Воздействие фитогормонов на водонагнетающую деятельность корня

Дустмаматов, Азиз Гуломович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Воздействие фитогормонов на водонагнетающую деятельность корня
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Воздействие фитогормонов на водонагнетающую деятельность корня"

На правахрукописи

ДУСТМАМАТОВ Азиз Гуломович

ВОЗДЕЙСТВИЕ ФИТОГОРМОНОВ НА ВОДОНАГНЕТАЮШУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОРНЯ

03.00.12 - физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в лаборатории регуляции водного обмена и засухоустойчивости Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор кандидат биологических наук, доцент

Жолкевич Владимир Николаевич

Балнокин Юрий Владимирович Пилыцикова Наталия Владимировна

Ведущая организация: Кафедра физиологии растений Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова

Защита состоится 22 марта 2005 г. в 13 °° часов на заседании Диссертационного совета К 002.210.01 при Институте физиологии растений им. КА. Тимирязева РАН по адресу: 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35. Факс: (095) 977 8018, электронная почта: ifr@ippras.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии растений им. КА. Тимирязева РАН

Автореферат разослан 22 февраля 2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат биологических наук

М.И. Азаркович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Корневое давление считается нижним концевым двигателем восходящего водного тока в растении. Внешне оно проявляется, в частности, в выделении эксудата у отделенных корней (наблюдается так называемый плач). Эксудация более или менее адекватно отражает водонагнетающую деятельность корня. Показано, что фитогормоны индолил-3-уксусная кислота (ИУК), кинетин, гибберелловая кислота существенно ускоряют эксудацию. Однако в присутствии дезинтеграторов микрофиламентов и микротрубочек цитохалазина Б или колхицина этот стимулирующий эффект полностью нивелируется. Более того, эксудация тормозится в такой же степени, как будто в инкубационной среде присутствуют лишь одни ингибиторы, а никаких фитогормонов вовсе нет (Жолкевич, Чугунова, 1995; Жолкевич, 2001). Это делает вероятным, что при стимуляции водонагнетающей активности корня действие ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты так или иначе нацелено на микрофиламенты и микротрубочки. Непосредственное же участие названных компонентов цитоскелета в создании корневого давления ранее установлено путем ингибиторного анализа. Оно связано, по всей видимости, с индуцированием ритмических микроколебаний гидростатического давления водопроводящих путей за счет изменений просветов водных каналов в плазмодесмах или трубок эндоплазматического ретикулума. Напоминающие бегущую волну подобные микроколебания способствуют возникновению и поддержанию однонаправленного водного тока (Жолкевич, 2001). Однако конкретный механизм взаимодействия компонентов цитоскелета и фитогормонов в процессе нагнетания корнем воды и пути трансдукции соответствующих сигналов пока что неизвестны. Между тем выяснение характера взаимодействия фитогормонов с цитоскелетом безусловно должно способствовать более полному раскрытию не только природы корневого давления, но и путей регуляции водного обмена всего растения..

водонагнетающей деятельности корня (эксудации). В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

1) Испытать совместное воздействие на эксудацию отделенных корней этиолированных проростков кукурузы (Zea mays L.) ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты в различных сочетаниях (ИУК совместно с кинетином, ИУК совместно с гибберелловой кислотой, кинетин совместно с гибберелловой кислотой).

2) Испытать воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов - ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты совместно со специфическим ингибитором полимеризации G-актина (т.е. перехода G-актина в F-актин) латрункулином Б.

3) Испытать совместное воздействие на эксудацию ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином.

4) Испытать совместное воздействие на эксудацию ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты со специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом.

5)' Испытать совместное воздействие на эксудацию ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты со стауроспорином - ингибитором протеинкиназ (одного из важнейших унифицированных звеньев сигнальных систем).

Кроме перечисленных исследований планировалось проведение наблюдений за изменениями водонагнетающей активности корневой системы при кросс-адаптации растений подсолнечника (Helianthus annuus L) к перегреву и водному дефициту с целью получения новых данных о природе корневого давления.

Научная новизна работы. Впервые испытано совместное влияние ИУК и кинетина, ИУК и гибберелловой кислоты, кинетина и гибберелловой кислоты на интенсивность эксудации. Показано, что аддитивности действия названных фитогормонов не наблюдается, что дает основание для вывода об идентичности мишеней, на которую это действие нацелено.

Впервые показано, что в присутствии специфического ингибитора полимеризации О-актина (т.е. перехода О-акгина в Р-актин) латрункулина Б стимулирующее воздействие ИУК, кинетина, гибберелловой кислоты на эксудацию полностью нивелируется. Это согласуется с результатами, полученными в опытах с дезинтегратором микрофиламентов цитохалазином Б и дезинтегратором микротрубочек колхицином и свидетельствует о том, что вызываемая каждым из трех испытанных фитогормонов стимуляция водонагнетающей активности корня связана с участием внутриклеточного контрактильного аппарата.

Впервые испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех исследованных фитогормонов со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином и специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом, которые сами по себе значительно стимулируют эксудацию. Показано, что совместное воздействие фитогормонов с таксолом весьма существенно отличается от такового с фаллоидином: при совместном применении с фаллоидином наблюдается полная аддитивность их стимулирующего действия (экспериментально полученная величина стимуляции практически совпадает с арифметической суммой стимулирующих эффектов ИУК и фаллоидина, кинетина и фаллоидина, гибберелловой кислоты и фаллоидина по отдельности). При совместном же применении ИУК с таксолом, кинетина с таксолом, гибберелловой кислоты с таксолом никакой аддитивности не отмечено. Основываясь на этих данных, можно заключить, что при совместном применении ИУК и таксол, кинетин и таксол, гибберелловая кислота и таксол действуют на одну и ту же мишень (поэтому конечный эффект действия одного агента перекрывается влиянием другого), тогда как ИУК и фаллоидин, кинетин и фаллоидин, гибберелловая кислота и фаллоидин первоначально действуют на разные мишени (т.е. они совсем «не мешают» друг другу, поэтому и получается полная аддитивность их действия). Таким образом, выходит, что все три фитогормона действуют на микротрубочки более или менее непосредственно, а на микрофиламенты лишь опосредовано.

Впервые испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех исследованных фитогормонов с ингибитором протеинкиназ стауроспорином. Показано, что в присутствии стауроспорина стимулирующее действие ИУК и кинетина на эксудацию нивелируется, тогда как стимулирующее действие гибберелловой кислоты сохраняется. Полученные результаты могут означать, что при трансдукции сигнала от ИУК и кинетина к микрофиламентам роль одного из интермедиатов играют протеинкиназы, тогда как при воздействии гибберелловой кислоты участие протеинкиназ не выявлено.

В опытах с растениями подсолнечника получены новые данные, подтверждающие сложную природу корневого давления, а именно суммирование корневого давления из двух составляющих - осмотической и метаболической. Показано, что предшествовавший тепловой шок интенсифицировал водонагнетающую активность корней, особенно в условиях водного дефицита, который создавали переносом растений на гипертонический раствор №С1. Судя по тому, что корни подвергнутых тепловому шоку растений нагнетали воду против градиента осмотического давления между эксудатом и наружным раствором, это нагнетание осуществлялось неосмотическим путем, т.е. за счет метаболической составляющей корневого давления.

Практическая значимость исследований. Полученные данные вносят определенный вклад в выяснение путей регуляции транспорта воды -важнейшего физиологического процесса, интегрирующего все остальные жизненные процессы и обеспечивающего функционирование растения как единого целого. Выяснение закономерностей водного обмена необходимо для планомерного управления ростом и развитием растений.

Материалы диссертации могут быть использованы при чтении лекций по физиологии растений для студентов высших учебных заведений.

"Biological motility" (Пущино, 23 мая - 1 июня 2004 г), заседании Ученого совета Института физиологии растений им. КА Тимирязева РАН (май 2004), заседаниях комиссии по аттестации аспирантов и стажеров Института физиологии растений им. КА Тимирязева РАН.

Публикации. По материалам диссертации имеются 7 публикаций, в том числе 3 журнальных статьи.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, включает 1 таблицу и 23 рисунка. Список литературы содержит 229 источников, из которых 135 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследований. Основным объектом исследований были корни 57-дневных этиолированных проростков кукурузы (Zea mays L, гибрид Бено 128 и сорт Ставропольский 189). Для опытов отбирали предварительно протравленные в слабом растворе марганцовокислого калия семена примерно одинакового размера. Затем семена барбатировали, для чего их тщательно промывали, заливали отстоянной водопроводной водой и оставляли для набухания на 1,5 часа при постоянном продувании сжатым воздухом. После этого семена несколько раз ополаскивали и раскладывали ровными рядами в кювете на стекло, обернутое влажной фильтровальной бумагой. На дно кюветы наливали отстоянную водопроводную воду, так, чтобы фильтровальная бумага постоянно оставалась влажной, но в то же время семена не были погружены в воду. Сверху кювету с семенами накрывали стеклом, оставляя по бокам небольшие щели для доступа воздуха. Кювету оставляли в темноте при температуре 23°С. Для опыта отбирали 5-7-дневные проростки с прямым зародышевым корнем длиной 12-15 см. Препарацию корня осуществляли в смоченной водой чашке Петри с помощью лезвия безопасной бритвы. Одним движением лезвия под прямым углом к оси

корня отсекали апикальную часть длиной 5 см, которую и использовали в экспериментах.

Ряд опьпов был поставлен также с 25-30-дневными растениями подсолнечника (ИеНапШш аппыш Ь, сорт Одесский 63), выращенными в условиях водной культуры на разбавленном вдвое питательном растворе Кнопа в камере фитотрона при 23°С, относительной влажности воздуха 60% и 15-часовом освещении люминесцентными лампами (освещенность около 10 клк). Более подробно методика выращивания описана в работе [Жолкевич, Синицына, Пейсахзон, Абуталыбов, Дьяченко, 1979].

Интенсивность эксудации отделенных корней проростков кукурузы определяли по видоизмененной методике Андерсона и Хауса [Борисова, Лазарева, Жолкевич, 1984] в ультратермостате Ш0 при 30°С в течении 1 часа, снимая показания через каждые 20 минут. Для выравнивания температуры корни предварительно выдерживали в ультратермостате в течении 10 минут. В каждом варианте опыта и в контроле использовали 10-15 образцов. Интенсивность эксудации рассчитывали за 1 час на 1 см2 площади погруженной в жидкость поверхности корня.

Наблюдения за эксудацией при погружении корней в гипертонический раствор в опытах по кросс-адаптации растений подсолнечника к перегреву и водному дефициту. Все опыты проведены в камере фитотрона за исключением воздействия перегрева, которому растения подвергали в темном термостате в течении 2 ч при 45°С и относительной влажности воздуха, близкой к 100%. После окончания перегрева сосуды с растениями переносили обратно в камеру фитотрона. На следующий день у одной части растений питательную смесь заменяли гипертоническим по отношению к эксудату раствором №С1 (17 мМ), а остальные растения переносили на отстоявшуюся водопроводную воду. Концентрация раствора №С1 была подобрана с таким расчетом, чтобы эксудация уменьшалась в среднем на 50% (т.е. создавали условия, близкие к осмотическому стрессу). При этом сравнивали следующие четыре варианта: 1) на воде, без предварительного теплового шока (ТШ), 2) на гипертоническом растворе №С1,

без предварительного ТШ, 3) на воде, после ТШ, 4) на гипертоническом растворе №С1, после ТШ.

Осмотическое давление эксудата измеряли микрокриоскопическим методом, используя осмометр «Овшота! 030» (фирма "Оопо1ес", Германия).

Для определения интенсивности эксудации у растений подсолнечника

срезали побеги на расстоянии 2,5 см выше корневой шейки. На пенек надевали эластичную силиконовую трубку, служившую для сбора эксудата. Конец трубки соединяли с горизонтально закрепленной градуированной микропипеткой объемом

0.1 мл и измеряли скорость движения мениска в капилляре. В ряде опытов о скорости эксудации судили также по объему выделенного за определенный промежуток времени эксудата. Наблюдения за ходом эксудации проводили на протяжении нескольких суток.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Стимулирующее воздействие фитогормонов - ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на интенсивность эксудации

С целью выяснения механизма стимулирующего действия ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на эксудацию в опытах с отделенными корнями этиолированных проростков кукурузы было испытано совместное действие этих трех фитогормонов в различных сочетаниях между собой. Из рисунков 1, 2, 3 видно, что все перечисленные фитогормоны стимулировали эксудацию, как по отдельности, так и при их совместном присутствии в инкубационной среде. Вместе с тем видно, что при совместном применении ИУК и кинетина, ИУК и гибберелловой кислоты, кинетина и гибберелловой кислоты никакой аддитивности стимулирующих эффектов не было. Хотя, как известно действие всех фитогормонов физиологически поливалентно, эти данные все же дают нам основание полагать, что действие фитогормонов при стимулировании ими эксудации нацелено на одну и ту же мишень, иначе бы можно было бы ожидать

проявления (в той или иной степени) аддитивности их действия. Наша дальнейшая

задача заключалась в выяснении природы этой мишени.

Рис. 1. Стимулирующее воздействие на эксудацию отделенных корней Zea mays L ЙУК и кинетина по отдельности и при их совместном присутствии в инкубационной среде. 1 - IxlO"6 М индолил-3-уксусная кислота; 2- lxlO"6 Мкинетин; 3 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии МО"6 М индолил-З-уксусной кислоты и 1x10 М кинетина.

Рис. 2. Стимулирующее воздействие на эксудацию отделенных корней Zea mays L ИУК и гибберелловой кислоты по отдельности и при их совместном присутствии в инкубационной среде. 1 - 1x10 6 М индолил-3-уксусная кислота; 2- lxlO"8 М гибберелловая кислота 3 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии

lxlO"6 lxlO'8

М индолил-З-уксусной кислоты и ' М гибберелловой кислоты.

Рис. 3. Стимулирующее воздействие на эксудацию отделенных корней Zea mays L кинетина и гибберелловой кислоты по отдельности и при их совместном присутствии в инкубационной среде.

1 - lxlO"6 Мкинетин;

2 - 1x10 ® М гибберелловая кислота

3 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии lxlO"6 М кинетина и lxlO"8 М гибберелловой кислоты.

2. Ведущая роль цитоскелета при стимуляции эксудации под влиянием фитогормонов

Ранее было показано, что ингибиторы контрактильных систем подавляют эксудацию, а стабилизаторы этих систем оказывают диаметрально противоположный эффект. Это указывало на зависимость эксудации от функционирования названных систем [Zholkevk:h, 1991; Жолкевич, 2001]. Кроме того, было показано, что стимулирующее воздействие ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на эксудацию полностью нивелируется в присутствии дезинтегратора микрофиламентов цитохалазина Б или дезинтегратора микротрубочек колхицина. Более того, в присутствии названных ингибиторов эксудация тормозилась в такой же степени, как будто в инкубационной среде присутствовали одни лишь ингибиторы, а никаких фитогормонов вовсе не было [Жолкевич, Чугунова, 1995]. Исходя из этого мы испытали совместное воздействие на эксудацию каждого из трех исследованных нами фитогормонов со специфическим ингибитором полимеризации G-актина (т.е. перехода G-актина в F-актин) латрункулином Б, а также повторили соответствующие опыты с цитохалазином Б и колхицином.

Обнаружено, что вызываемое фитогормонами ускорение эксудации у корней полностью нивелируется в присутствии всех трех блокаторов контрактильных систем - латрункулина Б, колхицина или цитохалазина Б. Результаты проведенных экспериментов представлены на рис. 4-9. Полученные данные не оставляют сомнений в том, что при стимуляции эксудации действие фитогормонов так или иначе нацелено именно на микрофиламенты и микротрубочки.

Рис. 4. Нивелирование стимулирующего действия ИУК на эксудацию корней проростков Zea mays L в присутствии цитохалазина Б или колхицина (интенсивность эксудации выражена в процентах от контроля) 1 - lxlO"6 М индолил-3- уксусная

кислота (ИУК); цитохалазин Б; 3

2 -lxlO"6

1x10 М

M ИУК +

1x10"* М цитохалазин Б; 4 - lxlO"3 М колхицин; 5 - lxlO'6 М ИУК + lxlO'3 М колхицин

Рис. 5. Нивелирование стимулирующего действия кинетина на эксудацию корней проростков Zea mays L в присутствии цитохалазина Б или колхицина (интенсивность эксудации выражена в процентах от контроля) 1 2 3

1x10"° М кинетин lxlO"6 М цитохалазин Б

М кинетин + М

цитохалазин Б

4 - lxlO'3 М колхицин

5 - lxlO"6 М кинетин + lxlO"3 М колхицин

Рис. 6. Нивелирование стимулирующего действия гибберелловой кислоты на эксудацию корней проростков Zea mays L в присутствии цитохалазина Б или колхицина (интенсивность эксудации выражена в процентах от контроля)

1 - 1x10 й М гиббереловая кислота (ПС)

2 - 1x10 М цитохалазин Б

з- 1х10"! мгк+ lxlO^M

цитохалазин Б

4 - 1x10-3 М колхицин

5 - 1x10® МПС+ lxlO"3, М колхицин

°o oí KOHipara

®о от контроля

Рис. 7. Нивелирование стимулирующего действия индолил-3- уксусной кислоты на эксудацию корней проростков Zea mays L. в присутствии латрункулина Б (интенсивность эксудации выражена в процентах от контроля) 1 - 1x10 М индоиил-3- уксусная кислота (ИУК); 2- 1х10"6М латрункулин Б;

3 - lxlO"6 М индолил-3-уксусная кислота 1x10+М латрункулин Б;

1501

_контроль

Рис. 8. Нивелирование стимулирующего действия кинетина на эксудацию корней проростков Zea mays L. в присутствии латрункулина Б (интенсивность эксудации выражена в процентах от контроля)

1 - lxlO"6 Мкинетин;

2 - 1х1.0"6М латрункулин Б;

3 - lxlO"6 Мкинетин+ lxlO"6 М латрункулин Б;

"«С'ЦеИТриОЯ

Рис. 9. Нивелирование стимулирующего действия гибберелловой кислоты на эксудацию корней проростков Zea mays L. в присутствии латрункулина Б (интенсивность эксудации выражена в процентах от контроля) 1 - 1x10 8 М гиббереловая кислота (ГК); 2- lxlO'6 М латрункулин Б;

3 - lxlO'8 М гиббереловая кислота (ГК) + lxlO"6 М латрункулин Б;

3. Пути трансдукции сигнала при вьвываемой фитогормонами стимуляции эксудации

Для получения ориентировочного ответа на вопрос о том, действуют ли фитогормоны на микрофиламенты и микротрубочки более или менее непосредственно, или же их действие опосредовано через вторичные мессенджеры, мы испытали совместное действие на эксудацию каждого из трех фитогормонов со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином и со специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом. Поскольку сами по себе фаллоидин и таксол существенно стимулируют эксудацию [Жолкевич, 2001; Жолкевич, Пузаков, Сущенко, Емельянова, 2003; Жолкевич, Анискин, Дустмаматов, 2003], мы полагали, что при совместном присутствии в инкубационной среде фитогормона и стабилизатора внутриклеточного сократительного аппарата (т.е. одновременно двух весьма различных по своей природе стимуляторов эксудации) в той или иной степени должна проявиться аддитивность их стимулирующего действия; в зависимости от того, как она проявится, и можно будет получить первую информацию о механизме стимулирующего действия фитогормона на эксудацию и о путях трансдукции сигнала, а именно - действует ли фитогормон на контрактильные элементы как таковые непосредственно, или нет. Правомерность подобного подхода обоснована в работе [Жолкевич, Анискин, Дустмаматов, 2003], посвященной выяснению путей трансдукции сигнала при стимуляции эксудации под воздействием нейромедиаторов.

Как видно из данных, представленных на рис. 10-12, все испытанные соединения (и фитогормоны, и стабилизаторы компонентов цитоскелета) стимулировали эксудацию как по отдельности, так и при совместном применении. Однако совместное воздействие каждого из трех испытанных фитогормонов с таксолом весьма существенно отличалось от такового с фаллоидином: при совместном применении ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты с фаллоидином наблюдалась полная аддитивность их стимулирующего действия (экспериментально полученная величина стимуляции практически совпадала с арифметической суммой стимулирующих эффектов ИУК и фаллоидина, кинетина

и фаллоидина, гибберелловой кислоты и фаллоидина по отдельности). В то же время при совместном применении ИУК с таксолом, кинетина с таксолом, гибберелловой кислоты с таксолом никакой аддитивности не отмечено (рис. 10-12).

Рис. 10. Стимуляция эксудации отделенных корней проростков Zea mays L. при совместном воздействии индолил-3-уксусной кислоты с таксолом (1-4) или фаллоидином (5-8).

1 - 1хЮ'6 М индолил-3-уксусная кислота;

2 - 5х10-7 М таксол; 3 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии lxlO-6 M индолил-3-уксусной кислоты и 5х10-7 М таксола; 4 - рассчитанная сумма отдельных стимулирующих эффектов lxlO'6 M индолил-3-уксусной кислоты и 5х10'7 М таксола; 5 - lxlO-6 M индолил-3-уксусная кислота; 6 - 1,25x10-7 М фаллоидин; 7 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии lxlO-6 M индолил-3-уксусной кислоты и 1,25x10-7 М фаллоидина; 8 -рассчитанная сумма отдельных стимулирующих эффектов lxlO-6 M индолил-3-уксусной кислоты и 1,25x10-7 М фаллоидина.

Полученные данные могут означать, что при совместном применении ИУК и таксол, кинетин и таксол, гибберелловая кислота и таксол действуют на одну и ту же мишень (поэтому конечный эффект действия одного агента перекрывается влиянием другого), тогда как ИУК и фаллоидин, кинетин и фаллоидин, гибберелловая кислота и фаллоидин первоначально действуют на разные мишени (т.е. они совсем "не мешают" друг другу, поэтому и получается полная аддитивность их действия). Таким образом, выходит, что все исследованные нами фитогормоны действуют на микротрубочки более или менее непосредственно, а на

Рис. 11. Стимуляция эксудации отделенных корней проростков Zea mays L. при совместном воздействии кинетина с таксолом (1-4) или фаллоидином (5-8).

1 - 1х10-6 М кинетин; 2 - 5х10-7 М таксол; 3 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии lxlO-6 M кинетина и 5х 10-7 М таксола; 4 - рассчитанная сумма отдельных стимулирующих эффектов lxlO-6 М кинетина и 5x10-7 М таксола; 5 - lxlO-6 М кинетин; 6 - 1,25х10'7 М фаллоидин; 7 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии 1x10-6 М кинетина и 1,25х10-7 М фаллоидина; 8 рассчитанная сумма отдельных стимулирующих эффектов 1х10-6 М кинетина и 1,25x10-7 М фаллоидина.

Рис. 12. Стимуляция эксудации отделенных корней проростков Zea mays L при совместном воздействии кинетина с таксол ом (1-4) или фаллоидином (5-8).

1 - 1x10-8 М гибберелловая кислота; 2 -5х10-7 М таксол; 3 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии lxlO*8 M гибберелловой кислоты и 5хЮ'7 М таксола; 4 - рассчитанная сумма отдельных стимулирующих эффектов lxlO-8 M гибберелловой кислоты и 5х10-7 М таксола; 5 - lxlO-8 M гибберелловой кислоты; 6 - 1,25х10-7 М фаллоидин; 7 - полученная экспериментально стимуляция при совместном воздействии lxlO-8 M гибберелловой кислоты и 1,25х10-7 М фаллоидина; 8 - рассчитанная сумма отдельных стимулирующих эффектов lxlO-8 M гибберелловой кислоты и 1,25хЮ-7 М фаллоидина.

микрофиламенты - лишь опосредовано. Иными словами, при действии фитогормонов на микрофиламенты конечную мишень отделяют от рецептора интермедиаты, через которые и осуществляется трансдукция сигнала; микротрубочки же, по-видимому, являются одновременно и мишенью, и рецептором фитогормонов.

4. Участие протеинкиназ при трансдукции сигнала, связанного со стимулирующим воздействием фитогормонов на водонагнетающую активность корня

Для выяснения вопроса об участии протеинкиназ в трансдукции гормонального сигнала к микрофиламентам мы испытали совместное действие каждого из трех исследованных нами фитогормонов с ингибитором протеинкиназ -стауроспорином. На рис. 13. показана эксудация в процентах от контроля. Мы подобрали такую концентрацию стауроспорина, чтобы ее собственное действие на эксудацию почти не сказывалось. При совместном применении стауроспорина с фитогормонами обнаружено, что стимулирующее действие ИУК и кинетина практически полностью снимается, тогда как стимулирующее действие гибберелловой кислоты остается.

Полученные данные делают вероятным, что при стимуляции эксудации трансдукция сигнала от ИУК и кинетина к микрофиламентам осуществляется через протеинкиназы, тогда как в случае с гибберелловой кислотой, протеинкиназы по-видимому, не задействованы.

Следует подчеркнуть, что речь идет о вероятном участии протеинкиназ при трансдукции гормонального сигнала лишь к микрофиламентам, поскольку согласно вышеприведенным данным трансдукция сигнала к микротрубочкам осуществляется вообще без участия интермедиатов.

Рис. 13. Влияние совместного присутствия фитогор-монов (ИУК, кинетина, гиб-берелловой кислоты) и стауроспорина на интенсивность эксудации (в процентах от контроля) отделенных корней проростков Zea mays L.

А - lxlO'6 М индолил-3-уксусная кислота; Б - 1х Ю"6 М кинетин; В - 1x10'® М гибберелловая кислота; 1 - фитогормон; 2- 4х10"8 М стауроспорин; 3 - фитогормон + стауроспорин;

5. Новые данные о сложной природе корневого давления (изменения водонагнетающей активности корневой системы при кросс-адаптации растений к перегреву и водному дефициту)

При изучении механизмов кросс-адаптации растений к перегреву и водному дефициту были получены новые данные, подтверждающие представление о сложной природе корневого давления и о существовании его метаболической составляющей.

Тепловой шок увеличивал устойчивость листьев к перегреву, которая быстро возрастала, и уже через сутки могла превысить устойчивость контрольных растений в 2-4 раза. Вместе с тем, тепловой шок стимулировал водонагнетающую деятельность корневой системы, судя по тому, что интенсивность эксудации в сравнении с эксудацией не подвергавшихся действию теплового шока растений возрастала, причем стимулирующий эффект со временем даже усиливался: на 2-е сутки он был выше, чем на 1-е, а на 4-е сутки - выше, чем на 2-е (рис. 14).

Особого внимания заслуживает то обстоятельство, что ТШ стимулировал эксудацию не только у растений, корни которых находились в воде, но также и у растений, перенесенных на гипертонический раствор №01. Если у не

подвергавшихся воздействию ТШ растений эксудация на растворе №С1 в сравнении с эксудацией у растений на воде заметно ослабевала (что, пожалуй, и не удивительно), то у растений, испытавших ТШ, интенсивность эксудации на растворе №С1 не только существенно (в 2,5-3 раза) превышала таковую у не подвергнутых ТШ растений, но могла превысить даже интенсивность эксудации растений, находившихся на воде (в том числе и растений, подвергнутых ТШ, которые выделяли эксудат наиболее интенсивно) (рис. 15., на 2-е сутки после ТШ). Следовательно, эти данные подтверждают справедливость предположения [Кузнецов, Ракитин, Опоку, Жолкевич, 1997] об индуцируемом ТШ

Рис. 14. Влияние теплового шока и последующего водного дефицита на интенсивность эксудации (Т) отделенных корней НвНапАш аппиш Ь

(A) - через 24 ч,

(B)-через 48 ч,

1.3 - после предварительного теплового шока,

2.4 - без предварительного теплового шока,

1,2-на воде,

3,4 - на гипертоническом растворе №С1 (17 мМ).

усилении водонагнетающей

активности корневой системы при последующем водном дефиците.

Естественно возникает вопрос о движущих силах подобного усиления эксудации. В самом деле, осмотическое давление раствора №С1 более, чем вдвое превышало осмотическое давление эксудата растений, корни которых находились в воде. Исходя из классических

представлений о сугубо осмотической природе корневого давления, эксудация в данном случае вообще невозможна. Тем не менее, довольно скоро эксудация все-таки начиналась (т.е. она начиналась при отрицательном градиенте осмотического давления между эксудатом и наружным раствором), причем ее скорость на 2-е сутки после ТШ была даже выше, чем у корней любого другого варианта. Это можно объяснить только исходя из представления о сложной природе корневого давления, о его суммировании из двух составляющих - осмотической и неосмотической (метаболической). При функционировании первой из них корень работает в известной степени подобно осмометру (т.е. только при наличии положительного градиента осмотического давления между ксилемным соком и наружным раствором). Функционирование же метаболической составляющей вовсе не нуждается в подобном градиенте осмотического давления, т.к. оно связано с другим градиентом, а именно с градиентом гидростатического давления, точнее с ритмическими микроколебаниями гидростатического (тургорного) давления отдельных паренхимных клеток или всего симпласта в целом. Очевидно, что у подвергнутых ТШ растений эксудация на гипертоническом растворе №С1 начиналась за счет именно метаболической составляющей.

Предварительный ТШ не только активировал метаболическую составляющую корневого давления, но и препятствовал проникновению ионов натрия и хлора в корни. Так, если у не подвергнутых ТШ растений на растворе №С1 уже на 2-е сутки осмотическое давление эксудата не только достигало уровня осмотического давления наружного раствора, но немного уже превышало этот уровень, то у растений, перенесших ТШ, осмотическое давление эксудата даже на 4-е сутки оставалось ниже осмотического давления наружного раствора. Стало быть, на протяжении всех 4-х суток наблюдений эксудация у этих растений осуществлялась при отрицательном градиенте осмотического давления между эксудатом и наружным раствором (рис. 15). Это подтверждает сделанный нами вывод о том, что эксудация в данном случае происходила за счет метаболической составляющей корневого давления. У растений же, не подвергавшихся ТШ, эксудация могла происходить при участии не только метаболической, но и осмотической составляющей.

Рис. 15. Последействие теплового шока на градиент осмотического давления (ДОР) между эксудатом и наружным раствором у отделенных корней Helianthus annum L. на воде и на гипертоническом растворе NaCl.

(А) - через 48 ч, (В) - через 96 ч после окончания теплового шока (2 ч при 45°С); 1,3 - после предварительного теплового шока, 2,4 - без предварительного теплового шока, 1,2 - на воде, 3,4 -на гипертоническом растворе NaCl (17 мМ).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В опытах с отделенными корнями 5-7-дневных этиолированных проростков кукурузы {Zea mays L) исследованы пути трансдукции сигнала при взаимодействии фитогормонов ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты с микрофиламентами и микротрубочками в процессе стимулирования водонагнетающей деятельности корня (эксудации).

например, при совместном воздействии на эксудацию специфического стабилизатора микрофиламентов фаллоидина со специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом или же при совместном воздействии дезинтегратора микротрубочек колхицина с ингибитором полимеризации О-актина латрункулином Б. При этом экспериментально полученные величины стимуляции эксудации или же ее торможения практически совпадают с арифметической суммой отдельных стимулирующих (или ингибирующих) эффектов примененных агентов [Жолкевич, Пузаков, Сущенко, Емельянова, 2003]. Неполная же аддитивность, а тем более вообще отсутствие аддитивности указывает на то, что испытуемые агенты одновременно действуют на одну и ту же мишень (поэтому конечный эффект действия одного агента перекрывается влиянием другого). Поскольку при совместном воздействии исследованных фитогормонов вообще не обнаружено никакой аддитивности, можно полагать, что при стимуляции эксудации их действие нацелено на одну и ту же мишень. Этот вывод имеет принципиально важное значение.

Для выяснения природы искомой мишени испытано воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов совместно с латрункулином Б. Специфический ингибитор полимеризации О-актина (т.е. перехода О-актина в Б-актин) латрункулин Б нацело снимал стимулирующее воздействие ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты. Это полностью согласуется с ранее полученными (и вновь подтвержденными нами) данными, согласно которым в присутствии дезинтегратора микрофиламентов цитохалазина Б и дезинтегратора микротрубочек колхицина стимулирующее воздействие ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на эксудацию не только нивелируется, но эксудация тормозится в такой же степени, как будто в инкубационной среде находятся только одни ингибиторы, а никаких фитогормонов вовсе нет [Жолкевич, Чугунова, 1995]. Таким образом, выходит, что действие всех трех фитогормонов при стимуляции водонагнетающей активности корня так или иначе связано с участием микрофиламентов и микротрубочек.

Для выяснения путей трансдукции сигнала при взаимодействии фитогормонов с микрофиламентами и микротрубочками в процессе стимуляции

эксудации испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином и специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом, которые сами по себе существенно стимулируют эксудацию. Оказалось, что при совместном применении с фаллоидином обнаруживается полная аддитивность стимулирующих эффектов каждого из трех фитогормонов, тогда как при совместном применении с таксолом такой аддитивности ни в одном случае нет. Это может означать, что ИУК, кинетин и гибберелловая кислота, стимулируя эксудацию, взаимодействуют с микротрубочками более или менее непосредственно, а с микрофиламентами -лишь опосредовано, через интермедиаты.

В поисках этих интермедиатов испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов со стауроспорином - специфическим ингибитором протеинкиназ (одного из важнейших унифицированных звеньев сигнальных систем). Оказалось, что стауроспорин полностью снимает стимулирующее действие ИУК и кинетина, но не сказывается на стимулирующем воздействии гибберелловой кислоты. Основываясь на этих данных, можно полагать, что при трансдукции сигнала от ИУК или кинетина к микрофиламентам роль одного из интермедиатов играют протеинкиназы, тогда как при воздействии гибберелловой кислоты участие протеинкиназ не выявлено.

В опытах с 25-30-дневными растениями подсолнечника (ИеНапШш аппыш Ь) получены новые данные, подтверждающие сложную природу корневого давления, а именно его суммирование из двух составляющих - осмотической и метаболической. Показано, что предшествовавший кратковременный тепловой шок (2 ч при 45°С) повышал устойчивость не только к перегреву, но и к водному дефициту, который создавали переносом растений на гипертонический раствор №С1. Судя по тому, что при этом корни подвергнутых тепловому шоку растений нагнетали воду против градиента осмотического давления между эксудатом и наружным раствором, эксудация осуществлялась неосмотическим путем, т.е. за счет метаболической составляющей корневого давления.

выводы

1) При совместном применении ИУК с кинетином, ИУК с гибберелловой кислотой, кинетина с гибберелловой кислотой не выявлено никакой аддитивности стимулирующего действия этих фитогормонов на эксудацию отделенных корней 5-7-дневных этиолированных проростков кукурузы (Zea mays L). Это может свидетельствовать о тождественности мишени, на которую нацелено действие всех трех фитогормонов при стимуляции ими водонагнетающей активности корня.

2) Специфический ингибитор полимеризации G-актина латрункулин Б нивелирует стимулирующее влияние ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на эксудацию. Это полностью согласуется с ранее полученными данными в опытах с дезинтегратором микрофиламентов цитохалазином Б и дезинтегратором микротрубочек колхицином и может свидетельствовать о том, что стимулирующее воздействие всех трех фитогормонов на водонагнетающую активность корня связано с участием внутриклеточного контрактильного аппарата.

3) Результаты опытов по совместному влиянию на эксудацию каждого из трех исследованных фитогормонов со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином и специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом могут означать, что ИУК, кинетин и гибберелловая кислота, стимулируя эксудацию, взаимодействуют с микротрубочками более или менее непосредственно, тогда как с микрофиламентами - лишь опосредовано, при участии интермедиатов.

4) Впервые испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех исследованных фитогормонов с ингибитором протеинкиназ стауроспорином. Полученные данные могут означать, что при трансдукции сигнала от ИУК или кинетина к микрофиламентам роль одного из интермедиатов играют протеинкиназы, тогда как при воздействии гибберелловой кислоты участие протеинкиназ не выявлено.

5) В опытах с растениями подсолнечника (Helianthus annum L.) получены новые данные, подтверждающие сложную природу корневого давления, а именно его суммирование из осмотической и метаболической составляющих. Показано, что предшествовавший тепловой шок индуцировал кросс-адаптацию растений, как к перегреву, так и к водному дефициту. Последний создавали переносом растений на гипертонический раствор NaCl. Судя по тому, что при этом корни подвергнутых тепловому шоку растений нагнетали воду против градиента осмотического давления между эксудатом и наружным раствором, эксудация осуществлялась неосмотическим путем, т.е. за счет метаболической составляющей корневого давления.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дустмаматов А.Г., Кузнецов Вл.В., Жолкевич В.Н. Влияние теплового шока и последующего осмотического стресса на нагнетающую способность корня // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Физиология растений и экология на рубеже веков" (Ярославль, 26-28 мая 2003 г). С. 89.

2. Дустмаматов А.Г., Кузнецов Вл.В., Жолкевич В.Н. Влияние теплового шока на транспорт воды в растении при последующем осмотическом стрессе // Тезисы докладов V съезда Общества физиологов растений России и Международной конференции "Физиология растений - основа фитобиотехнологии", (Пенза, 15-21 сентября 2003 г). С. 129.

3. Жолкевич В.Н., Анискин Д.Н., Дустмаматов А.Г. Трансдукция сигнала при воздействии нейромедиаторов на нагнетающую деятельность корня //

Тезисы докладов V съезда Общества физиологов растений России и Международной конференции "Физиология растений - основа фитобиотехнологии", (Пенза, 15-21 сентября 2003 г). С. 131.

4. Жолкевич В.Н., Анискин Д.Н., Дустмаматов А.Г. О стимулирующем действии неиромедиаторов на нагнетающую деятельность корня II Доклады Академии наук. 2003. Т. 392. №1. С. 138-141.

5. Жолкевич В.Н., Дустмаматов А.Г. Пути трансдукции сигнала при стимулирующем воздействии фитогормонов на нагнетающую деятельность корня ПДоклады Академии наук. 2004. Т. 395. №4. С. 558-561.

6. Zholkevich V.N., Dustmamatov A.G., Aniskin D.N., Erlikh N.T. Participation of cytoskeleton in the water transport regulation in plant and transduction of appropiate signals // Biological Motility. International symposium. (Pushchino, 23 May - 1 June, 2004). Pushchino. 2004. P. 206-207.

7. Дустмаматов А.Г., Жолкевич В.Н., Кузнецов Вл.В. Водонагнетающая активность корневой системы при кросс-адаптации растений подсолнечника к гипертермии и водному дефициту // Физиология растений. 2004. Т. 51. №6. С. 913-917.

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 16.02.2005 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л.1,5. Тираж 100 экз. Заказ 065. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

V. -

22 MArKS

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Дустмаматов, Азиз Гуломович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Роль воды в жизнедеятельности растений. Циркуляция водных растворов по растению.

1.2. Корневое давление - нижний концевой двигатель восходящего водного тока.

1.3. Сложная природа корневого давления.

1.4. Роль цитоскелета в формировании корневого давления.

1.5. Участие фитогормонов в регуляции водонагнетающей деятельности корневой системы и водного обмена растения в целом.

ГЛАВА II. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

11.1. Объект и условия проведения опытов.

11.2. Определение интенсивности эксудации.

П.З. Наблюдения за эксудацией при погружении корней в гипертонический раствор в опытах по кросс-адаптации растений подсолнечника к перегреву и водному дефициту.

П.4. Метаболические регуляторы, использованные при проведении опытов.

П.4.1. Стабилизаторы микрофиламентов и микротрубочек.

П.4.2. Ингибиторы функционирования микрофиламентов и микротрубочек.

11.4.3. Фитогормоны.

11.4.4. Ингибитор протеинкиназ - стауроспорин.

ГЛАВА III. СТИМУЛИРУЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ФИТОГОРМОНОВ - ИУК, КИНЕТИНА И ГИББЕРЕЛЛОВОЙ КИСЛОТЫ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ЭКСУДАЦИИ.

ГЛАВА IV. ВЕДУЩАЯ РОЛЬ ЦИТОСКЕЛЕТА ПРИ СТИМУЛЯЦИИ ЭКСУДАЦИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ

ФИТОГОРМОНОВ.

ГЛАВА V. ПУТИ ТРАНСДУКЦИИ СИГНАЛА ПРИ ВЫЗЫВАЕМОЙ ФИТОГОРМОНАМИ СТИМУЛЯЦИИ ЭКСУДАЦИИ.

ГЛАВА VI. УЧАСТИЕ ПРОТЕИНКИНАЗ ПРИ ТРАНСДУКЦИИ СИГНАЛА, СВЯЗАННОГО СО СТИМУЛИРУЮЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ФИТОГОРМОНОВ НА ВОДОНАГНЕТАЮЩУЮ АКТИВНОСТЬ КОРНЯ.

ГЛАВА VII. НОВЫЕ ДАННЫЕ О СЛОЖНОЙ ПРИРОДЕ КОРНЕВОГО ДАВЛЕНИЯ (ИЗМЕНЕНИЯ ВОДОНАГНЕТАЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ ПОСЛЕ ТЕПЛОВОГО

ШОКА).

Введение Диссертация по биологии, на тему "Воздействие фитогормонов на водонагнетающую деятельность корня"

Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в исследовании взаимодействия микрофиламентов и микротрубочек с фитогормонами ИУК, кинетином и гибберелловой кислотой в процессе стимулирования водонагнетающей деятельности корня (эксудации). В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

1) Испытать совместное воздействие на эксудацию отделенных корней этиолированных проростков кукурузы {Zea mays L.) ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты в различных сочетаниях (ИУК совместно с кинетином, ИУК совместно с гибберелловой кислотой, кинетин совместно с гибберелловой кислотой).

5) Испытать совместное воздействие на эксудацию ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты со стауроспорином - ингибитором протеинкиназ (одного из важнейших унифицированных звеньев сигнальных систем).

Кроме перечисленных исследований планировалось проведение наблюдений за изменениями водонагнетающей активности корневой системы при кросс-адаптации растений подсолнечника {НеИаМкт аппииз Ь.) к перегреву и водному дефициту с целью получения новых данных о природе корневого давления.

Впервые показано, что в присутствии специфического ингибитора полимеризации в-актина (т.е. перехода в-актина в Б-актин) латрункулина Б стимулирующее воздействие ИУК, кинетина, гибберелловой кислоты на эксудацию полностью нивелируется. Это согласуется с результатами, полученными в опытах с дезинтегратором микрофиламентов цитохалазином Б и дезинтегратором микротрубочек колхицином и свидетельствует о том, что вызываемая каждым из трех испытанных фитогормонов стимуляция водонагнетающей активности корня связана с участием внутриклеточного контрактильного аппарата.

В опытах с растениями подсолнечника получены новые данные, подтверждающие сложную природу корневого давления, а именно суммирование корневого давления из двух составляющих -осмотической и метаболической. Показано, что предшествовавший тепловой шок интенсифицировал водонагнетающую активность корней, особенно в условиях водного дефицита, который создавали переносом растений на гипертонический раствор NaCl. Судя по тому, что корни подвергнутых тепловому шоку растений нагнетали воду против градиента осмотического давления между эксудатом и наружным раствором, это нагнетание осуществлялось неосмотическим путем, т.е. за счет метаболической составляющей корневого давления.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научно-практической конференции "Физиология растений и экология на рубеже веков" (Ярославль, 26-28 мая 2003 г), V съезде Общества физиологов растений России и Международной конференции "Физиология растений - основа фитобиотехнологии" (Пенза, 15-21 сентября 2003 г), международном симпозиуме "Biological motility" (Пущино, 23 мая - 1 июня 2004 г), заседании Ученого совета Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (май 2004), заседаниях комиссии по аттестации аспирантов и стажеров Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН.

Публикации. По материалам диссертации имеются 7 публикаций, в том числе 3 журнальных статьи.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Дустмаматов, Азиз Гуломович

выводы

1) При совместном применении ИУК с кинетином, ИУК с гибберелловой кислотой, кинетина с гибберелловой кислотой не выявлено никакой аддитивности стимулирующего действия этих фитогормонов на эксудацию отделенных корней 5-7-дневных этиолированных проростков кукурузы (Zea mays L.). Это может свидетельствовать о тождественности мишени, на которую нацелено действие всех трех фитогормонов при стимуляции ими водонагнетающей активности корня.

2) Специфический ингибитор полимеризации G-актина латрункулин Б нивелирует стимулирующее влияние ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на эксудацию. Это полностью согласуется с ранее полученными данными в опытах с дезинтегратором микрофиламентов цитохалазином Б, а также микротрубочек колхицином и может свидетельствовать о нацеленности действия всех трех фитогормонов при стимуляции ими водонагнетающей активности корня на внутриклеточный контрактильный аппарат.

Результаты опытов по совместному влиянию на эксудацию каждого из трех исследованных фитогормонов со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином и специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом могут означать, что ИУК, кинетин и гибберелловая кислота, стимулируя эксудацию, взаимодействуют с

109

3) к микротрубочками более или менее непосредственно, тогда как с микрофиламентами - лишь опосредовано, при участии интермедиатов.

5) В опытах с растениями подсолнечника (НеИап&ш аппиш Ь.) получены новые данные, подтверждающие сложную природу корневого давления, а именно его суммирование из осмотической и метаболической составляющих. Показано, что предшествовавший тепловой шок индуцировал кросс-адаптацию растений, как к перегреву, так и к водному дефициту. Последний создавали переносом растений на гипертонический раствор №0. Судя по тому, что при этом корни подвергнутых тепловому шоку растений нагнетали воду против градиента осмотического давления между эксудатом и наружным раствором, эксудация осуществлялась неосмотическим путем, т.е. за счет метаболической составляющей корневого давления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В опытах с отделенными корнями 5-7-дневных этиолированных проростков кукурузы (Zea mays L.) исследованы пути трансдукции сигнала при взаимодействии фитогормонов ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты с микрофиламентами и микротрубочками в процессе стимулирования водонагнетающей деятельности корня (эксудации).

Прежде всего испытано совместное воздействие на эксудацию всех трех фитогормонов в различных сочетаниях (ИУК с кинетином, ИУК с гибберелловой кислотой, кинетин с гибберелловой кислотой). Ни в одном случае не обнаружено никакой аддитивности их действия. Аддитивность обычно проявляется лишь в тех случаях, когда испытуемые агенты действуют первоначально на разные мишени (т.е. они совсем "не мешают" друг другу). Подобная аддитивность наблюдается, например, при совместном воздействии на эксудацию специфического стабилизатора микрофиламентов фаллоидина со специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом или же при совместном воздействии дезинтегратора микротрубочек колхицина с ингибитором полимеризации G-актина латрункулином Б. При этом экспериментально полученная величина стимуляции или торможения эксудации практически совпадает с арифметической суммой отдельных стимулирующих (или ингибирующих) эффектов примененных агентов [Жолкевич, Пузаков, Сущенко, Емельянова, 2003]. Неполная же аддитивность, а тем более вообще отсутствие аддитивности указывает на то, что испытуемые агенты одновременно действуют на одну и ту же мишень (поэтому конечный эффект действия одного агента перекрывается влиянием другого). Поскольку при совместном воздействии исследованных фитогормонов вообще не обнаружено

106 никакой аддитивности, можно полагать, что при стимуляции эксудации их действие нацелено на одну и ту же мишень. Этот вывод имеет принципиально важное значение.

Для выяснения природы искомой мишени испытано воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов совместно с латрункулином Б. Специфический ингибитор полимеризации в-актина (т.е. перехода в-актина в Б-актин) латрункулин Б нацело снимал стимулирующее воздействие ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты. Это полностью согласуется с ранее полученными и подтвержденными нами данными, согласно которым в присутствии дезинтегратора микрофиламентов цитохалазина Б и дезинтегратора микротрубочек колхицина стимулирующее воздействие ИУК, кинетина и гибберелловой кислоты на эксудацию не только нивелируется, но эксудация тормозится в такой же степени, как будто в инкубационной среде находятся только одни ингибиторы, а никаких фитогормонов вовсе нет [Жолкевич, Чугунова, 1995]. Таким образом, выходит, что действие всех трех фитогормонов при стимуляции водонагнетающей активности корня так или иначе нацелено на микрофиламенты и микротрубочки.

Для выяснения путей трансдукции сигнала при взаимодействии фитогормонов с микрофиламентами и микротрубочками в процессе стимуляции эксудации испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов со специфическим стабилизатором микрофиламентов фаллоидином и специфическим стабилизатором микротрубочек таксолом, которые сами по себе существенно стимулируют эксудацию. Оказалось, что при совместном применении с фаллоидином обнаруживается полная аддитивность стимулирующих действий каждого из трех фитогормонов, тогда как при совместном применении с таксолом такой аддитивности ни в одном случае нет. Это может означать, что ИУК, кинетин и гибберелловая кислота, стимулируя

107 эксудацию, взаимодействуют с микротрубочками более или менее непосредственно, а с микрофиламентами - лишь опосредовано, через интермедиаты. В поисках этих интермедиатов испытано совместное воздействие на эксудацию каждого из трех фитогормонов со стауроспорином - специфическим ингибитором протеинкиназ (одного из важнейших унифицированных звеньев сигнальных систем). Оказалось, что стауроспорин полностью снимает стимулирующее действие ИУК и кинетина, но не сказывается на стимулирующем воздействии гибберелловой кислоты. Основываясь на этих данных, можно полагать, что при трансдукции сигнала от ИУК или кинетина к микрофиламентам роль одного из интермедиатов играют протеинкиназы, тогда как при воздействии гибберелловой кислоты участие протеинкиназ не выявлено.

В опытах с 25-30-дневными растениями подсолнечника (НеНапЙшБ апшшБ Ь.) получены новые данные, подтверждающие сложную природу корневого давления, а именно его суммирование из двух составляющих - осмотической и метаболической. Показано, что предшествовавший кратковременный тепловой шок (2 ч при 45°С) повышал устойчивость не только к перегреву, но и к водному дефициту, который создавали переносом растений на гипертонический раствор №С1. Судя по тому, что при этом корни подвергнутых тепловому шоку растений нагнетали воду против градиента осмотического давления между эксудатом и наружным раствором, эксудация осуществлялась неосмотическим путем, т.е. за счет метаболической составляющей корневого давления.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дустмаматов, Азиз Гуломович, Москва

1. Алексеев A.M. Водный режим растений и влияние на него засухи. Казань: Татгосиздат, 1948. 355 с.

2. Борисова Т.А., Бугадже С.М., Мешкова Н.В., Власов П.В. Тепловой шок повышает устойчивость растений к УФ-Б облучению. 1. Рост, развитие и водообеспеченность тканей // Физиология растений. 2001. Т. 48. С. 589-595.

3. Борисова Т.А., Бугадже С.М, Ракитин В.Ю., Власов П.В., Кузнецов В л.В. Тепловой шок повышает устойчивость растений к УФ-Б облучению. 1. Выделение этилена и углекислоты // Физиология растений. 2001. Т. 48. С. 733-738.

4. Борисова Т.А., Лазарева Н.П., Жолкевич В.Н. О возможной физиологической роли эндодермального скачка водного потенциала в корневой системе // Физиология растений. 1984. Т. 31. № 6. С. 1092-1097.

5. Бос Д.Ч. Автографы растений и их содержание // Избр. произведения по раздражимости растений. М.: Наука. 1964. Т. 2. С. 171-340

6. Волков B.C. Особенности транспорта воды в сегментах корней Zea mays L. Автореферат дисс. . канд. биол. наук. М.: ИФР РАН, 1999, 26 с.7.

7. Вотчал Е.Ф. 1897. О движении пасоки (воды) в растении.

8. Генкель П.А., Жолкевич В.Н., Туева О.Ф. Исследования О.М.

9. Трубецковой по физиологии корневой системы // Физиология растений. 1974. Т. 21, №4. С. 844-847.

10. Гэлстон А., Девис П., Сэттер Р. Жизнь зеленого растения. М.: Мир, 1983. 549 с.

11. Гунар И.И. Проблема раздражимости растений и дальнейшее развитие физиологии растений. Известия ТСХА, вып. 2(3), 1953.

12. Гунар И.И., Крастина Е.Е., Петров-Спиридонов А.Е. Ритмичностьпоглощающей и выделительной деятельности корней. Известия ТСХА, вып. 4 (17), 1957.

13. Движение немышечных клеток и их компонентов. Отв. ред. Г.М.

14. Франк. Л.: Наука, 1977. 323 с.

15. Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика.

16. Пер. с англ. М.: 1991. 544 с.

17. Дустмаматов А.Г., Жолкевич В.Н., Кузнецов Вл.В.

18. Водонагнетающая активность корневой системы при кросс-адаптации растений подсолнечника к гипертермии и водному дефициту// Физиология растений. 2004. Т. 51. №6. С.913-917.

19. Жолкевич В.Н. 1954. Изучение клеточно-физиологическихизменений при действии ростовых стимуляторов на рост клеток в фазе растяжения. Труды института физиологии растений им. Тимирязева, T.VIII, вып. 2.

20. Жолкевич В.Н., Синицина З.А., Пейсахзон Б.И., Абуталыбов В.Ф.,

21. Дьяченко И.В. О природе корневого давления // Физиология растений. 1979. Т. 26. № 5. С. 978-993.

22. Жолкевич В.Н., Кушниренко М.Д., Печерская С.Н., Баштовая

23. С.И., Клейман Э.И. О кинетике процессов водообмена листа //Доклады АН СССР. 1985. Т. 280, №6. С. 1514-1516.

24. Жолкевич В.Н., Чугунова Т.В. Об участии паренхимных клеток внагнетающей деятельности корня // Доклады АН СССР. 1987. Т. 297. № 3. С. 758-761.

25. Жолкевич В.Н., Гусев H.A., Капля A.B., Пахомова Т.И.,

26. Пилыцикова Н.В., Самуилов Ф.Д., Славный П.С., Шматько И.Г. Водный обмен растений. М.: Наука, 1989, 256 с.

27. Жолкевич В.Н., Королев A.B. «Воздушные» корни новаямодельная система для изучения природы корневого давления // Доклады Академии наук. 1995. Т. 344. № 5. С. 702-704.

28. Жолкевич В.Н., Чугунова Т.В. О взаимодействии белков цитоскелета, биомедиаторов и фитогормонов при регуляции113транспорта воды в растении // Доклады Академии наук. 1995. Т. 341. №1. С. 122-125.

29. Жолкевич В.Н., Чугунова Т.В. Влияние нейромедиаторов на нагнетающую деятельность корня // Доклады Академии наук. 1997. Т. 356, № 1. С. 122-125.

30. Жолкевич В.Н., Зубкова Н.К., Маевская С.Н., Волков B.C.,

31. Ракитин В.Ю., Кузнецов Вл.В. Взаимодействие теплового шока и водного стресса у растений. 2. Осморегуляция в листьях хлопчатника при последовательном действии кратковременной гипертермии и почвенной засухи // Физиология растений. 1997. Т. 4. С. 613-623.

32. Жолкевич В.Н., Зубкова Н.К., Королев A.B. Воздействиеколхицина и норадреналина на выделение эксудата корнями Helianthus annuus L. в отсутствии поглощения воды из наружной среды // Доклады Академии наук. 1998. Т. 359. № 4. С. 551-553.

33. Жолкевич В.Н., Талат Махмуд Мд., Монахова О.Ф. Участие миозина в нагнетающей деятельности корня // Доклады Академии наук. 2000. Т. 371. №5. С. 696-699.

34. Жолкевич В.Н., Пузаков М.М., Монахова О.Ф. Участие актина в создании корневого давления // Доклады Академии наук. 2001. Т. 380. № 3. С. 404-407.

35. Жолкевич В.Н. Транспорт воды в растении и его эндогенная регуляция. (61-е Тимирязевские чтения) М.: Наука, 2001, 73с.

36. Жолкевич В.Н., Пузаков М.М., Сущенко C.B., Емельянова И.Б.

37. Участие микрофиламентов и микротрубочек паренхимных клеток в создании корневого давления // Биологические мембраны. 2003. Т. 20. С. 21-26.

38. Жолкевич В.Н., Дустмаматов А.Г. Пути трансдукции сигнала при стимулирующем воздействии фитогормонов на нагнетающую деятельность корня / Доклады Академии наук. 2003. Т. 395. №4. С. 558-561.

39. Жолкевич В.Н., Анискин Д.Н., Дустмаматов А.Г. Остимулирующем действии нейромедиаторов на нагнетающую деятельность корня // Доклады Академии наук. 2003. Т. 392. №1. С. 138-141.

40. Зялалов A.A., Лобанов В.Н. Устранение движущей силытранспирации увеличивает энергетические затраты растений// Доклады Академии наук. 1999. Т. 369. № 2. С. 283-285.

41. Исаева В.В. Клетки в морфогенезе. М.: Наука. 1995. 224 с.

42. Карманов В.Г., Лялин О.О., Мамулашвили Г.И., Мелещенко С.Н.,

43. Никишин В.А., Радченко С.С. Динамика водного обменавысшего растения и ее информационная роль // Физиология и биохимия культурных растений. 1974. Т. 6. №1. С. 69-75.

44. Клячко H.JI. Фитогормоны и цитоскелет // Физиология растений.2003. Т. 50. №3. С. 475-480.

45. Курсанов A.JI. Транспорт ассимилятов в растении. М.: Наука,1976. 646 с

46. Кузнецов Вл.В., Ракитин В.Ю., Опоку JL, Жолкевич В.Н.

47. Взаимодействие теплового шока и водного стресса у растений. 1. Влияние теплового шока и последующей почвенной засухи на водный режим и устойчивость хлопчатника // Физиология растений. 1997. Т. 44. С. 54-58.

48. Кундт В., Робник М. Водные помпы в корнях растений //

49. Физиология растений. 1998. Т. 45. № 2. С. 3-12.

50. Лазарева Н.П., Борисова Т.А., Жолкевич В.Н. Обавтоколебательном характере нагнетающей деятельности корневой системы Zea mays L. // Доклады АН СССР. 1986. Т. 289. № 3. С. 761-764.

51. Либерт Э. Физиология растений. М.: Мир, 1976. 580 с.

52. Максимов H.A. 1941. Активаторы роста растений. Вестн. АН1. СССР, № 11-12.

53. Максимов Н.А. Ростовые вещества, природа их действия и практическое применение. Успехи современной биологии, Т. 22. вып. 2. 1946а

54. Максимов Н.А. 19466. О механизме действия ростовых веществ на растительные клетки. Бюлл. Моск. Об-ва исп. Природы, отд. Биол., Т. 51. вып. 2.

55. Максимов H.A. 1948. Краткий курс физиологии растений. Сельхозгиз.

56. Максимов H.A. Избранные работы по засухоустойчивости и зимостойкости растений. Т. 1. Водный режим и засухоустойчивость растений. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 576 с.

57. Максимов H.A. Краткий курс физиологии растений. М.: Сельхозгиз. 1958. 559 с.

58. Медведев С.С. Физиологические основы полярности растений.

59. Санкт-Петербург: Кольна. 1996. 157 с.

60. Медведев С.С., Маркова И.В. Цитоскелет и полярность растений //

61. Физиология растений. 1998. Т. 45. №2. С. 185-197.

62. Медведев С.С. Физиология растений: СПб.: Изд-во С.-Петерб. Унта, 2004.-336 с.

63. Можаева Л.В. 1947. Действие поверхностно-активных веществ на поступление воды в растительную клетку. ДАН СССР. Т. 57. №5.

64. Можаева Л.В. 1948. Действие гетероауксина на коллоидно-химические свойства протоплазмы клеток лука. ДАН СССР. Т. 59. №6.

65. Можаева Л.В., Хуан Му-Юй, Синюхина Л А. Действие гетероауксина на плач растений // Доклады ТСХА, вып. XXXIX. 1958. С. 209-215.

66. Можаева Л. В., Никитина A.A. Влияние гетероауксина на биохимическую активность клеток корня и скорость плача // Известия ТСХА. 1969. Вып. 6. С. 8-17.

67. Можаева Л.В., Боева Т.Г. Изучение аденозинтрифосфатной активности и сократительных свойств клеток корня // Известия ТСХА. 1970. Вып. 3. С. 16-24.

68. Можаева Л.В., Боева Т.Г. Электронно-микроскопическое изучение структуры клеток поглощающей зоны корня и локализации в них АТФазы // Известия ТСХА. 1971. Вып. 1. С. 6-13.

69. Можаева Л. В., Булычева Е.М. Свойства сократительного белка, выделенного из корней тыквы // Известия ТСХА. 1971. Вып. 2. С. 3-9.

70. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В. О природе процесса нагнетанияводы корнями растений // Изв. ТСХА. 1972. №3. С. 3-15.

71. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В., Зайцева Н.В. Изучениесократительных свойств клеток корня в связи с ритмичностью плача растений // Изв. ТСХА. 1975. №1. С. 312.

72. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В. О неосмотическом поступленииводы в сосуды корня // Изв. ТСХА. 1976. №6. С. 3-11.

73. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В. Соотношение между величинойкомпонентов корневого давления и скоростью нагнетания воды корнями // Докл. АН СССР. 1978. Т. 239. №4. С. 10051008.

74. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В., Кузина В.И. Значениенеосмотического компонента корневого давления для нагнетания воды корнями // Изв. ТСХА. 1978. №1. С. 3-11.

75. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В. О движущей силе плачарастений // Физиология растений. 1979. Т. 26. №5. С. 9941000.

76. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В., Кузина В.И. Изучение природыдвижущей силы плача растений с использованием химических воздействий // Известия ТСХА. 1979. №1. С. 3-9,

77. Можаева Л. В., Пилыцикова Н.В., Кузина В.И. Сравнительноеопределение движущей силы плача растений компенсационным и динамическим методами // Известия ТСХА. 1980. №1. С. 8-14.

78. Можаева Л.В. Неосмотическая природа корневого давления //

79. Известия ТСХА. 1991. №5. С. 69-81.

80. Можаева Л. В. Энергетические аспекты нагнетающейдеятельности корня // Известия ТСХА, вып. 1. 1993. С. 82-93.

81. Нечипоренко Г.А., Рыбалова Б.А. Применимость различныхосмотически действующих агентов для исследования водного обмена растительных тканей // Физиология растений. 1980. Т. 27. №1. С. 203-208.

82. Петров А.П. Биоэнергетические аспекты водного обмена изасухоустойчивости растений. Казань: Изд-во Казанского Вет. Ин-та. 1974. 82 с.

83. Пилыцикова Н.В. Ультраструктура клеток стелярной паренхимы всвязи с нагнетательной деятельностью корня // Известия ТСХА. 1988. №4. С. 70-75.

84. Пилыцикова Н.В., Панфилова О.Ф. Корневое давление огурца вусловиях повышенной концентрации корнеобитаемой среды. Тезисы докладов годичного собрания Общества физиологов растений России и Международной научной конференции

85. Проблемы физиологии растений Севера». Петрозаводск. 2004.

86. Пшгыцикова Н.В., Пильщиков Ф.Н. Рост и водообмен яблони при частичной подрезке корней // Известия ТСХА. 1982. №2. С. 126-131.

87. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа. 1989. 464 с.

88. Полевой A.B., Танкелюн О.В., Полевой В.В. Быстрая дистанционная передача сигнала о локальном стрессовом воздействии у проростков кукурузы // Физиология растений. 1997. Т. 44. №5. С.645-651.

89. Ракитин Ю.В. 1947. Применение ростовых веществ в растениеводстве. Изд-во Ин-та. Физиол. растений АН СССР и Щелковского филиала Моск. Отд. ВХО.

90. Ракитин Ю.В. и Крылов А.В. 1950. Применение стимуляторов роста для повышения продуктивности культуры томата. Изд-во АН СССР.

91. Реуцкий В.Г., Родионов П.А. Движущая сила транспорта влаги в растении // Доклады АН СССР. 1982. Т.26. №5. С. 450-453.

92. Реуцкий В.Г. Адаптивная регуляция водообмена растений.

93. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук, Минск: Институт121экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича АН БССР. 1984.45 с.

94. Рощина В.В. Биомедиаторы в растениях. Ацетилхолин и биогенные амины. Биол. центр АН СССР. Пущино, 1991. 192 с.

95. Сапожникова В.В. Механизмы влагопереноса древесного растения и возможные пути его регуляции биоактивными веществами/ Диссертация. канд. биол. наук. М.: МГУЛ. 2000. 142 с.

96. Сабинин Д.А. О способе определения движущей силы плачарастений // Изв. Биол. н.-и. ин-та при Пермск. ун-те. 1923. Вып. 5. С. 195-206.

97. Сент- Дьерди А. Биоэнергетика. М.: Физматгиз, 1960.155 с

98. Сказкин Ф.Д., Ловчиновская Е.И., Миллер М.С., Аникиев В.В.

99. Практикум по физиологии растений. М.: Советская наука, 1958. 399 с.

100. Скворцов С.С. 1949. Влияние а-нафтилуксусной кислоты нафотосинтез. ДАН СССР. Т. 67. №6.

101. Слынько П.П. Потоотделение и проницаемость кожи человека,1. Киев, Наукова думка, 1973

102. Сухоруков К. и Семовских О. 1946. О действии ауксинов на клетки растения. ДАН СССР. Т. 54. № 1.

103. Тагеева C.B. и Бровцына B.JI. 1948. Влияние ростовых веществ на поглощение и отдачу воды растительными тканями. ДАН СССР. Т. 60. № 9.

104. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. М.: Наука, 2002. - 294 с.

105. Трубецкова О.М. Суточная периодичность деятельности корневойсистемы и механизм плача растений // Тезисы докладов делегатского съезда Всесоюзного Ботанического Общества 9-15 мая 1957 г. Л.: 1958. Вып. 2. С. 107-109.

106. Трубецкова О.М. Влияние температуры на активное и пассивноепоглощение воды корневой системы растения // Физиология древесных растений, К 90-летию со дня рождения чл.-кор. АН СССР Л.А. Иванова. М.: Изд-во АН СССР, 1962. С. 2731.

107. Турецкая Р.Х. 1949. Приемы ускоренного размножения растенийпутем черенкования. Изд-во АН СССР.

108. Физиология человека. Т. 4. / Ред. Р. Шмидт, Г. Тевс. М.: Мир,1986. С. 55, 199.

109. Филиппов Л.А. Водный режим растений и диагностика полива.

110. Новосибирск : Наука (Сибирское отделение). 1982.153 с.

111. Холодный Н.Г. и Горбовский, 1939. Влияние |3-индолилуксуснойкислоты на фотосинтез. ДАН СССР, Т. 22, №7.

112. Экологическая физиология человека / Ред. О.Г. Газенко, JL, 1980.318 с.

113. Якушкина Н.И. 1948. Влияние ростовых веществ на поступлениеводы и солей в клетки. Тр. Ин-та физиол. растений, Т. 6, вып. 1.

114. A. de Candolle Prodromus Sustematis Naturalis Regni Vegetabilis,1813

115. A History of Science, www.worldwideschool.org/library/books/sci/history. Volume II Chapter XV

116. Baluska F., Barlow P.W., Hauskrecht M., Kubica Parker J.S.,

117. Volkmann D. Microtubule arrays in maize root cells. Interplay between the cytoskeleton, nuclear organization and post-mitotic cellular growth patterns // New Phytologist. 1995. V. 130. P. 177-192.

118. Baluska F., Cvrckova F., Kendrick Jones J., Volkmann D. Sinkplasmodesmata as gateways for phloem unloading. Myosin VIII and calreticulin as molecular determinants of sink strength? // Plant Physiology. 2001. V. 126. P. 39-46.

119. Baluska F., von Witsch M., Peters M., Hlavacka A., Volkmann D. Mastoporan alters subcellular distribion of profilin and remodels124

120. F-actin cytoskeleton in cells of maize root apices // Plant and Cell Physiology. 2001. V. 42. N 9. P. 912-922.

121. Baskin T.I., Wilson J.E. Inhibitors of proteinkinases and phosphatasesalter root morphology and disorganize cortical microtubules // Plant physiol. 1997. V. 113. P. 493-502.

122. Bennet-Clark T.A. a Bexon D. 1940. New Phytologist, 39, 337-361.

123. Benkert R, Zhu J-J, Zimmermann G, Turk R, Bentrup F-W,

124. Zimmermann U. 1995. Long-term xylem pressure measurements in the liana Tetrastigma voinierianum by means of the xylem pressure probe. Planta 196: 804-813.

125. Benzioni A., Itai C. Preconditioning of Tobacco and Bean Leaves to

126. Heat Shock by High Temperature or NaCl // Plant Physiology. 1975. V. 35. P. 80-84.

127. Biles CL, Abeles FB. 1991. Xylem sap proteins. Plant Physiology 96:597.601.

128. Bonham-Smith P.C., Kapoor M., Bewley J.D. Esteblishment of

129. Thertmotolerance in Maize by Exposure to Stresses other than Heat Shock does not Require Heat Shock Protein Synthesis // Plant Physiology. 1987. V. 85. P. 575-580.

130. Broyer T.C. Exudation studies on the water relations of plants // Ibid.1. Vol. 38, N3. P. 157-162.

131. Brunstetter B.C., Myers A.F., Mitchell J.W., Stuart N.W. and

132. Kaufman M. 1948. Mineral composition of bean stems treated with 3-indoleacetic acid. The botanical gazette; vol. 110.

133. Canny M.J. 1995a. Apoplastic water and solute movement: new rulesfor an old space. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 46: 215-236.

134. Canny M.J. A new theory for the ascent of sap-cohesion supported bytissue pressure // Annals of Botany. 1995b. Vol. 75. P. 343-357.

135. Canny M.J. 1997b. Vessel content during transpiration embolismsand refilling. American Journal of Botany 84(9): 1223-1230.

136. Canny M.J. Applications of the compensating pressure theory of water transport // Amer. J. Bot. 1998. Vol. 85, N 7. P. 897-909.

137. Canny M.J., Huang G.C., and McCully M., (2001) The cohesiontheory debate continues. Trends in Plant Science 6: 454-455.

138. Canny MJ. 2001. Embolisms and refilling in the maize leaf lamina,and the role of the protoxylem lacuna. American Journal of Botany 88(1): 47-51.

139. Collins JC, Kerrigan AP.1973. The effect of kinetin and abscisic acidon water and ion transport in isolated maize roots. New Phytologist 73, 309-314.

140. Commoner B. and Thimann. 1941. On the relation between growthand respiration in the A vena coleoptile. Journ. Gen. Physiology, vol. 24.

141. Commoner B., Fogel S. and Muller W. 1943. Themechanism of auxinaction. The effect of auxins on water absorption by potato tuber tissue. Am. Journal of botany, Vol. 30, N 1.

142. Czaja A.T. 1935. Ber. Bot. Ges., 53, 221-245.

143. Dixon HH, Joly J. 1894. On the ascent of sap. Annals of Botany 8:468.470.

144. Dixon HH, Joly J. 1895. On the ascent of sap. Philosophical

145. Transactions of the Royal Society of London B 186: 563-576

146. Doeler G., Hoffman M., Stappel U. Pattern of proteins after heatshock and UV-B radiation of some temperate marine diatoms and the antarctic Odontella weissflogii // Bot. Acta. 1994. . 108. P. 93-98.

147. Drewes G., Ebneth A., Mandelkow E.-M. MAPs, MARKs and Microtubule Dynamics // Trends Biochem. Sci. 1998. V. 23. P. 307-311.

148. Enns L.C., McCully M.E., Canny M.J. Solute concentrations in xylem sap along vessels of maize primary roots at high root pressure // Journal of Experimental Botany. 1998. V. 49. P. 1539-1544.

149. Enns L.C., Canny M.J., McCully M.E. An investigation of role ofsolutes in the xylem sap and in the xylem parenchyma. 2000. V. 4. N211. P. 183-197.

150. Essiamah S, Eschrich W. 1985. Changes of starch content in the storage tissues of deciduous trees during winter and spring. International Association of Wood Anatomists Bulletin 6(2): 97106.

151. Ewart AJ. 1908. The ascent of water in trees. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B 199: 341-392.

152. Ferguson AR, Eiseman JA, Dale JR, 1981 Xylem sap from Actinidiachinensis: gradients in sap composition. Annals of Botany 48: 75-80.

153. Ginsburg H., Ginzburg B.Z. Radial water and solute flows in roots of

154. Zea mays L. 1. Water flows // J. Exp. Bot. 1970. Vol. 21. P. 580592.

155. Ginsburg H., Ginzburg B.Z. Evidence for active water transport in acorn root preparations // J. Membrane Biol. 1971. Vol. 4. P. 2941.

156. Hales S. 1727 Vegetable staticks. London, UK: W&J Inneys and T1. Woodward.

157. Harms U., Sauter JJ. 1992. Changes in content of starch, fat andsugars in the branchwood of Betula pendula Roth during fall. Holzforschung 46: 455-461.

158. Harvey W. 1628. Exercitatio Anatómica de Motu Cordis et Sanguinisin Animalibus. Frankfurt, Germany

159. Hinckley TM, Lassoie JP, Running SW. 1978. Temporal and spatialvariations in the water status of forest trees. Forest Science 24 (3) Suppl.: 1-72.

160. Hall J.M., Couse J.F., Korach K.S. // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. N40. P. 36869-36872.

161. House C.R., Findlay N. Water transport in isolated maize roots// J.

162. Exp. Bot. 1966. Vol. 17. P. 344-354.

163. House C.R. Water transport in cells and tissues. London: Edward1. Arnold Publ., 1974.562 p.

164. Haberlandt G. 1892. Anatomisch physiologische Untersuchungen über das tropische Laubblatt. Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften, Wien (Mathematisch - Naturwissenschaftbiche klasse)/101: 785-816.

165. Haberlandt G. 1909. Physiologische Pflanzenanatomie, 4th edn.1.ipzig, Germany: Verlag von Wilhelm Engelmann.¥

166. Harrington H.M., Aim D.M. Interaction of Heat and Salt Shock in Cultured Tobacco Cella // Plant Physiology. 1988. V. 88. P. 618625.

167. Heyn A.N. 1940. The physiology of cell elongation. Botanical Review, Vol. 30. N 1.

168. Internet Modern History Sourcebook: William Harvey (1578-1657):

169. Isabel Baiges, Anthony R.Schaffner, Matthias J. Affenzeller and

170. Alberto Mas Plant aquaporins Physiologia plantarum 115: 175182. 2002

171. Jaffe M.J. Evidence for the regulation of phytochrome-mediated processes in bean roots by the neurohumor, acetylcholine // Plant Physiology. 1970. Vol. 46. N 6. P. 768-777.

172. Joven C. B. 1964. Certain aspects of the exudation process in tobaccoplants. Diss. Abstr. 25: 5519.

173. Korolev A.V., Zholkevich V.N. On the nature of root pumpingactivity / Root Ecology and its Practical Application. Ed. E. HUbl, E. Lichtenegger, H. Persson, M. Sobotic. Klagenfurt, 1992. P. 61-63.

174. Kockenberger W., Pope J.M., Xia Y., Jeffrey K.R., Komor E.,

175. Callaghan P.T. A non- invasivve measurement of phloem and xylem water flow in castor been seedlings by nuclear magnetic resonance microimaging // Planta, 1997. V. 201. N1. P. 53-63.

176. Kramer P.J. Water relations of plants. N.Y.: Academic Press. 1983.489 p.

177. Kuznetsov VI.V., Rakitin V.Yu., Borisova N.N., Rotschupkin B.V.

178. Why does Heat Shock Increase Salt Resistance in Cotton Plants? // Plant Physiol. Biochem. 1993. V. 31. P. 181-188.

179. Kuznetsov VI.V., Shevyakova N.I. Stress Responses of Tobacco Cellsto High Temperature and Salinity. Proline Accumulation and Phosphorylation of Polypeptides // Physiologia Plantarum. 1997. V. 100. P. 320-326.

180. Kuznetsov Vladimir V., Rakitin Victor Yu., Zholkevich Vladimir N.

181. Effects of Preliminary Heat-Shock Treatment on Accumulation of Osmolytes and Drought Resistance in Cotton Plants during131

182. Water Deficiency // Physiologia Plantarum. 1999. V. 107. P. 399406.

183. Le Bihan T., Gicquaud C. Stabilization of actin by phalloidin: adifferential scanning calorimetric study // Biochemical and Biophysical Research communications. 1991. V. 181. N 2. P. 542-547.

184. Lepeschkin W.W. 1927. Untersuchungen uber das Fruhlingsbluten der

185. Birke und des Ahorns. Planta 4: 113-139.

186. Lin S., Lin D.C., Flanagan M.D. Specificity of the effects ofcytochalasin B on transport and motile processes // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 1978. V. 75. P. 329-333.

187. Lohr E. 1953. Die Zuckerarten un Blutungssaft von Betula und Carpinus. Physiologia Plantarum 6: 529-532.

188. Malone M. Hydraulic signals // Philos. Trans. Roy. Soc. London. Ser.

189. B. 1993. Vol. 341. P. 33-39.

190. Malpighi M. 1671. Anatomy of Vegetables publ. by Nehemiah Grew,1.ndon

191. Malpighi M. 1672 . Anatome plantarum. Royal Society, London

192. Melchior W., Steudle E. Water transport in onion Allium cepa L.roots. Changes in axial and radial hydraulic conductivities during root development // Plant Physiology. 1993.V. 101. P. 13051315.

193. Miller DM. 1987. Errors in the measurement of root pressure andexudation volume flow rate caused by damage during the transfer of unsupported roots between solutions. Plant Physiology 85: 164-166.

194. Mithell J.W. and Stuart N.W. 1939. Growth and metabolism of beancuttings subsequentto rooting with indoleacetic acid. The botanical gazette, V. 100. N 3.

195. Muenscher WC. 1922. The effect of transpiration on the absorption ofsalts by plants. American Journal of Botany 9: 311-329.

196. Munch E. 1930. Die Stoffbewegungen in den Pflanzen. Jena,1. Germany: Gustav Fischer

197. Neumann D., Lichtenberger O., Tschiersh K., Nover L. Heat Shock

198. Proteins Induce Heavy-Metal Tolerance in Higher Plants // Planta. 1994. V. 194. P. 360-367.

199. Newman E.I. Water movement through root systems // Philos. Trans.

200. Roy. Soc. London. B. 1976. V. 273. N 927. P. 463-478.

201. Northen H.T. 1942. Relationship of dissociation of cellular proteinsby auxins to growth. The botanical gazette, V. 103. pp. 668-683.

202. Overbeek J. van. Water uptake by excised root systems of tomato dueto non-osmotic forces // Amer. J. Bot. 1942. V. 29. N 8. P. 677682.

203. Overbeek J. van. 1944. Amer. J. Bot., 31, 265-269.

204. Palevitz B.A. Comparative effects of phalloidin and cytochalasin B onmotility and morphogenesis in Allium // Canadian Journal of Botany. 1980. V. 58. N 7. P. 773-785.

205. Passioura J.B. Water transport in and to roots // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1988. V.39. P. 245-256.

206. Pederson O. Long-distance water transport in aquatic plants // Plant

207. Physiology. 1993. V. 103. N4. P.1369-1375.

208. Pederson O. Acropetal water transport in aubmerged plants //

209. Botanica Acta. 1994 V.107. N2. P.61-65.

210. Pederson O., Sand- Jensen K. Water transport in submergadmacrophytes // Aquatic Botany. 1993. V. 44. P. 385-406.

211. Pederson O., Jorgensen L.B., Sand- Jensen K. Through- flow of water in leaves of a submerged plant is influenced by the apical opening // Planta. 1997. V. 202. P. 43-50.

212. Pfeffer W. 1881. Pflanzenphysiologie. Ein Handbuch des

213. Stoffwechsels und Kraftwechsels in der Pflanze. Erster Band. Stoffwechsel. Leipzig, Germany: Verlag Von Wilhelm Engelmann.

214. Pristley J.H. The mechanism of root pressure // New Phytologist. 1920. V. 19. P. 189-200.

215. Richter, H. and Cruiziat, P. 2002 A Brief History of the Study of

216. Water Movement in the Xylem. www.plantphys.net. Essay 4.2.

217. Rokitta M., Zimmermann U., Haase A. 1999b. Fast NMR flowmeasurements in plants using FLASH imaging. Journal of Magnetic Resonance 137: 29-32.

218. Rokitta M., Peuke AD., Zimmermann U., Haase A. 1999a. Dynamicstudies of phloem and xylem flow in fully differentiated plants by fast nuclear-magnetic-resonance microimaging. Protoplasma 209: 126-131.

219. Roshchina V.V. Neurotransmitters in plant life. Science publishers: Ensfield, USA, Ploymouth, UK. 2001. 286 p.

220. Rowan A., McCully M.E., Canny M.J. 2000. The origin of theexudate from cut maize roots // Plant Physiology. V.38. P. 957967.

221. Rüge U. 1937a. Untersuchungen über den Unfluß des Heteroauxinsauf das Streckungs-wachstum des Hypokotyls von Helianthus annuus. Zeitschrift für Botanik, Bd. 31, H. 1.

222. Sabehat A., Weiss D., Lurie S. Heat-Shock Proteins and Cross-Tolerance in Plants // Physiologia Plantarum. 1998. V. 103. P. 437-441.

223. Sachs, J. Geschichte der Botanik vom 16. Jahrhundert bis 1860.

224. München, R. Oldenbaurg, 1875. 8 vo. Pp. xii, 612

225. Sachs J. 1887. Vorlesung über Pflanzen- Physiologie. 2. Aufl.1.ipzig, Germany: Verlag Wilhelm Engelmann.

226. Sauter JJ. HenW., Zimmermann MH. 1973. Studies on the release ofsugar into the vessels of sugar maple (Acer saccharum). Canadian journal of Botany 51(1): 1-8.

227. Schiff P.B., Fant J., Horwitz S.B., Promotion of microtubule assemblyin vitro by taxol // Nature. 1979. V. 227. P. 665-667.

228. Schneider H, Wistuba N, Wagner H-J, Thürmer F, Zimmermann U.2000b. Water rise kinetics in refilling xylem after desiccation in a resurrection plant. New Phytologist 148: 221-238.

229. Sch wendener, S. 1881.Ueber die durch Wachsthum bedingte

230. Verschiebung kleinster Theilchen in trajectorischen Curven. Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. 27:408-433.

231. Skoog F., Broyer T.C. and Grossenbacher K.A. Effects of auxin onrates, periodicyty, and osmotic relations in exudation. American Journal of Botany, V. 25. N 10. 1938.

232. Smith R.D., Wilson J.E., Walker J.C., Baskin T.I. Protein Phosphatase1.hibitors Block Root Hair Development and Alter Cell Shape in Arabidopsis Roots // Planta. 1994. V. 194. P. 516-524.

233. Strasburger E. 1891. Üden Bau und die Verrichtungen der1.itungsbahnen in den Pflanzen (Histologische Beiträge III. Jena, Germany: Fischer.)

234. Steudle E., Boyer J.S. Hydraulic resistance to radial water flow in growing hypocotyl of soybean measured by a new pressure perfusion technique // Planta. 1985. V. 158. N 3. P. 237-248.

235. Steudle E. 2002b Aufnahme und Transport des Wassers in Pflanzen

236. Nova Acta Leopoldina NF 85 (323): 251-278.

237. Strugger S. 1934. Jahrb. Wiss. Bot., 79, 406-471.

238. Sweeney B.M. 1941. Conditions affecting the acceleration ofprotoplasmic streaming by auxin. Am journal of botany, V. 28, N 8.

239. Taiz L., Zeiger E. Plant Physiology, Second Edition Sinauer

240. Associates: Sunderland, Massachusetts 792 pp.1998

241. Tal M. and Imber D. 1970. Abnormal stomatal behavior and hormonalimbalance in flacca, a wilty mutant of tomato. II. Auxin- and abscisic acid-like activity. Plant Physiol. 46: 373-377.

242. Tal M., Imber D and Itai C., 1970. Abnormal stomatal behavior andhormonal imbalance in flacca, a wilty mutant of tomato. I. Root effect and kinetin-like activity. Plant Physiol. 46: 367-373.

243. Tal M. and Imber D. Abnormal Stomatal Behavior and Hormonal1.balance in Flacca, a Wilty Mutant of Tomato // Plant Physiology. 1971. V. 47. P. 849-850.

244. Tanner W., Beevers H. 1990. Does transpiration have an essentialfunction in long-distance ion transport in plants? Plant, Cell & Environment 13: 745-750.

245. Tanner W., Beevers H. 2001. Transpiration a prerequisite for longdistance transport of minerals in plants? PNAS 98: 9443-9447.

246. Ursprung A. 1915. Filtration und Hebungskraft. Berichte der

247. Deutschen Botanischen Gesellschaft 33: 112-117.

248. Ursprung A. 1916. Dritter Beitrug zur Demonstration der Flüssigkeits

249. Kohäsion. Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft 34: 475-488.

250. Ursprung A., Blum G. 1916. Zur Kenntnis der Saughraft. Berichteder Deutschen Botanischen Gesellschaft 34: 539-555.210. van de Sande-Bakhuizen H.L. 1930. Contr. Marine Biol. Stanford1. Univer., P. 271.

251. Wallace A., Ashcroft R.T. and Lunt O.R. 1966. Root pressureexudation in tobacco. II. The osmometer theory of exudation. In: A. Wallace, ed., Current Topics in Plant Nutrition. Los Angeles, California. Pp. 136-143.

252. Went F. W. 1928. Wuchss toff und Wachstum. Ree. Trav. Bot. Nèerl.1. Bd. 25, SS. 1-116.

253. Went F. W. a. Thimann K.V. 1937. Phytohormones. New York.

254. White P.R. Root-pressure as a factor in the rise of sap // Nature.1938. V. 141. N3570. P. 581-583.

255. White P.R. 1938. Root pressure an unappreciated force in sapmovement. American Journal of Botany 25: 223-227.

256. Wieland T. Peptides of poisonous Amanita mushrooms. Edts.

257. Wieland T. and A. Rich. Springer Verlag, Berlin, New York. 1986.212 p.

258. Zholkevich V.N., Sinitsina Z.A., Peisakhzon B.I. On physiological regulation of water transport in root systems // Stud. Biophys. 1981. V. 85. N 1. P. 17-18.

259. Zholkevich V.N. On the nature of root pressure // Structure andfunction of plant roots / Ed. R. Brouwer et al. The Hague etc.: Nijhaff: Junk, 1981. P. 157-158.

260. Zholkevich V.N. Water transport in root systems and the nature ofroot pressure // Water and ions in biological systems / Ed. A. Pullman et al. N.Y.; L.; Plenum press, 1985. P. 445-452.

261. Zholkevich V.N. On the self-oscillative nature of water transport inplants // Water and ions in biological systems / Ed. A. Pullman et al. Bucharest: Union of soc. For med. Sei. 1985. P. 149-152.

262. Zholkevich V.N., Chugunova T.V., Korolev A.V. New data on thenature of root pressure // Studia biologica. 1990. V. 136. N 2-3. P. 209-216.

263. Zholkevich V.N. Root Pressure // Plant Roots: The Hidden Half. /

264. Ed.J. Waisel, A. Eshel, U. Kafkafi. N.Y.: Marcel Dekker, 1991. P. 589-603.

265. Zhang W.H., Tyerman S.D. Effect of low 02 concentration and azideon hydraulic conductivity and osmotic volume of the corticalcells of wheut roots // Australian Journal of Plant Physiology. 1991. V. 18. P. 603-613.

266. Zimmermann U., Benkert R., Schneider H., Rigol J., Zhu J.J.,

267. Zimmermann S. Xylem pressure and transport in higher plants and tall trees // Water deficits: plant responses from cell to community / Eds Smith and Griffiths H. Oxford: Bios Scientific Publishers Ltd. 1993 P. 87-108.

268. Zimmermann U., Haase A., Langbein D., Meinzer F. Mechanisms oflong distance water transport in plants: a re- examination of some paradigms in the light of new evidence // Philos. Trans. Roy. Soc. London, Ser. B. 1993. V. 341. P. 19-31.

269. Zimmermann U., Meinzer F.C., Benkert R., Zhu J J., Schneider H.,

270. Goldstein G., Kuchenbrod E., Haase A. Xylem water transport: is the available evidence consistent with the cohesion theory? // Plant, Cell and Environment. 1994. V. 17. P. 1168-1181.

271. Zimmermann U., Meinzer F.C., Bentrup F.W. How does waterascend in tall trees and other vascular plants // Annals of Botany. 1995. V. 76. P. 545-551.

272. Zimmermann U., Schneider H., Wegner L.H., Wagner H.,

273. Szimtenings M., Haase A. and Bentrup F.W. What are the driving forces for water lifting in the xylem conduit? // Physiologia Plantaram 114: 327-335. 2002.

274. Zimmermann U., Schneider H., Wagner L., H. & Haase A. Waterascent in tall trees: does evolution of land plants rely on a highly metastable state? // New Phytologist. V. 162 (3). P. 575-615. June 2004

Информация о работе

Дустмаматов, Азиз Гуломович
кандидата биологических наук
Москва, 2005
ВАК 03.00.12

Диссертация

Воздействие фитогормонов на водонагнетающую деятельность корня - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы