Инфоняня - Сайт для родителей и детей

Добро пожаловать, Гость
Логин: Пароль: Запомнить меня

Защитный эффект 24-эпибрассинолида на гормональный статус и рост проростков пшеницы

Защитный эффект 24-эпибрассинолида на гормональный статус и рост проростков пшеницы 3 года 6 мес. тому назад #1551

  • Админчик
  • Админчик аватар
  • Offline
  • Администратор
  • Сообщений: 1283
  • Репутация: 0
ВВЕДЕНИЕ

Исследование молекулярных механизмов гормональной регуляции стресс-устойчивости растений является на сегодняшний день одной из самых актуальных проблем современной биологии растений. Важная роль в регуляции антистрессовых программ в растениях отводится брассиностероидам – фитогормонам стероидной природы.
Брассиностероиды, наиболее близкие по своей структуре стероидным гормонам животных, как и другие фитогормоны, выполняют в растениях на протяжении всего онтогенеза разнообразные функции (Khripach et al., 2000; Sasse, 2003; Mussig, 2005; Bajguz, 2007; Nomura et al., 2007). Необходимость брассиностероидов для нормального протекания физиологических процессов в растениях подтверждают результаты опытов с использованием ингибиторов синтеза брассиностероидов, а также невосприимчивых к брассиностероидам и дефектных по их синтезу мутантов (Altmann, 1999). Это указывает на принадлежность брассиностероидов к уникальной группе эндогенных регуляторов роста фитогормональной природы, характеризующихся широким спектром физиологического действия (Khripach et al., 2000, Sasse, 2003; Mussig, 2005; Belkhadir et al., 2006), более того, высказывается мнение даже об их лидирующей роли среди фитогормонов (Khripach et al., 2000). Отличительной чертой брассиностероидов является их высокая ростстимулирующая активность в крайне низких концентрациях (10-10 – 10-12 М) (Mandava, 1988; Sakurai, Fujioka, 1993; Clouse et al., 1996; Sasse, 2003; Asami et al., 2005; Kim et al., 2007).
Важно отметить, что с самых первых опытов применения брассиностероидов было продемонстрировано их ярко выраженное защитное действие в отношении стрессовых факторов разной природы (Кулаева и др., 1989; Пустовойтова и др., 2001; Krishna, 2003; Mussig et al., 2006; Kagale et al., 2007; Jager et al., 2008), что указывает на их участие в развитии реакций, способствующих предадаптации растений к возможным стрессовым ситуациям. Однако цепь реакций по пути индуцирования брассиностероидами устойчивости растений к различным по природе повреждающим факторам среды пока далека от ясности. Это определяет актуальность исследований механизмов протекторного действия 24-эпибрассинолида, одного из наиболее активных представителей брассиностероидов, на растения, подвергнутых разнообразным стрессовым факторам среды.

Цель настоящей работы состояла в выявлении зависимости защитного действия 24-эпибрассинолида на рост проростков пшеницы от характера его влияния на гормональный статус растений в условиях засоления среды.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ интенсивности ростовых процессов предобработанных и необработанных ЭБ проростков пшеницы, подвергнутых засолению:
а) исследовать линейные параметры, сырую и сухую массу проростков в норме и при солевом стрессе;
б) провести анализ митотической активности клеток кончиков корней в норме и при действии 2%-ного хлорида натрия.
2. Сопоставить характер изменений в состоянии гормональной системы в предобработанных и необработанных ЭБ растениях в условиях засоления.






ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Характеристика брассиностероидов – фитогормонов стероидной природы

Химическое строение новых фитогормонов долго не удавалось расшифровать, так как комплекс брассинов включал в себя много различных веществ липидного характера, которые было трудно разделить и химически идентифицировать. Лишь в 1979 году Grove с сотр. удалось из 40 кг пыльцы рапса, собранной пчелами, выделить 4 мг кристаллического вещества, названного брассинолидом. Брассинолид действовал на рост второго междоузлия фасоли в значительно меньшей концентрации (10-50 нг. на междоузлие), чем очищенный комплекс брассинов - из чего следовало, что именно брассинолид - активный компонент этого комплекса.
Вслед за брассинолидом из различных растительных объектов были выделены близкие к брассинолиду стероиды, отличающиеся друг от друга структурой и уровнем биологической активности: 2-дезоксикастастерон, долихолид, эпибрассинолид, гомобрассинолид и другие. К настоящему времени в растениях разных таксономических групп идентифицировано более 60 близких к брассинолиду стероидов, различающихся по структуре и уровню биологической активности (Bishop,Yokota, 2001; Bajguz,Tretyn, 2003). Все эти вещества образуют группу близкородственных стероидов, обладающих качественно сходной биологической активностью, для которых было предложено общее название - брассиностероиды. Брассиностероиды характеризует сходство строения: как следует из названия, они относятся к стероидам. Освоение химического синтеза брассиностероидов открыло путь для изучения взаимосвязи между химическим строением и биологической активностью брассиностероидов. На основании проведенных работ сформулированы следующие основные требования к структуре активной молекулы брассиностероида: 1) транс-расположение колец А и В (5а-Н), 2) наличие 6-кетон или 7-окса-6-кетон в кольце В, 3) цис-а-ориентация ОН-групп при С-2 и С-3 ,4) цис-а-ориентация ОН-групп при С-22 и С-23 ,5) наличие алкила, присоединенного к С-24 (Thompson et а1., 1982). Приведенные данные говорят, что для проявления характерной для брассиностероидов биологической активности требуется определенное химическое строение.


24-эпибрассинолид

Тем не менее, синтезирован ряд нестероидных миметиков брассинолида (Andersen et а1., 2001), два из которых имеют значительную брассиностероидную активность, еще один имеет активность, сходную с брассинолидом, но только при совместном применении с индолилуксусной кислотой (ИУК) (Bach,Pharis, 2003).
Брассиностероиды являются характерными соединениями для всего царства растений. БС обнаруживаются во всех органах растений, при этом относительно высокий уровень БС (от 5 до 190 нг/г сырой массы) регистрируется в генеративных органах (Creelman, Mullet, 1997; Altmann, 1999). Действительно, высокий уровень экспрессии генов, задействованных в биосинтезе БС, наблюдается в развивающихся зародышах и семенах, хотя наиболее выражена экспрессия этих генов в апексах побегов (Sasse, 2003). В то же время обнаружен биосинтез БС и в первичных корнях кукурузы (Kim et al., 2005).
О способности БС к дистанционному транспорту по растению существуют данные, свидетельствующие, в частности, о транслокации экзогенных меченных БС из корня в побег в рисе, огурце и пшенице, скорее всего, с ксилемным соком (Sasse, 1997, 2003). Однако в растениях гороха не было найдено каких-либо доказательств транспорта БС по растению (Symons, Reid, 2004). Пока мало известно о тканеспецифичности БС и их субклеточной локализации (Almann, 1999). Хотя в связи с этим следует отметить данные, полученные на растениях арабидопсиса, об усиленном синтезе и накоплении БС по сравнению с другими тканями в апикальных меристемах побегов (Shimada et al., 2003).
На сегодняшний день имеются многочисленные данные, свидетельствующие о разнообразии проявлений физиологических эффектов брассиностероидов на различные растительные организмы, среди которых наиболее ярко выражены ростстимулирующая активность и защитное действие по отношению к широкому спектру неблагоприятных воздействий.

1.1 .1. Ростстимулирующая активность брассиностероидов
Ярко выраженный ростстимулирующий эффект брассиностероидов был выявлен уже с момента их открытия, причем, он проявлялся в чрезвычайно низких концентрациях (10-6-10-12 М) (Mandava, 1988; Asami et al., 2005),что является отличительной особенностью этих соединений не только от регуляторов субстратного действия, но и даже от «классических» групп фитогормонов.
О принадлежности БС к уникальному классу фитогормонов свидетельствует наличие специфических именно для них биотестов. Первый из предложенных и используемых до настоящего времени биотестов для БС - стимуляция роста второго междоузлия фасоли (Mitchell et al., 1970; Mussig, 2005). БС вызывают элонгацию, разбухание, искривление и расщепление междоузлий и, несмотря на то, что ИУК и гиббереллин способны проявлять активность в этом же биотесте, расщепление междоузлий характерно только БР. Более чувствительным к воздействию брассинолида в сравнении с первым является биотест по оценке скорости роста эпикотилей маша, который позволяет выявить его стимулирующий эффект в концентрации
10 -10 М и ниже (Gregory, Mandava, 1982). Часто для выявления активности БС используют чрезвычайно чувствительный тест по изменению угла отклонения листовой пластинки риса от влагалища листа (Wada et al., 1981), позволяющий регистрировать активность брассинолида в концентрации 0.0005 мкг/мл (Rao et al., 2002). Для сравнения, ИУК может проявлять слабый эффект в этом тесте лишь в концентрации 50 мкг/мл (Rao et al., 2002). Таким образом, БС проявляют высокую физиологическую активность в специфических для них биотестах.
Стимулирующий эффект брассиностероидов на рост растений проявляется при введении экзогенных брассиностероидов различными способами: полусухой обработкой семян, их инкрустацией и замачиванием, а также опрыскиванием растений в начале и конце фазы трубкования или цветения (Кефели и др., 1990). Так, полусухая обработка семян ячменя эпибрассинолидом и брассинолидом в широком диапазоне концентраций (10 -12- 10 -4 М) приводила к их стимулирующему действию на прорастание семян и рост семидневных проростков, однако при этом наблюдалась сортоспецифичность действия соединений (Чижова, Прусакова, 1996).
Ростстимулирующее действие БС на целые растения, изолированные органы, их отрезки обусловлено активацией роста клеток делением и растяжением. Активация деления клеток наиболее ярко продемонстрирована при использовании модельных систем. Например, 24-эпибрассинолид (ЭБ) существенно ускоряет деление изолированных протопластов китайской капусты. Усиление роста клеток растяжением под влиянием БС как в модельных системах (на этом основаны биотесты по выявлению их активности), так и интактных растений хорошо показано на разных видах растений (Clouse et al., 1996,Lee et al., 2000). Выявлен аддитивный эффект гиббереллина и БР на элонгацию клеток отрезков гипокотиля огурца (Katsumi, 1985), в ряде тест-систем синергический эффект ИУК и БС (Mandava, 1988). Ростстимулирующий эффект БС особенно высок в молодых растениях. БС вызывают элонгацию гипокотилей у растущих на свету растений арабидопсиса (Li et al., 2002). Важно подчеркнуть, что ингибитор синтеза БС брассиназол тормозит рост клеток гипокотилей растяжением (Asami et al.,2003; Symons et al.,2006).

Продолжение работы в архиве!

Это вложение скрыто для гостей. Пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы увидеть его.

Это сообщение имеет вложенный файл..
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь, чтобы увидеть его.

Администратор запретил публиковать записи гостям.
Модераторы: Админчик
Время создания страницы: 0.099 секунд

Понравилось? Поделись с друзьями: