Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биогенез флоэмных волокон конопли (Cannabis sativa L.) и льна (Linum usitatissimum L.): сравнительный анализ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Биогенез флоэмных волокон конопли (Cannabis sativa L.) и льна (Linum usitatissimum L.): сравнительный анализ"

На правах рукописи

ЧЕРНОВА ТАТЬЯНА ЕВГЕНЬЕВНА

БИОГЕНЕЗ ФЛОЭМНЫХ ВОЛОКОН КОНОПЛИ (Cannabis sativa L.) И ЛЬНА (Linum usitatissimum L.): СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

03 00 12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

[ 0G31G3101

Казань-2007

003163101

Работа выполнена в лаборатории механизмов роста растительных клеток Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра Российской академии наук

Научные руководители доктор биологических наук

Горшкова Татьяна Анатольевна,

кандидат биологических наук, доцент Ситников Андрей Петрович

Официальные оппоненты кандидат биологических наук, доцент

Саламатова Татьяна Сергеевна,

доктор биологических наук, профессор Максютова Наиля Назибовна

Ведущая организация Институт физиологии и биохимии растений

и микроорганизмов РАН, г Саратов

Защита состоится «09» ноября 2007 г. в 1200 час на заседании диссертационного совета К 002 005 01 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук при Казанском институте биохимии и биофизики КазНЦ РАН (420111, г Казань, а/я 30, ул Лобачевского, 2/31)

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке Казанского научного центра РАН

Автореферат разослан « Об> » октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

А Б Иванова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Постановка проблемы и ее актуальность. Волокно в понимании биологии растений - индивидуальная клетка, к числу основных характеристик, которой относятся исключительная длина (до нескольких сантиметров) и мощно развитая вторичная клеточная стенка, толщина которой многократно превосходит этот показатель для других типов клеток, достигая 20 мкм Волокно -структурный элемент склеренхимы - механической ткани, придающей растительному органу прочность и упругость Волокна склеренхимы, различные по происхождению, расположению среди тканей и типу клеточной стенки широко распространены среди высших растений

Уникальные морфологические характеристики волокон делают их интересным объектом для изучения клеточных механизмов роста и формирования вторичной клеточной стенки Известно, что за период биогенеза волокна проходят стадии, характерные для большинства растительных клеток Однако при общем согласии относительно хода биогенеза волокон в целом, существуют различные, иногда противоречивые точки зрения о продолжительности и механизмах осуществления отдельных стадий

На примере первичных флоэмных волокон льна (Ьтит шимиятит Ь) недавно пересмотрены существовавшие представления о биогенезе растительных волокон (Горшкова и др , 2003, ОогеЬкоуа е1 а1, 2003, 2005) Ранее считали, что волокна удлиняются месяцами, достигая своих огромных размеров за счет роста кончиков клетки, при этом срединная «более старая» часть клетки формирует вторичную клеточную стенку (Эзау, 1980, РаЬп, 1990) При изучении ключевых стадий развития волокон - интрузивного роста и формирования вторичной клеточной стенки установлено, что удлинение волокон льна ограничено во времени до нескольких дней и происходит за счет роста всей поверхности клетки (СогеЬкоуа й а1, 2003, А§ееуа е1 а1, 2005) Эти волокна формируют особый, так называемый желатинозный, тип вторичной клеточной стенки Обнаружен тканеспецифичный полисахарид, который прочно связывается с микрофибриллами целлюлозы (Сицапоу е1 а!, 2007Ь), выявлена интенсивная модификация слоев вторичной клеточной стенки (ОогэЬкоуа й а1,2003,2005)

Однако вопрос о том, имеет ли вышеприведенный характер развития первичных волокон льна место при биогенезе волокон, входящих в состав других, филогенетически отдаленных видов растений, а также волокон, формирующихся в результате деятельности иной меристематической ткани, остается открытым Сопоставление этапов развития флоэмных волокон различного происхождения может позволить придать развиваемым представлениям более общий характер, выявить ключевые закономерности биогенеза волокон, а также отличительные черты, обеспечивающие разнообразие свойств волокон различного происхождения

Для исследования в этом направлении нами были выбраны флоэмные волокна конопли (Cannabis sativa L) Роды Linum и Cannabis представляют собой филогенетически отдаленные таксоны, они относятся к различным подклассам Dicotyledoneae Растение конопли формирует не только первичные, но и вторичные флоэмные волокна, образующиеся за счет деятельности камбия

Цель и задачи исследований. Целью представляемой работы являлось сопоставление биогенеза флоэмных волокон различного происхождения Были поставлены следующие задачи

1) проанализировать характер интрузивного роста первичных и вторичных волокон конопли и сопоставить его с интрузивным ростом волокон льна,

2) охарактеризовать состав клеточной стенки волокон конопли, в том числе для полимеров, прочно связанных с целлюлозой;

3) проанализировать ультраструктуру вторичной клеточной стенки волокон конопли и сопоставить ее с ультраструктурой волокон льна, оценить наличие модификаций отложенных слоев клеточной стенки,

4) оценить наличие и охарактеризовать тканеспецифичный полимер флоэмных волокон конопли,

5) сопоставить состав тканеспецифичных полимеров волокон различного происхождения

Научная новизна работы. В работе охарактеризованы отдельные стадии биогенеза флоэмных волокон конопли, проведено сопоставление развития первичных и вторичных флоэмных волокон, а также волокон льна и конопли Выявлены общие закономерности, к которым относятся' отделенность стадии интрузивного роста от стадии утолщения клеточной стенки, формирование клеточной стенки особого, желатинозного, типа; интенсивная модификация слоев клеточной стенки, наличие тканеспецифичного высокомолекулярного галактана, построенного по сходному типу Установлено, что этот полимер присутствует только на стадии формирования желатинозной клеточной стенки и во всех проанализированных волокнах прочно связывается с целлюлозой Впервые обнаружено, что образованию галактановых слоев вторичной клеточной стенки желатинозных волокон предшествует отложение ксилакового слоя

Впервые обнаружена высокая вариабельность состава ткане- и стадиеспецифичного галактана желатинозных волокон, наблюдаемая не только между различными видами растений, или между различными генотипами одного вида, но и у растений одного генотипа Впервые показано, что показатели длины боковых цепочек тканеспецифичного галактана волокон льна имеют дискретный характер, что может свидетельствовать о блочном характере синтеза полимера в аппарате Гольджи

Практическая ценность работы. Практическая значимость работы во многом определяется тем, что исследования проведены на хозяйственно ценных лубоволокнистых культурах - на растениях льна и конопли Использование и

дальнейшее усовершенствование сформированных представлений и разработанных методов позволит проанализировать биогенез волокон, связанных онтогенетически с другими тканями и входящих в состав других растительных органов, что в свою очередь определит дополнительные подходы как к разработке классификации растительных волокон и к целенаправленному изменению их свойств

Связь работы с научными программами. Исследования проводились в соответствии с планами НИР КИББ КазНЦ РАН (номер госрегистрации 01200 408625), частично поддержаны грантами РФФИ №№ 05-04-48906; 06-04-48853, 0604-81049 Научные положения и выводы диссертации базируются на результатах собственных исследований автора.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XLI Международной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2003), V съезде Общества физиологов растений России (Пенза, 2003), VIII Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), на X Международной конференции río клеточной стенке (Сорренто, Италия, 2004), на Международной научно-практической конференции (Торжок, 2004), на годичном собрании Общества физиологов растений России (Вологда, 2005), на Международной научной конференции, посвященной 200-летию Казанской ботанической школы (Казань, 2006), на I (IX) Международной конференции молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006), на II Международном симпозиуме «Сигнальные системы клеток растений Роль в адаптации и иммунитете» (Казань,

2006), на годичном собрании Общества физиологов растений России (Ростов-на-Дону, 2006), на VI съезде Общества физиологов растений России (Сыктывкар,

2007), на Международном симпозиуме «Клеточные, молекулярные, и эволюционные аспекты морфогенеза (Москва, 2007), на XI Международной конференции по клеточной стенке (Копенгаген, Дакия, 2007), на конференциях молодых ученых КИББ КазНЦ РАН (2003, 2004, 2005) и итоговой конференции КИББ КазНЦ РАН (2007)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, изложения и обсуждения результатов, заключения, выводов и списка литературы В работе представлено 10 таблиц и 33 рисунка Список литературы включает 154 источника, из них 31 - отечественных

1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Растительный материал. В качестве объекта исследований использовали растения конопли (Cannabis sativa L) и льна (Linum usitatissimum L). Растения конопли однодомных безгашишных сортов Диана и Ингреда, выращенные на экспериментальном поле НИИСХ г Цивильска (Чувашия) в 2003 и 2004 гг,

отбирали в два срока - в фазу бутонизации (через 65-67 дней после посева) и в фазу начала созревания семян (через 117 дней после посева). Основной объем исследований выполнен на зеленостебельном сорте Диана Отобранные для исследования растения в фазу бутонизации имели общую высоту стебля 170 см, при высоте верхней части стебля с очередным листорасположением - 15 см, общая высота растений в фазу начала созревания семян составляла 220 см, из них 60 см -высота верхней части стебля Растения первого и второго сроков фиксации имели по 9 междоузлий равной длины Для биохимического анализа использовали растения, находящиеся в фазе бутонизации Фиксировали флоэму из верхнего трехсантиметрового участка стебля, флоэму, ксилему и листья из восьмого междоузлия стебля (снизу), флоэму из третьего междоузлия (снизу) Наружную (флоэмную) и внутреннюю (ксилемную) части стебля разделяли вручную по камбию Для выделения первичных и вторичных волокон конопли флоэму из третьего междоузлия выдерживали в 1,2 % растворе мацерозима (Serva) в течение 18 часов при 4 °С

Растения льна сорта Новоторжский выращивали в условиях вегетационного опыта в ящиках со слоем почвы 50 см на открытом воздухе при естественном освещении и ежедневном поливе Растения льна 23 различных генотипов из коллекции ВИР им Н И Вавилова были выращены на полях Пушкинского филиала ВИР (Ленинградская обл ) в 2004 и 2005гг., различавшихся по погодным условиям и набору выращиваемых генотипов, 11 форм было изучено в течение двух лет. Для ряда генотипов образцы были отобраны с двух делянок рандомизированного посева Общее количество проанализированных образцов льна составило 56 Растения фиксировали в период быстрого роста льна (35-45 дней после посева) Участок стебля (5 или 10 см) ниже «точки слома», которая служит маркером начала формирования вторичной клеточной стенки волокон льна (Горшкова и др, 2003), разделяли на внутреннюю (ксилемную) и наружную части. Для анализа использовали содержащую волокна наружную часть стебля

Для определения длины волокон льна использовали чесаное волокно, полученное из урожая льна, выращенного на полях ВНИИЛ (г Торжок) Для приготовления ультратонких срезов использовали растения льна сорта Новоторжский на стадии быстрого роста и растения конопли в фазе бутонизации

1.2. Определение размеров и числа флоэмных волокон конопли и льна. Отдельные волокна выделяли под стереомикроскопом (х12 5), подтверждали их целостность и индивидуальность под микроскопом NU-2 (Zeiss) (х 100) и измеряли длину Число аналитических повторностей при измерении длин первичных и вторичных волокон конопли составило 100, при измерении длин волокон льна - 150. Число первичных и вторичных волокон в индивидуальном растении рассчитывали по разработанной методике (Горшкова и др, 2003), исходя из длины волокнистой части стебля, числа волокон на поперечном срезе и средней длины волокна

13. Подсчет числа волокон на поперечных срезах стебля конопли. Из

середины каждого междоузлия стебля с помощью бритвенного лезвия получали поперечный срез и окрашивали его метиленовым синим Подсчет числа волокон производили при помощи микроскопа NU-2 (Zeiss) (*100) Число волокон подсчитывали дважды в каждом междоузлии пяти растений каждого срока фиксации Полученные результаты обработаны статистически, при изложении данных приведены средние значения и их стандартные отклонения

1.4. Приготовление серийных поперечных срезов волокон конопли. Использовали участки стебля из третьего междоузлия (снизу) Срезы, толщиной 3 мкм, получали с помощью ультрамикротома LKB-8800 с шагом 9-12 мкм; просматривали и фотографировали с помощью микроскопа Axiovert 200М (Zeiss). Просмотрено 7 последовательностей серийных срезов

1.5. Проведение ультрамикроскопических и иммуноцитохимических исследований. Для приготовления ультратонких срезов небольшой участок флоэмной ткани из средней части стебля растений льна и конопли фиксировали по традиционной методике (Viere, 1998) Для пропитки растительных клеток использовали смолу LR White (TED PELLA, INC ) Ультратонкие срезы получали с помощью алмазного ножа на ультрамикротоме LKB Ultracut III и анализировали при помощи электронных микроскопов ЕМ ЮС/ЕМ 10 CR (Zeiss), 60 кВ и JEOL 1200 ЕХ, 80 кВ Представленные в работе фотоснимки получены в результате применения одного метода фиксации растительной ткани

Для проведения имммуноцитохимической реакции в качестве первичного антитела использовали крысиное моноклональное антитело LM5 (Plant Probes), специфичное к Р-( 1 —>4)-15-галактанам или LM11 (Plant Probes), специфичное к р-(1—>4)-0-ксиланам Вторичное антитело - антикрысиное, конъюгированное с коллоидным золотом (размер частиц 5 нм, Amersham Pharmacia Biotech)

1.6. Выделение и анализ полимеров клеточных стенок волокон конопли и льна. Растительную ткань гомогенизировали в 50 мМ К-фосфатном буфере (рН 7,0) Буферорастворимые полимеры осаждали 80% этанолом

Клеточную стенку выделяли путем последовательной экстракции клеточного содержимого 80% этанолом, ацетоном, обработкой глюкоамилазой (Sigma) и фракционировали с использованием оксалата аммония (0,5%) и КОН (1М) Оставшийся осадок использовали для выделения полисахаридов, прочно связанных с целлюлозой по разработанной методике (Gurjanov et al, 2007b) с использованием ^Ы-диметилацетамида, LiCl и целлюлазы (Cellusoft-L, Novo Nordisk Bioindustrie)

Выделенные полисахариды фракционировали на колонке (12x400 мм) с Сефарозой CL-4B (Pharmacia), в качестве детектора использовали дифференциальный рефрактометр Knauer. Определение моносахаридного состава фракций проводили методом высокоэффективной анионообменной хроматографии, на колонке CarboPac РА 1 (4x250 mm, Dionex), используя пульс -амперометрический детектор (PAD, Dionex)

Высокомолекулярный галактан выделяли из буферорастворимой фракции, отделяя его от других полимеров по характерному пику в области 2000-900 кДа Его содержание определяли по суммарному содержанию моносахаридов и рассчитывали в мкг/см длины стебля во взятой пробе Среднюю степень полимеризации боковых гапактозных цепочек определяли по соотношению галактозы и рамнозы, входящих в состав полимера

Растения конопли и льна анализировали в двух-трех биологических повторностях и в двух аналитических. В таблицах и на графиках представлены средние значения и их стандартные отклонения для биологических повторностей.

1.7. Определение параметров качества льноволокна проведено сотрудниками ВИР им НИ Вавилова по стандартным методикам (Методы , 1981) Анализ корреляционных связей между различными параметрами выполнен при помощи пакетов программ «Анализ данных» Excel ХР и «Statistics 6» Корреляции подсчитывали отдельно по годам для средних значений признаков (между двумя повторностями) Достоверность оценивали по t-критерию Стьюдента (Лакин, 1990)

1.8. *Н ЯМР спектрометрия. Образец растворяли в D20 (99 96 % D), спектр был записан на Bruker Avance DPX300 ЯМР спектрометре при 27°С В качестве внешнего стандарта использовали ацетон (2,22 м д )

1.9. Иммунофермеитный анализ полисахаридов волокон конопли проводили с использованием крысиного моноклонального антитела, специфичного к эпитопам р-1,4-0-галактана LM5 (Plant Probes).

Выражаю искреннюю благодарность за методическую помощь сотрудникам лаборатории механизмов роста растительных клеток КИББ КазНЦ РАН д б н В.В Сальникову и к б н MB Агеевой (электронномикроскопический и иммуноцитохимический анализ), к б.н О П Гурьянову (анализ прочно связанных с целлюлозой полисахаридов и 'Н ЯМР спектрометрия), к б н H H Ибрагимовой (иммуноферментный анализ) Особую благодарность приношу сотрудникам ВИР им H И Вавилова (группе под руководством д б н H Б Брач) за предоставление образцов коллекции генотипов льна и анализ качества льноволокна

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2.1. Размеры и число флоэмных волокон конопли и льна

Стебли растений конопли и льна имеют анатомическую структуру, характерную для стебля двудольного растения с непучковой проводящей системой при вторичном утолщении У использованных нами сортов льна диаметр стебля составлял в среднем 1,5 мм Стебель конопли имел средний диаметр 15-20 мм и превосходил толщину стебля льна приблизительно в десять раз Волокна льна и конопли относятся к экстраксилярным волокнам и входят в состав флоэмы Волокна

разделены радиальными прослойками паренхимы на отдельные пучки. В стебле льна присутствуют только первичные флоэмные волокна (Esau, 1943; Горшкова и др., 2003), которые располагаются тяжами вдоль всей длины стебля.

В структуру стебля конопли, наряду с первичными флоэмными волокнами, входят вторичные флоэмные. Более крупные первичные флоэмные волокна расположены в периферийной области поперечного среза стебля. Первичные волокна конопли, так же как первичные волокна льна, образуют тяжи вдоль всей длины стебля. Между первичными волокнами и камбием располагаются более мелкие вторичные флоэмные волокна. В стеблях молодых растений (высотой 50-60 см) вторичные волокна у проанализированных сортов отсутствовали. В фазу бутонизации в нижней части стебля вторичные флоэмные волокна были представлены несколькими рядами; в середине стебля число их рядов сокращалось до одного-двух, в верхней части стебля они отсутствовали. В стеблях растений конопли, находившихся в фазе созревания семян, вторичные волокна располагались почти по всей длине стебля.

Оценили распределение длин волокон льна и конопли, построив вариационный ряд с величиной классового интервала 5 мм. Длина первичных флоэмных волокон льна составляла, в среднем, 25 мм, однако наблюдали волокна в два-три раза длиннее. Волокна льна в средней части клетки имели диаметр 20-25 мкм, в кончике - 4-6 мкм. Средняя длина первичных волокон конопли составляла 18 мм, однако встречали волокна, достигающие длины 50-55 мм (рис. \а). Средняя длина вторичных волокон равнялась 8 мм, и, как правило, не превышала 35 мм (рис. 16). Диаметр средней части клетки первичных волокон конопли составлял 29,5±1,3 мкм, вторичных - 7,9±0,6 мкм. Морфологические характеристики волокон конопли позволяют сделать вывод, что период интрузивного роста вторичных флоэмных

50 45 40 35 . 30 25 20 15 10 5 О

п=100 Х=17,5±1 б

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Границы классовых интервалов

- п=100

Х-7,6±0,7

Ш

I

I

I

ill

г ~ 1 ® 1 ~ 1 ™ 1 Ш 1-1-1-1-1 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 раницы классовых интервалов

Рис. 1. Частота встречаемости флоэмных волокон различной длины (мм) в стебле конопли; а - первичные волокна; б - вторичные волокна.

волокон протекает с меньшей эффективностью, по сравнению с интрузивным ростом первичных волокон

Оценив длину волокнистой части стебля, число волокон на поперечном срезе и среднюю длину индивидуальной клетки, подсчитали количество волокон в стебле Стебель льна содержал около 17 тыс флоэмных волокон. В структуру стебля конопли входило приблизительно 700-800 тыс первичных флоэмных волокон и более 2 млн вторичных

2.2. Характер интрузивного роста волокон конопли

Продолжительность и характер интрузивного роста оценивали, анализируя поперечные срезы стебля Для первичных волокон подход отработан в предшествующих исследованиях на льне Он заключается в анализе поперечных срезов на одном уровне стебля в ходе развития растений. Если при этом происходит увеличение числа первичных волокон на поперечных срезах, то в данном участке стебля волокна удлиняются интрузивно Было установлено, что период роста волокон льна непродолжителен и составляет 2-3 сут, интрузивно растущие волокна локализованы лишь в верхней части стебля - верхние 5-7 см, ниже находятся волокна, прекратившие рост (СогэЬкоуа ех а1,2003, Горшкова и др, 2003)

Аналогичный подход использовали для первичных волокон конопли, при этом анализировали растения на двух фазах развития, интервал между которыми составлял 50 дней Для большей части стебля обнаружили, что количество волокон не возрастало (рис 2), следовательно, первичные волокна конопли, находящиеся на стадии удлинения были локализованы выше по стеблю Таким образом, в стебле конопли, как и у льна, период интрузивного роста первичных волокон непродолжителен, а удлиняющиеся первичные волокна локализованы только в верхней части стебля

При сравнении числа вторичных волокон конопли на поперечных срезах на одном и том же уровне стебля в ходе развития растений наблюдали, что их количество в растениях второго срока фиксации возрастало в несколько раз (рис 2) Вклад в увеличение числа вторичных волокон могли вносить два одновременно протекающих процесса новообразование волокон в результате деятельности камбия и удлинение в ходе интрузивного роста уже имеющихся волокон

Для исследования характера интрузивного роста вторичных волокон конопли проводили анализ поперечных серийных срезов стебля на уровне 3 междоузлия с шагом 9-12 мкм Наблюдали равномерное утолщение клеточной стенки по всей длине волокна, отсутствовали тонкостенные кончики с первичной клеточной стенкой на фоне остальной части клетки с вторичным утолщением Равномерное утолщение волокна - доказательство в пользу разграниченности стадий интрузивного удлинения и формирования вторичной клеточной стенки вторичных волокон конопли Тонкостенные волокна наблюдали только в непосредственной близости к камбию, на расстоянии 3-4 слоев, а это значит, что и у вторичных волокон интрузивный рост непродолжителен и может продолжаться не более недели

1-е: 5605 ±591

2-е: О

1-е: 6227 ±753

2-е: 0

1-е: 6670 ± 664

2-е: 316 ± 216

1-е: 5779 ±334

2-е: 1435 ±669

1-е: 5018 ±225

2-е: 3280 ±719

1-е: 3541 ± 580

2-е: 7885± 932

1-е: 2582 ±210

2-е: 17162 ± 1280

1-е:5220 ±1844

2-е: 0

1-е: 5883 ±1080

2-е: 0

1-е:7585±861

2-е: 1669 ±768

1-е:7264 ±1012

2-е: 2834 ±1165

1-е: 7554 ±391

2-е: 4682 ±1005

1-е: 7270 ± S40 12-е: 5978 ± 1073

1-е: 6432 ± 349

2-е: 6894 ±966

1-е: 5566 ±537

2-е: 11451 ±3155

1-е: 4694 ± 120

2-е: 13323 ± 2655

1-е: 3395 ±434

2-е: 25581 ± 4218

1-е: 2945 ±263

2-е: 24850 ±3184

Фаза бутонизации (67 дней после посева)

Фаза начала созревания семян (117 дней после посева)

1,5

0,5

Рис. 2. Схема подсчета и число волокон на поперечных срезах стебля конопли сорта Диана. Участок поперечного среза стебля; 1-9 - междоузлия стебля; 1-е - количество первичных волокон на поперечном срезе стебля; 2-е - количество вторичных волокон на поперечном срезе стебля; ? - число волокон не установлено.

2.3. Формирование вторичной клеточной стенки волокон конопли

2.3.1. Состав клеточной стенки волокон конопли. Основную массу клеточной стенки волокон конопли составляла целлюлоза, содержание которой в первичных волокнах было 86,8±0,6%, во вторичных - 80,0±0,0%. Высокая доля целлюлозы, аксиальное расположение ее микрофибрилл (Roland, et а!., 1995) и низкая степень лигнификации клеточной стенки (Bonatti et al., 2004; Cronier et al., 2005) позволяют предполагать, что волокна конопли формируют клеточную стенку желатинозного типа.

Для сопоставления состава клеточных стенок первичных и вторичных волокон конопли мы отделяли их после частичной мацерации ткани. Моносахаридный

состав обычно анализируемых фракций, извлекаемых оксалатом аммония и щелочью у них сходен Можно отметь более высокое содержание ксилозы у вторичных волокон

Особый интерес для нас представляли полимеры, прочно связанные с целлюлозой, которые не извлекаются даже концентрированной щелочью В клеточной стенке волокон льна эти полимеры представлены тканеспецифичным галактаном, отработан метод выделения этих полисахаридов в полимерной форме, который заключается в растворении целлюлозы органическим растворителем, ее гидролизе целлюлазой и отделении матриксных полисахаридов путем гель-фильтрации (Сицапоу ^ а1, 2007Ь) Прочно связанные с целлюлозой полисахариды присутствовали и в первичных, и во вторичных волокнах и имели сходный состав Моносахариды большинства фракций представлены галактозой, рамнозой и галактуроновой кислотой (табл 1) Это свидетельствует о том, что полимеры построены аналогично тканеспецифичному полисахариду волокон льна и состоят из рамногалактуронанового остова и боковых цепочек из бета-1,4-гапактозы Возможность такого вывода подтвердили данные иммуноферментного анализа с использованием моноклонального антитела ЬМ5, результаты которого позволили установить присутствие [)-1,4-галактозы во фракциях полисахаридов, прочно связанных с клеточной стенкой волокон конопли Таким образом, наличие гапактозосодержащих полимеров, прочно связанных с целлюлозой - характерная черта клеточных стенок желатинозного типа

Табл 1 Содержание моносахаридов (мочь% мкг/мг клеточной стенки) во фракциях

прочно связанных с целлюлозой полисахаридов клеточной стенки первичных волокон конопли 1-4-фракции после деления полимера на колонке сСефарозой С 1.-4В___

№ фракции Рам Ара Гал I лю Кси, Ман* ГалК ГлюК

1, моль%. 23,6±0,| 0 1±0,1 28,7±0,1 0 1±0,1 0,3±0,1 47 1±Ю,3 0,1 ±0,0

мкг/\н К CT 0 Ü0 0 следы 0 2±0,0 следы следы 0,3±0 0 следы

2 моль% 22,3±0 1 0,8±0,2 26,1 ±0,5 0 0±0 0 2,2±0,2 47,3±1 I 1 3±0,1

мкг/мг К CT 0 2±0 0 следы 0 2±0 1 0 0±0 0 следы 0 5±0 0 следы

3 моль%, 11,5±2 2 1,9±0 2 30,8±3,2 0 3±0,0 16,9±0,1 31,2±6 1 7 5±0,6

мкг/мг К CT следы следы 0 1±00 следы 0,1±0 0 0,1±0 1 следы

4 моль%. 1 2±0,3 2,3*0,0 18,8±1,6 1±5 8 22,5±2,4 22,4±|0,2 1,6±0,1

мхг/мг К CT следы следы 0,1 ±0,0 0 2±0 0 0,3±0 0 0 2±0 1 следы

Примечание 'частично ксилоза и манноза представляют собой примеси, использованного

препарата целлюлазы

2 3 2 Ультраструктурный анализ клеточной стенки волокон конопли При анализе ультраструктуры волокон льна была выявлена интенсивная модификация отложенных слоев вторичной клеточной стенки (ОогеЬкоуа е1 а1, 2004, 2005) Для проверки ее наличия в волокнах конопли анализировали характер формирования вторичной клеточной стенки первичных и вторичных волокон У конопли, так же как у льна, не все волокна, находящиеся на одном уровне стебля, одновременно

наращивают вторичную клеточную стенку Для первичных волокон характерно, что первыми формируют вторичную клеточную стенку волокна, расположенные на периферии пучка (Esau, 1943, Gorshkova et al, 2004) Неравномерное утолщение волокон в пучке дает возможность проследить динамику формирования вторичной клеточной стенки на одном уровне стебля Вторичные волокна, расположенные на одном уровне стебля, не только имеют вторичную клеточную стенку различной толщины, но и находятся на разных стадиях развития, что связано с их образованием в результате деятельности вторичной меристемы Образцы для ультраструктурного анализа клеточной стенки волокон конопли отбирали из средней части стебля растений в фазе бутонизации

Вторичная клеточная стенка первичных волокон была более развита и достигала толщины в 7 мкм, тогда как клеточная стенка вторичных волокон на этом же уровне стебля не превышала 2 мкм (табл 2) Вторичная клеточная стенка как первичных, так и вторичных волокон была неравномерна по составу и структуре; наблюдали три различающихся слоя Sb S2, S3 Слои Si, S2 имели однородную структуру, слой S3 выглядел как «полосатый» Подобную структуру имела вторичная клеточная стенка флоэмных волокон льна так же присутствовал внутренний «полосатый» слой и наружный электроннопрозрачный слой (Сальников и др, 1993, Gorshkova et al, 2003, 2005), однако слой S) не был выражен так четко, как в волокнах конопли

Табл 2 Толщина вторичной клеточной стенки и отдельных ее слоев у первичных и вторичных флоэмных волокон конопли на поперечных срезах срединной части стебля

Толщина вторичной клеточной стенки, Толщина слоев вторичной клеточной стенки, мкм Суммарная толщина слоев, мкм п

мкм S, s2 S3

Первичные волокна

<1,5 0,22±0,04 0,58±0,13 0,40±0,04 1,19±0,09 5

1,5-3,0 0,19±0,01 1,61±0,19 0,52±0,09 2,32±0,22 7

3,0-4,5 0,26±0,02 2,51±0,11 0,75±0,03 3,52±0,13 И

>4,5 0,27±0,03 4,40±0,45 0,96±0,08 5,64±0,44 7

Вторичные волокна

<1,5 0,48±0,04 0,52±0,09 1,00±0,11 5

0,47±0,03 0,40±0,05 0,47±0,04 1,34±0,05 10

>1,5 0,51±0,02 0,97±0,10 0,58±0,03 2,07±0,10 22

Примечание п - число повторностей

После отложения слоя Б|, его толщина сохранялась постоянной на протяжении всего формирования вторичной клеточной стенки волокон конопли (табл 2) Во вторичных волокнах слой Б] был толще, чем в первичных и составлял, в среднем, 0,49 мкм, тогда как слой в первичных волокнах на разных этапах развития клетки составлял, в среднем, 0,25 мкм (табл 2)

В процессе формирования вторичной клеточной стенки волокон конопли вслед за слоем откладывался «полосатый» слой Бз (табл. 2). Слой Бз подвергался модификации и преобразовывался в 82, толщина которого в первичных и вторичных волокнах конопли возрастала в ходе развития (табл. 2, рис. 3). В то же время со стороны плазмалеммы происходило постоянное пополнение 5, слоя новыми полисахаридами клеточной стенки. В зрелых волокнах льна слой Бз исчезает (Сальников и др., 1993; СогэЬкоуа й а1., 2003, 2005), то же происходит и в волокнах конопли. Таким образом, для волокон конопли, так же как и для волокон льна, характерна интенсивная модификация новообразованных слоев вторичной клеточной стенки.

СП+ПКС ВКС ВКС ВКС ВКС ВКС

Э-) Бз $2 $2 $2 $2

I 11 1 о о

Рис. 3. Схема отложения слоев вторичной клеточной стенки в первичных и вторичных флоэмных волокнах конопли. СП - срединная пластинка, ПКС - первичная клеточная стенка, ВКС - вторичная клеточная стенка, 8,, 82, - слои вторичной клеточной стенки.

В цитоплазме волокон льна в период интенсивного формирования вторичной клеточной стенки обнаружена необычная динамика поведения пузырьков аппарата Гольджи (5а!шкоу et а)., 1993; ОогзЬкоуа й а1., 2005). В волокнах конопли в период синтеза желатинозных слоев вторичной клеточной стенки также были обнаружены пузырьки аппарата Гольджи, внешний вид и необычная динамика поведения которых были аналогичны пузырькам волокон льна.

2.3.3. Иммуномечение моноклональным антителом ЬМ11 клеточной стенки волокон конопли и льна. Отличительной чертой волокон конопли, по сравнению с волокнами льна, являлся четко различимый слой 81, что позволяет делать предположение об иной, отличной от слоев 82 и 53 его природе. В волокнах древесины напряжения формированию желатинозного слоя вторичной клеточной стенки предшествует отложение одного или нескольких слоев ксиланового типа (РаИп, 1990). Кроме того, в желатинозных волокнах древесины напряжения описано характерное расслаивание вторичной клеточной стенки на границе ксиланового и желатинозного слоев, что происходит вследствие фиксации (С1а1г е! а1., 2005). На поперечных срезах волокон конопли также наблюдали расслаивание, проходящее по границе слоя 81 с остальными слоями вторичной клеточной стенки. Во вторичных волокнах толщина слоя 81 выше, чем в первичных, при этом в составе клеточной стенки выше доля ксилозы. Все эти факты позволили сделать предположение о ксилановой природе слоя Б1 вторичной клеточной стенки волокон конопли.

Рис. 4. Иммуномечение клеточных стенок волокон конопли моноклональным антителом LM11: а - первичные волокна: б - вторичные волокна. СП - срединная пластинка; ИКС - первичная клеточная стенка: ВКС - вторичная клеточная стенка; Sb S2. S3-слои вторичной клеточной стенки. Bar - 1 мкм.

Для проверки предположения использовали метод иммуномечения клеточной стенки волокон конопли антителом на ксилан. Присутствие моноклонального антитела LM11, специфичного к эпитопам р-( 1 —>-4)-0-ксилана, наблюдали в слое S1 первичных и вторичных волокон (рис. 4а, б). Метка на ксилан отсутствовала в остальных слоях вторичной клеточной стенки волокон. В ксилеме метка распределялась равномерно по всей толщине вторичной клеточной стенки.

В клеточной стенке волокон льна отсутствовал четко выраженный слой St и, тем не менее, во внешней части вторичной клеточной стенки так же, как и в волокнах конопли, присутствовали эпитопы для антитела LM11. Распределение метки при этом было более рыхлым и неравномерным. Таким образом, во вторичной клеточной стенке желатинозного типа образованию желатинозного слоя всегда предшествует отложение ксиланового.

2.4. Тканеспецифичный галактан волокон конопли

Ключевую роль в биогенезе флоэмных волокон льна играет тканеспецифичный полимер клеточной стенки - (3-( 1 —>4)-D-ranaKTaH, присутствующий в буферорастворимой фракции волокон на этапе формирования вторичной клеточной стенки (Gorshkova et al., 1996, 2004, 2005). Тканеспецифичный галактан волокон льна представляет собой рамногалактуронан I с высокой степенью ветвле-

ния остатков рамнозы (до 90%) и с боковыми цепочками разной длины, состоящими из Р-1,4-галактозы; последние составляют основную массу полимера и определяют его название (Гурьянов и др, 2006, Gurjanov et al, 2007а) Предстояло выяснить, имеется ли полимер с аналогичными характеристиками в волокнах конопли

Биохимический анализ буферорастворимой фракции флоэмной части стебля конопли позволил установить присутствие высокомолекулярного (2000 кДа) полисахарида Элюирующий в этой области полисахарид был обнаружен и в первичных, и во вторичных флоэмных волокнах конопли, однако отсутствовал в ксилемной части стебля и в листьях. Не обнаружен высокомолекулярный полимер и в верхней части стебля, где расположены интрузивно удлиняющиеся волокна Следовательно, подобно галактану флоэмных волокон льна (Gorshkova et al, 1996, 2004, Gorshkova, Morvan, 2006), буферорастворимый полимер конопли - ткане- и стадиеспецифичен Анализ моносахаридов высокомолекулярного полимера волокон конопли показал, что основным моносахаридом была галактоза, содержание которой составляло от 35 до 50 моль%

Тканеспецифичный гапактан волокон льна эффективно метится антителом LM5, эпитопом которого служит тетрамер галактозы, связанный ß-(l—>4)-связыо (Jones et al, 1997) Иммуноферментный анализ с использованием антитела LM5 позволил установить присутствие ß-(l->4)-D-ranaicro3bi в тканеспецифичном полимере буферорастворимой фракции волокон конопли Полимеры, выделенные из различных участков стебля конопли (третье и восьмое междоузлие) имели различную интенсивность иммуномечения, при этом она была в сотни раз ниже, чем интенсивность иммуномечения галактана льна Вероятно поэтому, при иммуномечении LM5 ультратонких срезов не выявлена метка в слоях вторичной клеточной стенки первичных и вторичных волокон Результаты иммуномечения дают основание предполагать, что галактан конопли отличается от галактана льна более низким содержанием тетрамеров ß-(l—>4)-0-галактозы, и что его состав отличается в различных участках стебля.

Буферорастворимый полимер волокон конопли анализировали 'Н ЯМР спектрометрией 'Н ЯМР спектры, полученные при анализе полимера волокон сопоставляли с опубликованными данными спектров галактанов (Colquhoun et al, 1990, Davis et al, 1990, Гурьянов и др, 2006, Gurjanov et al, 2007b) Спектр ЯМР полисахарида молодых волокон конопли (восьмое междоузлие) сходен со спектром высокомолекулярного галактана льна (рис 5а, б) Сигналы в области 3,67 - 3,69 м д относятся к Н2 и Н5 1,4-связанной галактозе, пики в областях 3,76 - 3,79 м д -НЗ и Н6 1,4-гактозе Сигнал 4,17 мд относится кН4 1,4-связанной галактозе Сигналы в областях 3,53 и 3,91 м д относятся к Н2 и Н4 терминальной галактозе.

На 'Н ЯМР спектре полисахарида зрелых волокон конопли (третье междоузлие) наблюдали возрастание сигналов Н4 и Н2 терминальной галактозы в областях 3,91 и 3,53 мд, соответственно (рис 5в) Заметно сократилась интенсивность ответа в районе 3,79 м д по сравнению с сигналами в областях 3,76 -

3,79, Н6, 1,4-Са1

Рис 5 'Н ЯМР спектры буферорастворимых тканеспецифичных полисахаридов волокон льна и конопли, а - третье междоузлие стебля конопли, б - восьмое междоузлие стебля конопли, в - стебель льна (по Оиуапоу е! а!, 2007Ь)

3,69 м д Практически отсутствовал Н4 сигнал 1,4-связанной галактозы (4,17 мд) Сигналы в областях 3,69, 3,76 и 3,79 м д относятся к Н5, НЗ и Н6 терминальной галактозы, соответственно (рис 5в) Уширенные сигналы в спектрах полимеров волокон конопли и льна в районе 1,00-2,00 мд и 3,00-4,00 мд, вероятно, принадлежат белку (каталог сигналов ЯМР аминокислот, АМпсИ)

Буферорастворимый полимер волокон конопли, выделенный из третьего междоузлия стебля, содержал, вероятно, лишь следы 1,4-связанной галактозы Высокая интенсивность сигналов в областях 3,53 и 3,91 мд (рис 5е) свидетельствует о том, что полисахарид содержал главным образом терминальную галактозу Следовательно, в полимере из нижней части стебля конопли значительная доля боковых цепочек состояла только из одного остатка галактозы

Таким образом, ткане- и стадиеспецифичный полисахарид волокон конопли имел ряд характеристик, аналогичных тканеспецифичному галактану льна

1) буферорастворимый полимер волокон конопли при гель-фильтрации на Сефарозе СЬ-4В элюировал в области 2000 кДа, 2) основным моносахаром тканепецифичного полимера волокон конопли была галактоза, которая составляла 35-50 моль% полисахарида, 3) методами 'Н ЯМР спектрометрии и иммуномечения ЬМ5 в буферорастворимой фракции волокон конопли обнаружен р-1,4-тип связи галактозных остатков, 4) в клеточной стенке полимер обнаруживается во фракции полисахаридов, прочно связанных с целлюлозой.

Однако были выявлены некоторые особенности тканеспецифичного галактана волокон конопли Полисахарид волокон конопли имел значительно более низкое соотношение р-1,4-типа связи галактозных остатков по сравнению с другими типами связи, что выражалось в слабом иммуномечении антителом ЬМ5 его буферорастворимых фракций и слабых ответах на 'Н ЯМР спектрах.

Тканеспецифичный галактан волокон конопли, выделенный из разных участков стебля, различался по содержанию галактозы и соотношению ее линейных и терминальных остатков Это может указывать на вариабельность параметров галактана волокон конопли, которую сложно было ожидать, учитывая ткане- и стадие-специфичность полимера Это побудило нас сопоставить вариабельность состава галактана у разных образцов, отличавшихся по генотипу и условиям выращивания

2.5. Вариабельность параметров тканеспецифичного галактана желатинозных волокон

Для установления степени вариабельности тканеспецифичного галактана волокон различного происхождения был проведен анализ его содержания и средней степени полимеризации боковых цепочек При этом использовали растения льна 23 различных генотипов из коллекции ВНР, выращенных в разные годы и в различающися абиотических условиях. Общее количество проанализированных образцов составило 56 Содержание галактана в стеблях льна и конопли находилось в пределах от 1 до 9 мкг/см

Средняя степень полимеризации боковых галактановых цепочек тканеспецифичного полимера волокон льна в проанализированных образцах варьировала от 5 до 41 (рис 6) Тканеспецифичный галактан волокон конопли, выделенный из верней части стебля (восьмое междоузлие), имел среднюю степень полимеризации боковых цепочек равную 10 Этот же показатель для галактана, выделенного из нижней части стебля конопли (третье междоузлие) составил 3

В образцах одного и того же генотипа льна, собранных в различные сезоны или с различных делянок, отмечали как высокие, так и низкие значения для содержания тканеспецифичного галактана и средней длины его боковых цепочек (рис 6) Размах изменений этих показателей у одного генотипа сопоставим с их различиями у разных генотипов Это значительно затрудняет выделение генетической составляющей варьирования

Между тем исследуемый полисахарид - тканеспецифичный полимер клеток, формирующих клеточную стенку желатинозного типа Возникает вопрос, какие

Рис. 6. Средняя степень полимеризации боковых цепочек тканеспецифичного галактана волокон различных генотипов льна (соотношение галактозы и рамнозы, моль%/моль%). Значения для образцов одного и того же генотипа представлены столбцами с одинаковой заливкой.

Tt CH o—m CV3- —4 ГЧ гл Ш

(N Tf \or-m VOCT\ o O 00 GO GO

íNNn 00 i/YO Г- r- oo oo OO

E 1 ЧС r^r- Г- r- Г- t>

Cu« bsa ¿£¡ «

и

X. ж ä a- u. L. t.

Код генотипа в коллекции

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

именно характеристики этого полимера определяют его функциональную роль? Рамногалактуронан I с боковыми цепочками из р-1,4-галактозы может встречаться и в клеточных стенках других типов, во всяком случае, он выявляется в различных тканях с помощью антитела LM5 (Jones et al., 1997; McCartney et al., 2000, 2003). Отличительными чертами галактана желатинозных волокон могут быть: а) высокая степень полимеризации; б) высокий процент замещенных остатков рамнозы; в) сочетание в полимере длинных и коротких боковых цепочек; г) особый характер ветвления боковых цепочек; д) наличие минорных, не охарактеризованных пока компонентов (например, феруловой кислоты); е) небольшие количества остатков галактозы, тип связи которых отличается от ß-1,4-связи (например ß-1,3 или ß-1,6). Широкое варьирование состава галактана при отсутствии резких нарушений в формировании клеточной стенки волокон указывает, что этот полимер может иметь еще одну, неизвестную на данный момент функцию.

2.6. Блочный характер синтеза тканеспецифичного галактана желатинозных волокон

При анализе длины боковых галактозных цепочек тканеспецифичного галактана волокон льна обнаружили, что этот показатель имеет дискретный характер, что хорошо видно при ранжировании образцов по значению параметра, которое выявляет группы с очень близкими значениями (рис. 7). При этом различные образцы не отличались по положению пика, характерного для галактана на профиле элюции при гель-хроматографии на Сефарозе 4В. Этот пик всегда имел максимум в области 2000 кДа и снижался в области 900 кДа (Gorshkova et al., 2005;

ОогеЬкоуа, Могуап, 2006). У галактана с различной степенью полимеризации, который выходил в различных участках профиля элюции одного образца, существенных различий в составе моносахаридов не обнаружили. Т. е. фракции полисахарида, элюирующие в областях 2000 и 900 кДа, имели приблизительно равные значения средней степени полимеризации боковых галактановых цепочек. Ни один из остальных проанализированных показателей не имел дискретного характера.

50 п

№ значения

Рис. 7. Ранжированный (от меньшего к большему) ряд значений длин боковых цепочек тканеспецифичного галактана волокон льна со средними значениями выявленных дискретных групп. Разница между средними значениями дискретных групп достоверна (Р<0,001).

Данные о дискретности значений средней степени полимеризации боковых цепочек галактана представляют значительный интерес. Считают, что синтез полисахаридов в аппарате Гольджи происходит путем присоединения единичных моносахаридов (в активированной форме) к растущей цепочке полимера (Fry, 1988, с. 188; Carpita, 2000). Такой тип формирования полисахарида не может объяснить дискретный характер значений средней длины боковых цепочек, выявленный в наших экспериментах. Существуют немногочисленные работы, в которых показано, что различные полисахариды могут взаимодействовать друг с другом в аппарате Гольджи с образованием высокомолекулярных комплексов. Так происходит, например, в быстро удлиняющихся клетках злаковых, где арабиноксилан секретируется в виде комплекса молекул, соединенных ковалентнымн связями через мостики из феруловой кислоты (Fry, 1988). Синтезируемый микросомальной фракцией эпикотилей гороха галактан образует сложный высокомолекулярный комплекс, содержащий полигалактуроновую кислоту, рамногалактуронан I и ксилоглюкан, связанные, вероятно, ковалентно (Rizk et al., 2000; Abdel-Massih et al.,

2003). Молекулы ксилоглюкана могут связываться между собой в аппарате Гольджи так, что их масса возрастает с 300 до 2000 кДа, механизм этого процесса пока не ясен (Kerr, Fry, 2003) Судя по выявленному нами скачкообразному изменению средней степени полимеризации боковых цепочек галактана, при его формировании происходят взаимодействия полимерных участков, а значит, и сборка индивидуального полисахарида идет не по принципу, характерному для остальных полисахаридов клеточной стенки, когда сначала формируется остов, а затем боковые цепочки, а может иметь блочный характер

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализированы стадии биогенеза первичных и вторичных флоэмных волокон конопли Показано, что закономерности развития растительных волокон, установленные ранее на примере волокон льна (Gorshkova et al, 1996; 2003, 2005, Горшкова и др, 2003), имеют место при формировании волокон филогенетически отдаленного вида, а также волокон, образованных другой меристематической тканью. В волокнах различного происхождения интрузивное удлинение предшествует образованию вторичной клеточной стенки, а не сочетается с ним, как считалось ранее. Флоэмные волокна льна и конопли формируют вторичную клеточную стенку желатинозного типа В ходе ее образования синтезируется ткане-и стадиеспецифичный полисахарид, устроенный у различных волокон по сходному принципу остов из рамногалактуронана и боковые цепочки из р-1,4-галактозы Слои вторичной клеточной стенки желатинозных волокон подвергаются интенсивной модификации Формированию желатинозных слоев клеточной стенки предшествует отложение ксиланового слоя

При четко выраженных общих закономерностях, биогенез волокон различного происхождения имеет ряд особенностей Первичные флоэмные волокна льна и конопли относятся к числу наиболее длинных клеток Вторичные флоэмные волокна значительно короче, их интрузивный рост протекает с меньшей эффективностью Такое различие в размерах волокон связано, вероятно, с их расположением в стебле, механическими свойствами соседних тканей и величиной усилия, которое волокна вынуждены применять для осуществления интрузивного роста

В волокнах льна и конопли наблюдали различную степень выраженности ксиланового слоя вторичной клеточной стенки, что объясняет, вероятно, известную разницу в степени их лигнификации (Bonatti et al, 2004, Cromer et al, 2005) Лигнификация затрагивает внешние (ксилановые) слои вторичной клеточной стенки Она происходит на поздних стадиях развития волокон, поступающие из цитоплазмы мономеры лигнина должны проникнуть через толстый S2 слой, однако их полимеризация в желатинозных слоях не происходит Это делает клеточную стенку флоэмных волокон интересной моделью для изучения регуляции лигнификации

Неожиданным результатом работы стало установление вариабельности структуры тканеспецифичного полисахарида, присутствующего в волокнах на этапе формирования вторичной клеточной стенки, а также дискретности в значениях средней степени полимеризации его боковых цепочек Тем больший интерес представляет дальнейшее исследование метаболизма и функциональной роли этого полимера

Полисахариды желатинозного и ксиланового слоев различаются по химическому составу и характеру отложения Соответственно, расположение микрофибрилл целлюлозы имеет строго спиральную ориентацию в ксилановом слое и продольную в желатинозных слоях вторичной клеточной стенки флоэмных волокон льна (Roland et al, 1995) Кардинально отличный состав ключевых полисахаридов матрикса, сложная перестройка активности аппарата Гольджи, интенсивная модификация уже отложенных слоев клеточной стенки, наблюдаемые при формировании слоев с аксиальным расположением микрофибрилл целлюлозы, заставляют предполагать, что ориентация микрофибрилл определяется не только цитоскелетом, но и свойствами полисахаридов матрикса

Переход с синтеза первичной клеточной стенки на формирование вторичной у всех проанализированных волокон происходит всегда в строгой последовательности сначала образуется ксилановый тип вторичной клеточной стенки и только затем галактановый Осознание причин и механизмов смены типа синтезируемой клеточной стенки - одна из интересных задач для дальнейших исследований

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что период интрузивного роста первичных и вторичных флоэмных волокон конопли непродолжителен и отделен от стадии формирования вторичной клеточной стенки, аналогично характеру интрузивного удлинения волокон льна

2 Обнаружено, что в первичных и вторичных флоэмных волокнах конопли формирование клеточной стенки желатинозного типа сопровождается интенсивной модификацией уже отложенных слоев, подобной изменениям в структуре слоев клеточной стенки волокон льна.

3 Впервые установлено, что во флоэмных волокнах желатинозного типа формированию галактановых слоев предшествует синтез ксиланового слоя. Толщина и структура ксиланового слоя неодинаковы у волокон различного происхождения

4 Выявлен высокомолекулярный тканеспецифичный полисахарид клеточной стенки волокон конопли - Р-(1-»4)-галактан, присутствующий в буферорастворимой фракции волокон, находящихся на этапе формирования вторичной клеточной стенки

5 Установлено, что тканеспецифичный галактан волокон конопли образует прочно связанные с целлюлозой клеточной стенки комплексы, аналогично тканеспецифичному галакгану волокон льна

6 Впервые обнаружена высокая вариабельность состава тканеспецифичного галактана желатинозных волокон в пределах растений одного генотипа, а также в различных участках стебля Средняя степень полимеризации боковых галактановых цепочек тканеспецифичного полимера желатинозных волокон варьировала от 3 до 41.

7 Впервые установлено, что показатели длины боковых цепочек тканеспецифичного галактана волокон льна имеют дискретный характер, что позволяет выдвигать предположение о блочном характере сборки полисахарида в аппарате Гольджи.

Список публикаций по теме диссертации

1 Чернова, Т Е Этапы развития флоэмных волокон стебля льна /ТЕ Чернова // Материалы ХЫ Международной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» - Новосибирск, 2003 - С 42-43

2 Ультраструктурная характеристика роста и развития лубяных волокон льна / М В Агеева, А В Снегирева, Т.Е. Чернова, Т А Горшкова // V Съезд Общества физиологов растений России и Международная конференция «Физиология растений - основа фитобиотехнолопш» Сб тезисов - Пенза,2003 -С369

3 Стадии формирования лубяных волокон Liman usitalissimum L / Т А Горшкова, М В Агеева, В В Сальников, Н В Павленчева, А В Снегирева, Т.Е Чернова и др // Ботанический журнал -2003 -Т88 -№12 -С 1-11

4 Волокна склеренхимы стадии развития / ТЕ. Чернова, А В Снегирева, М В Агеева и др // Материалы VIII Молодежной конференции ботаников - Санкт-Петербург, 2004 - С 114

5 Dynamic polysaccharide of the fiber cell wall / N Pavlencheva, O Guijanov, V Salnikov, M Ageeva, S Chemikosova, T. Chernova et al // X Cell Wall Meeting Abstract book - Sorrento, Italy, 2004 -P126

6 Исследование волокон склеренхимы как предпосылка улучшения качества волокон льна / С Б Чемикосова, М В Агеева, В В Сальников, Н В Павленчева, Т Е. Чернова и др // Материалы Международной научно-практической конференции / Проблемы повышения технологического качества льна-долгунца - Торжок, 2005 -С 57-68

7 Формирование первичных и вторичных волокон конопли / ТЕ. Чернова, М В Агеева, С Б Чемикосова, Т А Горшкова // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института по переработке лубяных культур -2005 -№2 - С 6-13

8 Разнообразие растительных волокон и закономерности их формирования / Т.Е Чернова, Т А Горшкова, Н Б Брач, Е А Пороховинова // Годичное собрание Общества физиологов растений России и международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» Сб тезисов - Вологда, 2005 -С 184

9 Характеристика интрузивного роста флоэмных волокон льна-долгунца Linum

usitatissimum L / А В Снегирева, M В Агеева, В В Сальников, Т.Е. Чернова и др // Вопросы общей ботаники традиции и перспективы -41 / Материалы Международной научной конференции, посвященной 200-летию Казанской ботанической школы - Казань, 2006 - С 159-160

10 Биогенез растительных волокон различного происхождения / Т.Е. Чернова, MB Агеева, О П Гурьянов и др // Вопросы общей ботаники традиции и перспективы -41/ Материалы Международной научной конференции, посвященной 200-летию Казанской ботанической школы - Казань, 2006 - С 167-168

11 Маркеры желатинозных волокон / Т.Е. Чернова, М В Агеева, В В Сальников и др // Материалы I (IX) Международной конференции молодых ботаников - Санкт-Петербург, 2006 -С 216-217

12 Особенности функционирования аппарата Гольджи при формировании клеточной стенки желатинозного типа /НЕ Мокшина, Т А Горшкова, J10 Ягодина, М В Агеева, Н Н Ибрагимова, В В Сальников, Т Е. Чернова // Материалы I (IX) Международной конференции молодых ботаников - Санкт-Петербург,2006 -С 174

13 Биоэлектрическая составляющая сигнальных систем в координации развития растительных волокон / А В Снегирева, Т.Е. Чернова, А В Анисимов и др //11 Международный симпозиум «Сигнальные системы клеток растений Роль в адаптации и иммунитете» Сб тезисов -Казань,2006 - С207

14 Биогенез волокон склеренхимы / Т.Е. Чернова, А В Снегирёва, Н Е Мокшина, Т А Горшкова // Материалы годичного собрания Общества физиологов растений России и конференции «Физиология растений - фундаментальная основа современной фитобиотехнологии» - Ростов-на-Дону, 2006 - С 168

15 Анализ метаболизма индивидуального полимера клеточной стенки тканеспецифичный гапактан волокон льна / О П Гурьянов, С Б Чемикосова, П В Микшина, Т.Е. Чернова и др // Материалы VI съезда Общества физиологов растений России и Международной конференции «Современная физиология растений от молекул до экосистем» -41- Сыктывкар, 2007 - С 56-58

16 Биогенез растительных волокон / Т.Е Чернова, М В Агеева, В В Сальников и др II Материалы VI съезда Общества физиологов растений России и Международной конференции «Современная физиология растений от молекул до экосистем» -Ч 3 -Сыктывкар, 2007 -С 441-443

17 Чернова, ТЕ Биогенез растительных волокон / ТЕ Чернова, ТА Горшкова // Материалы Международного симпозиума «Клеточные, молекулярные и эволюционные аспекты морфогенеза» - Москва,2007 -С28-29

18 Tissue-specific galactan in secondary cell wall of gelatinous type / О Gurjanov, T. Chernova, S Chemikosova et al // XII Cell Wall Meeting Abstract book - Copenhagen, Denmark, 2007 / Physiologia Plantarum, 2007 - Vol 130 157

19 Вариабельность состава тканеспецифичного галактана волокон льна / Т.Е. Чернова, ОП Гурьянов, Н Б Брачидр //Физиология растений -2007 -Т 54, №6 - С 876-884

20 Чернова, Т.Е Биогенез растительных волокон / ТЕ Чернова, ТА Горшкова // Онтогенез -2007 -Т 38, №4 - С 271-284

Отпечатано в ООО «Печатный двор», г Казань, ул Журналистов, 1/16, оф 207

Тел 272-74-59, 541-76-41, 541-76-51 Лицензия ПД№7-0215 от 01.11.2001 г. Выдана Поволжским межрегиональным территориальным управлением МПТРРФ. Подписано в печать 3 07.2007г. Усл. п.л 1,5 Заказ № К-6446. Тираж 100 экх Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать - ризография.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Чернова, Татьяна Евгеньевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Разнообразие волокон склеренхимы

1.2. Подходы к классификации волокон

1.3. Биогенез растительных волокон

1.3.1. Инициация волокон

1.3.2. Рост волокон

1.3.3. Характер интрузивного роста волокон

1.3.4. Формирование вторичной клеточной стенки

1.3.5. Старение волокон

1.4. Характеристика волокон льна

1.4.1. Модификация клеточной стенки в ходе онтогенеза волокна льна

1.4.2. Тканеспецифичный галактан волокон льна

1.5. Характеристика волокон конопли

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2. 1. Растительный материал

2.2. Определение размеров и числа флоэмных волокон конпли и льна.

2.3. Подсчет числа волокон на поперечных срезах стебля конопли

2.4. Приготовление серийных поперечных срезов волокон конопли

2.5. Подготовка образцов конопли и льна для ультрамикроскопических и иммуноцитохимических исследований

2.5.1. Подготовка образцов для приготовления ультратонких срезов

2.5.2. Проведение иммуноцитохимической реакции с антителами к P-(l->4)-D - галактану и P-(l-»4)-D - ксилану на ультратонких срезах стеблей льна и конопли

2.6. Выделение и анализ полимеров клеточных стенок волокон конопли и льна

2.6.1. Выделение и анализ буферорастворимых полимеров волокон конопли и льна

2.6.2. Моносахаридный анализ полимеров клеточной стенки.

2.6.3. Выделение и анализ оксалатной и щелочной фракций клеточных стенок первичных и вторичных волокон конопли

2.6.4. Выделение и анализ полисахаридов, прочно связанных с целлюлозой клеточной стенки первичных и вторичных волокон конопли

2.7. Анализ корреляционных связей между параметрами качества льноволокна и характеристиками тканеспецифичного галактана волокон льна

2.8.'НЯМР спектрометрия

2.9. Иммуноферментный анализ

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Размеры и число первичных и вторичных флоэмных волокон конопли и льна

3.2. Характер интрузивного роста волокон конопли.

3.3. Формирование вторичной клеточной стенки волокон конопли

3.3.1. Состав клеточной стенки волокон конопли

3.3.2. Ультраструктурный анализ клеточной стенки волокон конопли

3.3.3. Иммуномечение моноклональным антителом LM11 клеточной стенки волокон конопли и льна

3.4. Тканеспецифичный галактан волокон конопли

3.5. Вариабельность параметров тканеспецифичного галактана желатинозных волокон

3.6. Блочный характер синтеза тканеспецифичного галактана желатинозных волокон

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биогенез флоэмных волокон конопли (Cannabis sativa L.) и льна (Linum usitatissimum L.): сравнительный анализ"

Постановка проблемы и ее актуальность

Волокно в понимании биологии растений - индивидуальная клетка, к числу основных характеристик, которой относятся исключительная длина (до нескольких сантиметров) и мощно развитая вторичная клеточная стенка, толщина которой многократно превосходит этот показатель для других типов клеток, достигая 20 мкм. Волокно - структурный элемент склеренхимы -механической ткани, придающей растительному органу прочность и упругость. Волокна склеренхимы, различные по происхождению, расположению среди тканей и типу клеточной стенки широко распространены среди высших растений.

Уникальные морфологические характеристики волокон делают их интересным объектом для изучения клеточных механизмов роста и формирования вторичной клеточной стенки растительных клеток. Известно, что за период биогенеза волокна проходят стадии, характерные для большинства растительных клеток. Однако при общем согласии относительно хода биогенеза волокон в целом существуют иногда, подчас противоречивые, точки зрения о продолжительности и механизмах осуществления отдельных стадий.

На примере первичных флоэмных волокон льна (Linum usitatissimum L.) недавно пересмотрены существовавшие представления о биогенезе растительных волокон (Горшкова и др., 2003; Gorshkova et al., 2003, 2005). Ранее считали, что волокна удлиняются месяцами, достигая своих огромных размеров за счет роста кончиков клетки; при этом срединная «более старая» часть клетки формирует вторичную клеточную стенку (Эзау, 1980; Fahn, 1990). При изучении ключевых стадий развития волокон - интрузивного роста и формирования вторичной клеточной стенки установлено, что удлинение волокон льна ограничено во времени до нескольких дней и происходит за счет роста всей поверхности клетки (Gorshkova et al., 2003; Ageeva et al., 2005). Эти волокна формируют особый, так называемый желатинозный, тип вторичной клеточной стенки. Обнаружен тканеспецифичный полисахарид, который прочно связывается с микрофибриллами целлюлозы (Gurjanov et al., 2007b), выявлена интенсивная модификация слоев вторичной клеточной стенки (Gorshkova et al., 2003,2005).

Однако вопрос о том имеет ли вышеприведенный характер развития первичных волокон льна место при биогенезе волокон, входящих в состав других, филогенетически отдаленных, видов растений, а также волокон, формирующихся в результате деятельности иной меристематической ткани, остается открытым. Сопоставление этапов развития флоэмных волокон различного происхождения могло бы позволить придать развиваемым представлениям более общий характер и выявить ключевые закономерности биогенеза волокон, а также отличительные черты, обеспечивающие разнообразие свойств волокон различного происхождения.

Для исследования в этом направлении нами были выбраны флоэмные волокна конопли (Cannabis sativa L.). Роды Linum и Cannabis представляют собой филогенетически отдаленные таксоны; они относятся к различным подклассам Dicotyledoneae. Растение конопли формирует не только первичные, но и вторичные флоэмные волокна, образующиеся за счет деятельности камбия.

Цель и задачи исследований

Целью представляемой работы являлось сопоставление биогенеза флоэмных волокон различного происхождения. Были поставлены следующие задачи:

1) проанализировать характер интрузивного роста первичных и вторичных волокон конопли и сопоставить его с интрузивным ростом волокон льна;

2) охарактеризовать состав клеточной стенки волокон конопли, в том числе для полимеров, прочно связанных с целлюлозой;

3) проанализировать ультраструктуру вторичной клеточной стенки волокон конопли и сопоставить ее с ультраструктурой волокон льна; оценить наличие постсинтетических модификаций клеточной стенки;

4) оценить наличие и охарактеризовать тканеспецифичный полимер флоэмных волокон конопли;

5) сопоставить состав тканеспецифичных полимеров волокон различного происхождения.

Научная новизна работы

В работе охарактеризованы отдельные стадии биогенеза флоэмных волокон конопли; проведено сопоставление развития первичных и вторичных флоэмных волокон, а также волокон льна и конопли, формирующих клеточную стенку желатинозного типа. Выявлены общие закономерности, к которым относятся: отделенность стадии интрузивного роста от стадии утолщения клеточной стенки, интенсивная постсинтетическая модификация слоев клеточной стенки, наличие тканеспецифичного высокомолекулярного галактана, построенного по сходному типу. Установлено, что этот полимер присутствует только на стадии формирования желатинозной клеточной стенки и во всех проанализированных волокнах прочно связывается с целлюлозой. Впервые обнаружено, что образованию галактановых слоев вторичной клеточной стенки желатинозных волокон предшествует отложение ксиланового слоя.

Впервые обнаружена высокая вариабельность состава ткане- и стадиеспецифичного галактана желатинозных волокон, наблюдаемая не только между различными видами растений, или между различными генотипами одного вида, но в пределах растений одного генотипа. Впервые показано, что показатели длины боковых цепочек тканеспецифичного галактана волокон льна имеют дискретный характер, что может свидетельствовать о блочном характере синтеза полимера в аппарате Гольджи.

Практическая ценность работы

Практическая значимость работы во многом определяется тем, что исследования проведены на хозяйственно ценных лубоволокнистых культурах - на растениях льна и конопли. Использование и дальнейшее усовершенствование разработанных представлений и методов позволит проанализировать биогенез волокон, связанных онтогенетически с другими тканями и входящих в состав других растительных органов, что в свою очередь определит дополнительные подходы к разработке классификации растительных волокон и к целенаправленному изменению их свойств.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на XLI Международной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2003), V съезде Общества физиологов растений России и Международной конференции «Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003), VIII Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), на X Международной конференции по клеточной стенке (Сорренто, Италия, 2004), на Международной научно-практической конференции (Торжок, 2004), на годичном собрании Общества физиологов растений России и Международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005), на Международной научной конференции, посвященной 200-летию Казанской ботанической школы (Казань, 2006), на I (IX) Международной конференции молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006), на II Международном симпозиуме «Сигнальные системы клеток растений: Роль в адаптации и иммунитете» (Казань, 2006), на годичном собрании Общества физиологов растений России и конференции «Физиология растений -фундаментальная основа современной фитобиотехнологии» (Ростов-на-Дону, 2006), на VI съезде Общества физиологов растений России и Международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007), на Международном симпозиуме «Клеточные, молекулярные, и эволюционные аспекты морфогенеза (Москва, 2007), на XI Международной конференции по клеточной стенке (Копенгаген, Дания, 2007), на конференциях молодых ученых КИББ КазНЦ РАН (2003, 2004, 2005) и итоговой конференции КИББ КазНЦ РАН (2007).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 20 работ.

Благодарности

Выражаю глубокую признательность моим научным руководителям д.б.н. Т.А. Горшковой и к.б.н. А.П. Ситникову за неоценимую помощь в постановке задач, обсуждении полученных результатов и всестороннюю поддержку. Приношу искреннюю благодарность за методическую помощь сотрудникам лаборатории механизмов роста растительных клеток КИББ КазНЦ РАН д.б.н. В.В. Сальникову и к.б.н. М.В. Агеевой (электронно-микроскопический и иммуноцитохимический анализ), к.б.н. О.П. Гурьянову (анализ прочно связанных с целлюлозой полисахаридов и 1Н ЯМР спектрометрия), к.б.н. Н.Н. Ибрагимовой (иммуноферментный анализ). Особую благодарность выражаю сотрудникам ВИР им. Н.И. Вавилова (группе под руководством д.б.н. Н.Б. Брач) за предоставление образцов коллекции генотипов льна и анализ качества льноволокна. Приношу искреннюю благодарность всем сотрудникам и аспирантам лаборатории механизмов роста растительных клеток КИББ КазНЦ РАН за активное обсуждение полученных результатов и теплую рабочую атмосферу.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста (включая иллюстрации и список цитируемой литературы) и состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, изложения и обсуждения результатов, заключения, выводов и списка литературы. В работе представлено 10 таблиц и 33 рисунка. Список литературы включает 154 источников, в том числе 31 - отечественных.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Чернова, Татьяна Евгеньевна

выводы

1. Установлено, что период интрузивного роста первичных и вторичных флоэмных волокон конопли непродолжителен и отделен от стадии формирования вторичной клеточной стенки, аналогично характеру интрузивного удлинения волокон льна.

2. Обнаружено, что в первичных и вторичных флоэмных волокнах конопли формирование клеточной стенки желатинозного типа сопровождается интенсивной модификацией уже отложенных слоев, подобной изменениям в структуре слоев клеточной стенки волокон льна.

3. Впервые установлено, что во флоэмных волокнах желатинозного типа формированию галактановых слоев предшествует синтез ксиланового слоя. Толщина и структура ксиланового слоя неодинаковы у волокон различного происхождения.

4. Выявлен высокомолекулярный тканеспецифичный полисахарид клеточной стенки волокон конопли - |3-(1-»4)-галактан, присутствующий в буферорастворимой фракции волокон, находящихся на этапе формирования вторичной клеточной стенки.

5. Установлено, что тканеспецифичный галактан волокон конопли образует прочно связанные с целлюлозой клеточной стенки комплексы, аналогично тканеспецифичному галактану волокон льна.

6. Впервые обнаружена высокая вариабельность состава тканеспецифичного галактана желатинозных волокон в пределах растений одного генотипа, а также в различных участках стебля. Средняя степень полимеризации боковых галактановых цепочек тканеспецифичного полимера желатинозных волокон варьировала от 3 до 41.

7. Впервые установлено, что показатели длины боковых цепочек тканеспецифичного галактана волокон льна имеют дискретный характер, что позволяет выдвигать предположение о блочном характере сборки полисахарида в аппарате Гольджи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализированы стадии биогенеза первичных и вторичных флоэмных волокон конопли. Показано, что закономерности развития растительных волокон, установленные ранее на примере волокон льна (Gorshkova et al., 1996; 2003, 2005; Горшкова и др., 2003), имеют место при формировании волокон филогенетически отдаленного вида, а также волокон, образованных другой меристематической тканью. В волокнах различного происхождения интрузивное удлинение предшествует образованию вторичной клеточной стенки, а не сочетается с ним, как считалось ранее. Флоэмные волокна льна и конопли формируют вторичную клеточную стенку желатинозного типа. В ходе ее образования синтезируется ткане- и стадиеспецифичный полисахарид, устроенный у различных волокон по сходному принципу: остов из рамногалактуронана и боковые цепочки из (3-1,4-галактозы. Слои вторичной клеточной стенки желатинозных волокон подвергаются интенсивной модификации. Формированию желатинозных слоев клеточной стенки предшествует отложение ксиланового слоя.

При четко выраженных общих закономерностях, биогенез волокон различного происхождения имеет ряд особенностей. Первичные флоэмные волокна льна и конопли относятся к числу наиболее длинных клеток. Вторичные флоэмные волокна значительно короче, их интрузивный рост протекает с меньшей эффективностью. Такое различие в размерах волокон связано, вероятно, с их расположением в стебле, механическими свойствами соседних тканей и величиной усилия, которое волокна вынуждены применять для осуществления интрузивного роста.

В волокнах льна и конопли наблюдали различную степень выраженности ксиланового слоя вторичной клеточной стенки, что объясняет, вероятно, известную разницу в степени их лигнификации (Bonatti et al., 2004; Cronier et al., 2005). Лигнификация затрагивает внешние (ксилановые) слои вторичной клеточной стенки. Она происходит на поздних стадиях развития волокон; поступающие из цитоплазмы мономеры лигнина должны проникнуть через толстый S2 слой, однако их полимеризация в желатинозных слоях не происходит. Это делает клеточную стенку флоэмных волокон интересной моделью для изучения регуляции лигнификации.

Неожиданным результатом работы стало установление вариабельности структуры тканеспецифичного полисахарида, присутствующего в волокнах на этапе формирования вторичной клеточной стенки, а также дискретности в значениях средней степени полимеризации его боковых цепочек. Тем больший интерес представляет дальнейшее исследование метаболизма и функциональной роли этого полимера.

Полисахариды желатинозного и ксиланового слоев различаются по химическому составу и характеру отложения. Соответственно, расположение микрофибрилл целлюлозы имеет строго спиральную ориентацию в ксилановом слое и продольную в желатинозных слоях вторичной клеточной стенки флоэмных волокон льна (Roland et al., 1995). Кардинально отличный состав ключевых полисахаридов матрикса, сложная перестройка активности аппарата Гольджи, интенсивная модификация уже отложенных слоев клеточной стенки, наблюдаемые при формировании слоев с аксиальным расположением микрофибрилл целлюлозы, заставляют предполагать, что ориентация микрофибрилл определяется не только цитоскелетом, но и свойствами полисахаридов матрикса.

Переход с синтеза первичной клеточной стенки на формирование вторичной у всех проанализированных волокон происходит всегда в строгой последовательнос-ти: сначала образуется ксилановый тип вторичной клеточной стенки и только затем галактановый. Осознание причин и механизмов смены типа синтезируемой клеточной стенки - одна из интересных задач для дальнейших исследований.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Чернова, Татьяна Евгеньевна, Казань

1. Принципы строения стебля лубо-волокнистых текстильных растений и методы его изучения / В.Г. Александров, К.Ю. Абесадзе, В.А. Насонов, М.С. Яковлев // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. -1932. Т. 3, № 2. - С.49-74.

2. Ботаника. Анатомия и морфология растений / А.Е. Васильев, Н.С. Воронин, А.Г. Еленевский, Т.Н. Серебрякова. -М.\ Просвещение, 1978. -478 с.

3. Стадии формирования лубяных волокон Linum usitatissimum L. / Т.А. Горшкова, М.В. Агеева, В.В. Сальников и др. // Бот. журн. 2003. - Т. 88, № 12.-С. 1-11.

4. Лен / Горшкова, Т.А. // Частная физиология полевых культур; Под ред. Е.И. Кошкина / Т.А. Горшкова, А.А. Жученко, С.Б. Чемикосова идр.-М.: Колосс, 2005. 344 с.

5. Горшкова, Т.А. Растительная клеточная стенка как динамичная система/Т.А. Горшкова. -М.: Наука, 2007. 426 с.

6. Характеристика структуры тканеспецифичного галактана волокон льна с использованием 1Н-ЯМР и MALDI-TOF-масс-спектрометрии / О.П. Гурьянов, Т.А. Горшкова, М. Кабел, Я. Ван Дам // Биоорганическая химия. 2006. - Т. 32, № 6. - С. 1-11.

7. Дьяконов, А.П. К материалам по изучению конопляного стебля / А.П. Дьяконов //Научно-агрономический журнал. -1927.- № 1. С.34-37.

8. Жуковский, П.М. Ботаника/П.М. Жуковский. М.: Колос, 1982.623 с.

9. Иванов, В.Б. Клеточные основы роста растений / В.Б. Иванов. М.: Наука, 1974.- 222с.

10. Конопля; Под ред. П.Ф. Панченко, А.С. Хренникова, Н.Н. Гришко. — М.: Сельхозгиз, 1938. С. 5-3 7.

11. Конопля; Под ред. Г.И Сенченко, А.И. Аринштейн, М.А. Тимонина -М.: Сельхозгиз, 1963. С. 17-36.

12. Лакин, Г.Ф. Биометрия /Г.Ф. Лакин. М.: Высшая школа, 1990.352 с.

13. Лесин, Б.В. О характере изменения выхода и качества волокна по зонам стебля конопли и повышении качества сырья / Б.В. Лесин // Конопля и лубяные культуры. -1956. Вып. 23. - С.84-94.

14. Лотова, Л.И. Морфология и анатомия высших растений / Л.И. Лотова. М.: Эдиториал УРСС, 2001. - 526 с.

15. Магитт, М.С. Основы технической анатомии лубяных культур /М.СМагитт. -М.: Сельхозгиз, 1948. 96 с.

16. Методы технологической оценки льна и конопли М., 1981. -С. 5-67.

17. Ордина, Н.А. Структура лубоволокнистых растений и ее изменение в процессе переработки / Н.А. Ордина. М.: Легкая индустрия, 1978.-127 с.

18. Полевой, В.В. Физиология роста и развития растений / В.В. Полевой, Т.С. Саламатова. -Л.: Изд-во Ленинграгр. Ун-та, 1991.-238 с.

19. Раздорский, В.Ф. Анатомия растений / В.Ф Раздорский. М.: Советская наука, 1949. - 524 с.

20. Раздорский, В.Ф. Архитектоника растений / В.Ф Раздорский. -М.: Советсткая наука, 1955. 432 с.

21. Рейвн, П. Современная ботаника: В 2 т.: Пер. с англ. /П. Рейвн, Р. Эверт, С. Айкхорн. -М.: Мир, 1990. Т.1. 458 с.

22. Ультраструктурный анализ лубяных волокон / В.В. Сальников, М.В. Агеева, В.Н. Юмашев, В.В. Лозовая // Физиология растений. 1993. - Т. 40, Nq 3. - С. 458-464.

23. Словарь ботанических терминов; Под общ. ред. Дудки И. А. -Киев: Наукова думка, 1984. 308 с.

24. Использование метода ЯМР для характеристики интрузивного роста растительных волокон / А.В. Снегирева, М.В. Агеева, В.Н. Воробьев и др. //Физиологиярастений,- 2006.- Т 53, № 2. С. 182-187.

25. Тахтаджян, A.JI. Система и филогения цветковых растений / A.JI. Тахтаджян. -М.: Наука, 1966. 612 с.

26. Онтогенетическое развитие клеток волокна у разных генотипов льна-долгунца /H.JI. Трухановец, В.В. Рубан, В.П. Ильченко, JI.B. Хотылева // Докл. НАНБеларуси. 2001. - Т. 45, № 2. - С.86-88.

27. Тутаюк, В.Х. Анатомия и морфология растений /В.Х. Тутаюк. -М.: Высшая школа, 1980. -317 с.

28. Хржановский, В.Г. Курс общей ботаники / В.Г. Хржановский. -М.: Высшая школа, 1982. с. 384.

29. Формирование флоэмных волокон льна в условиях почвенной засухи / С.Б. Чемикосова, Н.В. Павленчева, О.П. Гурьянов, Т.А. Горшкова // Физиология растений. 2006. - Т. 53, № 5. - С. 739 -746.

30. Эсау, К. Анатомия растений: Пер. с анг. / К. Эсау. М.: Мир, 1969. - 564 с.

31. Эзау, К. Анатомия семенных растений: В 2 т: Пер. с анг. / К Эзау. -М.: Мир, 1980. -2т.-с. 558.

32. Abdel-Massih, R.M. In vitro biosynthesis of l,4-J3-galactan attached to a pectin-xyloglucan complex in pea / R.M. Abdel-Massih, E.A-H. Baydoun, C.T. Brett //Planta. 2003. - Vol. 216. - P. 502-511.

33. Intrusive growth of flax phloem fibers is of intercalary type / M.V. Ageeva, B. Petrovska, H. Kieft et al. //Planta. 2005. - Vol. 222. - P.565-574.

34. Aldaba, V.C. The structure and development of the cell wall in plants I. Bast fibers of Boehmeria and Linum / V.C. Aldaba // Amer. J. Bot. -1927. Vol. 14. -P. 16-22.

35. Aloni, R. Role of auxin and gibberellin in differentiation of primary phloem fibers / R. Aloni//Plant Physiol. 1979. - Vol. 63. - P.609-614.

36. Aloni, R. Role of cytokinin in differentiation of secondary xylem fibers / R.Aloni//Plant Physiol. -1982. Vol. 70. - P.1631-1633.

37. Anderson, D.B. A microchemical study of the structure and development of flax fibers/D.B. Anderson //Amer. J. Bot. -1927. Vol. 14, № 1. - P. 187-211.

38. Asymmetric expression of a poplar ACC oxidase controls ethylene production during gravitational induction of tention wood / S. Andersson-Gunneras, J.M. Hellgren, S. Bjorklund, Sh. Regan, Th. Moritz // The Plant Journal. 2003. Vol. 34. -P.339-349.

39. Polar-localised poplar K+ channel capable of controlling electrical properties of wood-forming cells / M. Arend, A. Stinzing, C. Wind et al. // Planta. -2005.-Vol. 223.- P.140-148.

40. Awano, T. Xylan deposition on secondary wall of Fagus crenata fiber / T. Awano, К Takabe, M. Fujita //Protoplasma. 2002. - Vol. 219, № 1-2. - P.106-115.

41. Baba, K. Relation between developmental changes on anatomical structure and on protein pattern in differentiating xylem of tention wood / K. Baba, T. Asada, THayashi //J. WoodSci. 2000. - Vol. 46. - P. 1-7.

42. Blyth, A. Origin of primary extraxylary stem fibers in dicotyledons / A. Blyth // Univer. California Publ. Bot. 1958. - Vol. 30. - P. 145-232.

43. Histochemical and supramolecular studies in determining quality of hemp fibres for textile applications / P.M. Bonatti, Ch. Ferrari, B. Focher et al. // Euphytica. 2004. - Vol. 140. -P.55-64.

44. Evolution of xylem lignification and hydrogeltransport regulation / С. K. Boyce, M. A. Zwieniecki, G. D. Cody et al. // PNAS. 2004. - Vol. 101, № 50. -P. 17555-17558.

45. Bozzola, J.J. Electron Microscopy. Second Edition, / J.J. Bozzola, L.D. Russell. Sudbury: Jones and Bartlett Publishers, Inc., 1999. - 670p.

46. The cell wall // Carpita, N. Biochemistry and molecular biology of plants / N. Carpita, M. McCann. Am. Soc. of Plant Physiologists. - 2000. -P.52-108.

47. Chaffey, N. A cytoskeletal basis for wood formation in angiosperm trees: the involvement of cortical microtubules / N. Chaffey, J. Barnett, P. Barlow // Planta. -1999. Vol. 208. - P. 19-30.

48. Clair, B. On the detachment of gelatinous layer in tension wood fibre f

49. B. Clair, B. Thibaut, J. Sugiyama//J. WoodSci. 2005. - Vol. 51. - P.218-221.

50. Clark W.D. Botany. Plant form and function: 2 Vol. Dubuque: Wm.

51. C. Brown Com., 1995. Vol. 1. 541 p.

52. Crang, R.F.E. Plant anatomy / R.F.E. Crang, A. Vasilyev www/ plantanatomy2001\index.html. - 2001.

53. Cronier, D. Structure and chemical composition of bast fibers isolated from developing hemp stem / D. Cronier, B. Monties, B. Chabbert // J. Agric. Food Chem. 2005. - Vol. 53. - P.8279-8289.

54. Cronshaw, J. The effect of plant growth substances on the development of tension wood in horizontally inclined stems of Acer rubrum seedlings / J. Cronshaw, Ph.R. Morey//Protoplasma. -1968. Vol. 65. - P.379-391.

55. Isolation and an NMR study of pectins from flax (Linum usitatissimum L.) /E.A. Davis, C. Derouet, H.C. Herve du Penhoat, C. Morvan // Carbohydrate Research. -1990. Vol 197. - P.205-215.

56. Colorimetric method for determination of sugars and related substances / M. Dubois, K.A. Gilles, J.K. Hamilton et al. // Anal. Chem. 1956. - Vol. 28. -P.350-356.

57. Engels, F.M. Function of Golgi vesicles in relation to cell wall synthesis in germinating Petunia pollen. II. Chemical composition of Golgi vesicles and pollen tube wall/F.M. Engels//Acta. Bot. 1974. - Vol. 23. - P.81-89.

58. Esau, K. Vascular differentiation in the vegetative shoot of Linum. I. The procambium /K. Esau//Amer. J. Bot. -1942. Vol. 29. - P. 738-747.

59. Esau, K. Vascular differentiation in the vegetative shoot of Linum. II. The first phloem andxylem/K. Esau//Amer. J. Bot. 1943a. - Vol. 30. - P.248-255.

60. Esau, K. Vascular differentiation in the vegetative shoot of Linum. III. The origin of bast fibers /К. Esau//Amer. J. Bot. 1943b. - Vol. 30. - P.579-586.

61. Esau, K. Plant anatomy / K. Esau. New York: John Wiley & Sons Inc.; London: Chapman & Hall, Ltd, 1953. - 733 p.

62. Fahn, A. Plant Anatomy / A. Fahn. Oxford: Pergamon Press., 1990.587p.

63. Fisher, J.B. Tension wood fibers are related to gravitropic movement of red mangrove (Rhizophora mangle) seedlings / J.B. Fisher, P.B. Tomlinson // J. Plant Res. 2002. - Vol 115. - P. 39-45.

64. Fry, S.C. The growing plant cell wall: chemical and metabolic analysis /S.C. Fry. London: Longman Sci. and Technic., 1988. - 333 p.

65. Identification and partial characterization ofproteins and proteoglycans encrusting the secondary cell walls of flax fibres / R. Girault, I. His, C. Andeme-Onzighi et al //Planta. 2000. - Vol. 211. - P.256-264.

66. Cell-wall polysaccharides of developing flax plants / T.A. Gorshkova, S.E. Wyatt, V.V. Salnikov et al //Plant. Physiol. 1996. - Vol. 110, № 2. - P.721-729.

67. Composition and distribution of cell wall phenolic compounds in the flax (Linum usitatissimum L.) stem tissues / T.A. Gorshkova, V.V. Salnikov, N.M. Pogodina et al //Ann. Bot. 2000. - Vol. 85. - P.477-486.

68. Snap point: a transient point in Linum usitatissimum bast fiber development/T.A. Gorshkova, V.V. Salnikov, S.B. Chemikosova etal. //Ind. Crops and Products. 2003. - Vol. 18. - P.213-221.

69. Occurrence of cell-specific galactan is coinciding with bast fibre developmental transition in flax / T.A. Gorshkova, S.B. Chemikosova, V. V. Salnikov et al //Ind. Crops and Products. 2004. - Vol. 19. - P.217-224.

70. Tissue-specific processes during cell wall formation in flax fiber / T.A. Gorshkova, M. Ageeva, S. Chemikosova, V. Salnikov // Plant Biosystems. 2005. -Vol. 139, № 1. - P.88-92.

71. Gorshkova, T. Secondary cell-wall assembly in flax phloem fibers: role ofgalactans/T. Gorshkova, C. Morvan//Planta. 2006. - Vol. 223. -P. 149-158.

72. Expansins abundant in secondary xylem belong to subgroup A of the a-expansin gene family / M. Gray-Mitsumune, E.J. Mellerowicz, H. Abe et al // Plant Physiol. 2004. - Vol. 135. - P. 1552-1564.

73. Gritsch, C.S. Developmental changes in cell wall structure of phloem fibres of the bamboo Dendrocalamus asper / C.S. Gritsch, G. Kleist, R.J. Murphy // Ann. Bot. 2004. - Vol. 94, № 4. - P.497-505.

74. Gritsch, C.S. Ultrastructure of fibre and parenchyma cell walls during early stages of culm development in Dendrocalamus asper / C.S. Gritsch, R.J. Murphy//Ann. Bot. -2005. Vol. 95. - P. 619-629.

75. MALDI-TOF MS evidence for the linking of Flax bast fibre galactan to rhamnogalacturonan backbone / O.P. Gurjanov, T.A. Gorshkova, M. Kabel et al. // Carbohydr. Polymers. 2007a. - Vol. 67. - P.86-96.

76. Tightly bound to cellulose polysaccharides of flax fibre cell wall: isolation and identification / O.P. Gurjanov, N.N. Ibragimova, 0.1. Gnezdilov, T.A. Gorshkova // Carbohydr. Polymers. 2007b (submitted).

77. Hannuksela, T. NMR structural determination of dissolved O-acetylated galactoglucomannan isolated from spruce thermomechanical pulp / T. Hannuksela, C. Herve du Penhoat / Carbohydrate Research. 2004. - Vol. 339. - P. 301-312.

78. Immunocytochemical and chemical analyses of Golgi vesicles isolated from the germinated pollen of Camellia japonica / Y. Hasegawa, S. Nakamura, S. Kakizoeetal. //J. Plant Research. -1998. Vol. 111. - P.421-429.

79. Ultrastructural study of secondary wall formation in the stem fiber of Phyllostachys pubescens / X.-Q. He, Y.-Q. Wang, Y.-X. Ни, J.-X. Lin // Acta Botanica Sinica. 2000. - Vol. 42 (10). - P. 1003-1008.

80. Hellgren, J.M. Patterns of auxin distribution during gravitational induction of reaction wood in poplar and pine / J.M. Hellgren, K. Olofsson, B. Sundberg//Plant Physiol.-2004. Vol. 135 (1). - P.212-220.

81. Hock, C. W. Microscopic structure of flax and related bast fibers / C. W. Hock//J. Res. Nat Bureau Std. -1942. Vol. 29. - P.41-50.

82. Anatomical characteristics of the secondary phloem in branches of Zelkova serrata Makino / Y-Sh. Hsu, Sh-J. Chen, Ch-M. Lee, L-L. Kuo-Huang // Bot. Bull. Acad. Sin. 2005. - Vol. 46. - P. 143-149.

83. Jay, V. Antony van Leeuwenhoek / V. Jay // Arch. Pathol. Lab. Med. -2002. -Vol. 126.- P.658-659.

84. Effects of applied gibberellins and uniconazol-P on gravitropism and xylem formation in horizontally positioned Fraxinus mandshurica seedlings / Sh. Jiang, I. Furukawa, T. Honma et al. //J. WoodSci. -1998. Vol. 44. - P.385-391.

85. Jones, L. Localization of pectic galactan in tomato cell wall using a monoclonal antibody specific to (l-4)-fi-D-galactan / L. Jones, G. Seymour, J.P. Knox// Plant Physiol. -1997. Vol. 113. - P. 1405-1412.

86. Detection in situ and characterization of lignin in the G-layer of tention wood fibres of Populus deltoids / J.P. Joseleau, T. Imai, K. Kuroda, K. Ruel // Planta. 2004. - Vol. 219 (2). - P. 338-345.

87. Jourez, B. Anatomical characteristics of tension wood and opposite wood in young inclined stems of poplar (Populus euramericana cv "Ghoy") / B. Jourez, A. Riboux, A. Leclercq//IAWA J. 2001. - Vol. 22, № 2. - P. 133-157.

88. Influence of the growth stage of industrial hemp on chemical and physical properties of the fibres / A. Keller, M. Leupin, V. Mediavilla, E.Wintermantel//Ind. Crops and Products. 2001. - Vol. 13 (1). - P.35-48.

89. Kerr, E.M. Pre-formed xyloglucans and xylans increase in molecular weight in three distinct compartments of a maize cell suspension culture / E.M. Kerr, S.C. Fry//Planta. 2003. - Vol. 217.-P.327-339.

90. Plant body weight-induced secondary growth in Arabidopsis and Its transcription phenotype revealed by whole-transcriptome profiling / J.-H. Ко, K.-H. Han, S. Park, J. Yang//Plant Physiol. 2004. - Vol. 135. - P. 1069-1083.

91. Kundu, B.C. Origin and development of fibres in Ramie (Boehmeria nivea Gaud.) /B.C. Kundu, S. Sen //Proc. Nat. Inst. Sci. (India). -1960. Vol. 26. -P. 190-198.

92. Kundu, B.C. Fine structure of Jute fibre / B.C. Kundu, N.S. Rao // J. Indian botSoc. -1975. Vol. 54. P.85-94.

93. Poplar genes encoding fasciclin-like arabinogalactan proteins are highly expressed in tention wood / F. Lafarguette, J-Ch. Leple, A. Dejardin et al. // New Phytologist. 2004. - Vol. 164. - P. 107-121.

94. Lam, Т. В. T. Structural characteristics of cell walls of kenaf (Hibiscus cannabinus L.) and fixation of carbon dioxide / Т. В. T. Lam, H. Keko, K. Iiyama // J. Wood Sci. 2003. - Vol. 49. - P.255-261

95. Lamport, D.T.A. Salt stress upregulates periplasmic arabinogalactan proteins: using salt stress to analyse AGP function / D.T.A. Lamport, M.J. Kieliszewski, A.M. Showalter//New Phytologist. 2006. - Vol. 169. -P.479-492.

96. Poplar potassium transporters capable of controlling K+ homeostasis and K+ -dependent xylogenesis / K. Langer, P. Ache, D. Geiger et al. // The Plant Journal. -2002. Vol. 32. -P.997-1009.

97. Lee, К. B. infrastructure and development of nonarticulated laticifers in seedlings of Euphorbia maculate L. / К. B. Lee, P.G. Mahlberg //J. Plant Biol. -1999. Vol. 42, № 1. - P.57-62.

98. Lev-Yadun, S. Fibres and fibre-sclereids in wild-type Arabidopsis thaliana/S. Lev-Yadun//Ann. Bot. -1997. Vol. 80. -P. 125-129.

99. Lev-Yadun, S. Intrusive growth the plant analog of dendrite and axon growth in animals /S. Lev-Yadun //New Phytologist. - 2001. - Vol. 150. - P.508-512.

100. Lev-Yadun, S. The effect of submergence on ontogeny of cambium and secondary xylem and on fiber lignification in inflorescence stems of Arabidopsis / S. Lev-Yadun, M.A. Flaishman //IAWA J. 2001. - Vol. 22, № 2. - P. 159-169.

101. Lev-Yadun, S. The inflorescence stem fibers of Arabidopsis thaliana Revoluta (ifll) mutant / S. Lev-Yadun, S.E. Wyatt, M.A. Flaishman // J. Plant Growth Regul. 2005. - Vol. 23. - P. 301-306.

102. Determination of phenolic structures in flax fibre by solid state 13 С NMR / G.D. Love, C.E. Snape, M.C. Jarvis, I.M. Morrison // Phytochemistry. -1994. Vol. 35. - P. 489-492.

103. Temporal and spatial regulation of pectin (1-+4)- fi-D-galactan in cell walls of developing Pea cotyledons: implications for mechanical properties / L. McCartney, A.P. Ormerod, M.J. Gidley, J.P. Knox // Plant J. 2000. - Vol. 22. -P. 105-113.

104. Cell wall pectic (l-*4)-p-D-galactan marks the acceleration of cell elongation in the Arabidopsis seedling root meristem / L. McCartney, C.G. Steele-King, E. Jordan, J.P. Knox//Plant J. 2003. - Vol. 33. - P.447-454.

105. Plant fibres: botany, chemistry and processing for industrial use / G. J. McDougall, I. M. Morrison, D. Stewart et al. //J. Sci. Food Agric. 1993. - Vol. 62. -P. 1-20.

106. Unravelling cell wall formation in the woody dicot stem / E.J. Mellerowicz, M. Baucher, B. Sundberg, W. Boerjan // Plant Molecular Biology. -2001. Vol. 47. - P.329-274.

107. Meloche, Ch.G. A cortical band of gelatinous fibers causes the coiling of redvine tendrils: a model based upon cytochemical and immunocytochemical studies / Ch.G. Meloche, J.P. Knox, КС. Vaughn // Planta. 2007. - Vol. 225. -P. 485-498.

108. Environmental and auxin regulation of wood formation involves members of the Aux/IAA gene family in hybrid aspen / R. Moyle, J. Schrader, A. Stenberg et al. //Plant J. 2002. - Vol. 31, № 6. - P. 675-685.

109. Nageli, C. Ueber den inneren Bau der vegetabilischen Zellmembranen. / C. Nageli//Sitzungsd. Bay. Akad. Wiss. Munchen. -1864. Vol. 2. P. 114-171.

110. Nieminen, KM. A weed for wood? Arabidopsis as a genetic model for xylem development / KM. Nieminen, L. Kauppinen, Y. Helariutta // Plant Physiol. -2004.-Vol. 135.-P.653-659.

111. Transcript profiling of Eucalyptus xylem genes during tension wood formation /E. Paux, V. Carocha, C. Marques et al. //New Phytologist. 2005. - Vol. 167. - P.89-100.

112. Lignification and tension wood / G. Pilate, B. Chabbert, B. Cathala et al. //C. R. Biologies. 2004a. - Vol. 327. - P.889-901.

113. Tension wood as a model for functional genomics of woodformation / G. Pilate, A. Dejardin, F. Laurans, J. -Ch. Leple // New Phytol. 2004b. - Vol. 164. -P.63-72.

114. Plomion, Ch. Wood formation in trees / Ch. Plomion, G. Leprovost, A. Stokes //Plant Physiology. 2001. - Vol. 127. - P. 1513-1523.

115. Orientation of microfibrils and microtubules in developing tension-wood fibres of Japanese ash (Fraxinus mandshurica var. japonica) / A.K.M.A. Prodhan, R. Funada, J. Ohtani et al. //Planta. 1995a. - Vol. 196. - P.577-585.

116. Ultrastructural investigation of tension wood fibre in Fraxinus mandshurica Rupr. var. japonica Maxim /A.K.M.A. Prodhan, J. Ohtani, R. Funada etal. //Annals of Botany. 1995b. - Vol. 75. - P.311-317.

117. Ramsey, J.C. Ultrastructural aspects of early stages in cotton fiber elongation/ J.C. Ramsey, J.D. Berlin //Amer. J. Bot. -1976. Vol. 63, № 6. - P.868-876.

118. Reichert, G. Hemp (Cannabis sativa) / G. Reichert // Bi-weekly Bulletin (Government of Canada). -1994. Vol 7, № 23.-P. 1-6.

119. Reynolds, E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy / E.S. Reynolds //J. Cell Biol. 1963. - Vol. 17. -P.208-213.

120. Protein- and pH-dependent binding of nascent pectin and glucuronoarabinoxylan to xyloglucan in Pea / S.E. Rizk, R.M. Abdel-Massih, E.A.H. Baydoun, C.T. Brett//Planta. 2000. - Vol. 211. - P.423-429.

121. Roach, M.J. Microarray analysis of flax (Linum usitatissimum L.) stems identifies transcripts enriched in fibre-bearing phloem tissues / M.J. Roach, M.K. Deyholos//Mol. Genet Genomics. 2007. - Vol. 278, № 2. -P. 149-165.

122. Roelofsen, P.A. Contradictory data of spiral structure in the secondary cell wall offibres offlax, hemp and ramie/ P.A. Roelofsen // Textile Res. J. -1951. ~ Vol. 21. P. 412-418.

123. Roland, J-C. Dynamique du positionnement de la cellulose dans les parois des fibres textiles du lin (Linum usitatissimum) / J.-C. Roland, M. Mosiniak, D. Roland//Acta Bot. Gallica. -1995. Vol. 142. -P.463-484.

124. Cotton fiber initiation and histodifferentiation // Ryser, U. Cotton fibers. Developmental biology quality improvement, textile processing / U. Ryser. New York: Haworth Press, 1999. - P.l-45.

125. Sachs, T. The induction of fibre differentiation in Peas / T. Sachs // Annals of Botany. -1972. Vol. 36. -P. 189-197.

126. Salnikov, V. V. Microscopy of cell wall formation in flax bast fibre / V. V. Salnikov, J.E.G. van Dam, V.V. Lozovaya //Natural Fibres. 1998. - Vol. 2. -P. 187-194.

127. Schoch-Bodmer, H. Das spitzenwachstum der fasern bei Linum perenne L. /Н. Schoch-Bodmer, P. Huber//Experientia. -1945. Vol. 1/9. -P.327-328.

128. Schoch-Bodmer, H. Das spitzenwachstum der bastfasern bei Linum perenne/H. Schoch-Bodmer, P. Huber//Ber. Schweiz. Bot. Ges. -1951. Vol. 61. -P.377-404.

129. Characterisation of grass fibres / M. Sfiligoj Smole, T. Kreze, S. Strnad et al. // Jornal of material science. 2005. - Vol. 40. - P.5349-5353.

130. Fractionation and characterization of polysaccharides from abaca fibre / R.Sun, J.M. Fang, A. Goodwin et al. // Carbohydrat Polimers. 1998a. - V. 37. -P.351-359.

131. Isolation and characterization of polysaccharides from abaca fibre / R. Sun, J.M. Fang, A. Goodwin et al. // J. Agric. Food Chem. 1998b. - Vol. 46. -P.2817-2822.

132. Tammes, T. Der Flachsstengel. Eine statistisch-anatomische / T. Tammes. Haarlem: Erven Loosjes, 1907.- 285p.

133. Tiwari, S.C. Cotton (Gossypium hirsutum) seed trichomes expand via diffuse growing mechanism / S.C. Tiwari, T.A. Wilkins // Can. J. Bot. 1995. Vol. 73.-P.746-757.

134. Tomlinson, P.B. Development of gelatinous (reaction) fibers in stems of Gnetum gnemon (Gnetales) / P.B. Tomlinson //American Journal of Botany. 2003. - Vol. 90 (7). - P.965-972.

135. Tomlinson, P.B. Development of nonlignified fibers in leaves of Gnetum gnemon (Gnetales) / P.B. Tomlinson, J.B. Fisher // American Journal of Botany. -2005. Vol. 92. - P. 383-389.

136. Uggla, C. Indole-3-acetic acid controls cambial growth in scots pine by positional signaling / C. Uggla, E.J. Mellerowicz, B. Sundberg // Plant Pysiol. -1998.-Vol. 117. -P.l 13-121.

137. Plant growth and development: Plant fiber formation, Chapter MS 46 // van Dam, J.E.G. Encyclopedia of Applied plant sciences / J.E.G. van Dam, T.A. Gorshkova. Academic Press, Elsevier Ltd., - 2003. P.87-96.

138. Immunolocalization of b-(l-H) and b-(l—>6)-D-galactan epitopes in cell wall and Golgi stacks of developing flax root tissues / M. Vicre, A. Jauneau, J.P. Knox, A. Driouich //Protoplasma. -1998. Vol. 203. - P.26-34.

139. Vignon, M.R. Structural features ofpectic polysaccharides isolatedfrom retted hemp bast fibres / M.R. Vignon, C. Garcia-Jaldon // Carbohydrate Research. -1997.-Vol. 296.-P.249-260.

140. Wang, B. Study of structural morphology of hemp fiber from the micro to the nanoscale / B. Wang, M. Sain, K. Oksman // Appl. Compos. Mater. 2007. -Vol. 14, № 2. - P. 89-103.

141. Wloch, W. Intensive change of inclination of cambial initials in Picea abies (L.) Karst. tumours. / W. Wloch, E. Mazur, P. Kojs // Trees Structure and Function. - 2001. - Vol. 15, № 8. - P. 498-502.

142. Wloch, W. Formation of spiral grain in the wood of Pinus sylvestris L. / W. Wloch, E. Mazur, M. Beltowski // Trees Structure and Function. - 2002. - Vol. 16, № 4-5. - P.306-312.

143. Comparative study of anatomy and lignin distribution in normal and tention wood of Salix gordejecii / F. Xu, R.-C. Sun, Q. Lu, G.L. Jones. // Wood Sci. Technol. 2006. - Vol. 40, № 5. - P.358-370.

144. Role of the gelatinous layer (G-layer) on the origin of the physical properties of the tension wood of Acer sieboldianum / H. Yamamoto, K. Abe, Y. Arakawa et al //J. Wood Sci. 2004. - Vol. 50, № 3. - P. 197-208.

145. Stem tangential strain on the tension wood side of Fagus crenata saplings / M. Yoshida, M. Ikawa, K. Kaneda, T. Okuyama //J. Wood Sci. 2003. -Vol. 49. -P.475-478.

146. Zhong, R. Disruption of interfascicular fiber differentiation in an Arabidopsis mutant/R. Zhong, J.J. Taylor, Z.-H. Ye//The Plant Cell. -1997. Vol 9.-P.2159-2170.

147. Zhong, R. Fibers. A model for studying cell differentiation, cell elongation, and cell wall biosynthesis / R. Zhong, D.H. Burk, Z.-H. Ye // Plant Physiology. 2001. - Vol 126. -P.477-479.

148. Mutation of SAC1, an Arabidopsis SAC domain phosphoinositide phosphatase, causes alteration in cell morphogenesis, cell wall synthesis, and actin organization / R. Zhong, D.H. Burk, C.J. Nairn et al. // The Plant Cell 2005. -Vol 17.-P. 1449-1466.

149. Zimmermann, M.H. Tention wood in aerial root of Ficus benjamina L. / M.H. Zimmermann, A.B. Wardrop, P.B. Tomlinson // Wood Science and Technoly. -1968.- Vol.2.-P.95-104.