їхньою допомогою. Відомо, що регулятори росту рослин, створені в Інституті нафтохімії та біоорганічної хімії НАН України, позитивно впливають на ріст сільськогосподарських культур (Пономаренко, 2001). Одним із таких сучасних регуляторів є трептолем – комплекс 2,6-диметилпіридин-l-оксид з бурштиновою кислотою – 50г/л та Емістиму С – 1,0г/л (ІБОНХ НАНУ, МНТЦ «Агробіотех», ЗАТ «Високий урожай») (Грицаєнко та ін., 2008).

Метою нашої роботи було виявити особливості впливу іонів цинку і купруму та регулятора росту трептолему на вміст антоціанів у рослин ріпаку. Досліди проводили на проростках ріпаку (Brassica napus) сорту Микитинецький. Насіння пророщували протягом 3 діб у чашках Петрі на зволоженому трептолемом, у концентрації 1 мл/л, фільтрувальному папері. Після цього проростки пересаджували на розчини, які містили: цинк (10-3М) і купрум (10-5М) сульфати та поживне середовище Холланда-Арнона. Контролем слугували рослини, вирощені на поживному середовищі Холланда-Арнона. Через 7, 14 та 21 добу у дослідних та контрольних рослин визначали вміст пігментів. Антоціани екстрагували та визначали за методом Beggs та Wellmann (Jaleel et al., 2009). Антоціани є природними пігментами, які належать до флавоноїдів. Вони широко поширені серед квітів, фруктів та овочів і відповідають за яскраві кольори, такі як оранжевий, червоний і синій. Вони відіграють певну роль у антиоксидантній системі рослин – дозволяють протистояти абіотичним стресам (Neill, Gould, 2003).

Встановлено, що дія іонів цинку та міді призводить до збільшення концентрації антоціанів у 2 рази відносно контролю. У рослин, вирощених з додаванням регулятора росту, виявлено зростання вмісту антоціанів у порівнянні з рослинами, які росли на середовищі з іонами цинку та купруму. Застосування трептолему призводить до посилення дії антиоксидантної системи рослин ріпаку, що виявляється у значному збільшення рівня пігментів антоціанів. Показано, що антоціани входять до складу антиоксидантної системи рослин, активність якої визначає їх рівень стійкості до впливу різних чинників в процесі онтогенезу.

Грицаєнко З.М., Пономаренко С.П., Карпенко В.П., Леонтюк І.Б. Біологічно активні речовини в рослинництві. – К., ЗАТ «НІЧЛАВА», 2008. – 352 с.

Пономаренко С.П. Створення та впровадження нових регуляторiв росту рослин в агропромисловому комплексi України // Ефективнiсть хiмiчних засобiв у пiдвищеннi продуктивностi сiльськогосподарських культур: Зб. наук. праць. — Умань: Уманська державна аграрна академія, 2001. — С. 15–23.

Jaleel C.A., Wang G., Ahmad P., Ikram-ul-Haq (2009) Changes in the photosynthetic characteristics of Catharanthus roseus L. as a result of exogenous growth regulators Plant Omics Journal, 2009. – 2(4). – P.169-174.

Neill S.O., Gould K.S Anthocyanins in leaves: light attenuators or antioxidants // Functional Plant Biology, 2003. – 30 – Р. 865–873.



Стресс и регуляция развития растений
Фотопериодическая регуляция темпов развития и распределения азотсодержащих метаболитов

у изогенных линий пшеницы

Хань Бин

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
Система генов VRN (vernalization) контролирует потребность в яровизации и определяет тип развития (яровой или озимый) растений пшеницы (Стельмах и др., 2000). По результатам современных молекулярно-генетических исследований установлено, что гены VRN (три-пять локусов) у мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) взаимосвязаны друг с другом и могут экспрессироваться или репрессироваться под влиянием фотопериодического сигнала (Trevaskis and al., 2006). Целью данной работы было исследование генетической детерминации содержания и распределения азотсодержащих соединений по органам главного побега при фотопериодической индукции коротким днем (9 часов) у изогенных по генам VRN линий мягкой пшеницы. Объектами исследования служили почти изогенные NILs по генам VRN моногеннодоминантные линии мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) двух сортов – высокостебельного Мироновская 808 и короткостебельного Ольвия. Растения выращивали на экспериментальном участке кафедры физиологии и биохимии растений ХНУ имени В.Н. Каразина микроделяночным способом. В фенофазу кущения опытные растения подвергали воздействию фотопериодической индукции коротким 9-часовым световым днем в течение 3-4 недель. Результаты исследований показали, что влияние короткого фотопериода удлиняло период всходы-колошение (ПВК) у всех изолиний обоих исследуемых сортов. Максимальную чувствительность к действию фотопериодической индукции коротким днем проявила изолиния VRN-B1a, а минимальную - изолиния Vrn D1a. В фенофазу колошения-цветения распределение общего азота между частями главного побега происходило следующим образом: максимальное содержание азота было в листьях (45 – 64 %), меньшее в формирующихся колосьях (22 – 40 %), а минимальное – в стеблях (14 – 21 %). У линий сорта Мироновская 808 распределение азота в колосе в фазе колошения соответствует темпам развития растений. Изучение содержания свободных аминокислот в различных органах главного побега при фотопериодической индукции коротким днем показало однотипную реакцию изолиний обоих сортов. Короткий фотопериод стимулировал биосинтез свободных аминокислот во всех органах растения – листьях, стеблях и особенно значительно в формирующихся колосьях. Определение степени белковости зерна в фенофазу полного созревания показали, что у линий сорта Ольвия содержание белка в зерне выше, чем в зерне линий сорта Мироновская 808. На коротком дне у линий сорта Мироновская 808 отмечена четкая обратная корелляция между продолжительностью периода всходы-колошение и содержанием белка в зерне. У линий сорта Ольвия, наоборот, изолиния VRN A 1a, опережающая другие линии по темпам развития, характеризуется максимальным накоплением белка в зерне за короткий вегетационный период. Таким образом, в ходе проведенных экспериментов установлено, что генетическая детерминация генами VRN темпов развития растений пшеницы в условиях действия короткого фотопериода опосредованно влияет на процессы распределения между органами азотсодержащих метаболитов.
Стельмах А.Ф., Файт В.И., Мартынюк В.Р. // Цитология и генетика. – 2000. – Т.34,№2. – С.39-45.

Trevaskis B., Hemming M. N., Peacock W. J. and Dennis E. S. // Plant Physiol.2006.− V.140. – P. 1397-1405.



Стресс и регуляция развития растений
МИКРОТРУБОЧКИ КАК КОМПОНЕНТЫ СИГНАЛЬНЫХ КАСКАДОВ, ОПОСРЕДОВАННЫХ ОКСИДОМ АЗОТА, ПРИ ОБЛУЧЕНИИ РАСТЕНИЙ УФ-B

Красиленко Ю.А.*, Шеремет Я.А., Емец А.И, Блюм Я.Б.

Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины, ул. Осиповского 2а, г.Киев, 04123, Украина; *e-mail: j_krasylenko@ukr.net
Оксид азота (NO) является универсальной сигнальной молекулой в каскадах, обеспечивающих морфогенез растений и их реакцию на действие абиотических и биотических стрессовых факторов. Известно, что возрастание интенсивности потока ультрафиолета-В (280-315 нм), одного из постоянных абиотических факторов в составе солнечной радиации, определяет направление фотоморфогенеза растений и, наряду с изменениями климата, влияет на основные показатели их жизнедеятельности. Поскольку цитоскелет является движущей силой развития растений, было предположено, что его элементы, в особенности, микротрубочки (МТ), могут являться мишенями для действия УФ-В. Недавно нами было установлено, что организация сети МТ в клетках главных корней проростков Arabidopsis thaliana, экспрессирующих химерный ген gfp-map4, определяется опосредованным содержанием в них NO (Емец и др., 2009). Принимая во внимание тот факт, что действие многих абиотических факторов, в том числе, и УФ-В, преимущественно приводит к возрастанию уровня эндогенного NO, нами было изучено влияние предобработки проростков донором NO нитропруссидом натрия (НН) и перехватчиком NO 2-(4-карбоксифенил)-4,4,5,5-тетраметилимидазолин-1-оксил-3-оксидом (к-ФTИO) с последующим облучением проростков дозами УФ-В (6,8–68 кДж/м2) на организацию МТ в различных типах клеток, а также процессы роста и развития корней, опосредованные МТ. Было установлено, что само по себе облучение УФ-В приводил к дозозависимому замедлению роста главных корней и нарушению их морфологии, а именно, к раздуванию и формированию избыточного количества корневых волосков, что сопровождалось рандомизацией и/или деполимеризацией МТ как в клетках эпидермиса, так и в клетках кортекса (Krasylenko et al., 2011). В то же время, предобработка облучённых проростков НН в концентрации 100 μМ через 48 ч приводила к восстановлению роста корней, ингибированного УФ-В, что не было отмечено после предобработки к-ФТИО. Более того, НН, в отличие от к-ФТИО, также частично восстанавливал морфологию главных корней A. thaliana и организацию МТ в их эпидермальных клетках, нарушенную под воздействием УФ-B. Следовательно, донор NO способен защищать организацию МТ и опосредованные ними процессы от разрушительных эффектов УФ-В. Поскольку организация МТ зависит от содержания NO при облучении повышенными дозами УФ-В, нами предположено, что МТ при УФ-B стрессе могут быть компонентами сигнальных каскадов, в которых NO является вторичным посредником.
Емец А.И., Красиленко Ю.А., Шеремет Я.А., Блюм Я.Б. Реорганизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке // Цитология и генетика. – 2009. – Т. 43, № 2. – С. 3–10.

Krasylenko Y., Yemets A., Sheremet Y., Blume Y. Nitric oxide as a critical factor for perception of UV-B irradiation by microtubules in Arabidopsis // Physiologia Plantarum.– 2011. – in press.

Стресс и регуляция развития растений
ЗАЛУЧЕННЯ ФОСФАТИДИЛХОЛІН-ГІДРОЛІЗУЮЧИХ ФОСФОЛІПАЗ С ДО РЕАКЦІЙ РОСЛИН НА ДІЮ ЧИННИКІВ БІОТИЧНОГО СТРЕСУ

Покотило І.В.1, Кравець В.С.1, Мартінец Я.2

1Інститут біоорганічної хімії і нафтохімії НАН України,

02660,Україна, Київ, вул. Мурманска 1; e-mail: pokotylo@bpci.kiev.ua

2Інститут експериментальної ботаніки АН Чеської Республіки,

16502, Чеська Республіка, Прага, вул. Розвойова 263
Механізми внутрішньоклітинної трансдукції сигналів, що залучають продукти каталізу мембранних фосфоліпідів за участю фосфоліпаз у якості вторинних месенджерів, на сьогодні постають одними з головних чинників регуляції метаболізму клітин рослин як за фізіологічних умов, так і за умов дії стресових чинників середовища. В той же час, біотичний стрес зумовлений дією патогенних мікроорганізмів постає одним з ключових факторів втрат врожайності і зумовлює необхідність активного впровадження методів застосування індукторів резистентності рослин та вивчення молекулярних механізмів їх внутрішньоклітинної дії.

Полярній фосфоліпід фосфатидилхолін відомий у якості основного компоненту біологічних мембран та здатен виступати у ролі субстрату для фосфоліпаз С (ФЛС) та D, що забезпечують продукцію діацилгліцеролу та фосфатидної кислоти у якості молекул залучених до внутрішньоклітинного сигналінгу. Припускається, що нещодавно ідентифіковані фосфатидилхолін­–гідролізуючі ФЛС рослин, відомі у якості регуляторів активності протеїнкіназ С у ссавців, також залучаються до клітинної регуляції у рослин.

За допомогою використання флуоресцентно-міченого фосфоліпіду фосфатидилхоліну було продемонстровано швидкі зміни у рівні продукції діацилгліцеролу (ДАГ) у клітинах культур тютюну BY2 та Арабідопсису AtH у відповідь на дію фітогормонів асоційованих зі станом біотичного стресу та еліситорних сполук.

Рівень ДАГ у мембранах клітин істотно змінювався за умов впливу ліпополісахаридів з клітинних стінок бактерій та термо-інактивованих патогенів Pseudomonas syringae, а також за дії специфічного еліситору flg22 – N-кінцевого 22-амінокислотного пептиду бактеріального білку флагеліну. Також продемонстровано зміну рівня продукції ДАГ за умов дії рослинних гормонів - саліцилової кислоти та метилжасмонату, що залучені до процесів регуляції взаємодії рослина-патоген.

Аналіз мутантних рослин Арабідопсису з нокаутованими генами шести ідентифікованих ізогенів ФХ-ФЛС показав, що дані рослини характеризувались суттєво зниженим рівнем стійкості за умов ураження патогенними бактеріями.

Аналіз експресії генів методом полімеразної ланцюгової реакції у реальному часі дозволив виявити активацію експресії двох ізогенів фосфатидилхолін гадролізуючих ФЛС за умов атаки патогенних бактерії Pseudomonas Syringae у перші вісім годин після інфікування.

В дослідженні розглядається можлива участь фосфатидилхолін­–гідролізуючих ФЛС, нового компонента рослинного фосфоліпазного сигналізування, у регуляції захисних механізмів клітин рослин спрямованих на захист проти дії патогенів.

Робота виконана за підтримки гранту Міжнародного Фонду Вишеград.

Стресс и регуляция развития растений
АКТИВАЦІЯ ЛІПІДНОЇ СИГНАЛІЗАЦІЇ ТА АНТИОКСИДАНТНИХ СИСТЕМ КЛІТИН РОСЛИН ЗА ДІЇ МЕДІАТОРІВ БІОТИЧНОГО СТРЕСУ

Яковенко О.М., Калачова Т.А., Кретинін С.В., Кравець В.С.

Інститут біоорганічної химії та нафтохімії НАН України,

02660,Україна, Київ, ул. Мурманська 1; e-mail: yon@bpci.kiev.ua
Вплив стресових факторів біотичного походження індукує в організмі рослин швидкі та багатогранні метаболічні реакції. Первинна відповідь спостерігається вже у перші хвилини після ураження і є неспецифічною для поранення, інфекції чи інвазії. Подальша дивергенція адаптивних реакцій відповідно до типу та способу живлення патогену реалізується вже за участі фітогормонів саліцилової та жасмонової кислот, що асоційовані відповідно з біотрофними та некротрофними патогенами. Однак у клітинах рослин існують універсальні системи вторинних посередників, через які проходить більшість сигнальних каскадів. Такими посередниками є фосфатидна кислота, що є продуктом активації ферментів ліпідного метаболізму, зокрема фосфоліпази D та діацилгліцеролкіназ та активні форми кисню, баланс яких у клітині регулюється головним чином ферментними системами генерації та детоксифікації. Проведені нами дослідження з використанням [33P] мічення рослинних тканин та наступного аналізу спектру фосфоліпідів виявили індуковане екзогенною саліциловою кислотою (СК) підвищення вмісту фосфатидної кислоти у проростках сої, що свідчить про активацію ферментів ліпідного метаболізму. Для дослідження внеску фосфоліпази D у СК-індуковане накопичення фосфатидної кислоти в середовище інкубації тканин вводили 1-бутанол, включення якого в реакцію гідролізу фосфоліпідів призводить до утворення специфічного продукту – фосфатидилбутанолу. За таких умов 30 та 60 хвилинний вплив СК індукував підвищення вмісту фосфатидилбутанолу більш ніж вдвічі, що свідчить про включення фосфоліпази D в каскад реакцій, активованих фітогормоном.

Нами було показано зміни балансу активностей ферментних антиоксидантних систем рослин сої та накопичення в тканинах ендогенного пероксиду за впливу СК та ЖК, причому максимальний ефект було зафіксовано за умов спільної дії обох медіаторів імунних реакцій. Виявлена за дії досліджених гормонів інтенсифікація процесів перекисного окислення ліпідів супроводжувалася зниженням загальної відновлювальної активності фенольних антиоксидантів. Зафіксоване в ході роботи підвищення активності супероксиддисмутази необхідне для детоксифікації супероксидних радикалів, продукованих НАДФН-оксидазою у відповідь на дію медіаторів біотичного стресу. В свою чергу, зниження активності каталази запобігає остаточній деградації активних форм кисню та забезпечує підтримання вмісту пероксиду на рівні, необхідному для забезпечення розвитку імунних реакцій рослинного організму. Таким чином, отримані нами дані свідчать про залучення ферментів ліпідного сигналінгу і тонкої регуляції систем генерації та детоксикації активних форм кисню в реакції клітин рослин за дії медіаторів біотичного стресу.



Дослідження виконані за підтримки Грантів НАН України №8-11. Сортове насіння сої люб’язно надане Інститутом землеробства УААН.
Стресс и регуляция развития растений
РЕГУЛЯТОРНА ДІЯ NO У РОСЛИН ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ В УМОВАХ ПРИРОДНОЇ ПОСУХИ

Жук І.В.

ННЦ «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Дослідження сигнальних систем та регуляторних процесів у рослин дозволило встановити визначну роль оксиду азоту NO у цих процесах (Красиленко та ін., 2010). З’ясовано, що ендогенний синтез NO відбувається у різних компартментах клітини. NO задіяний у адаптивних реакціях, сигнальних системах. Показано, що NO бере участь в регуляції продихів. Захисну роль NO пов’язують з його здатністю до детоксикації активних форм кисню, зупинки окиснення ліпідів вільними радикалами та фрагментації ДНК. Нами в умовах модельних лабораторних та польових дослідів було показано, що достресова обробка рослин пшениці продуцентом NO – нітропрусидом натрію – зменшувала негативну дію високотемпературного стресу та посухи на проростки озимої та рослини ярої пшениці (Жук, Капустян, Мусієнко, 2009; Жук, Мусієнко, 2010).

Метою подальших досліджень було вивчення регуляторної ролі NO у рослин озимої пшениці сортів Поліська 90, Харус, Донська напівкарликова. Досліди проводили на дерново-підзолистому ґрунті в умовах Київської області. Обробку рослин донором NO нітропрусидом натрію в концентрації 0,5 мМ проводили у фазі трубкування. Після обробки рослин протягом подальшого онтогенезу проводили дослідження водного статусу та антиоксидантної активності листків, морфометричних параметрів та продуктивності рослин. Встановлено, що у оброблених донором NO рослин пшениці відбувалась стабілізація водного статусу листків, що зменшувало втрати води рослинами в умовах дефіциту води у ґрунті. Виявлено, що у всіх досліджених сортів протягом періоду трубкування-формування зерна активність пероксидаз у клітинах мезофілу прапорцевих листків зменшувалась, а в період молочної стиглості зерна незначно зростала, порівняно з відповідними значеннями у контрольному варіанті. Очевидно, регуляторна роль NO проявилась у зменшенні окиснювального стресу у озимої пшениці в умовах природної посухи. Показано, що обробка рослин озимої пшениці у фазі трубкування підсилювала ростові процеси в прапорцевих листках, збільшувала довжину колоса, кількість зерен у колосі, масу 1000 зерен. Найбільш значні зміни у кількості та масі зерен відзначено у сортів Поліська 90 та Харус. Продуктивність рослин озимої пшениці, які були оброблені донором NO, зростала на 4 ц/га у сорту Поліська 90, на 9 ц/га – у сорту Харус і на 2 ц/га – у сорту Донська напівкарликова. Відносний внесок окремих складових формування продуктивності у кожного сорту після дії NO суттєво відрізнявся. У сортів Харус та Донська напівкарликова значно збільшувалась висота рослин та довжина колоса, однак кількість колосків у колосі у всіх сортів змінювалась незначно. Кількість зерен у колосі та маса 1000 зерен найбільше зростала у сортів Харус та Донська напівкарликова. Отже, кінцева продуктивність рослин формувалась як складова всіх компонентів структури врожаю. Таким чином, регуляторна дія NO у рослин озимої пшениці в умовах природної посухи полягала у зменшенні інтенсивності окиснювального стресу, втрат води, стимуляції ростових процесів у період формування останнього міжвузля та прапорцевого листка.

Жук І.В., Капустян А.В., Мусієнко М. М. Захисна роль оксиду азоту за дії високотемпературного стресу на рослини пшениці // Вісник Київського національного університету ім. Тараса Шевченка. Серія "Інтродукція та збереження рослинного різноманіття" – 2009. – Вип. 26 – С. 69 – 71.

Жук І. В., Мусієнко М. М. Вплив оксиду азоту на рослини пшениці в умовах посухи // Вісник аграрної науки – 2010. – №5 (685) – С. 32 – 34.

Красиленко Ю.А., Емец А. И., Блюм Я. Б. Функциональная роль оксида азота у растений // Физиология растений. – 2010. –Т.57, №4. – С.483 – 494.

Стресс и регуляция развития растений
ВЕГЕТАТИВНЕ ПОНОВЛЕННЯ ІНТРОДУКОВАНИХ ВИДІВ РОДУ RHUS L. В УМОВАХ НАЦІОНАЛЬНОГО ДЕНДРОЛОГІЧНОГО ПАРКУ «СОФІЇВКА»

НАН УКРАЇНИ

Ковальчук Т.Д.

Національний дендрологічний парк «Софіївка» НАН України
Результатом успішності інтродукції видів роду Rhus L. (Rhus typhina L., Rhus typhina ‘Laciniata’, Rhus glabra L. (Каталог…, 2000) у Національному дендрологічному парку «Софіївка» є акліматизація та натуралізація рослин, які здатні без особливого догляду рости, давати насіння та кореневі паростки. Здатність природного поновлення забезпечує неперервність і спадкоємність життя. У більшості деревних рослин домінує насіннєве поновлення. У даних представників роду Rhus в умовах дендропарку переважає вегетативне поновлення над насіннєвим. Це пояснюється тим, що виповненість насіння в суцвіттях варіює у Rhus typhina L. від 27,05% до 0,97%, Rhus typhinaLaciniata’ — 3,69 % —1,9%, Rhus glabra L.— 46,6% та дані види самосіву не дають.

Вегетативне поновлення, порівняно з насіннєвим, характеризується певними особливостями. Розрізняють поросль кореневу та від пня, і кореневі паростки (Крамер, Козловский, 1963). Поросль від пня — це пагони, які ростуть від кореневої шийки і від нижніх частин стовбура дерева, розвивається із раніше утворених сплячих бруньок. Коренева поросль розвивається із додаткових бруньок, які ростуть між корою і деревиною кореневих лап. Кореневі паростки розвиваються із додаткових або адвентивних бруньок на коренях, їх утворення збільшується при механічному пошкодженні. На коренях додаткові бруньки утворюються ендогенно внаслідок діяльності меристеми (Мороз, Гришко-Богменко, 1994; Джуран, 2001). Їхня будова не відрізняється нічим від звичайних верхівкових і пазушних бруньок.

Розмноження дерев кореневими паростками ― явище дуже рідкісне, воно притаманне типово для листяних дерев і дуже рідко зустрічається у хвойних. Всі листяні дерева в різних місцях свого поширення утворюють не однозначну кількість порослі. Інтенсивність утворення кореневих паростків обумовлюється такими факторами, як вид дерева, час рубки, розмір батьківського дерева і ділянки. Завдяки кореневим паросткам відбувається природне поновлення представників роду Rhus у дендропарку «Софіївка». Інтенсивність паросткового поновлення обумовлюється вище зазначеними факторами. Значно збільшується кількість паростків при механічному пошкодженні кореневої системи Rhus, ранньовесняним видаленням кореневих паростків. Спостерігаємо тенденцію до збільшення інтенсивності паросткового поновлення при збільшенні віку посадок Rhus, на горбистих ділянках південної експозиції, де зменшується кількість вологи у ґрунті, на ділянках із малою рослинною навантаженістю. В залежності від призначення посадок контролюється кількість особин в угрупованні, тому що він часто поводить себе як інвазійна рослина за рахунок паросткового поновлення. Хоча не створює конкуренції для вікових аборигенних видів деревних рослин.
Джуран В.М. Морфологія рослин. Лабораторні заняття: (Навч. посібник). Переяслав-Хм.: «Вісник Переяславщини» , 2001. — 146 с.

Крамер П.И., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. — Москва: ГОСЛЕСБУМИЗДАТ, 1963. — 56З с.

Каталог рослин дендрологічного парку «Софіївка» / [Білик О.В. та ін.]; під ред І.С. Косенка. — Умань: дендрологічний парк «Софіївка» НАН України, 2000. — 160 с.

Мороз І.В., Гришко-Богменко  Б.К. Ботаніка з основами екології: Навч. Посібник.― К.: Вища шк.., 1994.― 240 с.: іл.



Стресс и регуляция развития растений
НАКОПИЧЕННЯ ТА РОЗПОДІЛ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ В ОРГАНАХ

ВИНОГРАДНОЇ РОСЛИНИ

Кузьменко Є.І.

Національний науковий центр «Інститут виноградарства і виноробства ім. В.Є. Таїрова»
Одним із джерел забруднення ампелоценозу важкими металами (ВМ) є викиди автотранспорту. Накопичення ВМ у ґрунті безпечно лише до тих пір, поки рослини здатні протистояти їх транслокації в організм та акумуляцій в їстівних частинах. Якщо вміст металів в урожаї винограду перевищить їх гранично допустимі концентрації (ГДК), тоді виноградна продукція може представляти серйозну небезпеку для здоров’я населення.

Метою дослідження було визначення вмісту ВМ – Pb, Cu, Zn, Fe в органах виноградної рослини. Дослідження впливу ВМ, з викидів автотранспорту, проводили на технічному сорті винограду Сухолиманський білий на виноградній плантації, розташованої поруч з автотрасою. Ґрунт – чорнозем південний малогумусний важкосуглинковий на карбонатному лесі. Дослідна ділянка була умовно розділена на чотири зони – І (0–25 м), ІІ (25–50 м), ІІІ (50–75 м), ІV (75–100 м). Відлік починався з 1 ряду винограднику. Повторність досліду – триразова. Контрольна ділянка знаходилась на значній відстані від автошляху. Визначення вмісту ВМ проводили на ААС С–115. Для екстракції ВМ з рослинних зразків (однорічні пагони, листки, суцвіття, грона) використовували розчин 10 % НСl.

В результаті проведених досліджень було виявлено, що найбільший вміст свинцю містився в органах рослин І і ІІ зони. З віддаленням від джерела забруднення, в ІІІ і ІV зоні, вміст свинцю поступово зменшувався, досягаючи контрольних показників. Так, перевищення вмісту Pb в органах рослин І та ІІ зон відносно контролю становило: для пагонів – 1,6–1,4, для листків – 1,8–1,6, для генеративних органів – 1,5–1,3, відповідно. Вміст свинцю в органах рослин ІІІ зони, також, дещо перевищував показники контрольного варіанту. В IV зоні вміст свинцю в рослинах суттєво не відрізнявся від контролю.

Акумуляція міді, цинку та заліза в рослинах дослідних зон мала протилежний від свинцю характер. Так, при аналізі вмісту металів з І до IV зони спостерігалось, навпаки, підвищення вмісту вищевказаних металів. На нашу думку така закономірність пов’язана з значним накопиченням свинцю в ґрунті І-ІІІ зон, та значно меншою акумуляцією інших металів, що привело до формування антагоністичних відносин між Pb, з одного боку та Cu, Zn, і Fe, з іншого, при поглинанні металів рослиною. Вміст міді, цинку та заліза у рослинах IV зони суттєво не відрізнявся від контролю.

Було встановлено, що за ступенем насиченості ВМ органи виноградної рослини розташовувались в наступному порядку: листки > пагони > суцвіття/грона. Вміст ВМ у вегетативних органах рослин ми порівнювали з класифікацією В.Б. Ільїна [Ильин, 1991], а в гронах винограду – з показниками ГДК [Виноград, 1994]. Було виявлено, що вміст металів у вегетативних органах та врожаї винограду дослідних зон знаходився в межах встановлених норм.
Виноград свіжий технічний. Технічні умови: ДСТУ 2366–94. – Київ: Держстандарт України, 1994. – С. 2–3.

Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва–растение [Текст] / В.Б. Ильин. – Новосибирск: Наука, 1991. – 151 с.


Стресс и регуляция развития растений
ПОСТТРАВМАТИЧНІ РЕГЕНЕРАЦІЙНІ ПРОЦЕСИ РОДУ PYRUS L.

Кучер Н.М., Опалко О.А.

Національний дендрологічний парк «Софіївка» НАН України, Умань
В основі вегетативного розмноження багатьох рослин, у тому числі представників роду Pyrus L., є здатність до регенерації. Це стосується і вкорінення живців (відновлювальна регенерація), і зрощування тканин при щепленні (одна з форм посттравматичної регенерації). Регенерація є одним з головних неспецифічних способів захисту рослин від усякого роду пошкоджень, які погіршують стан рослин. Через травмовані місця проникають різні патогенні мікроорганізми, тому швидкість гоєння і його якість мають велике значення (Кренке, 1950; Косенко та ін., 2008), а особливо для багаторічних плодових, до яких належить груша.

Впродовж тривалого життя деревних рослини трапляються різноманітні травми, тому посттравматичну регенераційну здатність представників роду Pyrus L., як і інших рослин, необхідно враховувати як при проектуванні ландшафтних композицій, так і при плануванні строків садіння та операцій догляду (Опалко, 2006).

Груша, як і більшість плодових рослин, має велику кількість видів, декоративних і плодових форм (Матвієнко, 2006), що різняться за регенераційною здатністю.

Для вивчення динаміки регенераційного потенціалу деревних плодових культур, у Національному дендропарку «Софіївка», протягом 2008–2010 виконували дослідження посттравматичної регенераційної здатності in vivo представників роду Pyrus L. за розробленою О.А. Опалко (2004) методикою. Вивчали закономірності прояву регенераційної здатності сортів Бере Десятова, Уманська ювілейна, Княгиня Ольга і Софія, з яких у середньому за роки досліджень найвища регенераційна здатність була у Бере Десятова та Княгиня Ольга. Протягом сезону високу активність регенераційних процесів у досліджених сортів спостерігали у період з травня до середини серпня з двома-трьома хвилями підвищеного регенераційного потенціалу, що дещо різнилися за календарними датами у кожного з сортів та у різні роки досліджень.


Косенко І.С. Постравматичні регенераційні процеси у рослин / І.С. Косенко, О.А. Опалко, А.І. Опалко // Автохтонні та інтродуковані рослини України: Зб наук праць НДП Софіївка НАН Украіни –– Умань, 2008 –– С. 10–15.

Кренке Н.П. Регенерация растений / Кренке Н.П. –– М.; Л.: Изд- во АН СССР, 1950. –– 667  с.

Матвієнко М.В. Груша в Украні / Матвієнко М.В., Бабіна Р.Д., Кондратенко П.В. –– К.: Аграрна думка УААН, 2006. –– 320 с.

Опалко О.А. Вивчення посттравматичного регенераційного потенціалу вегетативних органів плодових культур непрямими методами / О.А. Опалко, А.І. Опалко // Селекція плодових і овочевих культур. Практикум: Навчальний посібник / Опалко А.І., ЯценкоА.О., Опалко О.А., Мойсейченко Н.В. –– Умань, 2004. –– C. 147–149.

Опалко О.А. Регенерационная способность как критерий использования рода Malus Mill. в ландшафтных композициях // Труды Тбилисского ботанического сада. / О. Опалко, А. Опалко. –– 2006. –– Т. 96. –– C. 187–189.
Стресс и регуляция развития растений
ВЛИЯНИЕ ФОТОПЕРИОДА НА состав И СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕВОДОВ симбиотического аппарата ИЗОГЕННЫХ по Е-генам ЛИНИЙ СОИ

Попова Ю.В.

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, кафедра физиологии и биохимии растений
Фотопериодические условия значительно изменяют темпы развития растений, одной из причин этого является изменение накопления и оттока ассимилятов и их перераспределение между аттрагирующими центрами в растении (Чиков, 1987; Цибулько, 1998). Углеводы, синтезирующиеся растением, являются важным фактором для обеспечения веществом и энергией процесса фиксации молекулярного азота клубеньковыми бактериями бобовых растений (Проворов, 2006).

Однако влияние фотопериода на состав и содержание углеводов, поступающих в симбиотический аппарат изогенных линий сои, не исследовано. Нами ранее показано, что короткий день снижает содержание сахаров в клубеньках у фотопериодически нейтральных (ФПН) сортов и не влияет на их содержание у короткодневных (КД) сортов сои (Zhornyak, Avksentyeva, 2007).

Использование в качестве модельных объектов изогенных линий сои, созданных в генофонах сортов Clark, несущих доминантные и/или рецессивные аллели Е-генов, позволяет изучить эффекты этих генов на функционирование и формирование симбиотического аппарата.

В связи с изложенным, целью данной работы было изучить влияние фотопериода на состав и содержание углеводов симбиотического аппарата изогенных по Е-генам линий сои.

Материалом для исследования служили линии сои сорта Clark, различающиеся состоянием аллелей Е-генов: ФПН линия с генотипом е1е2е3, КД линия с генотипом Е1Е2Е3. Растения выращивали в полевых условиях на экспериментальном участке кафедры физиологии и биохимии растений Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина. На стадии третьего настоящего листа одну часть растений подвергали влиянию короткого фотопериода (9 часов), а другую часть продолжали выращивать в условиях естественного длинного дня (16 часов). Содержание водорастворимых углеводов определяли в клубеньках по Швецову и Лукъяненко.

Результаты исследований показали, что содержание моно- и олигосахаров, а также общая сумма сахаров меньшая как у ФПН растений так и у КД растений при выращивании в условиях короткого дня. После прекращения воздействия коротким фотопериодом содержание углеводов в клубеньках обеих изогенных линий сои оставалось более низким, чем на длинном дне. Однако уровень снижения этого показателя более значителен у КД линии, чем у ФПН. Вероятно, Е-гены участвуют в накоплении продуктов ассимиляции в листьях и способствуют их поступлению в корневую систему для обеспечения симбиотического аппарата энергетическим и пластическим материалом.


Проворов Н.А., Долгих Е.А. Метаболическая интеграция организмов в системах симбиоза // Журнал общей биологии. – 2006. – Т.67, №6. – с. 403-422

Цибулько В.С. Метаболические закономерности фотопериодической реакции растений. – Киев.: Аграрна наука, 1998. – 182с.

Чиков В.И. Фотосинтез и транспорт ассимилятов. – М.: Наука, 1987. – 192с.

Zhornyak J., Avksentyeva O. The influence of photoperiod on the content and composition of sugars in Glycine Max (L.) Merr. // Proceedings of the 111 International Yong scientists conference “Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution” (Odessa, 15-18 May, 2007). - Odessa: Pechtniy dom, 2007. – P. 79-80.


Стресс и регуляция развития растений
ДИФЕРЕНЦІЙНА ЕКСПРЕСІЯ ДЕФЕНЗИНУ PsDef2 В ОРГАНАХ СОСНИ ЗВИЧАЙНОЇ НА РІЗНИХ ЕТАПАХ ОНТОГЕНЕЗУ

Юсипович Ю.М., Ковальова В.А., Гут Р.Т.

Національний лісотехнічний університет України

79057 м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 103;e-mail: rgoutmollab@ukr.net
Рослинні дефензини є складовою частиною індукованих і конститутивних механізмів захисту рослин проти стресових чинників (Thomma et al., 2002). На сьогодні для сосни звичайної відомо два представника цієї групи протеїнів – PsDef1 і PsDef2, гени якi було клоновано в лабораторії молекулярно-генетичних маркерів рослин кафедри лісівництва Національного лісотехнічного університету України (Ковальова та ін., 2007, 2008, 2010). Рівень гомології між двома протеїнами складає 87 %. Раніше нами було показано специфіку експресії дефензину PsDef1в різних органах Pinus sylvestris (Юсипович та ін., 2011).

Метою дослідження було визначити експресію гена PsDef2 (GenBank No. EF 455617) у різних органах на різних етапах онтогенетичного розвитку сосни звичайної. Експресію дефензину 2 визначали у зрілому насінні, незрілому насінні, яке зібране із серпневих стробіл, восьмиденних проростках, вегетативних (корінь, кора, хвоя, бруньки) та генеративних органах (макро-, мікростробіли, пилок) 15-річної сосни. Дослідження експресії здійснювали на рівні мРНК, методом полімеразної ланцюгової реакції з попередньою зворотною транскрипцією (ЗТ-ПЛР), використовуючи специфічні праймери до послідовності PsDef2. Умови проведення ПЛР: (95 °C – 5хв; 95 °C – 1хв; 53,5 °C – 1хв; 72°C – 1хв (25 циклів); 72 °C – 10 хв.). Довжина продуктів ампліфікації становила 210 п.н. Як контроль транскрипції слугував ген 60s рибосомального білка L 44.

Електрофоретичний аналіз ПЛР продуктів показав наявність ампліконів очікуваної довжини дефензину 2 сосни звичайної в зрілому насінні, корі, коренях, хвої та вегетативних бруньках (в період зимового спокою). Високий рівень експресії дефензину 2 виявлено у різних частинах восьмиденних проростків – корінці, гіпокотилі й сім’ядолі. Крім вегетативних PsDef2 експресується у генеративних органах Pinus sylvestris – мікростробілах і макростробілах поточного року. У пилку та незрілому насінні продукти гену PsDef2 не виявлено.

Присутність продуктів експресії гену PsDef2 у насінні, проростках, вегетативних та генеративних органах вказує на те, що дефензин 2 є невід'ємним компонентом імунної системи захисту сосни звичайної на різних етапах її онтогенетичного розвитку. Подальші дослідження впливу гормонів (саліцилату, ясминату) на рівень експресії дефензину 2 сосни звичайної дозволять з'ясувати шляхи регуляції експресії даного білка.



Робота підтримана грантом ДФФД України (проект № Ф41.4 /049).
Ковальова В.А. Дефензини в геномах рослин родини Pinaceae // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук-техн. праць. – Львів: НЛТУ України. 2010. – Вип. 20.2. – С. 32–36.

Ковальова В.А., Гут І.Т., Гут Р.Т. Отримання рекомбінантного дефензину 1 сосни звичайної та його антифунгальна активність // Біополімери і клітина. – 2008. – Т 24, № 5. – C. 337–385.

Ковальова В.А., Криницький Г.Т., Гут Р.Т. Аналіз експресії дефензину в процесі проростання насіння сосни звичайної // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук-техн. праць. – Львів: НЛТУ України. – 2007. – Вип. 17.8. – С. 24–27.

Юсипович Ю. М., Ковальова В.А., Гут Р. Т. Органоспецифічна експресія дефензину 1 (PsDef1) у Pinus sylvestris L. // Наук. вісник НЛТУ України: Зб. наук-техн. праць. – Львів: НЛТУ України. – 2011. – Вип. 21.3. – С. 44–49.

Thomma B., Cammue B., Thevissen K. Plant defensins // Planta. – 2002. – Vol. 216, № 2. – P. 193–202.

Стресс и регуляция развития растений
Формирование и продуктивность ассимиляционного аппарата изогенных по е-генам линий сои в процессе фотопериодической индукции

Юхно Ю.Ю., Малышко А.С.

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, каф. физиологии и биохимии растений
Процессы роста и развития растительного организма находятся под контролем генома и регулируются рядом внутренних и внешних факторов. Одним из факторов окружающей среды, которые сильнее всего влияют на скорость перехода к генеративной фазе, является фотопериод. Ответная реакция растений на продолжительность фотопериода, фотопериодическая реакция, не только затрагивает процесс развития растений, вызывая изменения ростовых процессов, а также является определяющим фактором по отношению к процессам фотосинтеза, влияя на его интенсивность и направленность распределения его продуктов (Киризий, 2004). В свою очередь, фотосинтез является необходимым условием осуществления фотопериодической реакции (Цибулько, 1998).

Материалом для исследований служили линии сои (Glycine max (L.) Merr.) сорта Clark, изогенные по Е-генам, любезно предоставленные Национальным центром генетических ресурсов растений Украины. Они отличаются по фотопериодической чувствительности, которая зависит от состояния Е-локусов: E1/е1, E2/е2 и E3/е3. Растения выращивали в полевых условиях на природном длинном дне (16 ч.) и искусственно сокращенном до 9 часов. В течение опыта – до начала фотопериодической индукции, через 7 и 14 дней ее действия – определяли индекс листовой поверхности – ИЛП, фотосинтетический потенциал посевов – ФСП и чистую продуктивность фотосинтеза – ЧПФ (Ничипорович, 1966). ­­

Результаты исследований показали, что на протяжении опыта у всех линий на длинном дне происходило возрастание ИЛП, ФСП и ЧПФ. Самый высокие значения данных показателей были у короткодневных (КД) линий Е1Е2Е3 и Е1е2е3, а также у фотопериодически нейтральной (ФПН) линии е1е2Е3, чуть меньше – у ФПН линии е1Е2е3. ФПН линия е1е2е3 характеризовалась самыми низкими значениями данных показателей среди всех линий на длинном дне.

Под влиянием короткого дня происходило снижение уровня изучаемых показателей в большинстве случаев по сравнению с длинным днем. Сильнее всего короткий фотопериод влиял на изменение ИЛП и ЧПФ. Наиболее чувствительными оказались линии с доминантными Е1 и Е3 локусами – Е1Е2Е3, е1е2Е3 и Е1е2е3: ИЛП соответственно ниже на 26%, 24% и 14%, а ЧПФ на 52%, 50 и 65%, чем на длинном дне. Сокращение фотопериода меньше всего влияло на изменение ИЛП и ЧПФ у линий с нейтральной фотопериодической реакцией – е1Е2е3 и е1е2е3.

Таким образом, исследованные лини с разной фотопериодической чувствительностью различаются по характеру и степени изменения ИЛП, ФСП и ЧПФ в разных фотопериодических условиях. Наиболее чувствительными к влиянию короткого фотопериода оказались линии с доминантными Е1 и Е3 локусами, самой низкой чувствительностью характеризовалась линия с полным рецессивным генотипом.
Киризий Д.А. Фотосинтез и рост растений в аспекте донорно-акцепторных отношений. – К.: Логос, 2004. – 192с.

Ничипорович А.А., Строганова Л.Е., Власова М.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах. – Л.: Изд-во АН СССР, 1966. – С. 45-68.

Цибулько В.С. Метаболические закономерности фотопериодической реакции растений. – Киев: Аграрна наука, 1998. – 182с.

Молекулярная генетика растений
ПОЛІМОРФІЗМ УКРАЇНСЬКИХ СОРТІВ ПШЕНИЦІ ЗА 11-М ЕКЗОНОМ ЛОКУСУ LR34

Карелов А.В.1,2, Пірко Я.В.2, Козуб Н.А.1,2, Созінов І.О.1, Блюм Я.Б.2, Созінов А.А.2

1Інститут захисту рослин Національної Академії Аграрних наук України, м Київ

e-mail: plant_prot@ukr.net, hromogen-black@ukr.net

2Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, e-mail: iht@i.kiev.ua
Бура іржа, що викликається дводомним грибом Puccinia triticina Erikss., є однією із найбільш розповсюджених і шкодочинних хвороб пшениці (Triticum aestivum L.), втрати врожаю від якої можуть скласти від 3 дo 10-15 ц/гa й більше (http://agroua.net). «Резистентний» алельний стан локусу Lr34 забезпечує невидоспецифічну стійкість до цієї хвороби на рівні дорослої рослини, в перші 7-10 днів інфікування зменшуючи кількість урединій на одиницю площі листа й інгібуючи розвиток гриба за «повільним» типом (Kolmer, 1996; Bolton et al., 2008). Гаплотипи пшениці по локусу Lr34 розрізняються за інсерцією-делецією в екзоні 11, що дало можливість створити кодомінантний STS-маркер cssfr5 (Evans et al., 2009), інсерцією-делецією в екзоні 10, нуклиотидними замінами в інтроні 4 та екзоні 12. Всього за останніми даними нараховують 5 гаплотипів із яких, проте, лише один фенотипічно проявляється як «резистентний», однак, цілком вірогідними є й інші гаплотипи (Dakouri et al., 2010).

Досліджували сорти озимої м'якої пшениці, створені в Селекційоно-генетичному інституті НААН України (СГІ), Миронівському інституті пшениці ім. В.М. Ремесла НААН України (МІП), Інституті фізіології рослин і генетики НАН України (ІФРіГ) на поліморфізм за 11-м екзоном, для чого використовували кодомінантний маркер cssfr5 (Evans et al., 2009). Метою дослідження був попередній аналіз вибірки сортів м’якої пшениці української селекції за одним із найбільш характерних молекулярно-генетичних маркерів «резистентного» алельного стану (Dakouri et al., 2010) із тим, щоби в подальшому більш глибоко проаналізувати кожну із отриманих груп сортів за можливими гаплотипами.

Із 51 сорту селекції СГІ, згідно результатам ПЛР, 31 ніс делецію в 11 екзоні, асоційовану із «резистентним» алельним станом локусу Lr34. Це свідчить про те, що при створенні сортів пшениці в СГІ, вірогідно, активно використовували селекційний матеріал, що містив локус Lr34 в «резистентному» алельному стані як і про певну спрямованість селекційного відбору в південній степовій зоні України. Серед сортів створених МІП та ІФРіГ лише 4 з 30 проаналізованих несли делецію в 11-му екзоні, асоційовану із «резистентним» алельним станом.

Частотність делеції у 11-му екзоні локусу Lr34 серед сортів пшениці української селекції є досить високою і становить приблизно 44%, що значно вище, ніж в європейських сортів. Проте важливим лишається питання про уточнення гаплотипів проаналізованих сортів, зокрема таких, які, згідно маркеру cssfr5, мають «резистентний» гаплотип.


Bolton M.D. Lr34-Mediated Leaf Rust Resistance in Wheat: Transcript Profiling Reveals a High Energetic Demand Supported by Transient Recruitment of Multiple Metabolic Pathways / M.D. Bolton, J.A. Kolmer, W.W. Xu, D.F. Garvin // MPMI. − V. 21, №12. – 2008. P. 1515–1527.

Dakouri A. Fine-mapping of the leaf rust Lr34 locus in Triticum aestivum (L.) and characterization of large germplasm collections support the ABC transporter as essential for gene function / A. Dakouri, B.D. McCallum, A.Z. Walichnowski, S. Cloutier // Theor. Appl. Genet. – V. 121 – 2010. − P. 373–384.

http://agroua.net/plant/chemicaldefence/sickness/s-3/

Kolmer L.M. Genetics of resistance to wheat leaf rust / L.M. Kolmer // Annu Rev. Phytopathol. – 1996 – V. 34. – P. 435−55.



Молекулярная генетика растений
УСПАДКУВАННЯ МОРФОЛОГІЧНИХ ОЗНАК ЛУСКИ У ІНТРОГРЕСИВНИХ ЛІНІЙ М’ЯКОЇ ПШЕНИЦІ

Єфіменко Т., Антонюк М., Терновська Т.

Лабораторія генетики та клітинної біології, Національний університет „Києво-Могилянська академія”, Київ; e-mail:centaureinae@gmail.com
Дослідження генетичного контролю морфологічних ознак м’якої пшениці (Triticum aestivum L.) має фундаментальне (Khlestkina et al., 2008) та практичне значення (Caballero et al., 2010). Рослинний матеріал, з яким ми працюємо, містить в геномі інтрогресії від дикорослих родичів пшениці з роду Aegilops (Жиров, 1989).

Інтрогресивні лінії пшениці відрізняються одна від одної та від рекурентного генотипу Аврора за кольором луски та наявністю опушення луски, а також за алелями мікросателітних локусів. Популяції F2 від схрещування ліній з контрастними характеристиками між собою та з генотипом Аврора були досліджені за морфологічними ознаками та деякими молекулярно-генетичними (мікросателітними локусами Xcfd92 та Xgdm111, специфічними до хромосоми 1D, генами Gli, специфічними до хромосом 1-ї та 6-ї гомеологічних груп) маркерами.

При вивченні популяцій F2 від циклічних схрещувань, було встановлено, що гени Rg2, Rg3 та iRg3 беруть участь у контролі коричневого забарвлення луски. Ген Bg2 контролює чорне забарвлення луски. Зчеплення між проаналізованими мікросателітними локусами та кольором луски відсутнє, скоріш за все через полігенний контроль ознаки. Три гени залучені в контролі ознаки опушення луски: Hg1, Hg2 та IHg. Інтрогресивні лінії відрізняються одна від одної за одним, двома чи трьома з цих генів. Один з цих генів зчеплений з геном Bg2. Для однієї комбінації схрещування показана переважна передача гліадинових компонентів, що контролюються геном GliD1 від одного з компонентів схрещування, локалізованим у хромосомі 1D. Всі інші гени Gli, локалізовані у хромосомах 1A, 1B, 6A, 6B та 6D, розщеплюються за Менделем у популяціях F2. Одна з ліній цієї комбінації схрещування походить від Аврозис (AABBSshSsh), що має гаметоцидну хромосому 4Ssh в своєму геномі. Отже, переважне спадкування гена GliD1 може бути пов’язано з транслокацією гаметоцидного гена на хромосому 1D.
Жиров Е.Г. Геномы пшеницы: исследование и перестройка: Дис. ... док. биол. наук: 03.00.15. – Краснодар. – 1989. – 366 с.

Caballero L., Peña R. J., Martin L. M. et al. Characterization of Mexican Creole wheat landraces in relation to morphological characteristics and HMW glutenin subunit composition // Genetic Resources and Crop Evolution. – 2010. – Vol. 57. – P. 657-665.

Khlestkina E. K., Röder M. S., Salina E. A. Relationship between homoeologous regulatory and structural genes in allopolyploid genome – a case study in bread wheat // BioMed Central Plant Biology. – 2008. – Vol. 8, №88. – P. 1-14.
Молекулярная генетика растений
ЦИТОГЕНЕТИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА СТІЙКИХ ДО БОРОШНИСТОЇ РОСИ ЛІНІЙ ПШЕНИЦІ З ХРОМОСОМОЮ 4Ssh ТА БЕЗ НЕЇ І ГІБРИДІВ ЗА ЇХНЬОЮ УЧАСТЮ

Маньковська О.С., Терновська Т.К., Антонюк М.З.

Національний університет «Києво-Могилянська академія», лабораторія генетики і клітинної біології
М’яка пшениця Triticum aestivum (AABBDD) – одна з найважливіших сільськогосподарських культур на планеті, має гарну врожайність, цінні хлібопекарські якості, проте вона є збідненою на гени стійкості до біо- та абіотичних стресів (Qi et al, 2007). Дикорослі родичі пшениці є ресурсом стійкості, але для того, щоб передати її пшениці, потрібно подолати заборону на рекомбінацію між гомеологічними геномами. Гаметоцидні гени здатні в гетеро- та гемізиготному стані викликатти руйнування хромосом у зародку і у тих гаметах, які їх не містять, забезпечуюючи собі перевагу у спадкуванні і індукуючи рекомбінацію між негомологічними геномами (Endo, 1990).

Aegilops sharonensis (SshSsh) – дикорослий родич пшениці, який має в своєму геномі гаметоцидну хромосому з сильною дією 4Ssh. Крім того, цей вид містить гени стійкості до борошнистої роси. Перенести гени стійкості до геному м’якої пшениці стало можливим шляхом використання геномно-заміщеної форми Аврозис (AABBSS), яка є донором S-геному егілопсу. Було отримано стійкі до борошнистої роси лінії пшениці, як такі, що містять, так і ті, які не містять хромосому 4Ssh (Жиров, Терновская, 1993).

Нами було досліджено обидва типи таких ліній на предмет їх цитогентичної стабільності, передачі нащадкам гаметоцидної хромосоми з використанням її маркеру – ізоферменту бета-амілази, і характеру спадкування ознаки стійкості. Крім того, лінії було проскриновано з використанням поліморфізму алелів мікросателітних локусів, специфічних до хромосоми 3D пшениці, на наявність чужинних інтрогресій і проаналізовано електрофоретичні спектри гліадинів різних генерацій цих ліній.

В результаті було виявлено наявність значного поліморфізму гліадинів, як між генераціями одної лінії, так і між рослинами одної генерації. Цитологічне дослідження показало, що каріотип ліній має незначні відхилення від каріотипу сорту Аврора, проте усі лінії цитологічно стабільні. Розщеплення за алелями гена β-Amy-А1 серед нащадків F3 гібридів, у походженні яких брала участь лінія з 4Ssh, показало очевидний вплив гаметоцидної хромосоми на формування генотипів нащадків: було виявлено розщеплення за трьома алелями гена, в той час як на спектрі жодної з рослин, що брали участь у схрещуванні, не було одночасно компонентів, які відповідають усім трьом алелям. Очевидно, гаметоцидній ген ставши чинником перебудови ДНК при фомуванні гамет, спровокував появу нового алелю в нащадків. Розщеплення за алелями гена β-Amy-D1 серед нащадків F3 гібридів, у походженні яких брала участь лінія з 4Ssh характеризувалось перевагою гетерозигот 12 s з алелем A. sharonesis над гомозиготами за обома алелями. Це говорить про стійку гетерозиготність ліній, яка могла бути викликана дією гаметоцидної хромосоми. Було показано, що ген стійкості до борошнистої роси, розташований на хромосомі 3Ssh, має виражену перевагу в успадкуванні серед нащадків ліній-похідних Аврозісу, на основі чого зроблено припущення про транслокацію гаметоцидного гену на 3Ssh.
Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Передача пшенице Triticum aestivum L. хромосомы Aegilops sharonensis Eig. придающей ей устойчивости к мучнистой росе // Генетика. 1993. - Т. 29. - № 4. - С. 639-645.

Endo T.R. Gametocidal chromosomes and their induction of chromosome mutations in wheat. // Jpn. J. Genetics. – 1990. – № 65. – Р. 135-152.



Qi L., Friebe B., Zhang P., Gill B.S. Homoeologous recombination, chromosome engineering and crop improvement. // Chromosome Research. – 2007. – Vol. 15. – P. 3–19.

Молекулярная генетика растений
МІНЛИВІСТЬ ЗА ОЗНАКОЮ НАЯВНІСТЬ ВОСКОВОЇ ОСУТИ У ГЕНЕРАЦІЯХ ШТУЧНИХ АМФІДИПЛОЇДІВ ПШЕНИЦІ

Шпильчин В.В., Терновська Т.К.

Національний університет «Києво-Могилянська академія»

вул. Г. Сковороди, 2, Київ, 04655, Україна; e-mail: vshpylchyn@bigmir.net
Передача селекційно-корисних ознак до м’якої пшениці від близькоспоріднених родичів із застосуванням методів хромосомної інженерії часто призводять до порушення геномного гомеостазу, результатом чого стають неочікувані зміни у прояві деяких ознак, які доступні для спостереження. Ознака воскова осуга є саме такою ознакою. У пшениці наявність/відсутність воскової осуги контролюється домінантними промоторами W1, W2, Ws, розташованими на хромосомах 2ВS, 2B та 1В, а також домінантними інгібіторами Iw1, Iw2, Iw3 (хромосоми 2В, 2D та 1ВL) (McIntosh, 2011). Прояв цієї ознаки досліджується на таких об’єктах: 1) Авротика (AABBTT), амфідиплоїд від схрещування тетраплоїдного компоненту ААВВ м’якої озимої пшениці сорту Аврора – Triticum aestivum, AABBDD, (має воскову осугу) з диплоїдним видом Aegilops mutica (не має воскової осуги) (Жиров, 1989). Ініціальний амфідиплоїд був зеленим, тобто не мав осуги. Амфідиплоїд ААВВТТ одразу розщепився на три морфологічно різні форми: Авротику 1, яка нічим не відрізнялася від ініціального амфідиплоїда, Авротику 3 з більш рихлим колосом та Авротіку 2, яка мала на колосі невеликі остеподібні відростки. Саме в Авротіці 2 за кілька генерацій серед зелених рослин виявились блакитні, тобто і колос і листя були вкрити восковою осугою. Пізніше, за 8-10 років, блакитні рослини стали з’являтися серед зелених рослин Авротіки 1. Блакитна форма амфідиплоїда є константною, зелена у кожній генерації вищеплює блакитні рослини. 2) Міоза (AABBMtMt), амфідиплоїд між лінією твердої пшениці Mutiko italicum (AABB), з осугою, та диплоїдом Ae. comosa (MtMt ), без осуги. Ініціальний амфідиплоїд осуги не мав. За кілька генерацій серед зелених рослин стали з’являтися блакитні, та рослини з зеленим колосом на блакитному стеблі, які не відрізнялись від зеленої форми за жодною з інших ознак морфології рослин (Shpylchyn, 2011). Наші дослідження свідчать, що зелені та блакитні форми Авротіки 2 відрізняються за спектрами гліадинів та бета-амілази, а контрастні за восковою осугою форми Міози є ідентичними за даними біохімічними маркерами. В свою чергу аналіз із застосуванням SSR-праймерів показує різницю у спектрах блакитної та зеленої форми Міози. Результати гібридологічного аналізу даних форм не дають змоги пояснити успадкування ознаки жодною з моделей успадкування за Менделем. Можливою причиною цього є прояв нестабільності генома, а також епігенетичні механізми генетичної мінливості, що відбуваються в амфідиплоїдах під час формування їхнього геному (Shpylchyn, 2011). Одним із таких факторів, що спричиняє значні зміни у геномі та впливає на прояв та успадкування ознак є рух мобільних генетичних елементів. В даному повідомленні представлені результати аналізу геномно-доданих форм Авротіки 2 та Міози, що відрізняються за ознакою воскова осуга, із застосуванням праймерів до ретротранспозонів. Аналіз за допомогою маркерних систем IRAP та REMAP (Kalendar, 1999) дав змогу виявити різницю між формами штучно створених амфідиплоїдів, контрастних за ознакою воскова осуга.
Жиров Е. Г. Геномы пшеницы: исследование и перестройка // Краснодар. – Диссертация на соискание ученой степени доктор наук. – 1989. – 366 С.

Kalendar R, Grob T., Regina M., et al IRAP and REMAP: two new retrotransposon-based DNA fingerprinting techniques // TAG. – 1999. – Vol. 98. – P. 704-711.

McIntosh R.A. et al. Catalogue of gene symbols for wheat.

Shpylchyn V., Ternovska T. Changes in appearance of glaucousness in generations of amphidiploids in the Triticinae subtribe // Istanbul. – 9 Plant Genomics European Meetings. – 2011. – Abstract book. – P.68.



Молекулярная генетика растений


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Схожі:

Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconСборник тезисов научных работ
Стратегічно-інноваційний розвиток суб’єктів економічної системи в умовах глобалізації: Збірник тез ІІ міжнародної науково-практичної...
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconМихаил мурашкин записи 2008 года Дніпропетровськ "січ" 2010
В книге «Записи 2008 года» Михаила Георгиевича Мурашкина речь идет об инонаучной картине мира, которая включает в себя религиозное,...
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconСборник студенческих сочинений, посвященный 70-ой годовщине Победы нашего народа в Великой Отечественной войне
«Не гасни в сердце, памяти свеча»: сборник студенческих сочинений, посвященный 70-ой годовщине Победы нашего народа в Великой Отечественной...
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconСборник студенческих сочинений, посвященный 70-ой годовщине Победы нашего народа в Великой Отечественной войне
«Не гасни в сердце, памяти свеча»: сборник студенческих сочинений, посвященный 70-ой годовщине Победы нашего народа в Великой Отечественной...
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconЛ. Г. Авдєєв та ін. К. Іпк дсзу, 2014. 218 с
Международной научно- практической конференции (28 октября 014 г., г. Киев) : в ч. – Ч
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconСписок сформирован на основе электронного каталога, который создается с 1996 года
Алфавитный список сформирован на основе электронного каталога, который создается с 1996 года. Он полностью отображает фонд музыкальных...
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconОбговорення законодавства 16
Сильная украина объявляет национальный праймериз рейтинговый отбор кандидатов на выборы 15
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconСборник задач по начертательной геометрии : учебное пособие / Ю. И. Королев, С. Ю. Устюжина. Спб. Питер, 2008. 320 с
Королев Ю. И. Сборник задач по начертательной геометрии : учебное пособие / Ю. И. Королев, С. Ю. Устюжина. – Спб. Питер, 2008. –...
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconКарантин 02. 03. 2018-07. 03. 2018 Учитель початкових класів Пагулич Є. П
Математика сборник заданий с. 28 (1 столбик), с
Сборник тезисов 5-7 октября 2011 года г. Белая Церковь, Украина содержание клеточная биология растений iconХроніка культурного життя області
Дня соборності України «Наша свободная, неделимая, соборная Украина». Тут представлені унікальні фото українського маніфесту та військового...


База даних захищена авторським правом ©biog.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка