Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Адаптивная реакция листовой мерисистемы проростков пшеницы на действие высоких температур

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Адаптивная реакция листовой мерисистемы проростков пшеницы на действие высоких температур"

КШВСЬКИЙ УН1ВЕРСИТЕТ 1м. ТАРАСА ШЕВЧЕНКА Р Г Б О Д На правах рукшшсу

1 п ДПР 1:-;

Я ( О /

ХАРЛАМОВ Олехсандр Володамнроют

АДАПТИВНА РЕАКЦ1Я ЛИСТКОВО! МЕРИСТЕМП ЛРОРОСТК1В ПШЕНИЦ1 НА Д1Ю високих ТЕМПЕРАТУР

03-00.12 - ф1з1олог1я рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобутгя наукового схупеня кандидата б!олог1чних наук

КиЬ - 1995

Дисертзц1ею е рукопис.

Робота виконана на кафедр1 ф1з1ологп та екологп росдин б!олог1Чного факультету Ки!вського ун!верситету 1м. Тараса Шевченка

Науковий кер1вник - доктор б!олог!чних наук, професор

мусгенко МИКОЛА микашювич

Офщ1йн1 опоненти - доктор б!олог1чних наук, Яроцко Рада Феодоспвна кандидат б{олоПчних наук, Жук Ольга 1ван!вна

Пров1дна орган!защя - 1нстаг.ут клтшно! бдологи та гене-

тично! Шженер! {НАН Украши

Захист в!дЗудеться _1995 р. о 'Тйд.

на засгданнг спешал1зоваяо1 вчено! рада Д 01.01.07 для за-хисту дисерташй на бюлозлчному факультет Кшбського унг-верситету 1м. Тараса Шевченка за адресою: м. Ки1в-127, проспект Глушкова, 2.

Поштова адреса: 252033, Кшв-33,вул. Володимирська 64,

спецрада Д01.01.07, бшлопчний факультет.

3 дисертащею можна ознайомигись в бДбл!теШ ушверситету. Автореферат роз!слано " 2.У" С>? 1995 р.

Вчений секретар сшц1ал!зовано! ради,

кандидат ШолоПчних наук, професор /

/

ЗАГАЖНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть теми. Життед1яльн!сть рослин в значн!й Mipi задежить в!д фактор is зовн!шнього середовща. В останн! десятир!ччя спостер!гаються pi3Ki коливання метеорологгчних умов та аридизащя кл!мату . "Парншсовий ефект", що виникнув внасл!док пог!ршення екологхчно! ситуац!I, викликае поступо-ву зм!ну основних кл!матичних показник!в, таких як температура, волог!сть, !нсолящя, тощо ( Rochefort, Woodward, 1992).

Вивчення широкого спектру, обумовлених адаптащйним по-тенц!алом,реакц!й рослинного орган1зму на шдвищену температуру складае необх!дну базу для п!двищення жарост!йкост! с!лъськогосподарських культур на основ! виведення нових сортов, використання регулятор!в росту та термопротектор!в, розробки б!лып рацюнальних технолог!й вирощування. На сьо-года! вивчено р!зноман!тн! аспекта термоадаптивно! в!дпов!д! рослин (Альтергот, 1981, Генкель, 1882, Александров, 1985 ). Але, як правило, в роботах на да тему нэводяться дан! ,отри-ман! при використанш ф!ксованих теплових доз. Досл!джень, де розглядаеться динам!ка адаптивних процес1в досить мало. Такий широко застосований в медицин! та ф!з!олог!1 тварин шдх! д до вивчення стану кл!тин в аномальних умовах як К1ль-к!сна цитоморфометр1Я на сьогодщ! практично не зустр!чаеться в роботах по ф!тоф1з!олог!I. Залишаеться в!дкритим питания, яким чином в!дбуваеться регуляц!я кл1тинного циклу в стресо-вих умовах.

Мета та завдання роботи. Метою робота було провести

пор!вняльний аналхз термоадаптивних зм!н на р!зних р!внях орган!заци рослин та визначити основн1 законом1рност! адаптивно! в!дпов1д1 рослинно! меристеми на температурний стрес.

В зв'язку з цим були поставлен! та виршен! наступи! основы! завдання:

-вивчигги особливост!- ростово! реакцП проростк!в пшениц! на п!деицену температуру ;

-досл1дити змши функц!онально! активност! листково! меристеми в умовах теплово! обробки;

-провести морфометричний анал1з кл!тин листково! меристеми пророста!в пшениш;

-вивчити термоадаптивну реакц!ю кл!тин листково! меристеми на р!вн! транскрипц!! та трансляцП.

Наукова новизна та практична щншсть робота. Проведено комплексне вивчення реакцП проростк!в пшениц! на високотем-пературний стрес на р!зних ргвнях орган1зац!!. Запропоновано новий показник для характеристики жарост!йкост1 р!зних сор-т!в пшениц! - температурний !нтервал м!ж температурою повно-го пригн!чення росту проростка та температурою максимально! швидкост! росту. Встановлено, що блокування на еташ С^/Б та швидке проходження кл!тинами стад!й С2 та М призводить до виходу пролгферуючих кл!тин з чутливих та гх акумуляц!! на ст!йких фазах юптинного циклу. Показано, що використання основних морфометричних показншив кл!тини ( об'ем юптини, ядра та ядерно- цитоплазматичне сп!вв!дношення ) для характеристики стресово! реакц!! рослнни малоефективне. Досл!дже-на реакц!я ядерцевого, апарату на д!ю температурного стресу. Показано, що збгльшення в листков!й меристем! шлькост! кл1-

тин з 1-2 ядерцями в ядр! викликае загальне зб!лынення !х об'ему та шющ! поверхн1, супроводжуеться акгивац!ею тран-скрипцп I е одел ею з адаптивних реакщй на дш теплового шоку. Виявлен! суттев! зм!ни б!осинтезу полшептид1в при дп теплового шоку. Зроблено припущення про можливу роль цих змш в регулящ I кл!тинного циклу в стресових умовах. На основ! отриманих даних запропонована схема адаптивно г в!дпо-в!д! на високу температуру на р!вн! кл!тинного циклу.

Основн! положения, що виносяться на захист.

1. Величина температурного !нтервалу м!ж температурою максимально! швидкост! росту та температурою повного пригн!-чення росту в!дбивае стушнь термопластичност! сорту I може бути використана як одна з характеристик його жарост!йкост!.

2. Блокування на етап! С^Б та шведке проходження кл!-тинами стад!й С2 та М кл1тинного циклу забезпечуе умови дая розвитку та реал!защI адаптивних програм орган!зму.

3. Зм!ни морфолог 1чних показник!в ядерцевого апарату

( к!льк!сть ядерець в ядр!, об1ем та площа поверхн! ядерцевого апарату кл!тини ) в!д!грають важливу роль в адаптивнШ реакц!! ! можуть бути використан1 для анал!зу ф!з!олог!чного стану рослини.

4.П!д впливом високих температур в!дбуваеться значне прискорення синтезу РНК та зм1ни в б!осинтез1 пол1пептид!в, як! можуть вшгравати певну роль в адаптивних реакц!ях рослини в екстремальних умовах.

Апробащя роботи. Дисертащйна робота проводилась зг!д-но з планами наукових досл1даень кафедри ф!з!олог!! та еко-логи рослин по темах " Ф!з!олого- б!ох!м1чн! механ!зми

ctíhkoctí , способи и Шдвищення та продуктивн!сть рослин " та "Кл1тинний цикл: механ!зми регуляци як основа адаптацП кл1тин до екстремальних температур ". Матер i а ли, викладен! в дисертащ I, допов!дались на наукових конференЩях професор-сько- викладацького складу Ки1вського ушверситету ím. Тараса Шевченка ( Ки!в, 1992, 1993 ), IX з'1зд! Украшського ботан!чного товариства <1991), 8-му та 9-му зЧздах Федера-ц! I европейських товариств ф!з!олог!в рослин { Антверпен, 1992, Брно, 1994 ), 2-му з'1зд! Украшського товариства ф!-з!олог!в рослин (1993).

Публ!кац!г. За матер халами дисертацп опубл! ковано 5 наукових праць, I статгя здана до друку.

Структура i об'ем робота. ДисертацШна робота викладена на 135 стор!нках машинописного тексту, складаеться з вступу, 4 роздШв, bmchobkíb i списку л!тератури, !люстрована II таблицями i 16 рисунками.

Розд!л I. ОГЛЯД Л1ТЕРАТУРИ У розд!л! викладен! дан! про сучасний стан розвитку теор!! стресу, уявлення про ст!йк!сть до несприятливих фак-тор!в та адаптацш до них, а також дан! про реакц!ю рослин на екстремальн! температури на р!зних р!внях орган!зацп.

РОЗД1Л 2. МАТЕР1АЖ ТА МЕТОДИ ДОСШДЖЕНЬ Об'ектом досл!даень була гексашкпдна пшениця Triticum aestirum сорту Мирон!вська 808.

Досл!даення ростовох реакцП пророста!в на г!пертерм!ю проводили на установц! з автоматичною фотоф!ксац!ею приросту

та встановленням температурного режиму.

Визначення матичного !ндекцу, профазного шдексу та Б1ДН0СН0í тривалост! окремих фаз щтозу проведали по стандартны! методиц! ( Пзушева, 1980 ).

Екстракцш ядер для проточно! цитофлуорШетр!í проводили по модиф!кован!й методищ (Chiante et al., 1990). Використовували буфер, що м!став 25 мМ TRIS- НС1, рН 7,6, 10 мМ MgCl,, 400 мМсахарози, 0,1% Triton Х-100. Отриману сус-пензш ядер обробляли РНК- азою ( Reanal, Г мг/мл ), ядра фароували бромЮТим етшем ( 0,05 мг/мл ). Розшдолення ядер по к!лькост! ДНК визначали за допомогою проточного ци-тофлуориметра "Ipics С Coultronics" ( Франц!я ). В кожному sapíaHTí анзл!зували по 8-10 тис. ядер.

Морфологiчн! характеристики кл!тин листково! меристеми вивчали за допомогою приладу "Гнтеграл 2МТ". Яцерця фарбу-вали по модиф!кован!й методиц! ( lakaúena, Г984 ).

1нтенсивн!сть синтезу РНК в кл!тинах листково! меристеми визначалась по включению ур1дину. Вщцлення РНК проводили за стандартнш методом ( Scmiüt, Thannhauser, 1945 ) к!льк!сне визначення - за методом CnlpiHa ( Спирин, 1958 ). Рад1оактивн!сть проб рэхували на сцинтиляц!йном.у л!чильнику "Бета-2".

Вивчення пол¡пептидного складу прово.дили по модиф!кова-н!й методиц! ( Laemmli, 1970 ). 1нтенсивн!сть синтезу пол!-пехшццв визначали по включению в них 1ЦС- ам!нокислот.

Отриман! експериментальн! дан! оброблялись методами математично! статистики за допомогою ЕОМ.

- б -

Роздгл 3.РЕЗУЛЬТАТА ДОСЛЦЩЕНЬ I. Ростова реакц!я на п!двщення температури як показник термоадаптивно! в!дпов!д! рослини на р!вн! орган!зму.

Р!ст е !нтегральним показником, що характеризуе загаль-ний р!вень функц!онально! активност! рослин, 1х ф!з!олог!ч-ний стан. Першим етапом досл!джень було визначення температур максимально! швидкост! росту та його повного припинення. Для дано! сери досл!д!в було додатково взято 4 сорти р!зно-го еколог!чного походаення з в3домою жарост!йк!стю. Встанов-лено, що для вс!х експериментальних сорт!в температура максимально! швидкост! росту колеопгил1в пшениц! знаходиться в межах 27,7 - 28,9°С, а температура, при як!й !х р!ст говнисто припиняеться, становить 41,8 - 42,9°С ( табл. I ). Було показано, що температурний д!апазон ( АТ ) м!ж температурами максимально! швидкост! росту та повного припинення росту т1сно зв'язаний з! ст!йк!стю сорту до високих температур.

Таблиця I

Значения температур максимально! швидкостI росту та П повного припинення для колеоптил!в пшениц!

СОРТ Температура максимально! швидкост! росту, °С Температура повного припинення росту, °С т2 дт= т2-т1

Мирон!вська 808 29.6 41.8 12.2

Одеська 117 28.0 42.2 14.2

Г!за 156 27.1 43.3 16.2

Г!за 157 27.2 42.0 14.8

Саха 90 28.8 42.3 13.5

нср05 Коррелящйне ввдношення 1.22 0.492 1.06 0.338 1.15

Ctíükí до високих температур сорта пшениц! характеризувались ширшим !нтервалом mí ж температурою максимального росту та температурою при як!й р!ст повн!стю припинявся. При розташу-ванн! дослШих copriB у м!ру зб!лъшення ДТ, було отримано ряд з поел!довним ростом ТерМОСТ1ЙКОСТ1.

Мирон!вська 808 -»Саха 90 ->0деська 117 -»Г!за 157 ->Г!за 156 АТ= 12,2 13,5 14,2 14,8 I6,2

При цьому ощнка noBHicno зб1галзсь з ощнкою жарост!йкост! даних copriB, отриманою paHime 1ншими методами ( Мамдух, 1993 ). 3 наведених вще даних видно, що показник ДТ в!дби-вае стушнь термопластичност! сорту ! може бути використаний як одна з характеристик його жарост!йкост!.

Для визначення опгимальних умов для формування адаптивних реакц!й оргашзму було проведено вивчення росту пророст-к!в при пост1йн!й температур! в д!апазон! вгд 25 до 40°С ( рис. I ).Було визначено 6 температурних 1нтервал!в з р!з-ними типами в!дпов1дно! реакц!í I, зокрема, !нтервал адаптивно! в!дпов!д1, на якому ч!тко вид!лялись три фази стресо-во! реакц!I: приппчення росту, адаптащя та в!дновлення росту.

2. Прол!феративна активн!сть кл!тин листково! меристеми при д!! високих температур.

Ростова реакц!я на високi температури !нтегруе в соб! велику к!льк!сть р!зноман1тшпс аспект!в, зокрема, процеси, що вгдбуваються на тканинному р!вн!. Реакщя рослинних меристем вШграе важливу роль в адагггивн!й в!дпов!д1 орган!зму.

Рис. I. Залежн1сть шввдкост! росту колеоптил!в пшениц!

в!д режиму та тривалост! температурно! обробки. Прим!тка: товстими л1н!ями вид!лений !нтервал найч!тк!шо1 стресово! реакц!I.

накопичекий матер! ал, залишаються до к!нця вевивченими щлий ряд аспект!в дано! проблеми.зокрема, залишаеться в!дкритим' питания про гореб!г под!й, що в!дЗуваються на р!вн! кл!тйн-

ного циклу при дП" високих температур. Для виршення цього питания було проведено вивчення ■ реакц! I кл!тин листковог меристеми пророста I в пшениц I на-темпер'атурний стрес.

Величина м!тотичного !ндексу найб1льш ч!тко характери-зус функц!ональну активность меристематично! тканини. Результата досл!даень по впливу високих температур на м!тотичну актившсть кл!тин листково! меристеми шдсумован! на рис. 2.

25.0 27.5 30.0 32.6 35.0 37.5 40.0 42.5 45.0

Рис. 2 . Залежшсть м!тотичного !ндексу ( % ) кл1тин листково! меристеми проростаIв пшениц! в!д режиму та тривалост1 температурно! обробки.

Умовн! позначки: — 4--границя облает! з певним значен-.

ням м!тотичного Шдексу.

- ю -

Було показано, що максимальн! коливання м!тотичного 1ндексу кл!тин листково! меристеми спостер!гатъся при обробц! рос-лин температурою 39,0 - 41,0°С. Це св!дчить про те, що при такому режим! прогр!вання в найб!лып!й м!р! проявляеться стресова реакц!я орган!зму ( на рис.2 вид1лено рамкою ). При цьому фаза приппчення тривае б!ля 2-х год., фаза адаптац!! - 4 год., фаза в!дновлення - 2-х год.

Для викригтя причин зм!н м!тотично! активност!, нами було проведено вивчення профазного !ндексу кл!тин листково! меристеми. Профазний 1ндекс ( П1 ) е показником, що характе-ризуе вступ кл!тин до м!тозу. Значне зменшення П1 в 'перш! години теплового шоку дозволяе зробити висновок, що пад!ння м!тотичного !ндексу зумовлено блокуванням вступу кл!тин до м!тозу. П!сля 6 год. теплового шоку кл!тини починають всту-пати до м!тозу, що ! забезпечуе в!дновлення м!тотично! активност! листково! меристеми.

Очевидно, в перин години прогр!вання в!дЗуваеться бло-кування проходаення кл!тинного циклу ( КЦ ), що забезпечуе вих!д прол!феруючих кл!тин з м!тозу.„ Блокування швних ета-п!в КЦ при ди стресових фактор!в е в!домим фактом, зокрема, було зроблено припущення про зупинку КЦ при д!1 високих температур на етап! Са/М ( Шматько та !н., 1989 ). Але переб!г под!й, що в!дбуваються на р!вн! кл!тинного циклу при д! I теплового шоку ще до к!нця не встановлений. В зв'язку з цим було проведено вивчення розпод!лу кл!тин листково! .меристеми по фазах КЦ { рис.3 ). 3 отриманих даних видно, що гальму-вання црол1феративно! активност! за д!ею високо! температури забезпечуеться блокуванням КЦ на етап! С4/3 (рис. 36). При

2с Чс ■

Рис. 3. Проточна щггофлуорограма розпод!лу по к!лько-

ст! ДНК ядер кл1тан листково! меристеми пшениц!:

а - контроль ( 25°С ); б-д - тепловий шок ( 40°С );

6-2 год.; в.- 4 год.; г - в год.; д - 8 год.

По горизонтал! - концентрат я ДНК По вертикал! - к!льк!сть ядер

цьому втдЗуваеться ,швидкий вих!д кл1тин з Са- фази та м!тозу I 1х накопичення на стад!! С±. Ф!з!олог!чний зм!ст цього е, мабуть, в виход! прол!феруючих кл!тин з несПйких С2 та М стад!й кл!тинного циклу та 1х акумулящя на стхйшй фаз! С± протягом часу, необххдного для розвитку адаптаЩйних проце-с!в. Блокування мае тимчасовий характер ! в.умовах експери-менту < 40°С ) приподнялось п!сля 2-3-х год. прогр!вання. Шсля цього кл!тини знову починали рухатися по циклу з пев-ною долею синхрон!зац11. В!дновлення р!вня м!тотично! актив-ност! супроводаувалось нормал!зац!ею розпод!лу кл!тин по КЦ. Блокування КЦ на етап! С^Б при д!1 низьких температур було показано ран!ше < Гудков, 1885, Родченко та !н., 1888 ). Таким чином, можна зробити висновок про неспециф!чн!сть ц!ех в!дпов!дно! реакц!I на д!ю екстремальних температур.

Наряду з суттевими зм!нами в розподш кл!тин по фазам кл!тинного циклу, перэб!г окремих стад!й такош зазнавал зна-чних зм!н. Не давлячись на велику увагу, ¡до прид!ляють до-сл!ддаики ироцесу м!тоза, недостатньо вивченим е питания про вшшв температурного фактору на його окрем! фази. В зв'язку з цим, було досл!даено розпод!л меристематичних кл!тин по фазам м!тозу та його зм!ни при тепловому шоц!. Була показана в!дм!нна термост!йк1сть окремих фаз м!тозу. Найб!льш лаб1ль-ними в умовах д!! п!дввдено! температури були про- та мета-фаза, тод} як в!дносна тривал!сть ана- та телофаз майже не зм!нювались. Таким чином, б!лып ст!йкими до дП високих температур можна вважати останн! да! фази М1тозу.

3. Реакщя листковоI меристеми проростк!в пшениц! на

висону температуру на юн тинному та молекулярному р!внях.

Зм1ни функц!овального стану кл!тини, що в!дбуваються при д11 екстремалъних фактор!в, ц!лком законом!рно впливають на морфолог1ю кл1тини. Для виявлення цього зв'язку було проведено морфометричне вивчення деяких морфолог¡чних показник!в кл!тин меристеми при тепловому шоц!.

Було показано, що Шсля двох годин температурноI оброб-ки розм^ри вивчаемих юл тин зменшуються. В годалыгому спо-стер!гались незначн! коливання розм1р!в кл!тин навколо контрольного р!вня. Зменшення об*ему юптин п!сля двох годин прогр!вання можна пояснити швидкою втратою води за рахунок посилення трансШрацН у в!доов!дь на тепловий шок.

Одним з найвашшв1ших !ндикатор!в активност! кл!тинного метабол!зму е об*ем ядра. Спрямован!сть зм!н, що спостер!га-ли, була аналог!чна до зм!н об" ему кл!тини. Так, п!сля двох годин температурно! обробки, об'ем ядер зменшувався, що, очевидно, зв'язано в першу чергу !з зм!нами !нтенсивност! б!осинтезу гол!пегтщц!в та нукле!новик кислот.

М!ж об'емами кл!тини та ядра !снуе певна залежнгсть. Об'еми ядра.-та цитоплазми знаходяться в стан! оптимально! р!вноваги, яка називаеться ядерно- цитоплазматичним сп!вв!д-ношенням ( ЩС ). Це сп!вв!дношення залежить в!д функц!о-нального стану кл!тини !, як було показано В!ано !з сп!в-роб., мае зворотн!й зв'язок з м!тотичною активн!стю ( У1аппа ег а1, 1975).. 3 отриманих даних видно, що достов!рне зб!ль-шення вивчаемого показника спостер!галось т!льки п!сля двох годин прогр!вання, що сп!впадае з р!зким зниженням М1Т0ТИЧ-

но! активнаст! тканини.

Таким чином, з наведених вшце даних по зм!нам таких морфолог 1чних характеристик як: об'еми кл1тини, ядра та ЯЦС можна зробити висновок, що щ показники хоча ! в!дбивають функц!оналъний стан кл!тини, але !х використання для оц!нки адаптивно! реакцП неефективко.

Морфолог!я ядерцевого апарату зв'язана з одного боку з м!тотичним циклом (Аппазгаззоуа-Кг1згеуа, 1977), аз другого - з !нтенсивн!стю синтетичних процес!в в юптин! (КуХеузКу et а1,1991). Тому зм!ни стану ядерцевого апарату досить точно в!дбиватъ ф1з!олог!чний стан юптини. Але в той час як функщональна активн!сть ядерця при д!! екстремальних температур вивчена непогано, практично не досл!джений морфолог!ч-ниа аспект цього питания. В зв'язку з цим було проведено вивчення зм1н таких показшшв як к!льк!сть ядерець в ядр!, !х об'ем та площа поверхн!.

К!льк!сть адерець в ядр! обумовлена генетично ! зв'язана з проходаенням кл!тиною м!тотичного циклу (Выгинный и др., 1991). Для листково! меристеми Характерна значна м!нли-в!сть к!лькост1 ядерець в ядр! - в!д I до 5-6. Д!я високо! температури викликае !стотну зм!ну к!лькост! ядерець в ядр! ( рис.4 ). При цьому к!лък!сть кл1тин з I та 2 ядерцями в ядр! зб!льшуеться, а з 3 ! б!лыие ядерцями - знижуеться. Нами встановлена певна корелящя м!ж к!льк!стю ядерець в ядр! та !х об'емом: !з зменшенням к!лькост! ядерець в ядр1, зб!льшуеться !х загальний об'ем. Тому, накопичення кл!тин з малою к!льк!стю ядерець в ядр! призводило до загального зб1-льшення об'ему ядерцевого апарату. Малоядерцев! кл!тини,

к1льк1сть кл1тин, %

60 г—

12 3 4 1 б1льше

Шльк1сть ядерець в ядр1

Рис. 4. Вплив високих температур на шлыисть ядерець .в ядрах кл1тин меристеми( в % в!д загального числа клйтш >.

Умовн! позначки: ШЩ - 25°С; - 35°С; Щ - 40°С;

очевидно, е б1лып ст!йкими до екстремальних температур. На-копичення кл1тин з I та 2 ядерцями в ядр1, е, мабуть, адаптивною в1дпов1ддю на тепловий шок.

Одним 1з вашшвих морфометричних показнишв ядерця, що характеризуе його функщональну активность с об' ем. Шсдя температурнот обробки, об'ем ядерцевого апарату окремо! кл1-тини зазнавав суттевих зм1н: в одно- та двохядерцевих ядрах В1Н зменшувався, в ядрах з трьома ядерцями - збыьшувався, в багатоядерцевих ядрах ( 4 I 0!льше ) об'ем ядерцевого апарату достов!рно не змшювався. Деяк! автори вважають, що фун-

кщ она льна активн!сть ядерця в б!лып!й м!р! н!ж з його об'емом зв'язана з площею поверхн!. Bel законом!рност!, що буш виявлеш для об'ему ядерцевого апарату спостер!гались I для площ! його поверхн!. Так, при дн теплового шоку площа поверхн! ядерцевого апарату зменшувалась у одно- та двох-ядерцевих, п!двицувалась у трьохядерцевих та не зм!нювалась у багатоядерцевих кл!тинах.

Для виявлення спевдф!чних зв'язк!в м!ж морфолог!чними показниками ядерцевого апарату та Кого функцЮнальною актив-н!стю було проведене вивчення транскрипЩйно! акгивност! кл!тин листково! меристеми. Було показано, що протягом теплового шоку к!льк!сний bmîct загально! РНК суттевих зм!н не зазнавав. В той час як к!льк!сть РНК залишалася досить ста-лою протягом прогр!вання, буж виявлен! значн! зм!ни в !н-тенсивност! ïï синтезу ( рис.5 ). Включения радиоактивного попередника в молекули РНК п!д час досл!ду зб!лыпувалось ! досягало максимуму на 4- й год. теплового шоку. В подалыному воно зменшувалось, наближаючись до контрольного р!вня. При-чому, активац!я синтезу РНК сШвпадала !з зб!льшенням к!ль-кост! малоядерцевих кл!тин, що св!дчить про певну роль морфолог! чних зм!н у п!дгриманн! високо! транскрипЩйно! акгивност! в умовах температурного стресу.

Шдвищення р!вня транскрипц!! на фон! незм!нного вм!сту РНК св!дчить про прискорення процес1В оновлення кл!тинно! РНК. Под!бн! процеси спостер!гаються, як правило, при переход! з одного функц!онального стану в другий. Таким чином, можна зробити висновок про поступовий перех!д кл!тин листково! меристеми до нового функшонального стану п!д час тепло-

1нтенсивн!сть включения 3Н-ур1дану, 1мп/хв/мг тканини

час з початку прогр!вання, год.

Рис. 5. 1нтенсивн!сть синтезу РНК протягом теплового шоку ( 40°С ').

Умовн! позначки: н— контроль < 25°С )

* - тепловй шок ( 40°С )

вого шоку, що, очевидно зв'язано з розвитк'ом адаптивних про-гран организму.

В!домо, що г!пертерм!я викликае значн! зм!ни в б!осин-тез! пол1пептид!в. В той же час вважаеться, що основну роль в регуляц!! клПтганого циклу вшграють б!лки. Тому, можна припустиги, що зм1ни в регуляц! I КЦ, як! вхдбувзються при дп високих температур певним чином зв'язан! !з зм!нами в бюсинтез! полшептшйв. На нашу думку, одш з можливих пре-

тендент!в на роль регулятор!в КЦ в стресових умовах це стре-coBi б!лки. Зважаючи на це, нами було проведено вивчення динам!ки синтезу пол!пептид! в шд впливом теплового шоку.

0триман1 дан! показали велику р!зноман!тн!сть зм!н, що в!дбуваються при Д1! теплового шоку. Було в!дм!Чено зм!ни в синтез! 11 компоненте фракцп загальних б!лк!в проростк!в пшениц!, зокрема: синтез de novo, посилення, гальмування та повне пригн!чення синтезу. Основн! зм!ни бЮсинтезу пол!пеп-тид!в були в!дм!чен! на 2-4 год. теплового шоку, тобто в час, коли в!дбувалися сутгев! зм!ни на р!вн! кл!тинного циклу. Отриман! дан! дэють можлив1сть зробити припущення про можливу участь стресових б!ж!в в регуляци КЦ при д!1 висо-ких температур, хоча остаточне вир!шення цього питания по-требуе проведения подальших досл!джень.

ВЙСНОВКИ

1. Величина температурного !нтервалу м!ж температурою максимально! швидкост! росту та температурою повного пригн!-чення росту в1дбивае стутнь термопластичност! сорту ! може бути використана як одна з характеристик його жарост!йкост!.

2. Блокування на етап! G±/S та швидке проходаення кл!-тинами стад!й G2 та М кл!тинного циклу в перш! години д! I теплового шоку забезпечуе умови, необх!дн! для розвитку та реал!зацп адаптивних програм орган13му.

3. Блокування кл!тинного.циклу на етап! G±/S е неспеци-ф!чною реакц!ею прол!феруючих меристематичних кл!тин на д!ю екстремальних температур.

4. Зм1ни морфолог1чних показник!в ядерцевого апарату кл!тини, таких як: к!льк!сть ядерець в ядр!, площа поверхн!

та об'ем ядерець можуть бути використан! для анал!зу функщ-онального стану рослини t Ii В1ДП0В1Д! на стресов! фактори. Зб!льшення кл!тин з 1-2 ядерцями в ядр!, зм!ни Ix об'ему та площ! поверхн! при дн теплового шоку супроводауються акти-вашею транскрипц!I, зумовлюють шдвгацення термостШкост! i е одн!ею з адаптивних реакщй на д!ю теплового шоку.

5. Р!зноман iтнi змiни в бЮсинтез! полтептщцв при дп теплового шоку, зокрема, утворення стресових б1Ж1Б, можуть зшгравати певну роль в регуляцИ- тел! тинного циклу в екст-ремальних умовах.

СПИСОК Р0Б1Т, ОПУБЛ1КОВАНИХ ЗА МАТЕР1АЛАМИ ДИСЕРТАЦ11

1. Мусиенко H.H., Харламов A.B. Влияние высоких температур на деление клеток листовой меристемы пшеницы// Физиология и биохимия культурных растений. - 1993. - 25,ir2. - С.158-164.

2. Мусi SHKO М.М., Харламов О.В. Зм!ни ядерцевого апарату юн тин листково I меристеми пшеницт шд вшивом екстремэльних температур// Физиология и биохимия культурных растений -1993. - 25,(го. - С.436-441.

3. МусIенко М.М., Харламов О.В., Косян A.M. Вивчення росто-во! реакци npopocTKiß пшениц! на п!двищену температуру//

Физиология и биохимия культурных растений. -1995. - 27,№4. -С.440-445.

4. Kharlamov А.7., Mousienko N.N. The effect of high temperature on the meristem cells proliferation// Physiol. Plant. - 1992. - 85,№3.Part 2. - P.A67.

5. Харламов O.B., Мус!енко М.М. Морфометричне вивчення

- го -

реэкцп кл!тин листково! меристема пшениц! на тепловий шок// Тези долав1дей 11-го з11зду Украшського товариства фiзiологiб рослин. Кшв, 1983. - т.2. - C.II5-II8. 6. Kharlamov A.V. Responce oi wheat meristematic cells to heat shocK: i'low cytometric and radioisotopic studies// Physiol. Plant. - 1994.

Харламов А.В. "Адаптивная реакция листовой меристемы проростков пшеницы на действие высоких температур". Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00,12 - физиология растений. Киевский университет им. Тараса Шевченко, Киев, 1885. Защищается кандидатская диссертация, которая представляет собой комплексное изучение термоадаптивной реакции листовой меристемы проростков пшеницы на различных уровнях организации. Установлены основные закономерности адаптивной реакции на высокую температуру на уровне клеточного цикла и морфологии клетки. Показаны значительное ускорение синтеза клеточной РНК и изменения в биосинтезе белков, которые могут играть определенную роль в регуляции клеточного цикла в условиях стресса.

А.7.Kharlamov. "Adaptive reaction of wheat seedlings leaf rneris terns on high temperature".

Thesis for competition of scientific degree of the candidate in biological scienses, speciality - 03.00.12 - plant physiology. Kiev, 1995.

Complex studies of thermoadaptive reaction of wheat seed-

lings leaf meristems at different levels of organization were conducted. Basic regularities of adaptive reaction on high temperature at cell cycle level and cell morfology were determined. Considerable acceleration of cell RNA synthesis ana changes in proteins biosynthesis can play the certain role in cell cycle regulation under stress conditions.

Ключоб1 слова: листкова меристема, пшениця, юптинний цикл, адерцевий апарат, тепловий шок, жаростШшсть.

Зам.№ 17, тир. 150. ВПЦ.'Ки1вський ун1верситет' Б. Шевченка 14. 1993р.