ВОРОНКОВ А.С., ЗАХАРОВА Е.В., КОВАЛЕВА Л.В. — 2015 г.

Прорастающая in vitro пыльцевая трубка, ставшая в последние годы объектом детальных и интенсивных исследований, является моделью для изучения механизмов половой репродукции у высших растений. На прорастающем in vitro мужском гаметофите петунии (Petunia hybrida L.) исследована потенциальная роль актинового цитоскелета (F-актина) в трансдукции гормональных сигналов в прогамной фазе оплодотворения. Впервые установлено, что экзогенные фитогормоны, такие как ауксин (индолил-3-уксусная кислота, ИУК) и цитокинин (кинетин), оказывают влияние на прорастание и полярный рост пыльцевых трубок, что выражается, соответственно, в ускорении и ингибировании этих процессов, а также в реорганизации их актинового цитоскелета. Внесение ИУК в среду культивирования приводило к повышению содержания F-актина в апикальной и субапикальной зонах пыльцевых трубок и, как предполагается, является ответственным за стимуляцию ее полярного роста за счет интенсификации тока цитоплазмы и апикально направленного транспорта везикул. Ингибитор полимеризации актина, латрункулин Б, вызывал нарушения пространственной организации актинового цитоскелета, снижал содержание эндогенной ИУК и, как следствие, тормозил прорастание и/или блокировал полярный рост мужского гаметофита. Кинетин, напротив, ингибировал рост пыльцевых трубок, снижая содержание полимерного актина по всей длине трубки. В присутствии латрункулина Б в пыльцевых трубках содержание цитокининов существенно не отличалось от такового в контроле. Можно предположить, что ауксин и цитокинин включаются в регуляцию полярного роста пыльцевых трубок, влияя на полимеризацию актина и пространственную организацию актинового цитоскелета.

ГОЛОВАЦКАЯ И.Ф., КАРНАЧУК Р.А. — 2015 г.

Зеленый свет наряду с другими участками видимой области электромагнитного излучения приносит растениям информацию об окружающей среде. Зеленый свет является фактором, регулирующим морфологию клеток, тканей и органов, процессы фотосинтеза, дыхания и роста, продолжительность этапов онтогенеза растений. В обзоре обобщены сведения о влиянии зеленого света на жизнедеятельность растений, обсуждены рецепторы зеленого света и механизмы его действия.

АНДРЕЕВ И.М. — 2015 г.

Проведен критический анализ имеющихся в литературе данных, доказывающих способность фосфатидной кислоты (ФК) к ионофорному действию, а именно к облегченному переносу через клеточные мембраны ионов Н+ и Са2+ как возможной основы реализации ее известной медиаторной функции в трансдукции внутриклеточных сигналов. Принимая во внимание целый ряд аргументов, автор настоящей работы пришел к выводу, что эти данные не дают достаточных оснований для заключения о выполнении ФК ионофорной функции. Кроме того, показано, что мнение сторонников “ионофорной функции ФК” не согласуется со многими результатами других исследований, которые свидетельствуют в пользу того, что в основе сигнальной функции ФК лежит ее взаимодействие со специфическими эффекторными белками, в том числе с ионными каналами клеточных мембран, катализирующими трансмембранный перенос Са2+ и других катионов и таким образом ответственными за генерацию кальциевых сигналов, способных, как известно, индуцироваться ФК.

АВЕРЬЯНОВ А.А., БЕЙКЕР К. ДЖ., ЛАПИКОВА В.П., ПАСЕЧНИК Т.Д., РОМАНОВА Т.С. — 2015 г.

Системная приобретенная болезнеустойчивость растений (СПУ) может быть результатом окислительного взрыва в их тканях, вызванного как усилением продукции АФК, так и ослаблением антиокислительной активности, в частности ферментативной. В настоящей работе проверено, могут ли экзогенные ингибиторы супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ), соответственно, диэтилдитиокарбамат (ДДК) и аминотриазол (АТ) системно защищать рис (Oryza sativa L.) от пирикуляриоза (возбудитель – гриб Magnaporthe oryzae Conouch et Kohn). Исследовано также возможное участие АФК в этой защите. Обнаружено, что ДДК не влиял на прорастание спор гриба, а АТ частично тормозил его. Оба вещества не были токсичны для растения и при нанесении на 4-й лист значительно ослабляли симптомы болезни на зараженном 5-м листе. Защитное действие АТ, очевидно, зависело от присутствия перекиси водорода, поскольку ослаблялось перехватчиком Н2О2 диметилтиомочевиной, нанесенной на тот же лист после АТ, а экзогенная Н2О2, нанесенная вместо АТ, защищала от болезни. Эндогенная перекись могла накапливаться вследствие ингибирования КАТ, которое действительно наблюдалось в листьях, обработанных АТ. Обработка 4-го листа раствором ДДК или АТ стимулировала образование супероксидного радикала в диффузате зараженного 5-го листа по сравнению с обработкой водой, указывая на возможность участия АФК в системных защитных реакциях. В тех же диффузатах усиливалась фунгитоксичность, которая ослаблялась, если в диффузаты добавляли антиоксиданты. Таким образом, ингибиторы антиокислительных ферментов системно ослабляли пирикуляриоз риса, возможно, при посредстве СПУ. В механизмах индукции СПУ (в обработанном листе), как и при реализации СПУ (в системно защищенном листе) могли участвовать АФК.

БИКТИМЕРОВА Г.Я., РАХМАНКУЛОВА З.Ф., УСМАНОВ И.Ю., ФЕДЯЕВ В.В., ХАФИЗОВА Р.Р., ШУЙСКАЯ Е.В., ЩЕРБАКОВ А.В. — 2015 г.

Исследовали ростовые параметры, содержание пролина и флавоноидов, накопление ионов Na+ и K+ в надземной части четырех видов галофитов сем. Сhenopodiaceae, произрастающих на территории Южного Урала при разных уровнях засоления. В пределах одной таксономической группы выявлены различные стратегии солеустойчивости, связанные с уровнем засоления почвы и особенностями соленакопления в побегах. Различия проявлялись в содержании протекторных соединений (пролина и флавоноидов) в зависимости от накопления ионов Na+ и K+ в побегах растений. Для характеристики участия данных соединений в процессах адаптации к засолению введено соотношение пролин/флавоноиды (Про/Фл). Наибольшее значение Про/Фл (4.9) показано для вида Atriplex tatarica L., с зависимым от содержания натрия в почве соленакоплением в побегах, произрастающего при небольшом засолении. Виды Bassia sedoides (Pall.) Aschers., Atriplex verrucifera M. Bieb, Kochia prostrate (L.) Schrad., с независимым от уровня засоления почвы соленакоплением в побегах, обитали на более засоленных участках. У этих видов отношение Про/Фл составило 0.2–1.4, т.е. большую или разнозначную роль в протекторных механизмах играли флавоноиды, концентрация которых положительно коррелировала с содержанием K+. У видов B. sedoides и A. verrucifera высокое содержание флавоноидов и K+ является показателем высокой продуктивности и адаптированности к условиям обитания. Пролин может быть использован в качестве стрессового маркера только у вида A. verrucifera, наиболее солеустойчивого из изученных нами галофитов. Сделан вывод, что отношение Про/Фл у галофитов сем. Сhenopodiaceae характеризует адаптивные стратегии, зависящие от особенностей соленакопления в растениях.

ДЕЙНЕКО Е.В., ПЕРМЯКОВА Н.В., УВАРОВА Е.А. — 2015 г.

Трансгенные растения как альтернатива существующим дорогостоящим системам экспрессии рекомбинантных иммуногенных белков являются источником для получения недорогих и высокоэффективных биопрепаратов нового поколения, в том числе и растительных вакцин. В предлагаемом обзоре рассматриваются возможности использования растений в качестве таких систем для получения рекомбинантных белков ветеринарного назначения; кратко освещается история развития концепции “съедобных вакцин”; обсуждаются преимущества и недостатки различных растительных систем экспрессии рекомбинантных иммуногенных белков. Приведен список рекомбинантных растительных вакцин, предназначенных для нужд ветеринарии, находящихся на различных стадиях клинических испытаний.

ВЕСЕЛОВА С.В., МАКСИМОВ И.В., НУЖНАЯ Т.В., САРВАРОВА Е.Р., ХАЙРУЛЛИН Р.М. — 2015 г.

В обзоре анализируются данные об особенностях влияния стимулирующих рост растений бактерий (СРРБ) на формирование у растительных организмов устойчивости к биотическому и абиотическому стрессу благодаря таким факторам микробиологической природы, как обеспечение элементами минерального питания, продукция метаболитов гормональной и сигнальной природы, а также антибиотиков, биосурфактантов, сидерофоров, хитиназ, глюканаз, протеаз, липаз и других защитных белков, индукция реакций системной устойчивости к патогенам и вредителям. Обсуждаются возможные механизмы взаимоотношений в системе растение – СРРБ – патоген или вредитель, в которых СРРБ могут непосредственно подавлять жизнедеятельность вредных организмов антибиотическими веществами и гидролитическими ферментами, или влиять на их развитие опосредованно через активацию защитных механизмов самого хозяина, т.е. развивать системную устойчивость. Рассматриваются новые подходы к созданию биопестицидов широкого спектра действия на основе СРРБ.

ЖУКОВСКАЯ Н.В., КОЖЕВНИКОВА А.Д., СЕРЕГИН И.В., СХАТ Х. — 2015 г.

Проведен сравнительный анализ устойчивости к кадмию (Cd) и способности к его накоплению гипераккумулятором Noccaea сaerulescens F.K. Mey и исключателем Thlaspi arvense L. Пять экотипов N. сaerulescens [La Calamine (LC, Бельгия), Saint Felix de Pallieres (SF, Франция), Col du Mas de lAire (CMA, Франция), Ganges (GA, Франция) с металлоносных почв и Lellingen (LE, Люксембург) с неметаллоносных почв] выращивали на растворе Хогланда (1/2 нормы) в течение 8 недель в присутствии 1, 5, 25 и 50 мкМ Сd(NO3)2, а T. arvense – в присутствии 0.1, 0.2, 1.0 и 5.0 мкМ Сd(NO3)2. Токсическое действие Cd оценивали по изменению сухой массы корней и побегов. Содержание Cd в корнях и побегах определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии и оценивали в мг/кг сухой массы растительного материала и в расчете на корневую систему или побег одного растения. Устойчивость N. caerulescens к Cd была выше, чем у T. arvense, и у разных экотипов N. caerulescens возрастала в ряду GA < CMA < LE < SF LC. Способность к накоплению Cd в корнях у экотипов N. сaerulescens возрастала в ряду LC < LE GA < CMA SF, в побегах – в ряду LC < LE GA < SF < CMA. Снижение накопления биомассы корней у гипераккумулятора N. caerulescens начиналось при более низком содержании в них Cd по сравнению с побегами, в то время как у исключателя T. аrvense прослеживалась обратная закономерность. Таким образом, экотипы гипераккумулятора N. сaerulescens, обладая более высокой устойчивостью к Cd по сравнению с исключателем T. arvense, существенно отличались между собой не только по способности накапливать тяжелые металлы, но и по устойчивости к ним. Экотип LС c каламиновых почв накапливал меньше Cd и не исключено, что именно поэтому был более устойчив, чем другие экотипы. Экотип SF, также произрастающий на каламиновых почвах, отличался не только высокой устойчивостью к Cd, но и наибольшим его накоплением, что, вероятно, связано с более эффективными механизмами детоксикации Cd. Полученные результаты свидетельствуют о существовании различий в механизмах и причинах устойчивости к Cd у разных экотипов гипераккумулятора N. caerulescens.

ДМИТРИЕВА А.Г., ИПАТОВА В.И., СПИРКИНА Н.Е. — 2015 г.

Исследовано влияние коллоидного наносеребра на рост и структуру лабораторных популяций хлорококковых водорослей Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. и Monoraphidium arcuatum (Korsch.) Hind. в диапазоне концентраций от 0.0001 до 1 мг/л. Токсичность коллоидного серебра проявлялась при концентрации 0.1 мг/л и выше, при этом наблюдался альгостатический эффект, длительность которого прямо зависела от концентрации серебра в среде. У обоих видов после периода угнетения роста в присутствии 0.1 мг/л наблюдалось постепенное восстановление численности клеток в культуре, и структурный состав популяции (соотношение фракций делящихся, покоящихся и мертвых клеток) становился сходным со структурой популяции в контроле. Обнаружен эффект адаптации S. quadricauda к коллоидному серебру при последовательных пересевах в среды с токсическими концентрациями (0.1 и 0.5 мг/л), который зависел от концентрации и длительности выдерживания культуры при первичной интоксикации. Токсичность бесклеточных фильтратов из культуры S. quadricauda, контактировавшей в течение разного времени с коллоидным серебром, оценивали с помощью интактной культуры этого же вида, численность клеток которой на бесклеточных фильтратах была близка к уровню контроля. Пересев в чистую среду клеток, контактировавших с серебром, показал, что во всех случаях наблюдалась длительная лаг-фаза. Предполагается, что основным механизмом адаптации популяции водорослей к высоким концентрациям (0.1 и 0.5 мг/л) этого токсиканта является отбор резистентных клеток при первичной интоксикации в присутствии коллоидного серебра, имевшихся изначально в исходной гетерогенной популяции. Эти резистентные клетки появляются в популяции случайно путем редких спонтанных мутаций, возникающих при репликации еще до контакта с серебром, и обладают более совершенными механизмами его детоксикации.

АРХИПОВА Т.Н., ВЫСОЦКАЯ Л.Б., ИВАНОВ И.И., КУДОЯРОВА Г.Р., МАРТЫНЕНКО Е.В. — 2015 г.

Сделана попытка выявить участие цитокининов в регуляции устьичной и ростовой реакции растений на присутствие в среде обитания конкурентов. Растения табака (Nicotiana tabacum L.) и салата (Lactuca sativa L.) высаживали по одному или по несколько штук в один вегетационный сосуд. У растений, растущих по два или по три в одном сосуде (т.е. конкурирующих), существенно снижался уровень транспирации, замедлялось накопление массы побега и уменьшалась площадь листьев по сравнению с одиночными растениями. Снижение транспирации и массы растений сопровождалось уменьшением уровня эндогенных цитокининов. При длительном выращивании растений в присутствии конкурентов повышение содержания гормонов в трансгенных растениях табака путем тепловой индукции ipt-гена и инокуляции растений салата продуцирующими цитокинин бактериями Bacillus subtilis ИБ-22 уменьшало степень ингибирования транспирации и подавление роста побега у конкурирующих растений. Таким образом, получены аргументы в пользу вовлеченности цитокининов на поздних стадиях адаптации растений к присутствию конкурентов.

БАУЛИНА О.И., ГОРЕЛОВА О.А., ЛОБАКОВА Е.С., СЕЛЯХ И.О., СЕМЕНОВА Л.Р., СОЛОВЧЕНКО А.Е., ЧИВКУНОВА О.Б., ЩЕРБАКОВ П.Н. — 2015 г.

Впервые изучена физиологическая гетерогенность близкородственных симбиотических водорослей из таксономически удаленных животных-хозяев на примере трех штаммов одноклеточных водорослей из рода Desmodesmus (Chlorophyceae), выделенных из донных беспозвоночных Белого моря. Охарактеризовано влияние азотного голодания и света высокой интенсивности на рост, динамику содержания хлорофиллов (Хл), суммарных каротиноидов (Кар) и жирных кислот (ЖК) липидов клеток. У всех изученных штаммов азотное голодание вызывало снижение скорости накопления биомассы, а также содержания Хл и Кар в клетках на фоне накопления суммы ЖК липидов. Ультраструктурное исследование выявило редукцию фотосинтетического аппарата и увеличение доли объема клетки, занятого олеосомами и крахмальными зернами, а также утолщение клеточной стенки. Снижение эффективной освещенности клеток в более плотных культурах, как правило, замедляло изменения пигментного состава и профиля ЖК, вызванные азотным голоданием. В большинстве случаев содержание Хл снижалось быстрее, чем содержание Кар. У двух из трех изученных штаммов этот процесс протекал синхронно со снижением ненасыщенности ЖК липидов. Обсуждаются возможности биотехнологического применения симбиотических микроводорослей с учетом особенностей их физиологии в условиях стресса.

ХАВКИН Э.Е. — 2015 г.

Впечатляющие успехи молекулярно-генетических исследований Phytophthora infestans и генов устойчивости к этому патогену у культурных и дикорастущих видов Solanum сделали фитофтороз картофеля продуктивной экспериментальной моделью “гонки вооружений” – быстрой совместной эволюции патогена, оомицета P. infestans, и растения-хозяина Solanum. Механизмы такой коэволюции обсуждаются в связи с новыми сведениями о происхождении стародавних и современных форм P. infestans и культурного картофеля. Основное внимание в лекции уделено функциональной организации генов вирулентности патогена и генов расоспецифичной устойчивости растения и молекулярным взаимодействиям продуктов этих генов: RxLR эффекторов патогена и CC-NB-LRR рецепторных киназ растения. Знания о молекулярных механизмах взаимодействия P. infestans и картофеля служат основой для создания долговременной устойчивости к фитофторозу: в частности, новые технологии эффекторомики позволяют обнаружить перспективные гены устойчивости в генетических коллекциях Solanum, охарактеризовать эти гены и ускорить их вовлечение в процесс селекции.

ЕПРИНЦЕВ А.Т., САЗОНОВА О.В., ФЕДОРИН Д.Н. — 2015 г.

Выявлена зависимость активности фумаратгидратазы в зеленых листьях кукурузы (Zea mays L.) от светового режима. Установлено участие фитохромной системы в светорегуляции фумаразной активности, причем красный свет тормозил скорость функционирования фумаразы. Исследование уровня экспрессии генов fum1 и fum2 в зеленых листьях показало, что активно экспрессируется только ген fum1, тогда как экспрессия гена fum2 выключается. Полученные данные свидетельствуют, что в листьях кукурузы ионы кальция могут выступать в качестве вторичного мессенджера в трансдукции светового сигнала, при этом активная форма фитохрома, образующаяся при действии красного света, вызывала накопление ионов кальция, выступающих в качестве регулятора функционирования цикла Кребса. Применение ингибитора кальциевых каналов (рутения красного) и комплексона (ЭГТА) позволило обнаружить, что изменение содержания свободного кальция в ядрах клеток листьев кукурузы связано с его перераспределением между компартментами клетки. Активная форма фитохрома вызывала увеличение скорости транскрипции гена pif3, при этом наблюдали ингибирование функционирования гена fum1. Предполагается, что посредником в трансдукции фитохромного сигнала в ядре может выступать транскрипционный фактор PIF3.

НЕСТЕРЕНКО Т.В., ТИХОМИРОВ А.А., ШИХОВ В.Н. — 2015 г.

На примере листьев 2–16-дневных растений пшеницы (Triticum sativus L.) изучали возрастную зависимость основных характеристик индукции флуоресценции хлорофилла (ИФХ) и влияние на флуоресценцию световых условий при проведении измерений. Растения выращивали в вегетационной камере в контролируемых условиях светокультуры методом гидропоники на керамзите при облучении световым потоком плотностью 690 мкмоль/(м2 с) фотосинтетически активной радиации (ФАР). Параметры ИФХ регистрировали при интенсивности действующего света (ДС) 380, 580, 820 и 1340 мкмоль/(м2 с) ФАР. Для измерений использовали пятый от основания стебля равномерно освещенный лист. Возраст растений при появлении 5-го листа составлял 16 суток. Определяли максимальный фотохимический квантовый выход ФС II (Fv/Fm), эффективный фотохимический квантовый выход ФС II (Yield), показатели фотохимического (qP) и нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла (qN и NPQ), отношение Fp/Ft и “индекс жизнеспособности” (Rfd). При невысокой интенсивности ДС, применяемой в РАМ-флуориметрах (примерно 380 мкмоль/(м2 с)), наблюдали возрастные изменения NPQ, отношения Fp/Ft и Rfd. Анализ относительных изменений величин характеристик ИФХ разновозрастных листьев пшеницы при увеличении интенсивности ДС от 380 до 820 мкмоль/(м2 с) ФАР показал, что наиболее чувствительными к возрастному состоянию листьев являются “индекс жизнеспособности” (Rfd) и показатели нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла ФС II (NPQ, qN). Эти показатели могут быть использованы как тесты для экспресс-определения возраста листа.

ГУЛЯЕВА Е.Н., КОСОБРЮХОВ А.А., МАРКОВСКАЯ Е.Ф., МОРОЗОВА К.В. — 2015 г.

Проведено полевое исследование анатомо-морфологических и функциональных особенностей листьев растений астры солончаковой (Aster tripolium L.) на северном пределе ареала распространения, произрастающей в приливно-отливной зоне от берега до уреза воды на Поморском берегу Белого моря. Наибольшая площадь листьев выявлена у прибрежных растений, к урезу воды она уменьшалась в 4 раза при одновременном увеличении толщины листьев на 30%. Растения у уреза воды и у берега различались по интенсивности фотосинтеза, транспирации, количеству устьиц в эпидерме на верхней и нижней сторонах листа и проводимости устьиц. На основании анализа углекислотных кривых фотосинтеза показаны различия по фотосинтетическим характеристикам в зависимости от местообитания. Растения у берега имели бoльшие скорости фотосинтеза при углекислотном насыщении, транспорта электронов и карбоксилирования. Выявлена связь между исследуемыми характеристиками растений и локальными условиями по трансекте. Высказана гипотеза о наличии индуцибельного СО2-концентрирующего механизма у A. tripolium в процессе вегетации в условиях северного лета.

БАГАУТДИНОВА Р.И., ВОРОНИН П.Ю., ФЕДОСЕЕВА Г.П. — 2015 г.

Методом высокоточной ИК-газометрии и PAM-флуорометрии в полевых условиях исследовали фотосинтетический СО2-газообмен, транспирацию (выделение Н2) и световую стадию фотосинтеза интактных сформированных листьев 15 сортов топинамбура (Helianthus tuberosus L.). В конце вегетации определяли массу корневой системы и урожай клубней. В результате обнаружили лимитирование фотосинтетического газообмена листьев поступлением воды из корневой системы и пропорциональную связь (R2 = 0.88) между массой корневой системы и урожайностью клубней. Сделан вывод, что в ряду изученных сортов топинамбура корневая система определяла сортовые особенности снабжения листьев водой, выступая главным фактором, лимитирующим фотосинтез, и в итоге – различия в урожайности клубней. Полученные данные позволяют рекомендовать в качестве селекционного признака на продуктивность клубней топинамбура оцениваемую по массе степень развития корневой системы.

ВАЙНЕР А.А., КАРПЕЦ Ю.В., КОЛУПАЕВ Ю.Е. — 2015 г.

Исследовали участие оксида азота (NO) и пероксида водорода (Н2О2) в формировании теплоустойчивости, индуцированной одноминутным воздействием температуры 42°С, у 3-суточных проростков мягкой озимой пшеницы (Triticum aestivum L., сорт Элегия). В течение 2 ч после закаливающего прогрева проростков отмечали повышение содержания NO в корнях. Увеличение количества пероксида водорода в корнях наблюдали в течение 30 мин после воздействия гипертермии. Этот эффект нивелировался при обработке проростков скавенджером оксида азота PTIO (2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide) и ингибитором NO-синтазы L-NAME (NG-nitro-L-arginine methyl ester). Обработка проростков антиоксидантами ионолом и диметилтиомочевиной (ДМТМ) угнетала вызываемое закаливанием повышение содержания оксида азота в тканях. При обработке проростков донором оксида азота нитропруссидом натрия (НПН) в них увеличивалось количество эндогенных NO и h3O2; такой же эффект наблюдали при действии экзогенного пероксида водорода. Под влиянием закаливающей температуры и экзогенной обработки НПН и пероксидом водорода повышалась устойчивость проростков к повреждающему прогреву, тогда как антагонисты оксида азота (PTIO и L-NAME) и антиоксиданты (ионол и ДМТМ) препятствовали формированию теплоустойчивости проростков после закаливающего прогрева. Сделано заключение, что при индуцировании теплоустойчивости проростков пшеницы закаливающим прогревом происходит функциональное взаимодействие NO и h3O2 как сигнальных посредников.

БАРЫШЕВА Т.С., ГОРШКОВА Т.А., ЗАБОТИН А.И., ЛАРСКАЯ И.А. — 2015 г.

Изучено взаимодействие ауксина и олигосахарина OS-RG естественного происхождения (СП 10) в процессе формирования адвентивных корней. Олигосахарин, выделенный из проростков гороха, повышал на 20–25% количество корней, индуцируемых ИУК как на сегментах гипокотилей гречихи (Fagopyrum esculentum Moench), так и на эксплантах, полученных из листьев трансгенного (rolB-GUS) табака (Nicotiana tabacum L., сорт Petit Havana). Наибольший эффект достигался при краткосрочной обработке эксплантов олигосахарином до добавления гормона. Оптимальное время предобработки зависело от выбранной модельной системы и составляло от 1–2 ч до 5–24 ч для сегментов гипокотилей гречихи и эксплантов из листьев табака, соответственно. Внесение OS-RG после ИУК не оказывало эффекта на количество корней, индуцируемых гормоном. Использование эксплантов из листьев трансгенного табака, содержащих репортерный ген GUS под контролем ауксин-индуцируемого промотора гена rolB, позволило выявить ответную реакцию эксплантов на гормон на ранних стадиях образования корней. Динамика GUS-активности после добавления ИУК характеризовалась наличием двух пиков. Гистологический анализ показал, что первый пик совпадает с образованием 4–5-слойных примордиев, а второй – с появлением практически сформировавшихся корней. Предобработка эксплантов из листьев табака OS-RG вызывала как увеличение ИУК-индуцируемой GUS-активности, так и ускорение ответной реакции, а именно смещение первого пика активности к началу культивирования; положение второго пика при этом не менялось. Таким образом, полученные данные указывают на то, что действие OS-RG предшествует действию гормона на ранних этапах ризогенеза. Обсуждаются возможные механизмы взаимодействия ИУК и олигосахарина в процессе формирования корней.

ГЕРАСИМЕНКО И.М., ГОЛДЕНКОВА-ПАВЛОВА И.В., КИРПА Т.Н., ОСТАПЧУК А.Н., САХНО Л.А., ХАДЖИЕВ Т.А., ШЕЛУДЬКО Ю.В. — 2015 г.

Получены трансгенные линии растений Nicotiana tabacum, экспрессирующие гибридный ген 12-ацил-липидной десатуразы Synechocystis sp. PCC 6803 и гибридный ген -ацил-липидной десатуразы Synechosystis vulcanus, слитый с последовательностью, кодирующей транзитный пептид малой субъединицы РБФК Arabidopsis thaliana и без лидерного сигнала под контролем конститутивного промотора. У трансгенных растений, экспрессирующих ген 12-десатуразы, продемонстрировано достоверное увеличение доли линолевой ( 9,12-18 : 2) и уменьшение уровня -линоленовой ( 9,12,15-18 : 3) кислоты. При экспрессии гена -десатуразы с лидерным пептидом у трансформантов растений отмечено достоверное увеличение доли -линоленовой кислоты с уменьшением уровня линолевой кислоты, а также увеличение индекса ненасыщенности (ИН) в отличие от трансформантов растений, экспрессирующих ген -десатуразы без лидерного пептида, у которых достоверных изменений в составе жирных кислот (ЖК) и ИН не выявлено. Изменений доли -мононенасыщенных ЖК не обнаружено ни у одной из исследованных линий трансгенных растений. В условиях низкотемпературного воздействия у трансгенных растений, экспрессирующих гены десатураз, увеличивалась активность супероксиддисмутазы (СОД), в отличие от контрольных линий, у которых такое воздействие приводило к уменьшению активности СОД.

МАМАЕВА А.С., НОВИКОВА Г.В., НОСОВ А.В., НОСОВ А.М., РАКИТИН В.Ю., СОБОЛЬКОВА Г.И., СУХАНОВА Е.С., ФОМЕНКОВ А.А. — 2015 г.

Этилен – один из пяти классических фитогормонов растений – участвует в регуляции многих физиологических процессов. Однако существуют противоречивые сведения о влиянии этилена на рост и деление клеток, хотя показано, что в культуральных сосудах содержание этилена увеличивается до нескольких десятков мкл/л, а продукция этилена связана с периодами активного роста клеток in vitro. Нами выявлена существенная корреляция (r = 0.96) между продукцией этилена и удельной скоростью увеличения сухого веса в суспензионных культурах клеток Ajuga turkestanica, гетеротрофного и миксотрофного штаммов Arabidopsis thaliana, Beta vulgaris, Euonymus maximoviczianus, Medicago sativa, Panax ginseng, Triticum timopheevii. Для гетеротрофной культуры клеток A. thaliana в логарифмической фазе и в фазе замедления роста показано совпадение максимумов и общего хода кривых, отражающих процессы динамики продукции этилена, доли S-фазных клеток и удельной скорости роста числа клеток. Предобработка исходного инокулята клеток 100 мкл/л этилена приводила через 3 ч их культивирования в свежей питательной среде к удвоению количества S-фазных клеток. Установлено, что экзогенный этилен влияет на количество S-фазных клеток лишь тогда, когда продукция эндогенного этилена мала.

ИККОНЕН Е.Н., СЫСОЕВА М.И., ШЕРУДИЛО Е.Г., ШИБАЕВА Т.Г. — 2012 г.

Изучали устьичную проводимость (УП) в листьях растений огурца (Cucumis sativus L., сорт Зозуля), подвергнутых на ранних этапах онтогенеза ежесуточному кратковременному (2 ч в конце ночного периода) или длительному (постоянному в течение суток) воздействию пониженной до 12°С температуры. Независимо от освещенности длительное низкотемпературное воздействие либо не изменяло, либо снижало УП по сравнению с контролем (23°С). Кратковременная периодическая низкотемпературная обработка способствовала повышению УП в области низких температур, независимо от освещенности, и в области высоких температур (33°С) – при освещенности 800 мкмоль/(м2 с) ФАР. Предполагается, что у теплолюбивых растений, подвергшихся разным типам низкотемпературной обработки, в ответ на низко- и высокотемпературные воздействия включаются разные механизмы регуляции устьичной реакции и стратегии приспособления растений к изменению условий обитания. “Необычное” поведение устьиц, проявляющееся в способности растений открывать их в условиях низких и высоких температур, способствует расширению адаптивного потенциала растений, подвергнутых периодическим кратковременным ежесуточным низкотемпературным обработкам, что обуславливает высокий уровень фотосинтеза, накопление биомассы и поддержание активной жизнедеятельности растений.

ВОРОНИН П.Ю., ФЕДОСЕЕВА Г.П. — 2012 г.

У ряда древесных (Pinus sibirica Du Tour, P. sylvestris L., Larix sibirica Ledeb., Betula pendula Roth., Quercus robur L.), а также травянистых однолетних (Amaranthus cruentus L. cv. Tampala, Celosia argentea L. f. cristata (L.), Gomphrena dispersa Standl., Solanum tuberosum L., Helianthus annuus L. и H. tuberosus L.) и многолетних (Inula helenium L., Poligonum Weyrichii F. Schmidt, Polymnia sonchifolia Poepp. & Endl.) видов растений с помощью высокоточной портативной факторостатной газоизмерительной системы GFS-3000 определяли фотосинтез и транспирацию листьев и хвои до и после их отделения от побега при оптимальных для фотосинтеза условиях: ФАР 2000 мкЕ/(м2 с), температура 22–25°С и относительная влажность воздуха 65–70%. Для стационарного газообмена листа на свету у всех обследованных в данной работе видов было характерно прямолинейное пропорциональное соотношение между фотосинтезом и транспирацией (R2 = 0.87). Это означает, что временной ход Н2О/СО2-газообмена после отделения листа вполне характеризовал статус устьичного контроля фотосинтеза. Общая для травянистых растений и деревьев закономерность проявления эффекта отделения листа заключалась в том, что в первые 3–5 мин после его отделения устьичный контроль над фотосинтезом сохранялся. Напротив, увеличение транспирации сразу после отделения листа было видоспецифичным. Вследствие этого у некоторых видов измеренные быстрым весовым способом значения транспирации могут быть на 10–15% завышены по сравнению с соответствующими значениями стационарного газообмена их неотделенных листьев.

ЗАРИПОВА Н.Р., РАДЮКИНА Н.Л., ТОАЙМА В.И.М. — 2012 г.

Растения полыни (Artemisia lercheana Web.), базилика (Ocimum basilicum L.), чернушки, или калинджи (Nigella sativa L.), выращенные в водной культуре, на стадии 4–5 настоящих листа подвергали 10-минутному UV-B облучению, действию 100 мМ NaCl или их последовательному действию. Исследовали изменения содержания пролина, антоцианов, флавоноидов, растворимых фенолов, каротиноидов, а также изменения в активности супероксиддисмутазы (СОД). Опытные растения были способны выдерживать UV-B облучение за счет повышения содержания фенольных соединений (антоцианов, растворимых фенолов и флавоноидов). Наибольший вклад в защитный ответ вносили антоцианы, содержание которых у чернушки и базилика возрастало в 3–5 раз после облучения. Динамика содержания антоцианов у исследованных растений всех вариантов указывает на активацию их биосинтеза UV-B облучением и торможение засолением. Последовательное действие стрессоров оказывает синергическое действие на накопление низкомолекулярных веществ у растений полыни и чернушки. Если эти растения облучали UV-B, а затем обрабатывали NaCl, то накопление низкомолекулярных веществ было выше, чем при действии стрессоров по отдельности, особенно у полыни. Предварительная обработка UV-B снижала негативный эффект засоления, что проявлялось в отсутствие потери тургора у растений при засолении после предварительного облучения. Для базилика действие засоления было более сильным стрессом, чем UV-B, что проявлялось в снижении аккумуляции низкомолекулярных соединений.

ЕГОРШИНА А.А., ЛУКЬЯНЦЕВ М.А., САХАБУТДИНОВА А.Р., ХАЙРУЛЛИН Р.М. — 2012 г.

Изучали стимуляцию роста проростков пшеницы (Triticum aestivum L., сорт Казахстанская 10) эндофитным штаммом 11ВМ бактерии Bacillus subtilis Cohn и участие фитогормонов в этом процессе. В исследованной концентрации бактерии ускоряли рост корней и побегов пшеницы по сравнению с контролем. С помощью биотестов выявлено, что эндофит проявляет ауксин-, цитокинин- и гиббереллин-подобную активность, но результат зависел от способа проведения эксперимента. При обработке семян пшеницы спорами B. subtilis 11ВМ в корнях и побегах проростков транзитно повышались концентрации ИУК и АБК. Показано участие оксидазы ИУК в ответе растений на инокуляцию бактериями, сопровождающееся снижением активности фермента, которое наблюдалось позже, чем накопление ауксина. Сделан вывод, что выявленные изменения гормонального статуса растений пшеницы под влиянием эндофитного штамма бактерии могут быть одним из механизмов стимуляции им роста проростков.

СИНЮШИН А.А., ЧУБ В.В. — 2012 г.

В обзоре рассмотрен феномен фасциации, возникающий как результат увеличения объема побеговой апикальной меристемы или флоральной меристемы. Система белков CLAVATA-WUSCHEL контролирует пул стволовых клеток в поверхностных слоях побеговой апикальной меристемы. Анализ литературы позволил уточнить роль гена WUSCHEL (WUS) в создании позиционных сигналов для возникновения листовых примордиев и прокамбиальных тяжей. Выдвинута гипотеза о новом каскаде регуляции PINHEAD/ZWILLE-WUSCHEL, участвующем в позиционном контроле потоков ауксина, и задающем оптимальную плотность проводящих пучков в объеме тканей. Приведены наблюдения различных фасциированных форм побегов и цветков (радиальная, линейная, кольцевая фасциация, дефасциация). Предложена модель анатомо-морфологических изменений, сопровождающих фасциацию.

ВИДЯГИНА Е.О., КОВАЛИЦКАЯ Ю.А., КОРОЛЕВА О.В., ЛОГИНОВ Д.С., МИРОШНИКОВ А.И., ПОДРЕЗОВ А.С., САЛМОВА М.А., ШЕСТИБРАТОВ К.А. — 2012 г.

Ксилоглюканы растений имеют важное значение в процессах растяжения клеточных стенок, определяют их механические свойства и, тем самым, влияют на рост и морфологию отдельных клеток и целых органов. Особую физиологическую роль ксилоглюканы как один из основных компонентов гемицеллюлозы играют в древесных растениях. С целью изучения физиологической роли ксилоглюканов получены трансгенные растения осины (Populus tremula L.) с рекомбинантным геном sp-Xeg ксилоглюканазы из гриба Penicillium canescens. Конститутивная экспрессия гена sp-Xeg в гетерологичном окружении на уровне транскрипции подтверждена методом ОТ-ПЦР. Анализ белковых экстрактов из листьев тепличных растений и микропобегов in vitro показал повышение ксилоглюканазной активности у трансгенных линий. Максимальное повышение активности в экстрактах из листьев составило 1.6 (клон PtXVXeg1b), из микропобегов in vitro – 2.1 (клон PtXVXeg1c). У трансгенных растений отмечено снижение удельного содержания пентозанов в древесине. В контрольных растениях (генотип Pt) оно составляло 148 мг/г сухого веса, тогда как в исследованных клонах (PtXVXeg1a, PtXVXeg1b, PtXVXeg1c) варьировало в диапазоне от 100 до 140 мг/г сухого веса. Максимальное снижение (на 31%) содержания пентозанов зафиксировано в линии PtXVXeg1с, оно составляло 102.1 ± 1.5 мг/г сухого веса. Сравнительный анализ морфологии листьев выявил увеличение длины черешка и сокращение длины главной жилки у трансгенных линий. Отношение длины черешка к длине главной жилки у растений контрольной группы равнялось 0.49, тогда как у трансгенных растений оно варьировало от 0.51 до 0.66. Достоверное увеличение этого критерия отмечено у 12 линий из 14.

СОЛОВЧЕНКО А.Е. — 2012 г.

В исследованиях липидного метаболизма одноклеточных фотоавтотрофных эукариот (микроводорослей) основное внимание обычно уделялось полярным мембранным липидам и их жирнокислотному (ЖК) составу, в то время как их нейтральные липиды, представленные в основном триацилглицеринами (ТАГ), изучены недостаточно. В последнее время появилось много свидетельств того, что значение ТАГ у микроводорослей не сводится к традиционной для этих соединений запасной функции. Обнаружено, что ТАГ широко вовлечены в процессы адаптации к условиям окружающей среды. В обзоре суммированы накопленные к настоящему времени экспериментальные данные, позволяющие выделить, по крайней мере, три аспекта адаптационной функции ТАГ у микроводорослей. Эти соединения, во-первых, являются источником длинноцепочечных ЖК – строительных блоков для мембран при оперативных перестройках фотосинтетического аппарата; во-вторых, биосинтез ТАГ обеспечивает сток для фотоассимилятов, препятствуя развитию фотоокислительных повреждений при стрессах, снижающих способность клетки к утилизации продуктов фотосинтеза; в-третьих, откладывающиеся в виде липидных глобул ТАГ образуют депо для вторичных каротиноидов у каротиногенных водорослей, обеспечивающих защиту от фотоповреждения избытком ФАР по механизму оптического экранирования.

ВАРТАПЕТЯН Б.Б., ДОЛГИХ Ю.И., ПОЛЯКОВА Л.И., СТЕПАНОВА А.Ю. — 2012 г.

Физиологическая роль нитрата как защитного фактора в условиях анаэробного стресса была исследована в опытах с толерантными к аноксии клеточными линиями каллуса сахарного тростника (Saccharum officinarum L.), полученными путем селекции in vitro в отсутствие экзогенных углеводов. В качестве контроля служили исходные клеточные линии, не прошедшие процесса клеточной селекции и поэтому более чувствительные к дефициту кислорода. Анаэробный стресс у исследованных клеток создавали в присутствии или в отсутствие в питательной среде нитрата. Присутствие экзогенного нитрата в питательной среде заметно повышало устойчивость к анаэробному стрессу, как у толерантных клеток, полученных путем клеточной селекции, так и у исходных, более чувствительных к анаэробному стрессу клеток. Однако по степени толерантности клетки каллусов, полученных путем селекции, существенно отличались от исходных клеток. В присутствии экзогенного нитрата у толерантных клеток даже после 72-часовой аноксии не наблюдали признаков деструкции или деградации мембран митохондрий, тогда как у контрольных клеток 48-часовая анаэробная инкубация приводила к полной деградации мембран митохондрий и других органелл. Сделано заключение, что заметное повышение толерантности клеток S. officinarum в процессе селекции in vitro произошло, скорее всего, благодаря индукции и стимуляции не только процессов гликолиза и брожения, но и утилизации нитрата и, вероятно, нитрита.

АНДРЕЕВ В.П., МАСЛОВ Ю.И., СОРОКОЛЕТОВА Е.Ф. — 2012 г.

У трех видов рода Fucus: F. vesiculosus L. (фукус пузырчатый), F. serratus L. (фукус зубчатый) и F. distichus L. (фукус двусторонний), обитающих на разных уровнях литорали и сублиторали Белого моря, изучали особенности фотосинтетического аппарата (ФСА) и влияние продолжительного осушения на его функциональные характеристики. Содержание хлорофилла а и суммы каротиноидов было достоверно выше у F. serratus, чем F. vesiculosus. Максимальный квантовый выход (Fv/Fm) ФС II у всех видов находился в интервале (0.69–0.74). Эффективный квантовый выход (YII) ФС II оказался максимальным у F. vesiculosus, произрастающего в условиях максимальной инсоляции. Отношение нефотохимического тушения флуоресценции к фотохимическому (qN/qP) увеличивалось с глубиной обитания водорослей от F. vesiculosus к F. serratus. Под действием осушения параметры индукции флуоресценции F. serratus отклонялись от исходных значений и не возвращались к норме. Наоборот, флуоресцентные характеристики ФСА F. vesiculosus и F. distichus, возвращенных в морскую воду, восстанавливались со временем. Предполагается, что растения F. serratus отличаются более низкой физиологической пластичностью.

ДАНИЛОВА М.Н., ЗУБКОВА Н.К., КУДРЯКОВА Н.В., КУЗНЕЦОВ В.В., КУЛАЕВА О.Н. — 2012 г.

Изучена регуляция цитокинином экспрессии генетических конструкций: PAHK2-GUS, PAHK3-GUS и PAHK4-GUS у трансгенных растений Arabidopsis thaliana (L.) Heynh, содержащих ген -глюкуронидазы (GUS ген) под контролем промотора одного из трех генов, кодирующих гистидиновые протеинкиназы, которые являются мембранными рецепторами цитокинина. У этиолированных 4–5-дневных проростков A. thaliana наиболее высокая активация экспрессии экзогенным цитокинином отмечена для конструкций PAHK2-GUS и PAHK3-GUS. Эти же конструкции активировались цитокинином и при переходе проростков от скотоморфогенеза к фотоморфогенезу. При длительном культивировании в темноте на среде, содержащей цитокинин, существенно возрастала активность промотора гена, кодирующего гистидинкиназу AHK2. В листьях трехнедельных растений, имеющих активно функционирующие хлоропласты, обработка цитокинином в большей степени стимулировала экспрессию конструкции PAHK3-GUS. В срезанных стареющих листьях экзогенный цитокинин замедлял потерю хлорофилла, но не вызывал достоверных изменений активности GUS как на свету, так и в темноте ни у одной из линий, содержащих в геноме GUS ген под контролем промоторов гистидиновых киназ. Вместе с тем, наблюдалась активация цитокинином промотора гена первичного ответа на цитокинин в конструкции РARR5-GUS. Таким образом, в изученной тест-системе в ходе темнового и светового развития растений A. thaliana в ответ на обработку цитокинином наблюдалась дифференциальная экспрессия генов гистидиновых киназ, которая определялась возрастом, условиями культивирования и физиологическим состоянием растений.

ГЕРАСИМОВА С.В., ИБРАГИМОВА С.С., КОЛОДЯЖНАЯ Я.С., КОЧЕТОВ А.В. — 2012 г.

Изучали роль гена пролиндегидрогеназы (ПДГ) в поддержании стрессоустойчивости у модельных трансгенных растений табака (Nicotiana tabacum L.), несущих антисмысловой супрессор гена ПДГ (фрагмент гена ПДГ арабидопсиса, помещенный под управление 35S промотора вируса мозаики цветной капусты в антисмысловой ориентации) и характеризующихся пониженной активностью ПДГ и повышенным содержанием пролина. Потомки трансгенных растений пятого поколения (Т5) с частично супрессированной активностью ПДГ были более устойчивы к различным видам стресса по сравнению с контрольными растениями табака сорта Petit Havana SR-1 (SR1). Проростки трансгенных линий при культивировании в чашках Петри на агаризованных средах с добавлением стрессовых агентов были устойчивы к высоким концентрациям NaCl (200–300 мМ) и дефициту влаги, имитированному повышенным содержанием агара в среде (14 г/л), по сравнению с проростками контрольного сорта SR1. Ювенильные растения трансгенных линий, выращенные в сосудах с вермикулитно-перлитной смесью, также характеризовались повышенной устойчивостью к дефициту влаги и низким температурам (2°С, –2°С), по сравнению с контролем. Таким образом, частичная супрессия гена ПДГ коррелировала с увеличением неспецифической устойчивости к различным видам абиотического стресса: засолению, дефициту влаги, низким температурам. Созданные трансгенные линии табака представляют собой перспективную генетическую модель, которая может быть использована для детального изучения работы молекулярных механизмов стрессоустойчивости у растений.

ВАРАВИНА Н.П., ВАСИЛЕВСКАЯ Т.И., ВОЛОТОВИЧ А.А., КУДРЯШОВА О.А., РУПАСОВА Ж.А., ХРИПАЧ В.А. — 2012 г.

Для выяснения влияния 24-эпибрассинолида (ЭБ) на эффективность регенерации in vitro голубики высокой (Vaccinium corymbosum L.) сорта Brigitta blue проанализировали изменчивость семи биопродукционных параметров у регенерантов при культивировании на различающихся по гормональному составу питательных средах. Установлены эффекты аддитивности ЭБ, цитокинина (2iP) и ауксина (ИУК) по параметрам: коэффициент размножения, масса регенерантов и содержание антоциановых пигментов. Наиболее высокие коэффициенты размножения отмечены у регенерантов на средах с 0.25 мг/л ЭБ, 7.25 мг/л 2iP, 1.00 мг/л ИУК и 0.05 мг/л ЭБ, 2.00 мг/л 2iP, 0.50 мг/л ИУК. Для размножения регенерантов сортовой голубики высокой in vitro в промышленных масштабах предлагается использовать сочетания низких концентраций 2iP и ЭБ.

CHEN G.P., GU F., HU G.L., HU Z.L., LI Y., ZHAO Z.P. — 2011 г.

FLOWERING LOCUS C (FLC), which encodes a MADS-box domain protein, is a flowering repressor involved in the key position of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) flowering network. In Brassica species, several FLC homologues are involved in flowering time like Arabidopsis FLC. Here, we report the analysis of splicing variation in BrpFLC1 and the expression of BrpFLC homologues associated with early flowering of Purple Flowering Stalk (Brassica campestris L. ssp. chinensis L. var. purpurea Bailey). It was indicated that a splice site mutation happened in intron 6 with G to A at the 5 splice site. Three alternative splicing patterns of BrpFLC1, including the entire exon 6 excluded and 24 bp or 87 bp of intron 6 retained, were identified in Purple Flowering Stalk. But there was only one normal splicing pattern in Pakchoi (Brassica campestris ssp. chinensis var. communis). Northern blotting and semi-quantitative RT-PCR revealed that the expression levels of the three FLC homologues in Purple Flowering Stalk were lower than that in Pakchoi. However, the expression levels of downstream genes, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1 (SOC1) and FLOWERING LOCUS T (FT), were higher in Purple Flowering Stalk. These results suggest that a natural splicing site mutation in BrpFLC1 gene and repressed expression of all BrpFLC genes contribute significantly to flowering time variation in Purple Flowering Stalk.

LU T.Q., REN W.J., YANG W.Y. — 2011 г.

In order to characterize assimilate distribution in rice (Oryza sativa L.) seedlings during recovery period after transplanting, the experiments were conducted by using 3H-isotope tracer technique with three rice hybrid combinations. The label introduced into the leaf sheath was distributed and redistributed to young roots, tillers, and young leaves, thus promoting these organs to grow at the initial stage after transplanting. During period from 10 to 30 days after labeling, 3H-assimilate redistribution occurred mainly from the sheath of the main stem; some radioactivity moved to tillers and roots emerged after transplanting. The activity and percentage of 3H-compounds transporting to rooting nodes and roots emerged after transplanting were higher in root-pruned plants than in control, indicating that growth of root-pruned seedlings more depended on the export of the compounds from the sheath of the main stem than growth of control seedlings.

BERNARD F., KHAVARI-NEJAD R.A., NAMDJOYAN S.H., NEJADSATTARI T., SHAKER H. — 2011 г.

By using two safflower (Carthamus tinctorius L.) cultivars, Arak2811 and Goldasht, the experiments were conducted in order to study (i) the genotypic variation in cadmium (Cd) tolerance, (ii) Cd concentrations in plants, and (iii) changes in the antioxidant defense systems in leaves, including antioxidant enzymes and non-enzymatic antioxidants. Plants were grown under controlled environmental conditions and subjected to Cd treatments (0, 25, 50, 75, and 100 Cd) for different time periods. Cd concentrations and cultivar-dependent response to Cd were assessed. Of the two cultivars, Goldasht showed a greater sensitivity to Cd toxicity as judged from the severity of Cd toxicity symptoms on leaves, much stronger enhancement in the MDA level, and decreases in dry matter production. Increasing Cd supply markedly reduced the shoot and root dry weights in both cultivars, but at the higher Cd concentrations and longer exposure durations this decrease was more marked in cv. Goldasht. Plants accumulated substantial amount of Cd, especially in the roots, the highest being in the roots of cv. Arak2811 at 100 Cd after 4 days. Cd-induced oxidative stress as was indicated by the increase in lipid peroxidation with the increase in metal concentration and exposure duration. Under different Cd stress levels, activities of antioxidant enzymes differed in the two cultivars. The results indicated that Cd tolerance of cv. Arak2811 was related to the retention of Cd in the roots and avoiding the toxic effect by activation of the antioxidant system.

ANJUM NASER A., KHAN NAFEES A., MUHAMMAD IQBAL, SHAHID UMAR — 2011 г.

Ascorbate (AsA)–glutathione (GSH) cycle metabolism is an essential mechanism for the resistance of plants under stress conditions. In a greenhouse pot experiment, the influence of cadmium (25, 50, and 100 mg/kg soil) on plant dry weight and leaf area, photosynthetic parameters (net photosynthetic rate (PN) and chlorophyll (Chl) content) and oxidative stress, and the possible protective role of AsA–GSH cycle metabolism was studied in two mung bean (Vigna radiate (L.) Wilczek.) cvs. Pusa 9531 (Cd-tolerant) and PS 16 (Cd-susceptible) at 30 days after sowing. The contents of thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), h3O2, and the leakage of ions were the highest at 100 mg Cd/kg soil, and the effect was more pronounced in cv. PS 16 than in cv. Pusa 9531. This was concomitant with the strongest decreases in PN, plant dry weight, and leaf area. The changes in the AsA–GSH redox state and an increase in AsA–GSH-regenerating enzymes, such as glutathione reductase, monodehydroascorbate reductase, dehydroascorbate reductase, and other antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase and ascorbate peroxidase, strongly supported over-utilization of AsA–GSH in Cd-treated plants. However, the oxidative stress caused by Cd toxicity was partially overcome by AsA–GSH-based detoxification mechanism in the two genotypes studied because an increases in lipid peroxidation (TBARS, ion leakage) and h3O2 content were accompanied by a corresponding decrease in reduced AsA and GSH pools. Thus, changes in AsA–GSH pools and the coordination between AsA–GSH-regenerating enzymes and other enzymatic antioxidants of the leaves suggest their relevance to the defense against Cd stress.

SHI G.X., WANG H.X., XU Q.S., YANG H.Y. — 2011 г.

The mechanisms of plant tolerance to cadmium stress were studied by short-term exposure of Potamogeton crispus L. to various concentrations of Cd ranging from 0 to 0.09 mM. The accumulation of Cd and its influence on nutrient elements, chlorophyll pigments, ultrastructure, proline and MDA contents, and free radical production, as well as the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX), and glutathione reductase (GR) were investigated. The higher Cd concentration in the medium resulted in a significant enhancement of Cd accumulation. Photosynthetic pigment content decreased and ultrastructural damage to the leaf cells was aggravated with the increase in the Cd concentrations. Disruption of chloroplasts and mitochondria was observed even at the lowest concentration of Cd. Meantime, the rate of O generation and the contents of h3O2 and MDA significantly increased under Cd stress, suggesting that Cd caused oxidative stress. In addition, the antioxidant system was clearly activated following Cd exposure. SOD and POD activities increased initially and then decreased, while APX and GR activities markedly increased. Simultaneously, mineral nutrition was disturbed. While K, P, Ca, and Cu contents decreased, Na, Fe, and Mn contents increased. Induction of antioxidant enzyme activities in leaves exposed to elevated Cd concentrations may be involved in Cd tolerance of P. crispus.

DIMITROV M.I., DONCHEV A.A., GETOV V.I., SHOSHEVA A. CH., STOICHEV S.D., TEREZOVA N.P. — 2011 г.

Changes in the content of isoplastocyanins a (PCa) and b (PCb) in Populus nigra var. italica leaves were studied during complete vegetation cycle (from April 30 to October 28). Measurements were made every 7 days. The procedure included extraction and purification of total protein followed by analytical isoelectric focusing and densitometry of obtained isophoregrams. The positions of PCa and PCb were determined by comparison with the positions of the highly purified two isoforms. The PCb/PCa ratio was calculated from the areas of the corresponding densitometric peaks. The amount of PCb was one half of PCa amount in the earliest stage of the leaf formation as well as during the longer part of the summer, e.g., the second half of July, August, and September. During the most active period of the poplar growth, e.g., June and the first half of July, the ratio was about or above unity. This result could be important for understanding the specific functional significance of PCa and PCb.

FAN S.L., LIU J., PANG C.Y., SONG M.Z., WEI J.H., WU M., YU J.W., YU S.X., ZHANG J.F. — 2011 г.

A full-length cDNA designated GhTM6, which encodes an organ differentiation-related B-class MADS-box protein, was isolated from Upland cotton (Gossipium hirsutum) by screening a normalized full-length cDNA library and using a RT-PCR strategy. The translated sequence analysis indicated that the polypeptide contained MADS-box and K domains and had a classic TM6 motif, i.e., the paleoAP3 in the C-terminal region. The phylogenetic analysis showed that GhTM6 is closest to CeTM6, MaTM6, BuTM6, and PhTM6. Quantitative RT-PCR analysis showed that the GhTM6 gene was expressed at high levels in all tissues examined, such as those from squares, flowers, petals, stamens, and carpels under normal growth conditions. GhTM6 was expressed at high levels before floral initiation and declined thereafter. Furthermore, six stamens were seen in the transgenic tobacco flower as compared to five stamens in a wild-type flower. The results indicated that GhTM6 did not exhibit the full B-function spectrum, because it is only involved in the determination of stamen organ identity. However, its function in cotton will need to be examined in transgenic cotton plants.

JOHNSON J.W., LEE T.G., SEO Y.W. — 2011 г.

2BS.2RL wheat-rye translocations have presented phenotypes of improved agronomic performance, such as Hessian fly resistance. The main objective of this work was to use two-dimensional electrophoresis to identify the proteomic differences between 2BS.2RL wheat-rye translocations and their recurrent parents. The investigation of seeds revealed line-specific protein spots, such as -amylase inhibitor 0.19. More diverse expression patterns were observed in leaves than in seeds. Protein spots found specifically in 2BS.2RL, but not in non-2RL translocations were identified as ?-glucosidase and vacuolar ATP synthase subunit B2, demonstrating the effects of translocated rye chromatin 2RL on common wheat genetic background. When the leaf protein spots were compared in the control and Hessian fly-infested near-isogenic line (NIL) (2BS.2RL), many down-regulated proteins and specific proteins, such as ?-glucosidase, were detected in the latter.