WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 

«Н. И. Шевякова, член-корреспондент НАН Украины Л. И. Мусатенко, Л. А. Стеценко, Н. П. Веденичева, Л. В. Войтенко, В. Ю. Ракитин, академик НАН Украины К. М. Сытник, член-корреспондент Рос. АН Вл. ...»

УДК 581.195.7:632.11/15

© 2009

Н. И. Шевякова, член-корреспондент НАН Украины Л. И. Мусатенко,

Л. А. Стеценко, Н. П. Веденичева, Л. В. Войтенко, В. Ю. Ракитин,

академик НАН Украины К. М. Сытник,

член-корреспондент Рос. АН Вл. В. Кузнецов

Влияние засоления на содержание полиаминов

и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L .

Дослiджено вмiст ендогенних вiльних та кон’югованих полiамiнiв i фiтогормонiв у листках та коренях проросткiв Phaseolus vulgaris L. за дiї сольового стресу. Показано, що спрямованiсть вiдповiдi гормонального комплексу та пулу полiамiнiв проросткiв залежить вiд концентрацiї солi i вiдрiзняється у рiзних органах. Обговорюється взаємозв’язок мiж ендогенними фiтогормонами та полiамiнами при сольовому стресi .

Как известно, любое внешнее воздействие приводит к цепи качественных и количественных преобразований во всем комплексе эндогенных фитогормонов, что, в свою очередь, вызывает ответ на уровне генома и белкового синтеза. Среди многих вторичных мессенджеров, задействованных в трансдукции гормональных сигналов, в последнее время привлекают внимание полиамины универсальные органические поликатионы с высокой биологической активностью. Подобно фитогормонам, полиамины участвуют в процессах репликации, транскрипции и трансляции, в стабилизации мембран и модуляции активности ферментов, влияют на экспрессию генома, на рост и развитие растений в целом [1, 2]. Значительное внимание уделялось прямым и косвенным доказательствам взаимодействия полиаминов с ростиндуцирующими фитогормонами [3]. Однако системных исследований взаимосвязей между фитогормонами и полиаминами, в том числе в стрессовых условиях, не проводилось .

Целью проведенного нами исследования было изучение взаимозависимостей содержания эндогенных полиаминов и фитогормонов в проростках Phaseolus vulgaris L. при воздействии солевого (NaCl) стресса .

Семена фасоли (Phaseolus vulgaris L.) сорта Белозерная после стерилизации проращивали в чашках Петри, проростки переносили на водную культуру (среда Джонсон), и через 10 сут в питательную среду опытной группы растений одноразово вносили NaCl до концентраций 50, 100, 150 и 200 мМ. Спустя 96 ч экспозиции измеряли морфометрические параметры опытных и контрольных растений, а первичные листья и корни фиксировали в жидком азоте. Полиамины экстрагировали 5% HClO4, суспензию фильтровали, для определения конъюгированных полиаминов осадок и 1/2 объема фильтрата гидролизовали [4], индивидуальные полиамины определяли в виде их бензоильных производных методом ВЭЖХ [5] .

Фитогормоны выделяли и очищали по ранее описанной методике [6]. Окончательный анализ их качественного и количественного содержания проводили методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе Agilent 1200 LC с диодно-матричным детектором G 1315 B (США), колонка Eclipse XDB-C 18 .

Результаты исследования показали, что биомасса, линейные размеры листьев, корней и эпикотиля проростков снижались при всех концентрациях NaCl. Концентрация соли 200 мМ оказывала токсическое действие и вызывала некроз и опадение листьев, но корни при этом еще сохраняли жизнеспособность .

180 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, № 12 Рис. 1. Содержание свободных полиаминов в проростках фасоли при засолении. 1 контроль; 2 50 мМ NaCl; 3 100 мМ NaCl; 4 150 мМ NaCl; 5 200 мМ NaCl

–  –  –

Рис. 2. Содержание конъюгатов полиаминов в листьях фасоли при засолении а при концентрации 150 мМ их содержание резко снижалось и в спектре свободных полиаминов появлялся диаминопропан (ДАП) продукт окислительной деградации спермидина и спермина .





В корнях содержание свободных спермидина и спермина при действии соли изменялось незначительно, диамины, напротив, активно реагировали на засоление. При концентрации соли 50–100 мМ содержание свободного путресцина в корнях снижалось, а при 150–200 мМ NaCl наблюдалась его аккумуляция. По сравнению с путресцином изменения содержания свободного кадаверина в корнях имели противоположный характер. Так, в контроле определялись его следовые количества, при засолении 100 мМ NaCl аккумуляция свободного кадаверина достигла максимума, с увеличением содержания соли в среде уровень свободного кадаверина снизился, что свидетельствует об обратно коррелятивном отношении этих диаминов .

Содержание конъюгатов полиаминов в листьях проростков фасоли увеличивалось в присутствии 50–100 мМ NaCl (рис. 2). Конъюгаты ДАП в связанной форме обнаруживались лишь при засолении 100 мМ, а при 150 мМ NaCl количество связанных конъюгатов всех полиаминов, за исключением спермина, резко снижалось .

Анализ полученных результатов показал, что для растений фасоли на стадии 10-дневных проростков полиамины имели наибольшее значение в адаптации к засолению при действии 100 мМ NaCl. Это выразилось в транзиторном повышении в листьях проростков как содержания всех полиаминов в свободной и конъюгированной форме, так и в образовании конъюгированной формы ДАП. Можно предположить, что для участия полиаминов в адаптации проростков к засолению необходимо поддержание их пула на оптимальном уровне, что регулируется как на уровне их биосинтеза, так и деградации .

Существенные изменения наблюдались также в содержании свободных и связанных фитогормонов. Так, добавление в питательную среду NaCl вызывало весьма значительный подъем уровня свободной АБК в листьях (особенно при концентрации 100 мМ) и менее заметное в корнях (рис. 3), где повышалась и концентрация связанной АБК, тогда как

–  –  –

в листьях она снижалась. Уровень свободной ИУК в корнях под действием засоления изменялся несущественно, а связанной снижался вдвое при концентрации 50 мМ и увеличивался втрое при концентрации 100 мМ. Содержание свободной и связанной ИУК в листьях изменялось сходным образом: в присутствии 50 мМ NaCl концентрация гормонов снижалась, а при 100 мМ повышалась почти в 2 раза (см. рис. 3). Такое зависимое от концентрации влияние оказывала NaCl и на содержание цитокининов. В корнях под влиянием 50 мМ NaCl резко возрастал уровень зеатина, зеатинрибозида и зеатинглюкозида, тогда как при засолении 100 мМ NaCl содержание этих цитокининов повышалось не более, чем в 3 раза по сравнению с контролем (рис. 4). В листьях наблюдалась обратная ситуация: при концентрации 50 мМ NaCl уровень зеатиновых цитокининов снижался, а при 100 мМ резко ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, № 12 увеличивался в десятки раз (см. рис. 4). Наблюдаемые изменения содержания изопентениладенозина в листьях и корнях были подобны таковым для цитокининов зеатинового ряда, уровень же изопентениладенина изменялся несущественно .

Таким образом, под действием засоления происходят существенные изменения гормонального баланса фасоли, зависимые как от концентрации соли, так и от органа растения .

Ранее было показано, что при засолении концентрация АБК в растительных тканях резко увеличивается [7]. Под действием NaCl наблюдали как уменьшение содержания ИУК в растениях томата [8], ириса [7], так и накопление ИУК в листьях пшеницы [9], корнях кукурузы [10]. Очевидно, при интерпретации полученных данных необходимо учитывать как концентрацию соли, так и тип растительной ткани, а также продолжительность стресса [9]. Имеются сведения о снижении содержания цитокининов в ответ на солевой стресс, однако уровень различных их форм изменялся в различной степени [10, 11]. В целом можно сказать, что под влиянием засоления происходят изменения фитогормонального баланса, которые приводят к снижению ростовых показателей у различных растений .

В проведенных нами экспериментах накопление свободной АБК в корнях и листьях происходило параллельно с увеличением содержания кадаверина в этих органах, а в листьях, кроме того, с возрастанием уровня путресцина и спермина. Аккумуляция спермина, кадаверина и путресцина в листьях при добавлении в питательную среду 100 мМ NaCl совпадала с накоплением цитокининов. Следует отметить, что уровни полиаминов под влиянием засоления изменялись относительно пропорционально концентрации раствора, тогда как большинство фитогормонов реагировали на разные концентрации противоположным образом, особенно это заметно в случае цитокининов (например, увеличение содержания в корнях при 50 мМ и снижение при 100 мМ NaCl) .

Взаимосвязь между полиаминами и фитогормонами была установлена ранее в экспериментах с экзогенными обработками растений. Нанесение путресцина индуцировало возрастание содержания эндогенной ИУК и уменьшение активности ИУК-оксидазы у Vigna radiata L. [12], снижало вызванное солевым стрессом увеличение содержания АБК и повышало сниженное содержание цитокининов у растений гороха [11]. Аналогичные данные были получены для гороха и при водном стрессе [13]. Ряд полиаминов (спермин, спермидин, путресцин, кадаверин) подавляли цитокининовые эффекты у амарантуса и арабидопсиса [3] .

Как показали наши данные, в ответ на засоление изменяется уровень как полиаминов, так и фитогормонов. Прослеживается совпадение накопления свободных АБК и полиаминов в листьях в зависимости от концентрации соли. Изменения эндогенного содержания ИУК и цитокининов в сравнении с полиаминами имеют сложный характер. Полученные данные характеризуют взаимодействие полиаминов и фитогормонов в процессе адаптации к солевому стрессу у Phaseolus vulgaris, растений гликофитного типа, слабоустойчивых к засолению .

Для выявления общих закономерностей солеустойчивости представляет интерес проследить взаимодействие полиаминов и фитогормонов у растений-галофитов .

1. Кузнецов Вл. В., Радюкина Н. Л., Шевякова Н. И. Полиамины при стрессе: биологическая роль, метаболизм и регуляция // Физиология растений. – 2006. – 53. – С. 658–683 .

2. Paschalidis K. A., Roubelakis-Angelakis K. A. Spatial and temporal distribution of polyamine levels and polyamine anabolism in dierent organs (Tissues of tobacco plants. Correlations with age, cell division, expansion and dierentiation) // Plant Physiol. – 2005. – 138. – P. 142–152 .

3. Ракова Н. Ю., Романов Г. А. Полиамины препятствуют проявлению первичных эффектов цитокининов // Физиология растений. – 2005. – 52, № 1. – С. 59–67 .

4. Langebarteis C., Kerner K., Leonardi S. et al. Biochemical plant responses to ozone. I. Dierential induction of polyamine and ethylene biosynthesis in tobacco // Plant Physiol. – 1991. – 95. – P. 882–887 .

184 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, № 12

5. Flores H. E., Galston A. W. Analysis of polyamines in higher plants by performance liquid chromatography // Ibid. – 1982. – 69. – P. 701–708 .

6. Мусатенко Л. И., Веденичева Н. П., Васюк В. А. и др. Комплекс фитогормонов в проростках различных по устойчивости к повышенным температурам гибридов кукурузы // Физиология растений. – 2003. – 50, № 4. – С. 499–504 .

7. Yongyin W., Mopper S., Hasenstein K. H. Eects of salinity on endogenous ABA, IAA, JA and SA in Iris hexagona // J. Chem. Ecol. – 2001. – 27, No 2. – P. 327–342 .

8. Albacete A., Ghanem M. E., Mart nez-Andjar C. et al. Hormonal changes in relation to biomass partiu tioning and shoot growth impairment in salinized tomato (Solanum lycopersicum L.) plants // J. Exp .

Bot. – 2008. – 59, No 15. – P. 4119–4131 .

9. Ахиярова Г. Р., Сабиржанова И. Б., Веселов Д. С., Фрике В. Участие гормонов в возобновлении роста побегов пшеницы при кратковременном засолении NaCl // Физиология растений. – 2005. – 52, № 6. – С. 891–896 .

10. Калинина Н. А., Драговоз И. В., Яворская В. К. Фитогормональный баланс корней кукурузы на фоне действия хлоридного засоления и 6-БАП // Уч. зап. Таврич. нац. ун-та им. В. И. Вернадского. – 2001. – № 14(53), ч. 1. – С. 84–87 .

11. Hussein M. M., Nadia H., EL-Gereadly M., EL-Desuki M. Role of puterscine in resistance to salinity of pea plants (Pisum sativum L.) // J. Appl. Sci. Res. – 2006. – 2(9). – P. 598–604 .

12. Nag S., Saha K., Choudhuri M. A. Role of auxin and polyamines in adventitious root formation in relation to change in compounds involved in rooting // J. Plant Growth Regulation. – 2001. – 20, No 2. – P. 182–194 .

13. Sairam R. K., Aruna T. Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants // Curr .

Sci. – 2004. – 86, No 3. – P. 407–421 .

–  –  –

N. I. Shevyakova, Corresponding Member of the NAS of Ukraine L. I. Musatenko, L. A. Stetsenko, N. P. Vedenicheva, L. V. Vojtenko, V. Yu. Rakitin, Academician of the NAS of Ukraine K. M. Sytnik, Corresponding Member of the Russian AS Vl. V. Kuznetsov Salinity eect on polyamines and phytohormones content in Phaseolus vulgaris L. seedlings The content of endogenous free and conjugated polyamines and phytohormones in leaves and roots of Phaseolus vulgaris L. seedlings under salinity is studied. Responses of the hormonal complex and the polyamines pool depend on the salt concentration and are dierent in two organs. Relations between endogenous phytohormones and polyamines under salt stress are discussed .

ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, № 12




Похожие работы:

«1 1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Программа составлена в соответствии с требованиям Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования. Предлагаемая программа соответствует положениям Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образова...»

«4614267 ПЕТУХОВ ИВАН АЛЕКСЕЕВИЧ СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИКАТИОННЫХ ЛИПОФИЛЬНЫХ АГЕНТОВ ТРАНСФЕКЦИИ 02.00.10 — Биоорганическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук 2 5 ноя ?0Ю МОСКВА —2010 Работа...»

«ШАБАНОВА Маргарита Михайловна МНОГОЩЕТИНКОВЫЕ  ЧЕРВИ  СЕМЕЙСТВА  POLYNOIDAE (ANNELIDA,  POLYCHAETA).  СИСТЕМА  И  ФИЛОГЕНИЯ. 03.00.08  -  зоология АВТОРЕФЕРАТ диссертации  на  соискание ученой  степени кандидата  биологических  наук Москва 2004 Работа  выполнена  на  ка...»

«z R \m ?ппп Ha правах рукоппси ВЯТКШ! Александр Иванович РОД К Р А С О Д Н Е В (HE.MEROCALLIS L, BCtJEIlPH 03 00.05 -"Ботаника" АВТОРЕФЕРАТ диссертации, на соискание ученой степени кандидата биологических наук Q \J Новосибирск 2000 Работа выполнена в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН. Научный ру...»

«IIIII11 It II11IIIIIIIIII II III llllllllllllllllllllllllllll сЛ^/Z— 003483Э4 1 Ройтберг Михаил Абрамович Алгоритмы сравнительного анализа первичных структур биополимеров 03.00.28 Биоинформатика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-мате...»

«1. Цель изучения дисциплины "Биология". Цель освоения учебной дисциплины "Биология" для студентов специальности "Лечебное дело" состоит в формировании важнейших фундаментальных, системных знаний об уров...»

«КАШУТИНА ЕЛЕНА  ВАНОВНА И КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ В ПЕРВИЧНОЙ ДИАГНОСТИКЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАКА ЛЕГКОГО 14.00.19 -лучевая диагностика, лучевая терапия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва 2...»

«Межгосударственная координационная водохозяйственная комиссия Центральной Азии (МКВК) Канадское агентство международного развития (CIDA) Университет МакГилл Центр Брейса по управлению водными ресурсами Международная комиссия по ирригации и дренажу Публикации Тренингового центра МКВК. Выпуск 4 Ташкент 2004 Дорогие читатели! Пр...»

«КРУЖКОВА ЮлИJ1 Игоревна СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ КРЕСТЦОВО-ТАЗОВОГО КОМПЛЕКСА БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ (АМРНIВIА, ANURA) ЗООЛОГИJI 03.00.08. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учi!ной степени КандJ!дата биологических наук Санкт-Петербург Работа вwnопиева на кафедре зоолоrии позвоиочНЪ1х Саип-Петербурr...»






 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

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.