«VII Съезд Общества физиологов растений России Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий и Международная научная школа Инновации в биологии для развития биоиндустрии ...»

Российская академия наук

Министерство образования и науки РФ

Отделение биологических наук РАН

Общество физиологов растений России

Научный совет по физиологии растений

и фотосинтезу РАН

Нижегородский государственный университет

им. Н.И. Лобачевского (ННГУ)

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН

VII Съезд Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий»

и Международная научная школа «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции»

4-10 июля 2011 г., ННГУ им. Н.И.Лобачевского, Нижний Новгород

МАТЕРИАЛЫ ДОКЛАДОВ В ДВУХ ЧАСТЯХ

Часть I Нижний Новгород УДК 581. VII Съезд Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» и Международная научная школа «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции». Материалы докладов (в двух частях). Часть I.

(Нижний Новгород, 4-10 июля 2011 г.). – Нижний Новгород, 2011. – 410 с.

Представлены материалы VII Съезда Общества физиологов растений России и докладов на Международной научной школы «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции», посвященные проблемам современной физиологии растений – науки об интеграции и регуляции физиологических функций на различных уровнях организации растений в процессах онтогенеза и адаптации. Особое внимание уделено вопросам интеграции знаний, полученных при исследованиях растений на молекулярном, субклеточном, клеточном, организменном и фитоценотическом уровнях.

Для биохимиков, физиологов и молекулярных биологов растений, специалистов различных областей экспериментальной фитобиологии и экологии.

Редакционная коллегия: Вл.В. Кузнецов, А.П. Веселов, Г.А. Романов Проведение VII Съезда и Школы поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 11-04-06063-г) и Министерством образования и науки РФ (ГК № 14.741.12.0148).

© Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, © Учреждение Российской академии наук Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН,

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ

Кузнецов Вл.В., чл.-корр. РАН Сопредседатель (Москва) Чупрунов Е.В., проф., ректор ННГУ Сопредседатель (Н. Новгород) Веселов А.П., профессор Сопредседатель (Н. Новгород) Ванюшин Б.Ф., чл.-корр. РАН (Москва) Воденеев В.А., д.б.н. (Н. Новгород) Войников В.К., проф. (Иркутск) Гамалей Ю.В., чл.-корр. РАН (Санкт-Петербург) Головко Т.К., проф. (Сыктывкар) Драгавцев В.А., акад. РАСХН (Санкт-Петербург) Ермаков И.П., проф. (Москва) Жиров В.К., чл.-корр. РАН (Апатиты) Журавлев Ю.Н., акад. РАН (Владивосток) Кузнецов В.В., проф. (Москва) Кулаева О.Н., проф. (Москва) Лукаткин А.С., проф. (Саранск) Марковская Е.Ф., проф. (Петрозаводск) Медведев С.С., проф. (Санкт-Петербург) Мошков И.Е., д.б.н. (Москва) Носов А.М., проф. (Москва) Оводов Ю.С., акад. РАН (Сыктывкар) Орлова О.В., к.б.н. (Н. Новгород) Романов Г.А., проф. (Москва) Рубин А.Б., чл.-корр. РАН (Москва)

НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

КУРАТОРЫ

1. Фотосинтез, дыхание и продукционный процесс – Ю.В. Гамалей (БИН РАН, С.-Петербург), чл.-корр. РАН А.Б. Рубин (МГУ, Москва), А.Г. Шугаев (ИФР РАН, Москва) 2. Онтогенез растений и его регуляция – М.И. Азаркович (ИФР РАН, Москва), С.С. Медведев (СПбГУ, С.-Петербург) 3. Регуляция экспрессии генома и сигналинг – Б.Ф. Ванюшин (Ин-т ф.-х.

биол. МГУ, Москва), В.В. Кузнецов (ИФР РАН, Москва), Г.А. Романов (ИФР РАН, Москва) 4. Биомембраны и электрогенез – М.С. Трофимова (ИФР РАН, Москва), Воденеев В.А. (ННГУ, Нижний Новгород), Булычев А.А. (МГУ, Москва) 5. Водный статус и ионный гомеостаз – А.В. Анисимов (КИББ КазНЦ РАН, Казань), Ю.В. Балнокин (ИФР РАН, Москва) 6. Клеточная биология и биотехнология – акад. Ю.Н. Журавлев (Биол.почв. Ин-т ДВО РАН, Владивосток), А.М. Носов (ИФР РАН, Москва) 7. Физиологические и молекулярные механизмы стресса и адаптации – чл.-корр. РАН Вл.В Кузнецов (ИФР РАН, Москва), В.П. Холодова (ИФР РАН), чл.-корр. РАН А.Ф. Титов (ИБ КарНЦ РАН, Петрозаводск) 8. Физиология экосистем и глобальная экология – Т.К. Головко (ИБ Коми НЦРАН, Сыктывкар), П.Ю. Воронин (ИФР РАН, Москва), Т.Х. Максимов (ИБПК СО РАН, Якутск) 9. Взаимодействие растений с другими организмами – С.Ф. Измайлов (ИФР РАН, Москва), А.А. Аверьянов (ВНИИФ РАСХН, Моск. обл.) 10. Преподавание физиологии и биохимии растений – А.П. Веселов (ННГУ, Н.Новгород), И.Г. Тараканов (РГАУ-ТСХА, Москва);

В.Н. Хрянин (ПензГПУ, Пенза)

ДОРОГИЕ КОЛЛЕГИ!

От имени организационного комитета приветствуем участников VII Съезда Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» и Международной научной школы «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции».

За 210 лет своей истории физиология растений вместе с другими биологическими науками стала теоретической базой трех «зеленых революций», каждая из которых приводила к удвоению урожая. На современном этапе развития физиология растений как интегрирующая дисциплина продолжает разрабатывать теорию продуктивности сельскохозяйственных и технических культур, создавая эффективные инновационные биотехнологии нового поколения. Физиология растений, занимая промежуточное положение между общей биологией, в частности экологией, и физико-химической биологией, в настоящее время становится фундаментальной основой глобальной и региональной экологии, а также экологии мегаполисов.

В рамках программы Съезда физиологов растений России и Международной научной школы будет рассмотрен целый спектр научных проблем, которые в конечном счете направлены на выяснение механизмов регуляции и интеграции физиологических процессов в растительных системах различного уровня сложности в ходе онтогенеза и адаптации. В центре внимания участников традиционно будут находиться проблемы экологической физиологии растений, актуальные вопросы фотосинтеза и энергетики, функционирования донорно-акцепторных систем, транспорта, а также интеграции функций. Важное место в программе съезда предполагается уделить обсуждению новейших достижений в области регуляции экспрессии генома и трансдукции сигналов, вопросам роста и онтогенеза, водного режима и минерального питания, взаимодействия растений с другими организмами; проблемам биологии клетки in vitro, а также разработке теоретических основ сохранения биоресурсов нашей планеты. Одновременно будут обсуждаться инновационные аспекты использования полученных фундаментальных знаний для решения глобальных общечеловеческих проблем, таких как проблема голода, проблема нехватки пресной воды, очистки загрязненных территорий, сохранения биоразнообразия и другие. В условиях реформирования системы образования в России участники будут обсуждать вопросы интеграции фундаментальной науки и высшей школы, а также специфику преподавания физиологии, биохимии и молекулярной биологии растений в университетах и ВУЗах страны в связи с переходом на двухуровневую систему образования. Научная программа съезда отражает современный уровень состояния экспериментальной биологии растений и ориентирует ученых на развитие перспективных научных направлений и создание принципиально новых фитобиотехнологий.

Право проведения VII Съезда Общества физиологов растений России и Международной научной школы предоставлено Нижегородскому государственному университету им. Н.И. Лобачевского. Университет основан в 1916 г., является одним из крупнейших отечественных вузов и имеет статус Национального исследовательского университета.

Наряду с реализацией научной программы, участникам будет предоставлена возможность познакомиться с удивительной историей и культурой Нижнего Новгорода – одного из старейших городов России, расположенного на слиянии двух великих рек – Оки и Волги. На высоком берегу Оки стоит Нижегородский Кремль, возведенный в начале XVI века, на противоположном берегу – знаменитая Нижегородская ярмарка.

Нижний Новгород окружен множеством старинных маленьких городков, которые издревле славились своими промыслами – искусством росписи и резьбы по дереву, вышивки, плетения из корня сосны и глиняной игрушки, золотой хохломой, художественной обработкой металла и многим-многим другим. Юго-западнее Нижнего Новгорода в Дивеевском районе находится Саровская пустынь, в селе Дивеево – Серафимо-Дивеевский монастырь;

юго-восточнее Нижнего Новгорода стоит село Большое Болдино, в котором с XVI века располагалось родовое имение Пушкиных.

В заключение мы хотели бы еще раз поприветствовать всех участников и гостей VII съезда физиологов растений России и Международной научной школы, которые приехали на этот престижный научный форум, и пожелать всем вам, дорогие коллеги, продуктивной работы, бурных научной дискуссий, новых контактов и незабываемых впечатлений.

Сопредседатели Организационного комитета:

Пленарные доклады

КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА: РОЛЬ В РАЗВИТИИ И СПЕЦИАЛИЗАЦИИ

РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК

Cell wall: role in plant cell development and specialization УчреждениеРоссийскойакадемиинаукКазанскийинститутбиохимиии биофизикиКазанскогонаучногоцентраРоссийскойакадемиинаук,г.Казань Тел:8(843)292-53-32,Факс:8(843)292-73- Клеточнаястенка–ключеваяструктурарастительногоорганизма,вомногом определяющая особенности его биологии. Существенные этапы эволюции растений, такие как выход на сушу и появление крупномеров, связаны с возникновениемновыхполимеровклеточнойстенки.Таксономическиеразличия растенийчастосочетаютсясналичиемспецифическихполисахаридовклеточной стенкиилисособымидеталямиихстроения.Сигнальныефункцииклеточнойстенки задействованывпроцессахдифференцировкирастительныхтканейиадаптации к внешним условиям. Наличие клеточной стенки обеспечивает характерный длярастительныхклетоктипроста–рострастяжением.Разнообразиеструктур полимеров клеточной стенки и вариантов ее надмолекулярного строения во многомобеспечиваютспециализациюотдельныхтканей.

Средифакторов,лежащихвосноверазнообразиясвойствклеточныхстенок,– наборееполимеров,соотношениеслоевсразличнымтипоморганизации,ориентация микрофибриллцеллюлозы,неоднородностьотдельныхучастковклеточнойстенки, исключительнаямноговариантностьстроенияполисахаридов.Синтезполисахаридов клеточнойстенкиорганизовансложнейшимобразом.Приэтомрастенияформируют ограниченноечислоструктурполисахаридныхостовов,аосновноемногообразие свойств полисахаридов базируется на разнообразии строения и расположения боковых цепочек, а также на наличии и расположении модифицирующих групп, например,метильныхиацетильных.Дажеминорныеизменениявположенииили конформациизаместителеймогуткардинальноменятьсвойстваполисахаридовииметь физиологическиепоследствия.Вдокладебудутрассмотреныпримерывзаимосвязи структурыполисахаридовклеточнойстенкисходомразвитиярастительныхклетоки реализациейфизиологическихфункцийспециализированныхтканей.

РаботавыполняетсяприподдержкегрантаРФФИ№11-04-01016.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ В КОРНЕВОй СИСТЕМЕ И ПРОбЛЕМА СТВОЛОВЫХ

КЛЕТОК РАСТЕНИй

УчреждениеРоссийскойакадемиинаукИнститутфизиологиирастенийим.

Корневые системы растений имеют огромные размеры и площадь их поверхностивомногоразпревышаетплощадьповерхностинадземныхорганов.

Онирастутвтечениевсейжизнирастений,обеспечиваянеобходимыйуровень поглощениявоыиминеральныхсоединений.Сростомсвязанаисинтетическая функциякорнейвсистемецелогорастения.Взависимостиотвнешнихусловий истратегиирастениянаблюдаетсяогромноеразнообразиекорневыхсистемпо размерам,ветвлениюидругимособенностям.Наклеточномуровнеестьнесколько важных механизмов, обеспечивающих способность корней к длительному росту и обильному ветвлению. Одним из них является разделение меристем на две популяции клеток – основную часть (быстро делящиеся клетки) и редко делящиесяклетки(покоящийсяцентр),которыевыполняютфункциюстволовых клеток. Ветвление корня обеспечивается способностью уже закончивших рост и дифференцированных клеток ряда тканей возвращаться к пролиферации и образовыватьновыестволовыеклетки.Такоготипаклеткиотсутствуютилиисчезают вкорняхсограниченнымпериодомроста.Вдокладебудутобсуждатьсямеханизмы, обеспечивающие образование и поддержание покоящихся стволовых клеток в корнях.Ониопределяютсясоднойстороныполяризованнымтокомфитогормонов и, прежде всего, ИУК сверху, и особой, еще до конца не выясненной, функцией клетокчехлика,начтообращаетсяменьшеевнимание.Принципиальноважно,что вкорнях,какивпобегах,стволовыеклеткинеявляютсяособойпопуляциейклеток, закладываемойвраннемэмбриогенезе,каквнекоторыхтканяхпозвоночных,а могутвозникатьмногократноизпролиферирующихклетокврезультатесложной системымежклеточныхвзаимодействий,основаннойнавключенииопределенных генов.Такимобразомихпоявлениевтомилииномместенеявляетсяслучайным, а определяется межклеточными и межорганными взаимодействиями.Это определяетоткрытыйтипморфогенезаиспособностьрастенийквегетативному размножению.Пластичностькорневойсистемывзависимостиотобеспечености необходимымиионамииводойзависитотизмененияростаиветвления,чтобудет проанализировановдокладенарядепримеров.Результаты,изложенныевдокладе, частичноподдержаныГрантомРФФИ09-04-00919.

ФЛАВОПРОТЕИНОВЫЕ РЕЦЕПТОРЫ СВЕТА В КОНТЕКСТЕ ПРОбЛЕМ

ЭВОЛЮЦИИ

Flavoprotein receptors of light in the context of the problems of evolution УчреждениеРоссийскойакадемиинаукИнститутбиохимииим.А.Н.БахаРАН, Тел:(495)9523431,Факс:(495) Открытиенесколькихсемействфлавопротеиновыхфоторецепторовсместило исследование физиологических ответов организмов на синий и UV-A свет в плоскостьанализамолекулярнойструктурыифункцийэтихбелков.Фотореакции возбужденных молекул FMN и FAD лежат в основе функционирования ДНКфотолиаз,репарирующихповрежденнуюультрафиолетомДНК,атакжерецепторов света,регулирующихжизненныефункцииорганизмов–криптохромов,LOV-домениBLUF-домен-содержащихбелков.Несходствоструктурыэтихбелков,указывает на то, что формирование рецепторов света на основе флавинов происходило неоднократновисториибиосферы.

Возбужденные молекулы флавинов активны в редокс фотокаталитических процессах, в которых может запасаться свободная энергия. Общей чертой фотоциклов в белках разных групп является участие возбужденного флавина в переносеэлектронасобразованиемсвободно-радикальноймолекулы.Вмоделях, имитирующихусловиядобиологическойсреды,абиогенныефлавиновыепигменты эффективнопреобразуютэнергиюфотонавэнергиюмакроэргическихсвязейATP.

ОсобенностьюДНК-фотолиазикриптохромовслужиттообстоятельство,что возбуждение флавина в реакционном центре происходит благодаря переносу энергииотантенны,ролькоторойвыполняет5,10-метенил-тетрагидрофолат,либо 8-гидрокси-7,8-дидеметил-5-дезазарибофлавин, т.е. соединения, как и флавины, известныекоферментнымифункциямивбиокатализе.Анализструктурыисвойств коферментов позволяет выявить селективные признаки, важные для отбора молекулнарольхромофороввбелках.Принципыорганизациифоторецепторного механизма ДНК-фотолиаз и криптохромов (стехиометрия пигментов антенны и реакционногоцентра,соотношениеихфотон-поглощающейспособности)вкорне отличныотаппаратафотосинтеза.

В гипотетическом порядке рассматривается возможность формирования, особенно,нараннихэтапахэволюции,системыконверсииэнергиипоспектральной чувствительности,ограниченнойсинейиUV-Aобластьюисоответствующейспектру излучению Солнца, не подвергнутому фильтрации озоновым экраном. Основу системы составляет перенос электрона с участием возбужденного пигмента, а результатомслужитсинтезATP.Отличияотфотосинтетическомаппаратакасаются структурыпигментов,организацииантенныимеханизмафотофосфорилирования.

ПоддержаноПФИ№25ПрезидиумаРАНигрантомРФФИ11-04-01007-а.

РОЛЬ МЕРЗЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ В ИЗМЕНЯЮЩЕМСЯ КЛИМАТЕ

The role of permafrost ecosystems in a changing climate ИнститутбиологическихпроблемкриолитозоныСОРАН,г.Якутск Нами разработана и реализована сеть регионального и континентального экологическогомониторингаприроднойсреды,включающаясериюстанцийTOWER FLUXNETWORK,размещенныхвтаежнойитундровойзонахЯкутии.Уникальная система наблюдений соответствует всем требованиям методики глобального экологического мониторинга (стандартные параметры измерений, контроль качестванаблюденийисистемахранения–базаданных).

Главенствующимфакторомповышенияпродуктивностилесовкриолитозоны при потеплении климата будет направленность педотурбационных процессов, напрямую воздействующих на круговорот основных органогенов в экосистеме.

Продукционный процесс растений криолитозоны в условиях потепления климата будет в основном лимитирован эндогенными факторами – устьичной проводимостью, а также экзогенными – обеспеченностью растений влагой и минеральными органогенами, особенно азотом. В связи с потеплением климата отмечается тенденция повышения объема аккумулирования углерода лиственничными лесами в результате увеличения продолжительности вегетационногопериода.Кэтомуведуттакжеизменениявземлепользованиии утилизацияуглекислотыввидеудобрения.

Результатыстатистическидостоверныхданныхпоэдди-ковариации(1996– гг.),полученныхнанаших12научныхстанцияхпроектовTCOS-Siberia(ЕвроСоюз)и JSTCREST(Япония),позволилинамколичественнооценитьгодовыепотокиуглерода вчетырехрепрезентативныхбиомахРоссийскойФедерации.Установлено,чтов мерзлотныхлесахЯкутиизаметнопреобладаетстокуглерода,посравнениюсо всемиисследованнымибиомамиРоссии.Здесьонбольше,чемвлугахитундрах России,всреднем1,5и4,5раза,соответственно.Мыоцениваемобщеепоглощение СО2за2000-2010гг.втундре63-75гСм-2(всреднем0,7тСга-1)илиственничном лесув164-242гСм-2(~2,0тСга-1).

Составленные схематические модели годового бюджета углерода и воды лиственничных лесов криолитозоны свидетельствуют в пользу возрастающего дефицитавлагивусловияхпотеплениямерзлотныхпочвирасходазапасеннойв нихвлаги.Учитываязначительноеуменьшениеаккумулированияуглекислотыв засушливыегодыиповышеннуючастотулесныхпожароввтакиепериоды,можнос большойуверенностьюговоритьосущественномизменениибалансавкруговороте углеродаиводывмерзлотныхэкосистемахприизмененииклимата.

МЕХАНИЗМЫ И РЕГуЛЯЦИЯ ПЕРВИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ФОТОСИНТЕЗА

Mechanisms and Regulation of Primary Processes of Photosynthesis Московскийгосударственныйуниверситетим.М.В.Ломоносова,г.Москва Тел.:(495)9391116.Факс:(495)9391115.E-mail:[email protected] Рассматриваютсясовременныепредставленияомеханизмахтрансформации энергииприпереносеэлектронапоэлектрон-транспортнойцепи.Этимеханизмы основанынаэлектронно-конформационныхвзаимодействиях,характеркоторых зависит от физиолого-биохимических факторов и изменяется в условиях стресса. Индукционные кривые флуоресценции дают важную информацию о характере этих процессов, включая эффективность фотосинтеза в условиях избыточногоосвещенияинедостаткаэлементовминеральногопитаниявклетках микроводорослей,подверженныхокислительномустрессу.Анализиндукционных кривых флуоресценции позволяет получить информацию об отдельных этапах первичных процессов фотосинтеза. В докладе рассматривается применение этих представлений в экологическом мониторинге и фотобиореакторах с использованиемсоответствующейприборнойбазы.

Симпозиальные и стендовые доклады Cytological and histological analysis of radish root tumors Betekhtin A.A.1, Siwinska D.1, Hasterok R.1, Dodueva I.E.2, UniversityofSilesia,DepartmentofPlantAnatomyandCytology,FacultyofBiology andEnvironmentalProtection,г.Katowice-Poland Saint-PetersburgStateUniversity,DepartmentofGeneticsandBreeding, Universitetskayaemb.,7/9,199034,Saint-Petersburg,Russia KomarovBotanicalInstituteRAS,ProfessorPopovst.2,197376,Saint-Petersburg,Russia Saint-PetersburgStateUniversity,DepartmentofGeneticsandBreeding, Universitetskayaemb.,7/9,199034,Saint-Petersburg,Russia Tumorsgrowthonplantsinwhichthenormalcycleofcelldivisionisbroken.There aretwotypesoftumorsinplants.Firsttypedevelopsasatheresultofinfectioncaused by viruses, bacteria, arthropods and worms, the second type of tumors has genetic origin.FactorsthatinducegenetictumorformationweredescribedforPisum sativum, Melilotis alba,Raphanus sativusandotherspecies.Geneticroottumorsareanobjectof long-termresearchintheDepartmentofGeneticsandBreedingofSaint-Petersburg StateUniversity.Tumorsdevelopinsomeradishinbredlinesofdifferentoriginduring thetransitiontothefloweringstage.Accordingtoourpreviousdata,tumorformation isassociatedwithdramaticincreaseoffreezeatincontentinthecrop-rootoftumorous radishlinesatthebeginningoffloweringstage.Inaddition,thetumorformationmaybe causedbyaninfluenceofexogenouscytokininontheseedlingexplantsofalltumorous andsomenon-tumorousradishlines.

Inthestudyreportedhereweperformedcytologicalandhistologicalanalysisof bothtypesofradishtumors:spontaneoustumorsonthecrop-rootofintactplantsand cytokinin-inducedtumorsonhypocotylesofradishseedlings.

Forthefirsttimesuchcytologicalanalysesofradishroottumorswereperformed, asDNAcontentestimationusingflowcytometryanddeterminationofribosomalDNA locinumberanddistributionusingfluorescenceinsituhybridizationwithrespective DNAprobes.

Another aim of the study was to determine tissue that gives origin to tumors.

Cultivationofapicalexplantsofcloserelatedtumorousandnon-tumorousradishlineson cytokinin-containingMurashigeandSkoogmediawasusedasamodelofcytokininlevel increaseduringtransitiontofloweringstage.Analysisofhistologicalstructureofapical explantsrevealedcellsresumingproliferationfromG1stageofcellcycleinpericycle.

Onlyintumorouslinesuchresumingofcellproliferationresultsintumorformation.

Comparativehistologicalanalysisofsuchcytokinin-inducedtumorswithspontaneous tumorsonradishcrop-rootsrevealedverysimilarstructureofbothtypesofhyperplasia whichincludesmassiveofparenchymacellswithabnormalhelicalyorientedvessels.

ПРОГРАММИРОВАННАЯ ГИбЕЛЬ КЛЕТОК И бИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ

ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА В КуЛЬТуРЕ ТКАНЕй ЗЕРНОВЫХ ЗЛАКОВ

Programmed cell death and biologically active extracellular substances in ИнститутбиологииибиотехнологиирастенийКНМОНРК,г.Алматы, Тел:+7(727)3938669,Факс:+7(727) In the result of the study of cereals morphogenesis in vitro we have found, that thepresenceofcellswithsignsofprogrammedcelldeath(PCD)isadistinctfeatureof long-termembryogeniccallustissuesofcereals.Ithasbeenshownthattheblocking the further development of 2-, 3-, 4- celled proembryos, PCD and disintegration of proembryoswiththeformationofsinglecompetentcells,whichproducenewsomatic embryos,isthebasiccellularmechanismoflong-termmaintenanceoftotypotencyin wheatandbarleyembryogeniccalli.Histologicalandcytologicalstudyofthesecalli revealedthedensenetofpolysaccharidesintheextracellularspaceofPCDcells.

ElectronmicroscopicinvestigationallowedtofindouttheultrastructuralsignsofPCD cellsinembryogeniccalli:increaseofcytoplasmvacuolizationandnuclearenlargment, marginalizationofnuclearmaterial,acup-likeinvaginationofplastid,preservationof mitochondriauptofinalstageofcelldegradation,formationofapoptoticvesicles.

ItwasshownforthefirsttimethattheultrastructureofPCDcellsofembryogenic calli is characterized by the allocation of fibrillar substances in periplasmatic space andonthecellsurfaceofPCDcells,destructionofanuclearenvelopeandreleaseof nuclear material into the cytoplasm, disappearance of plasmodesmatas. By the use of cytochemical staining of ultrathin sections of PCD cells by bromphenol blue the proteinnatureextracellularmatrix(ECM)hasbeenidentified.Summarizingthisresultof electronmicroscopywithdataoflightmicroscopyaboutECMofpolysaccharidenature surroundingPCDcells,webelievethatcellswithPCDsignsreleaseontheextracellular spaceatfirstglycoproteinswhichbreakupsubsequentlyontoglycaneandproteinparts.

Wehaveisolatedtheextracellularpolysaccharidesandproteinsandstudiedtheir biologicalactivity.Itwasrevealedthatpolysaccharidesandproteinshavesignificant growthregulatingeffect:theyinhibitedelongationofwheatcoleoptiles,stimulatedby 2,4-D;stimulateseedgerminationinthenormalandstressconditions;havecytokininelikeactivity.

Thus,ithasbeenestablishedforthefirsttime,thatthecellswithsignsofPCDrelease biologicallyactiveextracellularsubstanceswithhighgrowthregulatingandprotective activity.

Phosphatase activities in leaves and rhizosphere of C3- and C4 plants under phosphorous and water deficient conditions InstituteofGeneticsandPlantPhysiology,MoldovanAcademyofSciences, RostockUniversity,FacultyofAgriculturalandEnvironmentalSciences, Agreenhouseexperimentwasconductedtoinvestigatechangesinofphosphatase activitiesinrhizosphereandleavesofC3andC4plants,growninaphosphorous(P) deficientsoil.Thewatersupplywasaccordingto30and70%waterholdingcapacityof soil,respectively.Rhizospheresoilsamplesandleavesofsudangrass(Sorghum bicolour (L.) MoenchxSorghum sudanese (Piper) Stapf),amaranth(Amaranthus cruentus L.),soy bean(Glycine max (L.) Merr.)andrye(Secale cereal)werecollectedandanalysedforacid phosphatase(AcP),alkalinephosphatase(AlP)andphosphodiesterase(PDE)activities.

Forallplantspeciesandwateringlevels,theAcPactivityinrhizospherewasfoundto bemuchhigherthantheactivityofAlPandPDE.Waterdeficiencyprovokedanincrease ofAcPactivityfortheC4crops–amaranthandsorghum.Thedroughteffectonthe activitiesofAlPandPDEwaslesspronounced.SignificantlyhigherAlPandPDEvalues underwaterdeficiencywereonlymeasuredinsoybeanrhizosphere.

ResultsonleafenzymesdemonstratedtheAcPactivity,likeinrhizosphere,washigher thantheactivityofPDE.TheeffectofwatersupplyonleafAcPwaslesspronounced thanonAcPactivityinsoil.However,intendency,waterstressresultedinanincreased activityofAcPinleavesofC4crops.Incontrary,theactivityofPDEinleavesofallcrops wasreducedunderwaterstress.

Rhizospheresoilnutrients,includingP,werefoundtovarywithplantspeciesand irrigationlevel.Duetoitsveryhighnutrientuptakelowestvaluesofsoilnutrientswere foundforamaranth.

Our results demonstrated that the water supply as well as the cultivated crops affectedtheactivityofenzymesandthestatusandavailabilityofPandothernutrients toplants.

ОПТИМИЗАЦИЯ уГЛЕРОДНОГО МЕТАбОЛИЗМА ВНуТРИ ЛИСТА

Fomina I.R.1,2, Biel K.Y.1,2, Nazarova G.N.1, Kosobryukhov A.A.1, Soukhovolsky V.G.3,4, Khlebopros R.G.3, Nishio J.N. InstituteofBasicBiologicalProblems,RussianAcademyofSciences,Pushchino,Russia BiosphereSystemsInternationalFoundation,OroValley,USA InternationalScientificCentreforOrganismExtremeStatesResearch,Krasnoyarsk ScientificCentre,SiberianBranchoftheRussianAcademyofSciences, InstituteofForest,SiberianBranchoftheRussianAcademyofSciences, BiocompatiblePlantResearchInstitute,CollegeofNaturalSciences, Tel:(4967)-73-29-88.Fax:(4967)-33-05-32;Е-mail:[email protected] EarliertheroleoflightindeterminingtheprofileofRubisco,glutamateoxaloacetate transaminase, catalase, fumarase and cytochrome-c-oxidase was examined across spinach leaves exposed to full illumination by adaxial or abaxial surface. Oxygen evolution in fresh paradermal leaf sections and CO2 gas exchange in whole leaves showed that the palisade mesophyll is responsible for the midday depression of photosynthesis.Twonewtypesofparenchymainspinach—pirummesophyllandpillow spongymesophyllweredescribed.Ahypothesisabouttheroleofoxaloaceticacidinthe protectionoftheleaf-topmesostructurefromdestructiveinfluenceofreactiveoxygen species(ROS)wasdeveloped.

Inpresentworktheapplicationofthemathematicalmodelingshowedthatpattern ofenzymaticensembledistributiongoesbyprincipleofmaximalecologicalutilitywhen onlythesimplefactorsofmaximizationoflightenergyutilizationandminimizationof photodestructionareapplied.Asignificantamountofabsorbedlightenergymaynot beutilizeddirectlyforCO2fixationatthetopoftheleaf.Clearly,thelowcarbonfixation isrelatedtothelowamountofRubisco.WesupposethatlowRubiscocontentinthe upperlayerofpalisadeisduetoexcessillumination,whichinducestheROSformation.

Atthebottomoftheleaf,light,inparticularredandblue,maybecomelimiting.The elevatedRubiscoactivitypredictedbythemodelcurvecomparedtotheexperimental datainthebottomofthemodelleafmaybeduetotheregulatoryroleofredandblue lightforRubiscosynthesis,whichwasnottakenintoconsiderationinthefirstmodel.

Accordancebetweenthemodelcurvesandexperimentaldataforleafdepthscloseto thebottomoftheleafwasimprovedwithmodificationsthattaketheecologicalutility oftheabsorptionofregulatorylightintoaccount.Newexperimentswithplantsexposed toblueorredlightshowedthattheabsenceofoneofthem,especiallybluelight,results inaRubisco-limitingphotosynthesis.

Thusmostphysiologicalstresscausedbyenvironmentalfactorsmustresultfrom interactionsoftheabioticfactorswithlight(alsoanabioticfactor),leafanatomy,anda broadrangeofplantmetabolicactivitieswithintheleaf.Theinteractionamonglight, leafanatomy,andcellularmetabolismwithinleavesisanimportantareaofresearch thatwillprovidefundamentalknowledgeabouttheoperationoftheintegratedleaf.

СОНАПРАВЛЕННОЕ И РАЗНОНАПРАВЛЕННОЕ ДЕйСТВИЕ ФИТОХРОМОВ А И В

В РЕГуЛЯЦИИ уСТЬИЧНЫХ ДВИЖЕНИй у Pisum sativum L.

Sinergistic and antagonistic effects of phytochromes A and B on stomatal МосковскийгосударственныйуниверситетимениМ.В.Ломоносова,г.Москва Тел:(495)9395487;E-mail:[email protected] Участиерецепторовкрасногосвета(КС)—фитохромов—врегуляцииустьичных движенийдосихпорявляетсядискуссионнымвопросом.Использованиемутантов поотдельнымпигментампозволяетразделитьихвкладывсуммарномответенаКС.

Горохпредставляетсобойудобныйприродныйобъектдлятакихисследований,так какнесодержитминорныхфитохромов,тоестьфизиологическийответнаКСунего можетбытьобусловлентолькоработойфитохромаА,фитохромаВилихлорофилла (черезпродуктыфотосинтеза).Длявыявленияролейивкладовэтихсоставляющих былипроведеныисследованияустьичныхдвиженийубесхлорофильного(XL-18) ифитохромных(phya,phyb,phyaphyb)мутантовгорохаPisumsativumL.вответна освещениекрасным(КС)идальнимкраснымсветом(ДКС).

ОсвещениеКСпослетемновойадаптациивызывалооткрываниеустьицкаку растенийдикоготипа,такиубесхлорофильногомутанта,свидетельствуяобучастии фитохромавпроцессе.Крометого,наличиеответанаКСуодиночныхфитохромных мутантовиотсутствиеегоубесфитохромногомутантауказываетнаучастиеобоих фитохромов в процессе и отсутствие фотосинтетической составляющей при выбранныхусловияхосвещения.

Освещение ДКС после КС обращало эффект у растений дикого типа, бесхлорофильногомутантаимутантаphya,нонеумутантаphyb.Этопозволяет предположить, что фитохром В открывает устьица К/ДК-обратимо (LFR тип ответов),азависимоеотфитохромаАоткрываниеустьицнаКСнеобращается,но поддерживаетсяДКС(HIRтипответов).

Однозначным доказательством участия фитохрома А в открывании устьиц является наличие специфического для этого фитохрома ответа на ДКС после темновойадаптации(FR-HIRтипответов)угорохадикоготипа,бесхлорофильного мутантаимутантаphyb,нонеумутантовпофитохромуАилибесфитохромного.

Причёмвеличинаответавовсехслучаяхвозрастаетприувеличениидлительности темновой адаптации, в течение которой происходит ресинтез и накопление фотолабильногофитохромаА.

Сиспользованиембесхлорофильногомутантагорохапостроенспектрдействия фитохром-зависимых устьичных ответов в К-ДК области, имеющий максимум для открывания устьиц на КС в районе 660-670 нм и максимум для закрывания наобращающийДКСоколо730нм.Характерсветовыхкривыхиформаспектра действиятакжесвидетельствуютобучастиивпроцессеобоихфитохромов.

Такимобразом,впрямойрегуляциисветомустьичныхдвиженийугорохаучаствуют обаглавныхфитохромарастений:фитохромАифитохромВ.

ПоддержаногрантомРФФИ08-04-01453.

The influence of phytohormones in the nutrient medium on micropropagation Nam S.V., Vecherko N.A., Mukhambetzhanov S.K., Mursalieva V.K.

InstituteofPlantBiologyandBiotechnology,Almaty Тел:+7(727)3947562,Факс:+7(727)3947562;E-mail:[email protected] Nodal explants of in vitro-grown‘Alaska’ modern shrub rose were used for multiplicationexperiments.After4weeksofinitialculture,nodalexplantscontaining lateralbudsculturedonMSmediumdevelopedmultipleshootsatahighfrequency of75%with1-2shootson1.5mg/lBAP.Therewasnosignificantdifferenceinshoot numberpernodalexplants.However,themostpartofshootshadshortinternodesthat complicatedtheirfurtherusesformultiplication.

MultiplicationoccurredinallBAP-containingmediathismaybeattributedtothe presenceofNAA,IBAandGA.Anexperimentwassubsequentlyconductedtodetermine theoptimalconcentrationsofBAPwithdifferentconcentrationofIBA,GA,kinetinand zeatin.ResultsrevealedthatlowlevelofBAP(0.5mg/l)gavethehighestnumberof viabilityexplants100%andshootsregeneration93.3±4.5.HigherlevelsofBAP(4.0mg/l) weresignificantlylesseffectiveinshootmultiplicationwhencomparedto0.5or4.0mg/l.

At all tested concentrations of BAP, multiple shoots developed without the interveningcallusstage.BAPaloneorincombinationwithIBA,GAandkinetinhavebeen usedformostexperimentsonshootmultiplicationofanumberofrosespecies.Some otherresearchobtaineddifferentresultsforotherrosespecieswiththecombinationof BAP,NAAandzeatin.Thesemultipleshootswithgreenexpandedleavesandsinglemain stemcontinuedtoproliferateafterseveralsubcultureswithanaverageof3shootsper cycle.Clonalpropagationofshootswasachievedbyrepeatingsubcultureat4weeks intervals.

Toestablisharootingprotocol,regeneratedshootswereexcisedandtransferredto rootingmedium.Amongthreetestedmediaupto75%rootingwasachievedonhalfstrongMSmediumaddedwith0.5mg/lIAAand1.0mg/lIBA.Twoweeksofrooting incubation was adequate before transplanting to turf pots containing soil mixture.

In vitro-derived plants did not display any phenotypic variation during subsequent vegetativedevelopment.Itisinterestingtonotethatinvitrohighdevelopmentalactivity wasobservedaftertransferringregeneratedshootculturedonMSmediumcontaining 0.5mg/lIAAand1.0mg/lIBAtorootingmedium.Thusrecoveredplantshadnormal leaves,shootsandhabit.

POLYFUNCTIONAL EFFECT OF TRACE ELEMENT CONTAINING PREPARATIONS

Pakhomova V.M., Buntukova E.K., Fomina N.M., Daminova A.I.

Tel.:(843)236-65-22.Fax:(843)236-66-51.E-mail:[email protected] Physiologicalmechanismsofliquidtop-dressinginspringwheatwithmicroelement (copper,iron,zinc,manganese)containingpreparations(brandZhUSS)inmodelandfield conditionswerestudied.Itwasestablishedthatfoliarapplicationcausespolyfunctional (adaptogenic,membrane-stabilizing,andantioxidant)effectontheplantwhichenlarges thenumberofstems,ensurestheresistancetodrought,heatandlodgingofplants, theirpreservationbeforeharvestingandincreasestheweightofgrainfromaplant,as wellacroppingpower.

Theincreaseofspringwheatproductivityoccursalsoatthecostofstimulationof plantphotosyntheticactivity,donor-acceptorrelationships,biosynthesisofsomesoluble proteinsanddecreaseofphotosyntheticproductoxidationandsustainrespirationof plant relative to growth respiration.The enhancement of spring wheat productivity qualityisrelatedtograinenrichingbytraceelements.

The mechanism of a positive after-action of ZhUSS under foliar treatment on productivity,yield,drought-,heat-,cool-resistanceandresistancetofallingwasstudied.

Itwasestablishedthatmechanismofapositiveafter-actionofZhUSSisdetermined by the cumulative prolonged antioxidant effect of ZhUSS in connection with the increasedcontentoftraceelementsinseedsandasconsequenceofittostabilization ofmembranesofcells.

Ithasbeenfoundalsothatchelateformsinsourcesoftraceelementsinfluencethe mitoticcycleofcellsintreatedseeds,aswellasthelevelofantimutagenicpotentialand protectingpropertiesofplantgrowingandvegetableproduces.

The state mitochondrial ultrastructure as indicator of physiologicalrole of exogenous nitrate in the capacity of terminal electron acceptor under condition TimiryazevInstituteofPlantPhysiology,RussianAcademyofSciences,Moscow Тел:8-499-134-48-79,Факс:007(495)977-80-18;E-mail:[email protected] Thephysiologicalroleofexogenousnitrateasalternativeterminalelectronacceptor under extreme conditions of anaerobic stress was examined by investigation of mitochondrialultrastructureoffourday-oldpea(Pisumsativum)andrice(Oryza sativa) seedlingroottipsincubatedunderanoxiainthepresenceorabsenceofKNO3(10mM).

Degradationofmitochondrialmembraneswasobservedalreadyaftersix-nine(pea) andsix-eight(rice)hanaerobicincubationinKNO3-freemedium.

In the presence of KNO3 no mitochondrial membrane destruction was observed aftersixandevenninehoursanoxictreatmentofpearoots.Inthecaseofriceroots modificationsinthemitochondrialultrastructuretookplace:cristaewerearrangedin parallelrows.aftersixhofanaerobiosisandsomesignsofdestructionofmitochondrial membranewasobservedaftereighthofanaerobictreatmentinthepresenceofKNO3.

Postanaerobic growth capacity of roots was observed only after incubation in the presenceofKNO3.Thedataobtainedindicateaprotectiveroleofexogenousnitrateas terminalelectronacceptorinoxygen-freemediumandsuggesttheadvisabilityofuse ofnitrateasnitrogenfertilizeronhypoxicandanoxicsoils.

Theresultsofthepresentinvestigationsarediscussedandcomparedwithreports ofeithermarkedlydamagingorfavourableeffectsofexogenousnitrateonthegrowth, metabolismandenergeticofrice,peaandotherplantrootsunderhypoxicandanoxic conditions.

РОСТ РАСТЕНИй И НЕКОТОРЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ СОИ НА

ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОРА В уСЛОВИЯХ ВОДНОГО СТРЕССА

Plant growth of soybean (Glycine max L.) and some physiological responses in relation to phosphorus supply under water stress conditions InstituteofGeneticsandPlantPhysiology,MoldavianAcademyofSciences, Тел:373-2277-04-47,Факс:373-2255-61-80;E-mail:[email protected] Phosphorus(P)applicationisacommonpracticeforimprovingcropproductionin soilwithPdeficiencyandtoreduceenvironmentalstresses.Agreenhouseexperiment wasconductedonsoiltoevaluateresponseofPapplicationandwaterregimesina factorialcombinationongrowthandnutrientuptake,ureidesandaminoacidscontents bytwosoybean(Glycine maxL.)cultivarswithcontrastingproductivity.Soybeanplants weregrowninasoilverylowinavailableP.SeedswasinoculatedwithBradyrhizobium japonicumatsowing.TwocultivarsZodiacandLicuriciweregrownatfourPtreatments asP0(withoutPsupply),P10,P20andP100mgPkg-1soil.PlantperformanceofLicurici wasbetterthanZodiacunderPdeficiency(P0)andlowP(10mgPkg-1soil)supply.

NodulationwasthemostsusceptibletobothabioticfactorsPdeficiencyandwater shortage.Biomassproductionofbothsoybeancultivarswassignificantlyreducedwhen thesoilmoisturecontentwasdecreasedfrom70%ofwaterholdingcapacity(WHC)to 35%WHC.Thehighestbiomassbysoybeanwasfoundinthetreatmentwith100mg Pkg-1ofPapplicationrateundernormalwaterregime.ThesametrendofPinfluence wasdenotedinplantssubjectedtodroughtstress(35%WHC).HigherrateofPwas abletoattenuatetheeffectofwaterstressasaresultoflargerPuptake.Irrespective ofPtreatmentsleavesandrootsPconcentrationswaslowerinLicuricithaninZodiac particularlyunderlowPsupply.PlantPuptakewassignificantlyincreasedbyPsupply andbysoilmoistureconditionsaswell.WithnoPaddition,plantPuptakeincreased from2,6mgpot-1to5,26mgpot-1forZodiacandfrom3,73mgpot-1to7,05mgpot -1forLicuriciwhensoilmoisturecontentwasincreasedfrom35%to70%WHC.Plants atPdeficiencyandlowlevelsofPsupplyhadlowergrowthrates,higherureidesand aminoacidsconcentrationsinrootsthanplantsgrownwithhigh(100mgPkg-1soil) P.Inaddition,itwasobservedthatPsupplycouldincreasethedeclineinaminoacids concentrationsinroots;enhancePandNaccumulationinplantoftwosoybeancultivars under suboptimal soil water regime. Hence, the experimental data indicated that P applicationreducedadverseeffectsoflowwaterregimeonplantdrymatterproduction andselectedphysiologicalparametersofsoybeancultivars.

Effect of Low Temperatures on the Structure of Plant Cells Studentofplantphysiology(PHD)inBakustateuniversity* DepartmentofplantPhysiology,BakuStateUniversity,Baku,Azerbaijan** Email:[email protected],Tel:(00994)51- Cellontogenyisconsideredtobeachainofstructuralandfunctionalprocessesthat representchangesincelldevelopmentfromstructurallysimpletobehighlyspecialized celltypes.Plantcelldevelopmentencompassesthreetypesofprocesses:(a)newcells areproducedbydivisioninmeristems,(b)cellgrowthandenlargement,and(c)cell differentiationintoitsspecializedstate.

Celldevelopmentiscontinuousprocessthatisgovernedbyinternalandexternal factorscarriedoutinacertainenvironment.Thepathwayofcellontogenyischanged whenthenaturalenvironmentisdistinctlymodified.Manyprocessesareinterruptedand othersonlyoccurinresponsetoparticularcircumstances.Structuralandmorphological changes of the cells are the result of the expression of the cell genome under the influenceofexternalfactors.

Amongtheexternalfactorsthatgreatlyaffectcelldevelopmentistemperature.A favorabletemperaturehaspositiveeffectonstructuralandphysiologicalprocessesof plantcells.Whenthetemperatureisincreasedordecreased,aharmfuleffectonthe plantcellscanbeobserved.

Differentplantsdistinctlyreacttotemperaturefluctuations.Plantsensitivitytobe temperaturedependsontheplant’soriginandphylogeny.Theeffectoftemperatureon cellontogenyhasbeenextensivelystudiedandtherearereviewselsewhereconcerning thistopic.

Wehavetriedtosubmittheresultsregardingtheeffectoflowtemperaturesonthe structureoftheplantcell.Mutualcomparisonofexistingresultsandtheirgeneralization isnoteasy,becausevariableplantspeciesindifferentontogeneticphaseshavebeen usedintheobservations.Inspiteofthreedifficulties,theplantssensitivelyreacttothe lowtemperaturesbychangesoftheirmetabolismbyadaptivereactions,andthereforeits quitetemptingtofindouthowthecellarchitectureischangedundertheseconditions.

The temperatures on the Earth’s surface are very different, changing during the seasons as well as during the day and night. Despite these differences, plants grow almosteverywhere.However,tobeabletosurvivetheunfavorabletemperatures,plants havetoadapttothisoscillationintemperature.

Most perennial plants growing in the temperate regions undergo a“hardening’’.

Processintheautumnofeachyeartoprepareforoverwintering.Inmostagricultural areas, unseasonal frost can occur throughout much of the growing season. During periodsofactivegrowth.Mostcropspeciesdonottoleratefreezing.Dependingonthe minimumtemperatureandthedurationofthefrost,plantsmaybepartiallydamagedor killed,resultinginloweryieldandqualityatharvestorevencompletecropfailure.Most wintercrops,however,havetheabilitytodevelopfreezingtolerancewhenexposedto hardeningconditions.

Eachplantischaracterizedbyacertaingeneticallyfixedlevelofresistancetolow temperatures,whichreducesitsmetabolicactivity.Thislevelofresistance(orsurvival capacity) can vary among individual plants and species. Low temperatures act as a stressfactorthathasastrongimpactonthegrowth,reproduction,anddistributionof plants.Theabilityofplantstosurviveandgrowdependsondifferentecologicaland physiologicalmechanisms.

Sinceplantmetabolismis,infact,asetofchemicalreactions.Theeffectofcoldstress (bothchillingandfreezing)stronglyinfluencesmetabolicprocessesinthecells.These metabolicchangesareaccompaniedstructuralalterationsofthecells.

Fromthepresentedresults,itisobviousthatlowtemperaturestressconsiderablyaffects thestructureofplantcells.Thestructuralresponseofthecellsisvariableandisdetermined byexternal(strengthanddurationofstress)andinternal(plantspecies,ontogeneticphaseof theplant,typeofthetissue,andgeneticallydeterminedlevelofresistance)factors.Therefore, itisdifficulttodecidewhichcellcompartmentplaystheprimaryorthemostimportantrole inthecellresponsestobothchillingandfreezingstresses.

ВЛИЯНИЕ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ЕЖЕСуТОЧНЫХ СНИЖЕНИй ТЕМПЕРАТуРЫ

НА СТАДИЯХ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН И ПРОРОСТКОВ НА СКОРОСТЬ РАЗВИТИЯ

Effects of a temperature drop treatments at seed germination and seedling ИнститутбиологииКарНЦРАН,г.Петрозаводск Тел:+7(8142)762706,Факс:+7(8142)76-98-10;E-mail:[email protected] Itiswidelyacceptedthatbecausetherateofcropdevelopmentisdependenton temperature,reducingtemperaturesincreasesproductiontimeofcrops.However,DROP, ashort-termtemperaturereductioniswidelyusedforgreenhouseplantproductionto controlplantheight.Theaimofourworkwastostudytheeffectsofatemperaturedrop treatmentsatseedlingstageontimetoflowerinsomefloricultureandvegetablecrops.

Besides,theeffectofapre-sowingseedtreatmentwithatemperature-drop(i.e.,seed thermo-priming)onseedgerminationanddevelopmentratehasbeeninvestigated.

Treatmentofseedlingswithatemperaturedrop(from22to12°Cfor2hevery24h, for6days)hastenedfloweringinmarigold(Tagetes patula nanaL.),petunia(Petunia x hybridaVilm.)andchrysanthemum(Chrysanthemum carinatumL.),didnotaffecttime to flower in pot marigold (Calendula officinalisL.) and delayed flowering in nemesia (Nemesia hybrida). Cucumber (Cucumis sativusL.) and cabbage (Brassica oleracea L.) seedlingsalsoexhibitedfasterdevelopmentrateswhentreatedbyatemperature-drop.

Seedprimingwithatemperature-dropimprovedseedgerminationinsnapdragon (Antirrhinum majusL.) and cucumber, but did not show any consistent effect on germinationrateinmarigold,pansy(ViolaxwittrockianaGams.),potmarigold,scarlet sage(Salvia splendensSellexRoem.&Schult).However,floweringwasacceleratedby seedthermo-priminginsnapdragon,marigoldandpansyplants.

Thepossiblemechanismsunderlyingresponsesofplantdevelopmenttodailyshort-term temperaturereductionsaretobediscussed.Oneofthemolecularmechanismsevolvedby plantstoadjustthetimingofflowerdevelopmentunderfluctuatingtemperatureconditions istheSHORTVEGETATIVEPHASE(SVP)gene-mediatedcontrolofFLOWERINGLOCUST(FT) expression.

ThestudywassupportedfinanciallybytheRussianFoundationforBasicResearch (N10-04-00097).

OVULE RESCUE AS A MEANS OF OVERCOMINIG OF INTERSPECIFIC

INCOMPATIBILITY IN THE GENUS LENS MILL.

All-RussiaResearchInstituteofLegumesandGroatCrops,p/bStreletskoye,Orel,Russia;

Tel.:(4862)403751;E-mail: [email protected] Cultivated species of Lens culinaris (cvs: Rausa, Obraztsov Chiflik 7, Svetlaya, Vekhovskaya)wascrossedtothesixwildtaxaL. tomentosus ILWL90,ILWL120;L.orientalis ILWL7,ILWL11,L. odemensisILWL21,L. lamotteiILWL29,L.ervoidesILWL43,L.nigricans ILWL30inordertoincreasethegeneticdiversityofthegenusLens.

AccordingtoourdatathecrossingofL. culinaris withL.orientalisиL.odemensis was possible by conventional technique. In case of cross of L. culinaris and L.tomentosus mature pods were formed but hybrid seeds were unfulfilled and unvilable.When L.

culinaris wascrossedwithspeciesofL. ervoides,L.lamotteiandL.nigricans therewas abortionofpodsin10-15daysafterpollination.

In order to increase the output of interspecific hybrids the method of F1 seed germination in vitro wasusedincrossingof L. culinaris with L. orientalis and L. odemensis.

ThehybridplantsobtainedincrossL. culinaris x L. orientalisandL. culinaris x L. odemensis developednormallyinfollowinggenerationsthatallowedselectinghighlyproductive hybridlinesrecombinantinflower,seedandcotyledoncolourcharacters.

Ovulerescuetechniquewasappliedtoovercometheinterspecificincompatibility betweenL. culinaris andotherwildspecies.

IncrossL.culinaris xL. tomentosus296immatureovulesat8-19daysafterpollination wereplantedontonutrientmediaofwhich27begantodevelop.Only3hybridsout of296ovulesof8-19daysoldafterpollinationinoculatedonnutrientmediumwere recovered.PlantsF1–F6wereviableenoughwithdifferentdegreeoffertility.Therewere completelysterileplants,plantswithnormalfertilityandplantswithlowfertilitythat showeditselfinpresenceofabortedseedsinafullyripepod. Theirhybridnaturewas provedbyvioletflowercolorationanddarkpigmentedseedcoloration,characteristic forthepaternalspeciesL. tomentosus, whilematernalL. culinariscultivarshadwhite flowersandlightseeds.

BycrossingL. culinaris toL. lamottei,L. ervoides and L.nigricans therewerenoembryos orplantsrecoveredwhileovuledevelopmentobserved.

The results demonstrated possibility of conventional cross of L. culinaris with L. orientalisandL. odemensis andperspectivesofovulerescuetechniqueforovercoming ofinterspecificbarriersinthegenusLens.

TheresearchersweresupportedbytheRussianFoundationforBasicResearch(09ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛуОРИМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФОТОСИНТЕЗА 2-КЛЕТОЧНЫХ ЭМбРИОНОВ Fucus vesiculosus L. (Phaeophyceae) Investigation of photosynthetic fluorescence parameters in 2-celled embryosof Санкт-ПетербургскийГосударственныйуниверситет,г.Санкт-Петербург Тел:(812)3289695;E-mail:[email protected] Developmentoffucoidzygotesandembryosisindependentofmaternaltissues.

Thisfeaturemakesfucoidembryosexcellentmodelsystems,especiallysincetheyare easilycultivatedinlaboratoryconditions.Afterthefirstasymmetricdivisionzygotes formtwocellsthatdifferinmorphologicalandphysiologicalcharacteristics.Thethallus cellsubsequentlygivesrisetothefrond.Theothercellinitiallyformsarhizoid,andthis eventuallydevelopsintotheholdfast.Thisanatomicalandphysiologicaldifferentiation hasimplicationsforthephotosyntheticcharacteristicsoftheembryo.Thus,fromthe perspectiveofphotosyntheticprocesses,thesetwocellsshouldbeconsideredseparately.

Microscopy pulse amplitude modulation (PAM) fluorometry provides an excellent approachforinvestigatingthedevelopmentofthephotosyntheticapparatusinthecell level.Thephotosyntheticfluorescenceparametersweremeasuredseparatelyinthallus andrhizoidcellsoftwo-celledFucus vesiculosusL.embryos.Thesetwocellsshowed significantly different values of minimum fluorescence (~45% higher in thallus cell).

Therewasalsoadifferenceinmaximumquantumyieldandthesaturationirradiance betweenthecells,andtheseparametersweresignificantlyhigherinrhizoidcells.There werenosignificantdifferencesinthemaximumelectrontransportrate(rETRmax)and photosyntheticefficiency,althoughrETRmaxintherhizoidcelltendedtobehigherthan inthallusone.ThesedatashowthatthallusandrhizoidcellsofFucusembryoshave significantlydifferentphotosyntheticcharacteristics.Themostevidentmorphological differencesbetweenthesetwocellsarethefollowing.Thethalluscellislarger,spherical and does not undergo conspicuous growth, whereas conical rhizoid cell elongates activelyviatipgrowth.Organellesarenotsymmetricallydistributedinthatchloroplasts are concentrated in the thallus cell, whereas mitochondria and Golgi structures are more abundant in the rhizoid cell.The different values of F0 we observed in these cellsapparentlyreflecttheunevenchloroplastnumbersandchlorophyllacontent.Tip growthishighlyenergydependentbasedonconstantproductionandredistribution ofnumerousmembraneandcellwallcomponents.Wesuggestthatintensivegrowth ofrhizoidsismoredependentonlocalenergyproductionthanimportfromthethallus partoftheembryo.Thisissupportedbythehighquantumyieldshownbythesecells.

РОЛЬ бРАССИНОСТЕРОИДОВ В РЕГуЛЯЦИИ ГРАВИТРОПИЗМА ГИПОКОТИЛЕй

АРАбИДОПСИСА

The role of brassinosteroids in the regulation of Arabidopsis hypocotyl Vandenbussche F.1, Suslov D.V.2, 3, De Grauwe L.1, Vissenberg K.3, Saint-PetersburgStateUniversity,Saint-Petersburg,Russia Тел:+7(812)3289695;E-mail:[email protected] Gravitropismisagrowthresponsebywhichplantsorienttheirorgansalongthe gravity vector. Gravity perception in plant shoots involves sedimentation of starchcontainingplastids(statoliths)intheendodermis(starchsheath).Gravitropicbending ofshootsresultsfromtheirdifferentialgrowthduetoasymmetricauxinredistribution.

Thefunctionsofotherphytohormonesduringgraviresponsearepoorlyunderstood.We studiedtheroleofbrassinosteroids(BRs)inthecontrolofshootgravitropism.

EtiolatedArabidopsisthaliana(Col-0)seedlingsweregrownonhorizontallyplaced PetridishesinhalfstrengthMSmedium.Theirgraviresponsewascharacterizedasa percentageofhypocotylsstandingonthemedium(orlyingflatonit).ControlCol-0plants had80%ofstandinghypocotyls.ExogenousBRs(100nMepibrassinolide)decreased thenumberofstandinghypocotylstoT. cordata>B. pendula.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИТОКИНИНОВ В КЛЕТКАХ РАЗНЫХ ЗОН КОРНЯ у

Distribution of cytokinin in cells of different zones of the root of wheat plants УчреждениеРоссийскойакадемиинаукИнститутбиологииУфимскогонаучного Тел:(347)2355362,Факс:(347)2356247;E-mail:[email protected] Долгое время доминировало мнение о том, что цитокинины тормозят рост корней,новпоследнююдекадуопубликованонемалоработ,свидетельствующихо том,чтодлянормальногоростакорнейнеобходимофункционированиемеханизма цитокининовогосигналингаПричинойтакойпротиворечивостиможетбытьвтом, чтоихдействиеизучалось,восновном,наорганном,анеклеточномуровне.Вместе стем,естьоснованиясчитать,чтоцитокининымогутпо-разномувлиятьнапроцессы деления,растяженияидифференциацииклетоккорня.Внашейработеспомощью метода иммуноферментного анализа было изучено содержание цитокининов не только в кончике корня и в зоне растяжения растений пшеницы, а также отдельновзоненачаладифференциации(зонапоявлениякорневыхволосков)и взонезавершениядифференциации(зонувыявлялиспомощьюконфокального микроскопа по наличию лигнина в стенках ксилемных сосудов). Применение методаиммуногистохимическойлокализациипозволилообнаружить,чтоужена расстоянии0,3ммоткончикакорнянапоперченныхсрезахможнобылоразличить клеткикорыицентральногоцилиндра,ивсеониотличалисьинтенсивнымиммунным окрашиванием.Средиобнаруженныхнамиспомощьюиммунногоокрашивания особенностейраспределенияцитокининовобращаетнасебявниманиетотфакт, что на поперечных срезах, приготовленных из зоны корня, предшествующей месту появления корневых волосков, проявлялось слабое окрашивание как клеток коры, так и центрального цилиндра. На срезах уже в области корневых волосков вновь наблюдалось появление более интенсивной окраски в клетках метаксилемыипаренхимыцентральногоцилиндра,котораязатемослабевалапо мередальнейшегоудаленияоткончикакорня.Данныеиммуногистохимической локализациизеатинаподтверждалисьрезультатамииммуноферментногоанализа разныхформцитокининов.Определениеактивностицитокининоксидазывразных частях корня показало, что она так же, как и содержание цитокининов, была максимальной в апикальной части корня, снижалась по мере удаления от него и вновь несколько повышалась в начале зоны дифференциации. В сочетании с определением уровня активности цитокининоксидазы, играющей важную роль в метаболизме цитокининов, измерение содержания метаболитов цитокининов позволило выявить возможные механизмы, от которых зависит регуляция их уровнявразныхзонахкорня.

РаботавыполненаприподдержкеРФФИ№09-04-00942_а.

КРИОуСТОйЧИВОСТЬ АПЕКСОВ ЗЕМЛЯНИКИ (FRAGARIA L.),

ИЗОЛИРОВАННЫХ ИЗ РАСТЕНИй IN VITRO

Cryopreservation of strawberry apices isolated from in vitro plantlets (Fragaria L.) ИнститутфизиологиирастенийРАН,г.Москва Тел:8-495-231-93-22,Факс:(499)977-80-18;E-mail:[email protected] Внастоящеевремядолговременноехранениевжидкомазотерастительного материала, размноженного in vitro, экономически оправдано и может быть использованодлясозданиякриобанказемляники(Fragaria L.).Однакосущественным препятствием для эффективного использования этой технологии является варьированиепоказателейпосткриогенноговосстановленияобразцов,зависящее откриоустойчивоститканейиоргановрастений.Темнеменее,разработаныспособы криосохранения,которыеобеспечиваютотносительностабильноевосстановление образцов после жидкого азота, при соблюдении необходимых технологических условий.Одинизтакихметодовбылмодифицированнами(патентРФ№2302107) ииспользовандляизучениякриоустойчивости45сортовземляникиизколлекции ИФРРАН.Апексыизолировалиизрастений,длительноевремякультивированныхin vitro,и,последегидратации,помещаливкриоампулы,которыепогружаливжидкий азотбезпредварительногоохлаждения.Послеоттаиванияирегидратацииувсех 45 сортов земляники наблюдали восстановление роста образцов, извлечённых из каждой криоампулы. У 34 сортов земляники (названия сортов подчёркнуты) после криосохранения зарегистрировано 100% восстановление роста апексов, извлечённыхизоднойилиболеекриоампул.

У 9 сортов земляники наблюдали восстановление роста не менее 80% апексов: Cеверянка, Жемчужница,Tristar, Алая зорька, Profusion, Дубровский Родник,КрасавицаЗагорья,MontEverest,Золушка.Показателипосткриогенного восстановлениянеснижалисьболеечемна50%у20сортов:Redstar,Талка,Зенит, Рубиновый кулон, Ducat, Фестивальная, Marmalada, Деданка, Гренада, Амулет, SengaSengana,ClatterStar,Elvira,Redgauntlet,SengaTigaja,Rapella,Holiday,Mieze Schindler, Дивная, Волшебница. У остальных 16 сортов уровни восстановления ростаапексовпослежидкогоазотаварьироваливширокихпределах,внекоторых случаяхот2до100%:Пурпуровая,ДочьПурпуровой,Florida,Кокинскаяпоздняя, Frakunda,Vola, Pocahontas,Tribute, Reine desValles, Roxana, Деснянка Кокинская, Geneva,SweetHeart,Кокинскаяранняя,Jesco,Pandora.Различияввосстановлении ростаобразцов,вероятно,являлисьследствиемтого,чтодлязамораживаниябыл использованфизиологическинеоднородныйрастительныйматериал.Темнеменее, полученныеданныепозволяютполагать,чтотесортаземляники,апексыкоторых восстанавливали рост после криосохранения на стабильно высоком уровне, генетическиустойчивыккриогенномузамораживанию.

ВЛИЯНИЕ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА СВЕТА НА РАЗВИТИЕ ЭКСПЛАНТОВ

ЗЕМЛЯНИКИ IN VITRO.

The different spectrum composition of light and its influence on the development of strawberry explants in vitro.

Высоцкий В.А., белякова Л.В., Алексеенко Л.В.

ГНУВсероссийскийселекционно-технологическийинститутсадоводстваи питомниководстваРоссельхозакадемии,г.Москва Тел:(495)329-51-77,Факс:(495)329-31- Внастоящеевремязакладкапромышленныхнасажденийсертифицированным высокопродуктивным посадочным материалом земляники – весьма актуальная проблема,котораянеможетбытьрешенабезиспользованияметодаклонального микроразмножения. С научной точки зрения представляет интерес изучение влиянияразличныхфакторовкультивированияinvitroнаэксплантыземляники с целью управления процессами роста и развития растений in vivo. Одним из ключевыхфакторов,влияющихнафизиологиюрастений,являетсяспектральный состав света. В своих исследованиях мы изучали влияние света различного спектрального состава на биометрические показатели эксплантов земляники на этапах пролиферации, укоренения и адаптации к нестерильным условиям.

Экспериментыпроводилиссортамиземляникисадовой(Fragaria x ananassaDuch.) Редгонтлет,Амулет,ПрофьюжениПурпуровая.Использовалимодифицированную среду Мурасиге-Скуга, в которую на этапе пролиферации добавляли БАП (0, мг/л)иИМК(0,05мг/л),анаэтапеукоренения–ИУК(0,1мг/л).Облучениеопытных микрорастений проводили при помощи люминесцентных ламп с усилением излучения в области красного (ЛБ–65-4) и синего (ЛБ-65-5) участков спектра.

Контрольныерастениякультивировалиподлюминесцентнымилампамибелого света(ЛБ-65).

Результатынашихисследованийпоказали,чтооблучениемикрорастений земляникисортаРедгонтлет в культуре тканей краснымсветомсущественно увеличилооблиственностьпобеговнаэтапеукоренения.Процентукоренения эксплантов в варианте с красным светом составил 96,7%, варианте с синим светом–100%,авконтроле–82,8%.Облучениеэксплантовкраснымисиним светом в период культивирования in vitro способствовало существенному увеличениюпроцентаприживаемости(92,9%вобоихвариантах)посравнению сконтролем(78,6%).

Аналогичные исследования были проведены на сортах земляники Амулет, ПрофьюжениПурпуровая.Использованиелюминесцентныхлампспреобладанием излучения в красной и синей областях спектра способствовало существенной стимуляциипроцессаукорененияисокращениюэтапаризогенезаinvitro.

Расчет экономической эффективности производства розеток земляники от маточныхрастений,выращенныхinvitroсиспользованиемэкспериментальных источников освещения, показал, что рентабельность повысилась в 2,3-2,4 раза, асебестоимостьснизиласьв1,5разапосравнениюсостандартнойтехнологией.

КОНТРОЛЬ ЗНАНИй СТуДЕНТОВ ПО ФИЗИОЛОГИИ И бИОХИМИИ РАСТЕНИй

С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

Monitoring of students knowledge in plant physiology and biochemistry by ФГОУВПОНовосибирскийгосударственныйаграрныйуниверситет, Тел:8(383)267-29-32;E-mail:[email protected] Для подготовки нового поколения специалистов аграрного профиля необходимопостоянноесовершенствованиеметодовобученияиконтролязнаний студентов. Современные технологии обучения включают в себя электронные библиотеки,учебники,электронныеверсиилекцийилабораторно-практических занятий,атакжеэлектронныймногоуровневыйконтрользнаний.

Одним из эффективных приемов интенсификации учебного процесса является компьютерное тестирование. Оно позволяет активизировать самостоятельную работу студентов, убрать субъективный подход к оценке знанийиосвободитьвремяпреподавателя.Компьютерноетестированиеможет заменить такие традиционные способы проверки усвоенного материала как контрольнаяработа,реферат,зачет.

Преимуществами компьютерного тестирования являются: отсутствие необходимостивбумажныхносителях,всинхронизациипроцессатестирования для группы испытуемых и самостоятельный темп работы студента с тестом.

Обеспечивается правильное и быстрое восприятие содержания задания, а с психологическойточкизренияснимаетнапряжениестестируемого.Уменьшается время проверки знаний, достигается объективный уровень оценивания, повышаетсяегонадежностьпримгновенномполучениирезультатов.

Нами созданы и опубликованы 615 тестовых заданий по всем разделам курсаФизиологияибиохимиясельскохозяйственныхрастений.Дляреализации заданнойцеликонтроля,корректногоотображениясодержанияпроверяемого материалаиустраненияфакторовугадыванияиспользуютсячетыреразличных формы тестовых заданий: открытая, закрытая, установления соответствия и упорядочения.

Тестовыезаданияиспользуютсянаразныхуровняхконтролязнанийстудентов.

Рубежный контроль – проводится после изучения каждого раздела. Итоговый контроль – после освоения курса. На разных уровнях контроля используются разноеколичествотестовыхзаданий.Времятестированияишкалаоценкизадается заранее.Результатыпредставляютсявбаллах,оценкахилизачет/незачет.После тестирования студенту предоставляется возможность посмотреть правильные ответынатестовыезадания,скоторымионнесправился.

Такимобразом,применениеэлектронныхсредстввобучениииконтролезнаний студентовпозволяетболеекачественноконтролироватьзнанияпофизиологиии биохимиирастений.

ЗАВИСИМОСТЬ СОЛЕуСТОйЧИВОСТИ ПРОРОСТКОВ ОГуРЦА ОТ

ТЕМПЕРАТуРЫ ОбРАбОТКИ СЕМЯН

Dependence of cucumber seedlings tolerance on temperature of seed’s Дагестанскийгосударственныйуниверситет,г.Махачкала Тел:(8722)675915;E-mail:[email protected] Изучали реакцию проростков огурца, полученных из семян подвергнутых термообработке (ТО), на повышенную концентрацию сернокислых солей меди (0,001мМ) и цинка (0,01мМ) (ТМ).Сухие семена ранне- и позднеспелых сортов ПальчикииФениксвыдерживали3ч.втермостатеприt41°,45°и51°Сивысевали в ч.Петри на фильтровальную бумагу смоченную дистиллированной водой или растворамисолейТМ.Полученныепроросткипереносиливкюветыскерамзитомв тежерастворы.Фильтровальнуюбумагуирастворырегулярносменяли.Учитывали всхожесть, накопление сухой биомассы (СБ) корней и побегов проростков и содержаниевнихпролина.

Вконтроле(вода)на3суткипроросливсесеменас.Феникси72%с.Пальчики.

В растворах CuSO4 и ZnSO4 всхожесть семян с.Феникс 75% и 90%; с.Пальчики соответственно20%и55%.ПослеТОвсхожестьсемянвозрастала.Ус.Фениксв средесCuSO4ввариантесТО45°Спроросло90%семян,51°С–85%,врастворе ZnSO4итемпературныхрежимах45°Си51°Спроклюнулисьвсесемена.Ус.Пальчики послеТО45°СпризасолениисредыCuSO4всхожестьувеличиласьна15%,ZnSO –на25%.

У проростков при инкубировании в растворах солей ТМ происходило снижениенакопленияСБпобегови,особенно,корней.ВвариантесТОсемяни культивированиемпроростковвсредессолямипроисходиломеньшееснижение СБ.Так,привыращиваниипроростковс.ФениксизсемянсТОпри51°Сврастворе CuSO4СБпобеговна18-ыесуткисоставила120%кконтролю(безТО),корней– 115%;при45°Си41°Ссоответственно131%и118%;105%и100%.Листьяикорни проростковизТОсемянвсредессолямиотличалисьбольшимсодержанием пролина. В листьях проростков с. Феникс, инкубированых в растворе ZnSO4, в вариантесТО45°Ссодержаниепролинасоставило138%кконтролю;при51°С– 131%и41°С–114%.

Каквидноизприведенныхданных,ТОсемянповышалаустойчивостьпроростков огурца к обеим солям, независимо от сорта. Однако степень солеустойчивости растенийогурцазависелаоттемпературногорежимапрогреваниясемян.

ВИЗуАЛИЗАЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОй АКТИВНОСТИ НЕЛИСТОВЫХ

ТКАНЕй ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИй

Visualization of the photosynthetic activity non-leaf tissues of woody plants Сибирскийфедеральныйуниверситет,г.Красноярск Фотосинтетическая активность хлоропластов клеток коры и древесины у растенийумереннойзоныимеетчетковыраженнуюсезоннуюпериодичность.

Впериодпереходакактивнойвегетациивотсутствиисформированнойлиствы нелистовыехлоропластыстановятсяединственнымисточникомассимилятов (Харук, Терсков, 1980). Фотосинтетическая активность хлоропластов в коре и древесине требует дополнительных исследований. Фотосинтетическую активность определяли на основе регистрации флуоресценции хлорофилла с помощью Imaging-PAM M-Series (Walz, Germany). Система визуализации позволяетрегистрироватьнавсейплощадипоперечногосрезапобегатакие параметры флуоресценции, как нулевой (Ф0) и максимальный (Фм) уровни, потенциальный квантовый выход фотосистемы 2 ( YII), световая кривая фотосинтетического транспорта электронов. Объектами исследования были побегиберезыповислой(Betula pendula),кленаясенелистного(Acer negundo), сиренивенгерской(Syringa josikaea).Впериодвынужденногопокоя(март г.)приотрицательныхсреднесуточныхтемпературахвоздухафотосинтетическая активностьнепроявлялась,распределениевеличинФмпоплощадипоперечного сеченияпобегабылоотносительноравномерным.Впериодактивнойвегетации (июль 2010 г.) уровень Фм у трехлетнего побега клена увеличился в зонах разделениягодичныхколец.Квантовыйвыходфотосистемы2вдревесинене превышал0,1,взонегодичногокольцапрошлогогода–составлял0,4,взоне коры–0,6.Сканированиепобегаберезыотвершины(1год)докоснованию( года)показало,чтоквантовыйвыходфотосистемы2взонекорывактивный период составлял 0,45 (Cv = 12%) и показал слабовыраженную тенденцию к ростуотоснованияквершине.Световоенасыщениефотосинтезавтканяхкоры березы происходило при плотности светового потока 110 мкмоль фотонов м-2с-1,корыкленапри185мкмольфотоновм-2с-1,влистьяхэтихрастений при 400 – 450 мкмоль фотонов м-2 с-1. Скорость электронного транспорта в кореберезы,кленаилистьяхсоставляла2,6и37мкмольэлектроновм-2с-1.

Установленные соотношения скоростей электронного транспорта и уровни световогонасыщенияуказываютнанезначительнуюрольнелистовыхпигментов в положительном энергетическом балансе деревьев в период их активной вегетации.

ЦИФРОВОЕ ИЗОбРАЖЕНИЕ ЛИСТА КАК ОСНОВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА «А»

Digital image of the leaf as a basis for determining the concentration of Сибирскийфедеральныйуниверситет,г.Красноярск Тел:(391)265-45-76;E-mail:[email protected] Хлорофилл «а» в листьях зеленых растений по-прежнему остается важнымэколого-физиологическимпоказателемвоценкеихжизнеспобности и фотосинтетической продук тивнос ти. Наряду с прямыми методами спектрофотометрического и хроматографического анализа в последние годы развиваются косвенные методы оценки концентрации хлорофилла «а».

Уступаявточностипрямымметодам,косвенныеметодыимеютпре-имущество в скорости проведения анализа, а в случае дистанционных спектральных методов, и в масштабе собираемых данных. Не остались в стороне и методы анализа цифровых изображений, полученных с помощью фотокамер или сканеров. При этом в качестве контрольного метода оценки, исследователи использоваликакпрямые,такикосвенныеметоды.Всвоемисследованиимы поставилизадачусопоставитьрезультатыпрямогоспектрофотометрического определения концентрации хлорофилла «а» (мкг см-2 поверхности листа) с индексом яркости (IL), полученном на основе обработки цветного (RGB) и монохромных (режимы R (red), G (green) и B (blue)) цифровых изображений листа. Для получения изображения использовали сканер HP Scaner G3010 в ре-жиме цветного сканирования с разрешением 600 dpi. Преобразование и обработку изображения выполняли на основе программы «ImageJ 1.38». В качестве объектов были взяты нормальные и стареющие листья березы повислойилистьяфасолиобыкновенной,обработанныегербицидом«Раундап».

ВеличинаILдляцветногоимо-нохромных«R»и«G»вариантовизображений листадостоверноснижаласьсростомконцентрациихлорофилла«а».Параметры степеннойрегрессиибылиразличныприсравнениирезультатов,полученных у листьев березы и фасоли. Монохромное изображение в режиме «B» у большинства зеленых листьев имело предельно высокое значение IL =255 и независелоотконцентрациихлорофилла«а».Положительнаялинейнаясвязь установлена между концентрацией хлорофилла «а» и модифицированным индексомIm=(ILG—ILR)/(ILG+ILR),гдеILGиILR–индексыяркостимонохромных изображенийврежимах«G»и«R»соответственно.Былополученоуравнение линейной связи индекса Im и концентрацией хлорофилла «а» для данных, объединившегорезультаты,полученныеналистьяхберезыифасоли:Схл.а= 29,2Im9,55(R2=0,61).

ОСОбЕННОСТИ ДИНАМИКИ ТИРОЗИНОВОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ

бЕЛКОВ КОРНЕй ГОРОХА ПРИ ДЕйСТВИИ ВОЛЬФРАМАТА

Peculiarities of dynamics of pea root protein tyrosine phosphorylation at УчреждениеРоссийскойакадемиинаукКазанскийинститутбиохимиии Тел:843-2319047;E-mail:[email protected] Проблеме загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов (ТМ) и изучениюмеханизмовадаптациииустойчивостикнимрастенийпосвященобольшое количествоисследований.ВольфрамотноситсякчислуТМ,физиолого-биохимическое действие которых на растения практически не изучено. ТМ, как абиотические стрессоры,запускаютвклеткахрастенийкаскадысигнальныхреакций.Ключевым звеномпередачивнешнегосигналавклеткииреализацииответнойреакцииявляются процессыфосфорилирования/дефосфорилированиябелков.Фосфорилирование/ дефосфорилированиебелковпоостаткамаминокислоттирозинаучаствуетврегуляции многихпроцессов,вчастности,пролиферацииидифференцировкиклеток.Ранеенами установлено,чтовольфраматвлияетнапролиферативнуюактивностьклетоккорневой меристемыгорохаиингибируетросткорней.Цельюданнойработыявлялосьизучение тирозиновогофосфорилированиябелковкорнейгорохапридействиивольфрамата.

Методом1-Дэлектрофорезаспоследующимиммуноблотингомсиспользованием специфичных к фосфотирозину антител PY20 (Amersham) исследовано влияние вольфраматанадинамикууровнятирозиновогофосфорилированияводорастворимых белковкорней.Обнаружено,чтовтечение5-тичасовпроисходятразнонаправленные измененияуровняудельноготирозиновогофосфорилирования(УТФ)полипептидов (ПП).К6-мучасунаблюдаетсяувеличениеУТФубольшинстваППипоявлениевновь фосфорилированногоПП15кДа.Методом2D-электрофорезаустановленоувеличение количествафосфотирозиновыхбелковиповышениеуровняихфосфорилированияпод влияниемвольфрамата.СредиидентифицированныхметодомMALDI-TOFMSбелков выявленырегуляторные,метаболическиеизащитныебелки.Особыйинтересвызывает повышениеуровнятирозиновогофосфорилирования14-3-3белков.Предполагается, чтоувеличениеколичествафосфотирозиновыхбелковиповышениеУТФбелковпри действиивольфраматасвязаносингибированиемодногоизключевыхферментов тирозиновогофосфорилирования–протеинтирозинфосфатаз.

бИОХИМИЧЕСКИЕ И СТРуКТуРНЫЕ ОСОбЕННОСТИ РАСТЕНИй РОДА BETULA L.

Biochemical and structural features of plants of genus Betula L.

Галибина Н.А.1, Теребова Е.Н.2, Софронова И.Н. УчреждениеРоссийскойакадемиинаукИнституталеса Карельскогонаучногоцентра,г.Петрозаводск Петрозаводскийгосударственныйуниверситет,г.Петрозаводск Тел:8142768160,Факс:8142768160;E-mail:[email protected] Проведенное нами исс ледование показателей водного обмена и метаболического статуса сеянцев рода Betula позволило уже на ранних этапах онтогенеза выявить отличия между деревьями березы повислой и березы пушистой,произрастающимиводинаковыхпочвенно-климатическихусловиях.

Влистьяхусеянцевберезыпушистойвпериодактивныхростовыхпроцессов содержание углеводов было максимальным, по сравнению с другим видом, и сопровождалось снижением интенсивности транспирации. У обычной березы повислойвысокиеконцентрацииуглеводовбылиобнаруженытольковлистьях сауксибластов,причемосновнаямассасахаровприходиласьнадолюсахарозы– транспортнойформыуглеводов.Укарельскойберезынафоневысокойустьичной транспирациивлистьяхсодержаниерастворимыхуглеводовбыломинимальным.

Инаякартинанаблюдаласьвраспределенииметаболитовуглеводнойприроды втканяхствола.Уберезыповислой,посравнениюсберезойпушистой,содержание углеводов было значительно выше, что отражалось и в большем значении водопроводимости. Между двумя формами березы повислой наблюдались различиявраспределенииуглеводов.Так,уобычнойберезыповислойуглеводы ввидемоносахаровравномернораспределялисьпотканямфлоэмыиксилемы, спреобладаниемвксилеме,гдевэтотпериодидутактивныйростиутолщение клеточныхоболочек.Укарельскойберезыосновнаямассауглеводовнакапливалась ввидесахарозывофлоэме.

На основании проведенной работы высказано предположение, что береза повислая и береза пушистая уже на ранних этапах онтогенеза, различаются междусобойпостратегиираспределенияметаболитов.Уповислойберёзыобоих форм аттрагирующим центом фотоассимилятов является ствол. Формирование проводящейсистемыповислойберёзыидётнафоневысокогометаболического статуса. У обычной повислой березы накопление углеводов приводит к формированиютолстостенныхсосудовксилемыссильнолигнифицированными клеточнымистенками.Укарельскойберезыинтенсивноенакоплениесахарозыв тканяхфлоэмы,возможно,можетпривестикнарушениямкамбиальнойдеятельности иформированиювбудущемструктурныханомалийдревесины.Уберёзыпушистой, вероятно,аттрагирующимцентомфотоассимилятовявляетсякрона.Накопление углеводоввлистьяхможетпривестикснижениюинтенсивностифотосинтезаикак следствиеуменьшениюинтенсивноститранспирациииводопроводимоститканей.

Врезультате,встволеформируютсяменеелигнифицированныеклеткиксилемы, посравнениюсберезойповислой.

РОЛЬ ЭНДОФИТНЫХ бАКТЕРИй В бОбОВО-РИЗОбИАЛЬНОМ СИМбИОЗЕ

The role of endophytic bacteria in Rhizobium-Legume symbiosis ГОУВПОБашкирскийгосударственныйуниверситет,г.Уфа Тел:(347)2299706,Факс:(347)2736778;E-mail:[email protected] Ростстимулирующиеэндофитные(PGPE–отPlantGrowthPromotingEndophytic) бактерии,также,какассоциативныеризобактерииPGPR(PlantGrowthPromoting Rhizobacteria) и эндомикоризные грибы, являются неотъемлемой частью природного микробно-растительного консорциума и выполняют важные для макросимбионта функции. К ним относятся: защита растения от фитопатогенов, участие в минеральном питании, регуляция роста и развития растения за счет продукции фитогормонов и других сигнальных веществ. Первые сообщения о бактериях,обитающихвнутритканейздоровыхрастений,относятсякначалуХХ века,ноактивноеизучениеэтойгруппыорганизмовначалосьлишьвпоследнее десятилетие. PGPE бактерии выделены из 300 тыс. видов растений, определено более219видов,относящихсяк71роду.

PGPE бактерии, наряду с клубеньковыми бактериями (КБ), являются естественными обитателями разных тканей бобовых растений. При этом выявлено, что отдельные виды эндофитных бактерий (включая типичных КБ) встречаются системно по всему растению, тогда как другие виды эндофитных бактерийприуроченытолькокопределенныморганамитканям.Вкорнеобычно обнаруживается большая плотность PGPE бактерий, чем в надземных органах.

С возрастом растения плотность PGPE увеличивается. Не известно, связано ли это с ослаблением системной защиты растения против микроорганизмов или с закономернымзаполнениемвсехэкологическихниширасширениемвозможностей осуществления эндофитными бактериями ряда жизненно важных функций растительногоорганизма.

Поскольку PGPE бактерии обнаружены и в активных азотфиксирующих клубеньках, вызывает интерес способ их проникновения в клубеньки, межмикробныевзаимоотношениясризобиямииихфункциональнаярольвбобоворизобиальномсимбиозе.Врядеисследованийпоказано,чтосовместноевнесение PGPEбактерийиКБоказываетболеезначимыйэффектнапродуктивностьбобовых растений, чем автономная инокуляция клубеньковыми и неклубеньковыми эндофитнымибактериями.Важнуюрольвпрактикеинокуляцииимеетплотность вносимых бактерий, способная нарушить нормальный процесс микробнорастительного сигналинга и вызвать при избытке бактерий защитные реакции растения. Изучение механизмов микробно-растительных взаимоотношений PGPE бактерий с бобово-ризобиальной симбиотической системой позволит не толькоцеленаправленноформироватьбактериальныесообществасзаданными свойствами,ноипонятьфундаментальныеосновысимбиогенетикииэволюции симбиотическихсистем.

ИНДуКЦИЯ ПОЛЛЮТАНТАМИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ЛИСТЬЯХ

ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИй

Induction pollutants of oxidizing stress in wood plants leaves кафедраорганическойибиологическойхимииТульскогогосударственного педагогическогоуниверситетаим.Л.Н.Толстого,г.Тула Тел:8(4872)357808,Факс:8(4872)357807;E-mail:[email protected] Впоследнеевремябольшоеколичествоисследованийпосвященоизучению влияния поллютантов на продукцию АФК. Важнейшим источником АФК в клетках является система реакций Фентона и Габера-Вайса, катализируемая ионами железа (Fe2+, Fe3+) и/или меди (Cu2+). Рядом исследователей показано также, что активная генерация АФК наблюдается при действии ионов цинка, никеля, алюминия, кадмия, свинца и др. На протяжении 2005-2010 гг. на территориисанитарно-защитныхнасажденийметаллургическихпредприятий г.Тула было проведено исследование показателей окислительного стресса в листьяхLarix sibiricaLedeb.,Sorbus aucupariaL.,Acer platanoidesL.,Tilia cordata Miller.,Betula pendulaRoth.иPopulus nigraL.Определениесодержанияперекиси водородавлистьяхдревесныхрастенийпроводилипометоду,основанному на образовании окрашенного комплекса пероксида титана. Оценка степени перекисногоокислениялипидов(ПОЛ)былапроведенапометоду,основанному на определении количества ТБК-реагирующих соединений в пересчете на малоновыйдиальдегид(МДА).РанеебылопоказанопревышениеПДК(илиОДК) впочвахсанитарно-защитныхнасажденийпоMn(в4,7раза),Pb(в1,5раза)и Zn(в2раза)ифоновогоуровняпоFe,Mn,Ti,Sc,V,Cr,Co,Ni,Cu,Zn,Cd,Rb,Sr, Zr,Ba,Pb.ПоддействиемполлютантоввлистьяхP. nigra,T. cordataиB. pendula происходилоувеличениесодержанияH2O2в1,5-2,5,авлистьяхL. sibiricaиS.

aucuparia,напротив,содержалосьна40-55%перекисименьше,чемвконтроле.

Одной из основных мишеней действия H2O2 являются липиды. Проведенное исследование показало, что количество малонового диальдегида (МДА) под действиемполлютантоввозрасталовсреднемна35%,в2разаина27-45%в листьяхP. nigra,B. pendulaиT. cordata,соответственно.Увеличениеинтенсивности ПОЛ могло быть результатом накопления H2O2, что подтверждается высоким коэффициентом корреляции, равным 0,98 (B. pendula), 0,88 (P. nigra) и 0,5 (T.

cordata). В листьях Ac. platanoides, S. aucuparia и L. sibirica количество МДА снижалосьвсреднемв2,7раза,на30%ив2раза,соответственно,посравнению сконтролем.КоэффициенткорреляциидляAc. platanoides,L. sibiricaиS. aucuparia впарепризнаков«H2O2-МДА»оказалсяравным0,98,0,95и0,94,соответственно.

СТРЕСС-ИНДуЦИРОВАННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИй

САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫХ ПОЛОС МЕТАЛЛуРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИй

Stress-induced change of the photosynthetic pigments maintenance in wood plants leaves of the metallurgical enterprises sanitary-protective plantings кафедраорганическойибиологическойхимииТульскогогосударственного педагогическогоуниверситетаим.Л.Н.Толстого,г.Тула Тел:8(4872)357808,Факс:8(4872)357807;E-mail:[email protected] ХлоропластыявляютсямощнымиисточникамиАФК,образующихсяпристрессе.

Данное обстоятельство связано с перевосстановлением и перевозбуждением антенныхкомплексовврезультатедисбалансамеждупоглощениемквантовсветовой энергииивозможностьюеереализациивфотосинтезе.Снижениеинтенсивности фотосинтеза в стрессовых условиях может быть связано с нарушениями в ультраструктурехлоропластов,атакжеизменениямиколичествапигментовиих соотношения.Всвязисэтимбылопроведеноисследованиехарактераизменений количества и соотношения основных групп фотосинтетических пигментов в листьяхLarix sibiricaLedeb.,Sorbus aucupariaL.,Acer platanoidesL.,Tilia cordataMiller., Betula pendulaRoth.,Populus nigraL.иAesculus hippocastanumL.,произрастающих в условиях санитарно-защитных полос металлургических предприятий г.Тула.

Содержание фотосинтетических пигментов (хлорофиллов a, b и каротиноидов) определялиспектрофотометрическивэтанольныхэкстрактах.Ранеебылопоказано превышениеПДК(илиОДК)впочвахсанитарно-защитныхнасажденийпоMn(в4, раза),Pb(в1,5раза)иZn(в2раза)ифоновогоуровняпоFe,Mn,Ti,Sc,V,Cr,Co,Ni, Cu,Zn,Cd,Rb,Sr,Zr,Ba,Pb.Сравнительныйанализсодержанияфотосинтетических пигментоввлистьяхдревесныхрастенийпоказал,чтоуниверсальнойреакцией растенийнастрессявляетсяснижениеихколичества.Вчастности,происходило снижениесодержанияхлорофилловаиbвлистьяхрастенийв2-16и1,3-9раз, соответственно. Наибольшая убыль хлорофиллов была характерна для листьев A. hippocastanum и T. cordata. Уменьшение содержания каротиноидов наиболее значительнымоказалосьуA. hippocastanum(в5раз)иT. cordata(в7раз);наименьшим – для P. nigra. Важной характеристикой стабильной работы фотосинтетического аппарата является соотношение разных групп пигментов. Для 4 видов (P. nigra, T. cordata,A. hippocastanumиB. pendula)быловыявленоснижениесоотношения хлорофилловаиbв1,5-2,5разаисоотношениязеленыхижелтыхпигментовна 20-45%.ВлистьяхS. aucuparia,L. sibiricaиAc. platanoidesприснижениисодержания количествапигментовихсоотношениеоставалосьпрактическинеизменным.Такие данныепозволяютпредположить,чтосбалансированностьпроцессовпереноса электроновмеждупигментами,несмотрянавероятноеуменьшениеэффективности, физиологически мало нарушена, что позволяет фотосинтетическому аппарату относительностабильноработать.

ВОДНЫй ОбМЕН ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИй В уСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО

СТРЕССА

Water exchange of wood plants in the conditions of technogenic stress Тульскийгосударственныйпедагогическийуниверситет Тел:8(4872)357808,Факс:8(4872)357807;E-mail:[email protected] В настоящее время недостаточно изученным остается вопрос изменения показателей водного обмена, а также роли пролина в поддержании водного гомеостаза древесных растений в условиях промышленного загрязнения. С этой целью на протяжении 2005-2010 гг. на территории санитарно-защитных насаж дений металлургических предприятий г.Тула было проведено исследованиепараметровводногообмена3-хпреобладающихвидовдревесных растений:Betula pendula Roth.,Populus nigraL.иTilia cordata Miller.Ранеебыло показанопревышениеПДК(илиОДК)впочвахсанитарно-защитныхнасаждений поMn(в4,7раза),Pb(в1,5раза)иZn(в2раза)ифоновогоуровняпоFe,Mn, Ti,Sc,V,Cr,Co,Ni,Cu,Zn,Cd,Rb,Sr,Zr,Ba,Pb.Вусловияхтехногенногостресса в ассимиляционных органах P. nigra, T. cordata и B. pendula происходило уменьшениеколичестваводына15-20%иснижениеосмотическогопотенциала на 33%, 36% и 40%, соответственно. Снижение осмотического потенциала в листьях данных видов могло быть следствием аккумуляции совместимых осмолитоввклетках,например,пролина.Вчастности,вусловияхтехногенного стрессабылозафиксированоувеличениеколичестваметаболитав1,7-2,9,2и1,5раза,соответственнодлялистьевT. cordata,B. pendulaиP. nigra.Проведенное исследование позволило обнаружить высокий отрицательный коэффициент корреляции между величиной осмотического потенциала и концентрацией пролина в листьях T. cordata, B. pendula и P. nigra, равный соответственно -0,66, -0,73, -0,93. Однако снижение осмотического потенциала клеточного сока и, тем самым, поддержание высокой водопоглотительной способности клеток, не позволяло удерживать в тканях воду. Причиной этого может являться увеличение интенсивности транспирации через листья в условиях промышленного загрязнения. В частности, было установлено возрастание величины интенсивности транспирации в 1,6-2 раза для P.nigra, T. cordata и B. pendula. При этом наибольшего значения интенсивность транспирации достигала у T. cordata (454±22 мг/г*час). Данное обстоятельство может свидетельствовать о повреждении механизмов устьичной и внеустьичной регулировки транспирации вследствие накопления избыточных количеств поллютантов,атакжеиндуцированныхимипроцессов.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕКОТОРЫХ бОРЕАЛЬНЫХ ВИДОВ В

уСЛОВИЯХ СРЕДНЕй И КРАйНЕ-СЕВЕРНОй ТАйГИ Ecological physiology of several boreal species under the conditions of the Гармаш Е.В., Маслова С.П., Далькэ И.В., Плюснина С.Н.

УчреждениеРоссийскойакадемиинаукИнститутбиологииКоми Тел.:(8212)24-96-87,Факс:(8212)24-01-63;E-mail:[email protected] Наоснованииизученияроста,СО2-газообмена,метаболическихсвойстви ультраструктуры клеток листа семи широко распространенных видов (Pyrola rotundifolia, Vaccinium vitis-idaea, Geranium silvaticum, Trienthalis europaea, Trollius europaeus, Ranunculus acris, Comarum palusrte), произрастающих в подзоне среднейикрайне-севернойтайги,выявленыморфофизиологическиеадаптации, обусловленные продвижением растений на север. В северных сообществах сформировалисьособисболеенизкойбиомассой,высокойдолейподземных органов, низкой удельной поверхностной плотностью листа. Максимальная интенсивностьфотосинтезарастенийизкрайне-севернойтайгинепревышала 10мгСО2/гч,чтовдва-триразаменьше,чемусреднетаежныхрастений.Судяпо параметрамсветовыхкривыхфотосинтеза(низкиевеличиныугланаклона,СКП иИРП)исостояниюпигментногокомплекса(высокоесоотношениехлорофиллов а/б,увеличениедоликаротиноидовпоотношениюкхлорофиллам),северные виды проявляли признаки тенелюбивости. Растения северного экотипа превышалиподыхательнойспособности(при20оС)растениясреднейтайгив среднемна30%.Одновременноотмечалиуменьшениеплощадимитохондрий (от0.5до0.3мкм2 насрезклетки)стенденциейкувеличениюихколичества.

Это можно рассматривать как адаптивную реакцию, способствующую поддержанию уровня метаболической активности, необходимого для обеспеченияростарастенийвусловияхпониженныхтемпературикороткого вегетационного периода. Таким образом, адаптация к произрастанию в более суровых климатических условиях шла по пути снижения фотосинтеза и усиления дыхательной активности, что стало одной из причин снижения габитусарастений.Считаем,чтоактивациякатаболическойактивностинафоне сниженияассимиляцииограничиваетраспространениебореальныхвидовпри продвижении на север. Подобные исследования обеспечивают основу для концепцииэкотипов(генетическиевариации,приуроченныекопределенным местообитаниям)какинструментаобщейиприкладнойэкологиирастений.

Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН №23 (Рег. № 09-П-4-1032).

СТРуКТуРНО-ФуНКЦИОНАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕйСТВИЕ ХОНДРИОМА И

ПЛАСТОМА ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ В ПРОЦЕССЕ ДЕЭТИОЛЯЦИИ

Structural and functional interaction between chondriome and plastome in Гармаш Е.В., Плюснина С.Н., Малышев Р.В., Дымова О.В., Головко Т.К.

УчреждениеРоссийскойакадемиинаукИнститутбиологииКомиНЦУрОРАН, Тел:(8212)24-96-87,Факс:(8212)24-01-63;E-mail:[email protected] Проблема взаимодействия фотосинтеза и дыхания по-прежнему остается в центре внимания исследователей. Идеи о том, что на свету митохондрии участвуютвподдержаниифункциональнойактивностихлоропластов,получили экспериментальное подтверждение в ряде последних работ. Показано, что избытокэкспортированныхизхлоропластоввосстановителейможетокисляться в дыхательной ЭТЦ благодаря активации нефосфорилирующих путей. Нами исследованавзаимосвязьдыханияифотосинтезаупроростковяровойпшеницы (Triticum aestivum L., с. Иргина) в процессе деэтиоляции на непрерывном свету (200 мкмоль ФАР/м2с) в течение 48 ч. Установлено, что дыхание 5-суточных этиолированныхпроростковосуществлялосьпреимущественнопоцитохромному пути(70%)инепроявлялочувствительностикингибиторуальтернативногопути (АП).НасветунаблюдалииндукциюАП,икконцу24-часовогофотопериодавкладАП вобщеедыханиедостигал50%.Пулхлорофилловувеличивался,преимущественно за счет накопления Хл а. В процессе зеленения соотношение Хл/каротиноиды возрасталов5раз,ауровеньдеэпоксидацииксантофилловвиолаксантинового цикла (DEPS) падал. Это сопровождалось локализаций митохондрий в зоне расположения хлоропластов и увеличением контактов между органеллами.

После двух суток зеленения скорость дыхания и активность АП снижались на фоне уменьшения содержания растворимых углеводов и замедления ростовых процессов. Не выявлено корреляции между активностью АП и перекисного окислениялипидов.Экспериментальноеизучениепроцессовдиссипацииэнергии показало снижение скорости метаболического тепловыделения, связанного с митохондриями, и нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла (qN) в хлоропластах. Корреляция между величиной qN и DEPS позволяет говорить об участии зеаксантин-зависимого механизма диссипации световой энергиипризеленении.Вцелом,полученныеданныесвидетельствуютотом,что митохондриииграютважнуюрольвформированиифотосинтетическогоаппарата при деэтиоляции проростков. Цитохромный путь снабжает развивающиеся хлоропластыэнергетическимиэквивалентами.Энергетическималоэффективный АПпредотвращаетперевосстановлениемитохондриальнойЭТЦвпериод,когда дыхание резко возрастает. Наши результаты согласуются с представлениями о существованиимеханизмасветозависимойиндукцииАП.

ДЕйСТВИЕ бРАССИНОЛИДА НА СКОТОМОФРОГЕНЕЗ ТРАНСГЕННЫХ

The action of brassinolide on skotomorphogenesis of transgenic tobacco plants Томскийгосударственныйуниверситет,г.Томск Тел:8-3822-52-97-65,Факс:8-3822-52-97-65;E-mail:[email protected] Развитиерастенийирегуляцияпроцессовихжизнедеятельностинаходится под контролем многочисленных внешних и внутренних регуляторных систем, выработанныхвпроцессеэволюции.Встраиваниегетерологичныхконструкций в растительный геном приводит к нарушениям в согласованной координации отработанныхмеханизмовикизменениямфизиологическихфункцийгенетически модифицированных растений. Ранее нами было показано, что фотоморфогенез проростков трансгенных линий табака, выращиваемых на селективном свету, сопряженсизменениемуровнязеатина,ИУКиАБК.Некоторыеэкзогенныегормоны, например,брассиностероиды,могутсамостоятельнозапускатьсветовыереакции втемноте,существенноизменяяходскотоморфогенеза(вероятно,этосвязанос ихспособностьювлиятьнагормональныйбалансрастений).

Проведенсравнительныйанализвлияниябрассинолида(БЛ)наморфогенные реакции2линийтрансгенныхрастенийN. tabacumL.№7и№28(отличающихся друг от друга локусом встройки генетической конструкции) на ранних стадиях развития. Линии получены ранее методом агробактериальной трансформации растенийтабакалинииSR1сприменениемгенетическойконструкции,включающей геныинтерлейкина-18человека,nptIIиuidАвИнститутецитологииигенетикиСО РАН. Растения трансгенных линий гомозиготны и являются потомками третьего поколения.

Проростки выращивали в темноте на среде MS без и с добавлением БЛ в концентрациях 10-6-10-9 М. Измеряли длину гипокотилей, корней и площадь семядолейпослефиксациив70%этаноле.

Результаты показали: в контрольном варианте площадь семядолей и длина корня проростков табака линии №28-3 не отличались от таковых параметров родительскойлинииSR1,аулинии№7-1обаэтипоказателябылименьшев1, раза;относительноSR1длинагипокотиляу№7-1быламеньшев1,1раза,у№28- –меньшев1,4раза.ВовсехвариантахсБЛотмечализначительноеингибирование роста корней и гипокотилей у проростков всех 3 линий, которое снижалось с уменьшениемразведенияБЛ.Примечательнанеоднозначнаяреакциярастений исходнойлинииSR1итрансгенныхлинийтабаканадействиеБЛ:ввариантесБЛ (10-6М)гипокотилипроростковвсехисследуемыхлинийскручивались,образуя петли,вверхней(возлесемядолей)инижней(возлекорня)частях.ВвариантесБЛ (10-7М)подобноеявлениенаблюдалитолькоупроростовлинииSR1.

Работа поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационнойРоссии»на2009–2013годы,ГК№П1168от03.06.10г.

НАТРИЕВЫй И ПРОТОННЫй НАСОСЫ В ПЛАЗМАТИЧЕСКОй МЕМбРАНЕ

ГАЛОТОЛЕРАНТНОй МИКРОВОДООСЛИ Dunaliella maritima (Massjuk): РОЛЬ В

ЭНЕРГИЗАЦИИ КЛЕТОЧНОй МЕМбРАНЫ

Sodium and proton pumps in plasma membrane of halotolerant alga Dunaliella maritima (Massjuk): the roles in the plasma membrane energization Институтфизиологиирастенийим.К.А.ТимирязеваРАН,г.Москва Тел.+7(499)977-92-18;факс:+7(499)977-80-18;E-mail:[email protected] Галотолерантная зеленая микроводоросль D. Maritime (отд. Chlorophyta) привлекает внимание исследователей как модельный объект для изучения механизмов Na+-гомеостатирования растительной клетки. В плазматической мембране(ПМ)этогоорганизмафункционируетспециализированныймеханизм переносаионовнатрия–Na+-транспортирующаяАТФаза.Этотферментявляется одной из детерминант высокой солеустойчивости данного организма. Наряду с Na+-АТФазой,вплазмалеммеD. maritimaфункционируетприсущаяплазмалемме всехрастительныхклетокН+-АТФаза.

ВнастоящейработенавезикулахПМ,выделенныхизD. maritima,спомощью оптическогозонданаэлектрическийпотенциал(),оксонолVI,исследовали АТФ-зависимую генерацию на везикулярных мембранах, обусловленную активностью двух АТФаз этого организма. Установлено, что Na+ существенно стимулирует генерацию в широком диапазоне значений рН (5.5 – 9.0).

Посколькуизвестно,чтоNa+-АТФазаD. maritimaимеетслабо-щелочнойоптимум функционирования (рН 7.5 – 8.0), а Н+-АТФаза – слабо-кислый (рН 6.5 – 7.0), всталвопрос,какаяизАТФазотвечаетзаNa+-стимулируемыйэлектрогенезв кислойобластирН.Кинетическиеисследования(зависимостьгенерацииNa+-и АТФ-индуцируемогоотконцентрацийNa+,Mg2+,АТФ),атакжеингибиторный анализнеобнаружилисущественныхразличийвхарактеристикахгенерации при кислых (рН 6.5) и щелочных (рН 8.5) значениях рН. Регистрация (с помощьюоптическогозонданарНакридиновогооранжевого)АТФ-зависимого переносапротоноввнутрьвезикулпоказала,чтоNa+нестимулируетН+-АТФазу.