Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ДЕЙСТВИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СИНТЕЗ РНК И БЕЛКА МЕРИСТЕМАТИЧЕСКИХ ТКАНЯХ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАЗЛИЧНОМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "ДЕЙСТВИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СИНТЕЗ РНК И БЕЛКА МЕРИСТЕМАТИЧЕСКИХ ТКАНЯХ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАЗЛИЧНОМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ"

о

в л

.У

лкАдагая IIATK ОССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТШТ ШОХЯШ тС1.Н.ЕШ

На правах рукотяож

ЛАДИЖШСКАЯ Эмм» Петровш

ДОЯШ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СИНТЕЗ РНК tf £ÜRä В (ШТСТШАТИЧЙСКИХ ШНЯХ КЛУБШЙ

кАисиага, ниодчшся it различном

«ВИОЖЗХИЧВСКОМ СОСТОЯНИЙ

(Сдецимыують 03.00.04 виояогячесвая хюахя

Авторефера!

диссе^аци* на спискаяив учено! стелен* кандидата биодтпичопккг яаук

MiK-Ki«, 1974

...■■■. г

'Л-

ЫОоий ааиолнвна в лабо^ата^ш uwyiuTe i paox«eit

Ордека 1ан*на Института Йжояшм хм* Л.Н.Беии АН ООСР под доководстдои доктора сА каук профессора f.B.Uey-дкцкого « кандидата о ко логически каук Н.П.1 jodiewl.

йфдошдыш» ашоиеиты:

доктор йкологшчаски наук Д.К,ОеТРОЙСМ*й калаидат оиодохячеомх аауж I i\g. судинш 1

lia офшшаодий о*эыв работа направлена » жнстктут доадолодо растеааА км. К.А*Тмм1ряэвва„

Автореферат pejoiuan " lW/Çr,

Зышта диосоргащи состоится v»^

m аасаданкж Ученох-о совета Ордева £евят йнстигута йхохжшшж шм, i.H.fo-ta АН СССР (Москва, B-7I, Лзшшошй ирооввк», 33),

С диссертацией кошо ознакомится в йнйлвотежв Бюлориччского отделения ан ссор.

Учеш! секретарь,

КвДД.бтЛ.Е:йуК

Н#Н.ДЬЯМ)Й

Ь В К Д К II II в

Сейчас yfce хорошо известно, что ти(-око рисщ^трсшышо^ а растительной шре пвлеше покоя -тс но сьязаис t присутствием в мерис тема т ич е ски* тканях различных и о ctio^ii хюдичьской природе в биологическое действию регуляторов роотоьах щюцес-сов (Чайлахян, 1960; Сшшот, I9G3; Сабшшн, 1УСЗ; Heaberg, I96Ii ponoho, Walker, Iii57i Кораблева, Порогом, IW0; К<*1«-яи, 1971}. Однако , биохимические механизма деастыш регуляторов роста остаются еще адо изученшии. Ь частности, к началу наших исследований, » литературе отсутстьоьали данные о влиянии регуляторов роста на синтез PiL-i и белка в меристеиатичес-них тканях, н&ходшцнхсн ь различном ¿макологической состокиса -в* 1<яуОокоь1 покое, по окончания покоя и и шнухденгои аокоч. Кзу-ЧёКйе йтих вопросов и яка л ось задачей ншзого исследоышик,

МАТЕРИАЛ И MCTOJii Объекте« »¡сслсдованин «луили иернстеиатачискяе тюиш к луб вей картофеля, находящиеся в различной ^«апологическом состоянии: I) в глубоком, или естественно«, покое, когда ыьрмсте-ыатичеекке ткани не переходят к активной/ росту дане при благоприятных условиях ьяешей среди, что, согласно литерагурньн дашшы, объясняется высоким содержанием ингибиторов и малым содержание» нуклеиновых кислот (Кораблеьа, МетляцкиЯ, 1У66; Кораблева, Цороэова, 1973; Кораблева, 1974; s»ith, Heppeport, I96XJ Hotel, MuUer, IS64; Rappaport к др., 1965)^ иродол-кнтельность глубокого покоя обусловлена генетически; 2) по окончании глубокого покоя, когда при благоприятных условиях нерастематичесиже ткани переходит к активному росту, что связано со снижением концентрации веществ, ялгнбяруицше рост и повышением содержания стимуляторов роста и кукленяових кислот (Кораблева, ЫетлшдоЯ, 1966; Кораблева, Морозова, 1973; »ith, Rappeport, 1961). 3) в вынужденной им искусственном покое, когда переход к активному росту подавлен внешними факторами;

в наших исследованиях путем хранения клубней при температуре 4/ при переходе к активному росту сразу ив по окончании глубокого покоя и спустя 2,, 4,, 6, 8 ¡¡едель пребыианил клубней 1) состоянии вынужденного покоя. Перед кадшм анализом клубил выдерживали 5 дней в условиях,, стимулируквдх рост меристим ^температура +20° и 100/5 платность/.

Меристематические ткани, изолированные из клубней,, инкубировали с ^еченими предшестьенпик-'.пи РНК/2 часа/ или белка /10 мин/ /,2-С^-уранил и Я-С*4-лсГл)1т/ и регуляторами роста нарто-||ели. Инкубацию проводили б присутствии пенициллина и стрептомицина /по ЙС|00 е^/мл /.. В качестве ингийитО]»в роста использовали абсцизовую кислоту 10"*^ а такие кофейную кислоту и ско ноле тин /ве 10"^ - Ю-"«!/. По литературным дяшшм, кофейная кислота, скополетин и аосцвгэвал кислота подавляет в \ таких концентрациях рост растительной ткани /Кораблева и др.» 1974/ Для стимуляции.роста покоящихся меристем применяли гиббе-релловую кислоту /ПС/,

При обработке кофейной кислотой принимали мери для предотвращения ее возможного окислешш,. Белок выделяли путем.экстракции гоногената ткани 1% КОН с последующим пятикратным пореюса-■ здениаи трихлоруксуевоЙ квслотоЬ. Гидролизат РНК получалк модифицированным методом Шмидта и Тангаузера. НативннЯ препарат РШ выделяли иэ м еристематиче ских тканей фьнольно-детергеятннм методом, добавляя в экстракционную жидкость бентонит для ингиби-рования нуклеаз и метабисуль^ит натрия для предотвращения окисления внутриклеточных Фенолов /Кораблева,, Бадаев и др.,1970/. Фракционирование полученного препарата проводили на колонках с метилированным альбумином, адсорбированным на кизельгуре Д1АК/ и у л ь трацен трифугиро ван ием в градиенте плоть. ;ц сахарозы /цен-модель Ё, 25 ООО об/и/ Дудаева и др. ,1371/. Об интенсивности биосинтеза РНК и белка судили по включению меченых предшественников. Радиоактивность измеряли на газопроточном счетчике С0Т-25-Ш1 и сцинтиллянионном оч^чшъ '^¡п&фг^щ и /Франция/. '

РКШ-И'АТН И ОКЗДШНИЕ Синтез РЖ,,и, белу,а в мери о тематических тканях клубней картофеля В таблицах 1-3 и на рисунках 1-3 представлены результат» изучения синтеза ГШ и белка в меристематических тканях клуб-вен кяртоичглл.

Таблица I

Скорость синтоза РНК в меристематсческих тканях

Физиологическое состояние ткани

Время инкубация, И'П

Глубокий ПОКОЙ

Ошмгчаше покоя

Т&сп/ мкг ура- Расп/ мкг ура-

/кин/г цила/г /мин/г [шла/г

сухого сухого сухого сухого

веса веса веса леса

ткани ткяш!_ткани

тО 1400 1.4 хкН 14200 1,4x10"*

20 7432 7,4x10"° 1715В 1,7х10-2

30 33300 3,57x10 "2 22800 2,3х10"2

БО 79452 7,9хКГ2 53508 5,4хКГ2

Примечание: расп/шн - распады в минуту..

Получетше даяние приводят к заключению о том, что в глубоком покое синтез РНК в мери ст емажич е сккх тканях полностью н« блокирован,, но происходит с довольно низкой скоростью- При окончании глубокого покоя скорость синтеза РНК возрастает /тобл Л/. В этот же период активдмицин-Д подавляет синтез белка в меристематических тканях гораздо интенсивнеечем при глубоком покое, что говорит об уведянении скорости обмена РНК при выходе меристем из состояния покоя /рис.1/. Сравнение кривых подавления синтеза белка актпномишшом-Д во время глубокого покоя и при окончании покоя /рис Л/ позволяет предположить,, что при окончании покоя в меристемах синтезируется более ге№-рогенинй по старости обмена набор РЖ, чем в глубоком покое. И, в частности, йоявляется фракция РНК, время обмена которой составляет около четырех часов. В покоящихся меристемах эта Фршаяя

в меристематическпх тканях клубней кар* тофеля. Концентрация актиномицина -10~'М. I - глубокий иоков; и - выход из покоя.

отсутствует* Дальнейшие исследования, прсгведешше с помощь» фракционирования суммарного препарата РНК ультрапептрифу-гярованиеи в градиенте плотности сахарозы к на колонке МАК также показали« что окончание покоя связано с изменением фракционного состава РНК. Нуклеиновые кислот» из покоящихся ткштей представлены фракциями тИЖ, ДШиДНК-ИК, а также легкой и тяжелой рРШ (рис,2а, а' ). В период окончания покоя двухчасовая инкубащя ткани с меченым предшественником приводит к усилении синтеза всех фракций ГНК и появлении новой фракции высокомолекулярной РОД, отсутствовавшей в покоящейся ткани (рис. 26, О* По »ере выхода кз покоя

Рис.2, Фракционирование суммарного препарата Р11К из меристемагических тканей клубней картофеля

в-в - в градиенте плотности сахарозы; а'- л'- на колонке а, а' - глубокий покой; й,б' - окончание покоя; в,в' - прорастание, I - ТРНК; 2 - Д1К+ШК-И1К; 3 -легкая рРНК; 4 - тяжелая рРШу 5 - вовая фракция вн со ко молекулярной РНК. Сплошал линяя - оптическая плотность при 260 ни, пунктирная линия - радиоактивно с ть.

. - 6 -

включение мечсяого предшественника в эту фракцию РЩ и d рРНК увеличивается ,, тогда пак синтез остальных фракций заметно не меняется /рис. 2 rt,<5 - о,в /.

Таким образом, с окончанием глубокого покоя ыеристема-хические ткани приобретают способность к синтезу фракции высокомолекулярных РНК с периодом обмена около четирех часов,, здюирущмхся с колонки МАК вслед за рибосомалыштж Р1К и се-диментируюцих быстрее, чем pl'ilK. Но данным ряда авторов подобная £-ракции PIK из других объектов содержит тяжелые предшественники pPtlii и информационные РНК /Ch&wy, Jachymezyk, №?; Jfi/lU, Vatnezt/m; lOotfgichfl, WA /

В отличие от синтеза PliK, синтез бедка в меристематичес-ких тканях, находящихся в глубоком покое^происходит с довольно высокой интенсивностью.. При окончаний глубокого покоя скорость синтеза белка еще более возрастает,, Об этом свидетельствуют данные, представленные в таблице 2„ характеризуй" и|ие скорость включения меченого лейцина в белок меристем»

Таблица 2

включение 2-С14-леКцина,в белок мери ст ематических тканей клуйней картофеля

Физиологическое состояние

глуоокид покои икончашш »окон

Время инкубации МИН* РаспДщн/п сухого веса ткани мкг леИшпа/тг1 сухого веса т ткани Расп/шн/г сухого веса ткани кжг1 лейцина/г сухого веса ■ ткани

XQ. IQQ6Ö 55480 г.бхкг'"1 2S6B4 8,7x10"^

2Q. 2,IxIQ-1 104737 6.7XIQ"1

3Q. G5438 •2.ЛХ10"1 237720 C^OxIQ"1

В период вынужденного- гюкоя скорость синтеза белка возрастает и достигает максимума при переходе к росту /табл.. 3/- Ве-

роятно, по время глубокого покоя синтез белка происходит на медленна, метаболизируадих Р1!К„

T Z,

Синтез белка в мори с т смат и ч е сккх тканях клубней картофеля, находящихся с разлитом '¡изиолорическом состоянии

Физиологическое состояние Раоя/кин/г сухого веса ткали мкг леРа дана/с сухого веса ткани

Глубокий покой 10068 2,6x10*"®

Окончание покоя 2368-1 8„?xI0-2

Вынужденный покой 37600 I.4XI0"1

Рост 53509 2.0ХЮ*"1

Интенсивный синтез белка во время глубокого покоя меристем можно объяснить лишь предположив,, что в этот период в тканях синтезируется специфический белок,, принимающий участие в удержании меристем в состоянии покоя.. При окончании покоя происходит стимуляция синтеза необходимых длл роста белков. Поскольку состояние покоя и перехода к росту контролируется рост-регулирующими веществамиможно допустить, что с нигти связали и обнаруяеннне изменения в синтезе РНК и белке»

Действие природных регуляторов роста на оянтвз РНК

в меристематических тканях Действие природных регуляторов роста клубйей карто^ля на синтез различных фракций РНК в мерйстематяческих тканях изучали при помощи двух, методов фракционирования суммарном* препарата РНК г на колонке и ультрацептриЯгулировшгяем в градиенте плотности сахарозы.. В период глубокого покоя кофейная кислота и скополеткн лишь незначительна подавляют включение- меченого предшественника во все- фракции ГШ. Абсшгэч-вая кислота в этих тканях ослабляет синтез тРНК я ДНК-ДНК-РНК. Йв.ле действует на синтез рРНК /ряс.З/. При скончаншг покоя все три ингибитора полностью подавляют; включение меченого предшественника во фракшт высокомолекулярной РШ, синтезирующуюся при окончании глубокого, иокоя - Кроме; того,, каждый из ингибиторов оказывает избирательное действий на синтез, oops— делеиннк фракций ПК при выходе из состояния покоя*, меристем. Так,, абсцлзоЕая кислота уменьшает включенио меченого предше-

-я-

Рис.Э. Действие абсшзовдй кислоты на скнгзз РНК в точках роста клубней картофеля. Фракционирование: а-г - ультрацеитрифугяро-вакием в градиенте ллоглости саларозы; а; б'- на колонке МАК; а, а' - глубокий покой; в - окончание покоя; двухчасовая инкубация с абсцизовой кислотой 10~°М изолированных из клубней точек роста - С, б'~ в глубоко» покое; г - при окончании глубокого покоя,

- * ь.

F3IU.4-, Лейст&ие каг^зьой кзслота ж сяояолегюш на синтез ЯВС в иористематйчесш« тканях идуйне* карто^дя. фракционирование; а-в - удырацеатргфупро&йяаеа й талгэйтй плотности сьхароэи; а' -и1 - на голоп-кя ЙАК: а,а' - окоачашш покоя; изоикропшше из каубкеа точка роста ооцаатиьалг.й.б' - ^офейной

racíoroJ Х0-* Ы; - сдополетляед Ю"4 У.*

ственника в рРНК (рвс.Э), тогда как сконолетян не действует на синтез pPiüt, но ослабляет образование фракций тИ[К n Д}IK-+ДЗÍK— PíLK (рис.4), Кофейная же кислота подавляет синтез ДИК+ДИК-РИК ж рРНК (ряс,4>. Такое жо действие оказывает эти вещества на синтез Í1IK во время вынужденного покоя меристем.

Если ингибитору роста ычристематических тканей подавляет, лад било показало, спите» Р11К, то вещество стимулирующее прорастание клубней картофеля -, гибберчлловал кислота - индуцирует, риктрз itooplí фршда н, ,щсо ко шли кул лрдо Л П£К в яеряод глубокого, покр^.ч^ри.схем и усиливает^, кроью того, оинтоз остальных фракций FIIK (ряс »51. Инкуб шшд меристсматическях тканей, обработайте^ хиббереллочой кислотой; со скополстяном, кофейной кислотой, ЯЛИ .абсцизовой кислотой снимает стимулирухн щее дсЯстдае гибберелокрй. кислотц на синтез ШК (рис,6).

Интересно отметить, что хлорогеновая кислота, вещество, близкое по химической природе кофейной кислоте, содержание которого в клубнях картофеля высоко, но действует ни на прорастание клубней, ки на синтез PIIK (р*с,7).

Полученные данные позволяют предположить, что одним яэ механизмов действия ингибиторов роста является изменение синтеза определенных фракций РНК, кодирующих необходимые для роста белки*

Дей ствие природных и iir (сбитого Bjgo ст а_на_ с и нтез бслка_в_мервстематоческих_тканях

Для изучения первичных механизмов действия ингибиторов роста на синтез белка применялась кратковременная обработка изолированных хэ клубней меристем кофейной кислотой,либо ско-полегянон, Овиты показали, что характер действия »тих веществ на синтез белка, так же как к на синтез РПС, зависит от физи-ологжчеокого состояния меряетематических тканей (рис.8),

Так, обработка кофейной кислотой мерис?е«атическях тканей в глубоком покое приводила к иодаолеыиг синтеза белка. По окончании глубокого покоя ингибируюцее действие значительно ослабевало, а в состоянии вынужденного покоя кофейнал кислота начинает стимулировать синтез белка (рис,В Л —2).

Фракии

Ряс.5, Де1сть»е гвбСе-рвллочой кислот« ва евнтез PtIK s мер»стшатя-чески* тканей клускей

л я, фраходокароьаняв суммарного препарата P12t яа колонке IttK,

£ - покояянеся вдуйям; б - инкубация взолгро-вжякшг кз покоящихся КлуОней ючен &ос» два час* о IK » -

покояип:еся. клубня, «работенки е FK прорастал* семь дней.

Рве.6. Де1ствив ингибиторов роста на синтез РНК в обработанних гяббереяяовоЯ кислотой точке* роста клубнеВ картофеля. Фракционирование на колонке МАК, Изолированные из покоящихся клубне!точки роста обрабатывали: а - два часа

ПС (10- Н), затем еще два часа - б - абспиэо-

во* кислотой (КГ^М), либо - в - вцаеленнмм кэ клубней картофеля сушарным препаратом кофейной кислоты к скоиолетнка.

- J. л -

Рис.7. Де*отвие хлорогеново! кислота на синтез ГШ в меряет ематяческжх тканях клуднеЯ картофеля.'

(Ультрацен^ифугировакие суммарного препарата РНК в градиенте плотности сахароаы. в - окончаний глубокого покоя; О - изолированнее из клубне» точки роста янкубироваяи два часа о хаорогеяоЕэй кислотоЯ (10*^*И)

Рио.а. Действие природных ингибиторов рост* я ангкбиторов с«нтвэа РНК I* белкл насячтез йплка в мериотематж-чеокиг тканях клубной картофеля.

А - действие кофейной кислота и актиномицина-Д. Изолированные из клубней точки роста обрабатывали^ 1-10 мин. актиноми-11 диной затем последовательно до 10 мин. ледяной дистилдк-'рованной-водой и 2-С14-лейцином; 2-10 мин. кофейной кислотой : и после удаления кофейной кислоты, 10 мши 2-С - лейцином; 3-10 мин. актиномицином - Д, затем носледоватольно по 10 мий'. кофейной кислотой и 2-С^4-лейчином,

Б - действие скополеткла и циклогексиияда на синтез белка.1 Изолированные из клубней точки роста обрабатывали: 1-10 мин. циклогексимидом, затем последовательно по 10 мин. иедяно! дистиллированной водой и 2-С*4 - лейцином; 2-10 мин. скополе-тииом и, после удагения скополеткна, 10 мин. 2-С14-лейцином; 3 - 10 млн. гшклогексимидом, затем последовательно по 10 мин. схоподетипом и 2-С14-лей1р№ом,

В - действие кофейной кислоты и с ко поле тына на синтез белка в обработанных актиномшшпом-Д и циклогекспмидом ткан гос.-Изолированные из клубней точки роста обрабатывали: 1-10 мин. циклогексямидом, затем последовательно по 10 мин. яофейпоЯ кислотой и 2-С - лейпином; 2-10 мин. актвнотшшюм-Д, затем последовательно по 10 мжн. скополетинсм и З-С^^-леЙциноа. Концентрация актиномицина-Д пря обработке меристем в глубоком покое - 10"%, во всех остальных случаях - цкклогекси-

мнда - 10 икг/мл; кофейной кислоты - 10 И и скоподетина -- КГ4«.

I - глубокий покой; П - окончание покоя; ИКСУ - последовательные этапы вынувдеяного покоя.

В период глубокого покоя снйполетин окгйЦМет та&ое же действие на синтез белка, как а кофейная кислота* При Ьгойча-ееи глубокого покоя обработка неристемагическюс тканей скодо-леганом вызывает стимуляцию синтеза белка. Во время вынужденного покоя инкубация со скоподетишы приводи I к слабому подавлению синтеза йелка(рис»8 Б-2).

Таком образам, на разных этапах периода покоя - глубокий покой, его окойЧайие и вынужденный покой - действие ингибиторов роста на синтез балка в мериотематических тканях различно.

При йереходь к активному рос*у сразу же по окончании глубокого покоя снойоЛетин увеличишь*! сййрость включения меченого цредсвествеиннка в белок. Это стимулирующее действие сколол етин оказцвйе* к на синтез белка Независимо от Продолжительности арббывания клубней в вынужденном покое {рис^Эс},

В отличив ёкоаолеткна, кофейная кислоЬраМнЦееки не действует на сЙЙ*ез белка в мериотзыах, ИерзШЬдшИЛ к активному росту (рис.Эн).

Следовательно , одним из показателей изменений обмена, возникающих при переходе меристем от покоя к росту, можно считать разную кг реакцию на регуляторы роста. Если в глубоком покое обработка как кофейной кислотой, так и скополетином вызывает подавление синтеза бедка, то при переходе к росту ввгибярующее действие кофейной кислоты исчезает, а скопсдетив даже стимулирует включение меченого предшественника в бело:... Обнаруженное явление, возможно, объясняется изменением путей метаболизма звдогенвой кофейной кислоти и скошлетина, кото-рьй, в свою очередь, зависит от синтеза и активности соотвот-стпушис белков - ферментов,

Коиленикы подтвервдгяшем этого предположение служа? ре-гуды-"л и ми. по действию кофейной кислоты я сшподетша ка «куг«? Зелка в «зристецатнческкх тканях , е.брайотшжо; актЕНучг^^шом Д к дяююгексньщдам.

.Кач г^йду^Л' кз рисунка I, актюшшцт - Д в гонцецгра-ция 10 И ношвляе? оактез бздга и меристемах, цгиогумахсУ!

I

«о

I

г^с гаа <ез

й?

«Л

ГГ"

/ >

V,

' / -у

'У

У/

///

ы

>>

/О ✓

У у

/у-

К/

ГС 1

Ч

Рис,9. Действие фышльных ингибиторов роста на синтез белка в меристематячееких тканях клубней, перешедших к активно^ росту.

Изолированные из клубней точки роста обрабатывали: К -ДО минут ки£еиной кислотой, затем 10 минут 2-0" - лвводном? С - 10 минут скополети-

ном, затем 10 минут 2-С*4-лвЙцвном. Концентрация ингибиторов такая же, как указано в рис.0.

Меристематические ткани стимулировали к активному росту перемещением н благоприятные условия (температура +20» 100% влажность); I - сразу же по окончании глубокого покоя ; II—У - после 2-3 недель пребывания в выпущенном покое соответственно.

а состоянии глубокого покоя на заметную величину только при достаточно продолжительной обработке (180 мин). Применение более iUicOKHx концентраций акткношцииа Д - 1(Г4М - дозволило сократить врсия обработки до 10 мин* В этих условиях ак-ТИН0МИ1ЯП-Д подавляет синтез белка во время глубокого покоя (pic,flA-I), При окончании глубокого покоя ингкбирушее действий актшюмнцкна-Д на синтез белка уменьшается, а во время шнуядеиного оокоя и перехода к росту кктияомяаяй стимулирует сгоиеэ белка* Необходимо отметить, что в опытах по действию актиномицнна-Д на синтез белка в меристемах после окончания глубокого покоя применялась вязкая концентрация акти-помитшиа-Д - КГ7М. Зависимость действия на синтез белка от временя инкубация и концентрации антибиотика представлена в табл.4. Дднние таблицы 4 саядетельствуют о том, что максимальная стимуля]«я синтеза белка ахтииомицииом-Д цроисходит при кратковременной обработке меряетстатических тканей антибиотиком в низкой концентрации. Увеличение концентрации ак-ттюиищшл-Д или продолжительности инкубация приводит н уменгаенкю стимулирующего действия , а затем и я подавлены» синтеза белка актинойящшом-Д.

Ал алогичны о дшгнне получены в ояыгах по действию щшга-г ек. с aim да ив синтез белка (рис.8Б-1). Во время глубокого покоя обработка меристем шклогексимидом приводит к подавлению синтеза белка. При окончании покоя ингкбирушее дейстшв уменьшается. В мервстематическнх тканях, находящихся а состоянии вынужденного покоя и при переходе к росту, цлклогекоямил стимулирует синтез белка. Действие циклогексимида также зависит от продолжительности инкубации и концентрации вещества. Стимулирующее действие наблюдается лишь при низкой концентрации и кратковременной обработке ингибитором (тебл.4).

Парадоксальный, на первый взгляд, факт стимуляции синтеза белка ингибиторами синтеза РНК и белка отмечался ранее рядом исследователей как в тканях растений, так и у животных и микроорганизмов (Kathen, 1957; Tomfcina я др., 1969; Ihle, Шге, 1970; Horowitz, Feldman, Pall, 1970; Moscona, Hoocona, Jone», 1970; Vllcík , Ng, 1971; Кулаева, 1971). Для объяснения этого явления бала выдвинута гипотеза пооттранскрилци-

Таблиц» 4

Действие ингибиторов синтеза РНК и белка на сшге^ белка в шшедших из покоя мернстшатичесюи: ткгтях клубней картофеля в зависимости от времена инкуба-щш и концентрации ингибиторов ( 'Л включения 2-с14-лейцина}

Акгиномицин-Д Цикл 0 Г С! КС Н ИНД

Время инкубации, мин. Концентрация актиношцша Синтез белка Концентрат*« цшслогекси-ыипз Снятьз белка

10 Ю"5М Ю"6ц КГ?Ы 50 77 410 10 маг/мл 20 икг/ил 394 1а?

20 ВТ7м 146 10 мкг/мл 20 ыкг/мл 54 06

30 10~7и 65 10 ыкг/мд 20 икг/ил 68 30

40 - - 10 миг/ид 40

о иного контроля синтеза белка. Сущность этой гипотезы заши>-чается в той, что в тканях могут синтезироваться различное белки-ингибиторы трансляции молекуди иНШ в молекулу о едка. Регуляция синтеза белка физиологически актаачши веществам«, например, гормонами, «ожег осуществляться в атом случае путем действия ва синтез или активность таких ресресоориих Седхов, Актквоишда-Д подавляет синтез этих реврсссоров на уровне транскрипции, а дзхлогексимид - >ш уровне трансляция, что проводит к стимуляции синтеза балка ( Тошк1пв, 1569), Вполне возможно, что и в вашем случае происходит включение подобного типа реедшда синтеза белка на определенном »тале вюодэ меристем из состояния покал.

Изучение действия кофейной кислоты ж сюполетвна на сжя-тез белка в обрабо*аннт акткномипивом-Д ■ щхлогехеюошом цериотемах также свидетельствует в пользу предположен*? о том,

что в ткани скятезируится различные Селкн, опосредующие действие кофейной кислоты и скоподетина {ряс.8).

Рассмотрим данные, представленные на рисунке б. Во время глубокого сокол кофейная кислота, актиномицин-Д и цтсдогексн-шщ подавляют синтез белка,- В обработанных актияомицином-Д (рие.ОА-З) либо циклогексимвдом (рис»8В-1) тканях кофейная кислота начинает стимулировать оинтеь белка. При окончании иокоя,когда шцибирующее действие-кофейной кислоты, актиноми-вдша-Д и циклогексймзда на синтез бедка уменьшается, кофей-гян кислота в обработанных актиномишшом-Д (рис.8Л-3) и цпк-логексимццом (рис.ЗБ-!) тканях в значительной степени подавляет синтез белка» Во в^ня вынужденного докоякофейная кислота практически но действует на включение меченого предшественника ь белок, а актнномшгш-Д и циклогексишд стимулируют этот процесс. Но в обработанных актиномяцином-Д (рис.8А-0) либо циклогексимцдом (рис.8В-1) меристемах кофейная кисдотавновь обретает способность к подавлению синтеза белка.

Таким образом, показано, что действие кофейной кислоты на синтез белка в меристемах, обработанных актидошютном-Д либо циклогексимидш зависит от экологического состояния тканей. Аналогичные результаты получены для скоиолетина (рис.Ш-2).

Приведенные данные о действии феяолышх ингибиторов роста на синтез ШК и белка свидетельствую« о том, что в меристемах , находящихся в глубоком покое, эти вещества значительно сильнее подавляют синтез белка, чем синтез РНК'. При выходе из покоя ях икгибирующее действие иа синтез белка уменьшается, а на синтез РНК - возрастает. Вполне вероятно, что одной из причин обнаруженных различай является разная ородолиитедьность обработки меристем кофейной кислотой а ежшодетином в опытах □о действия этих веществ на синтез ИШ в белка. Бели для изучения первичных механизмов действия ингибиторов на синтез белка применялась кратковременная инкубации (20 мин)» то в опытах по действию вгих веществ.на синтез РНК пришлось прибегнуть к более продолжительной обработке (120 млн). Объясняется вто тем, что,согласно предварительным опытам, внгибирующее действие кофейной кислоты па синтез белка в меристемах,находящихся в глу-

боком покое, сальнее всего проявляется оря двадцатиминутной иикубации (табл.5).

Таблица 5

Действие кофейной кислоты на синтез белка в ыер*стематических тканях {% включения 2-С14-лейцина)

Время обработки кофейной кислотой (мин.) 20 60 90 120 150

Синтез белка 55 79 140 £26 106

С увеличением времени обработки ннгнбирунцее действие кофейков кислоты сменяется стимулирующим, а затем кофейная кислота перестает действовать на синтез белка. Необходимость продолжительной (120 мин.) обработки меристем ингибиторами рост« при изучении их действия ка синтез РНК диктуется тем» '* что по окончании глубокого покоя э тканях синтезируется новая фракция РНК с периодом обмена около четырех часов. Изучалось действие регуляторов роста в основном ва ату фраков» РНК*

Другая причина различного действия кнгибнтороь да синтез ОДС л белка, возможно, состоит в той, что фенолыше ингибиторы роста действуют на синтез белков, которые, в свою очередь, регулируют синтез РНК«

На исключено также, что действие кофеЫоЙ кислоты и скопо-иетина на синтез белка не связано с действием етих ведеста на синтез. РНК*' В наших экспериментах подавление кофейной кислотой синтеза белка ва 35$ не сопровождалось лашетным действием на синтез HiK (106#) при двадцатиминутно]! инкубации?

Таким образом, в результате проведенной работы возникает ряд вопросов, с видете льотвупаях о сложности механизмов действия рострегулируших веществ на синтез ВДС я бедка:? Чем« например, можно объяснить интенсивны! синтез белка, когда медостематжчес-кже ткани находятся в состояния глубокого покоя? Почему действие ингибиторов роста на синтез РЕК по резному проявляется в

зависимости от з*олопгческого состояния меристем? Чем определятся различия в действии кофейной кислоты л сколол етигга на с«нтеа белка в обработанных в необработанных актиномицд-ном-Д или циялогексимидсм меристемах?

На поставленные вопросы пока трудно дать прямой ответ. Мохно лишь предположить, что интенсивный синтез белка необходим для удержания меряете» в состоянии глубокого покоя. Этот белок может быть как ф«рментоы метаболизма регуляторов роста« так и содержать специфические белки-рецепторы, регулирующие в клетке синтез РНК х белка; Регулирующее действие они способны оказывать только при взаимодействии о кофейной кислотой либо скополетином, При окончании глубокого покоя, во время вынужденного покоя и перехода к активному росту в ткани синтезируется другие белки, специфические уже для данного физиологического состояния. Они я определяют реакцию ткани на действие рост-регулирующих веществ. Подобные белки - рецепторы обнаружены для некоторых гормонов животных к растений (Едаев, Протасов, 1971; Ил и Купе, 1970). Актяномишш-Д и шислогексишд могут подавлять синтез таких бистро обменивающихся белков - регуляторов, в результате чего изменяется характер действия кофейной кислоту я сиодолмина на синтез белка.

Вместе с тем. полученные данные обосновывают необходимость дифференцированного подхода к выбору сроков обработки клубней картофеля стимуляторами или ингибиторами роста для сокращения или продления периода покоя, что одинаково важно для практики.

ВЫВОДЫ

1. Во время глубокого покоя синтез РНК в меристемах не подавлен полностью, но происходят с довольно низкой скорость»* В итог период в ткани синтезируется более гомогенный по скорости обмена набор РЖ, чем при окончания покоя.

2. Состояние глубокого покоя характеризуется достаточно интенсивном синтезом белка в керистематическях тканях. Скорость синтеза белка в этой системе гораздо выше скорости синтеза РНК«

Э, При в их од а из состояния покоя ьоэраставт кьк <;курсн;ть синтеза РШ, так и скорость синтеза белка, Начяыиетсл синтез новов фракции высокомолекулярноа ИСК, время обмена которой составляет около четырех часов.

4* Гиб б ере л л овал кислота ицдуцкруьт синтез ноы>и фр«кцги РНК в меристеыатических тканях, находящихся в глубоком полое; кофейная кислота, скополетин и абсцизовая кислота подаьлн«т синтез »той фракции РНК. Обнаружено избирательное действие каждого из регуляторов роста на синтез определенных фракций РНК,

б* Действие кофейной кислоты и скспояетыш ил синтез белка в и ери ст ематжч е ских тканях зависит от физиологического состояния. Во время глубокого * окоя эти вещества подиыавт синтез белка. Ори переходе к росту ингабирухоее действие кофейной кислоты ослабляется, а скополетин начиняет стимулировать синтез белка.

Б, На разных »телах перехода меристем от покоя к росту в меристематвческих тканях синтезируются различные белки, <шо-средущве действие кофе1нвй кислоты и скоцолетжкь на синтез белки.

Спис&и работ," Опублииоваквых по материала«' ¿¿¿сер'тации I. Е.П.Кораблвва, Э.Й.^адыжваская, Э.В.Иорозова,- л!.В.Цах-лицкий, Действие ингибиторов роста фенольной природы и гиббер'еАйовой кислоты на биосинтез нуклеиновых кислот в Нвриствийх клубней картофеля. Докл. АН СССР, 1971,200,3. '¿, Л.П.Кораблёва, Э.П,Ладыженская, Э.В.Морозова,Л,В.Ыет-

лиадий. Влияние регуляторов роста на биосинтез нуклеикоьых кислот в точках роота клубней картофеля в покое и при прорастании. Сб. "Иммунитет и аскоИ растений", 1972,190, % Н.П.Кораблёва, Э,П.Ладыженская, К» А. Караваева,' Л.В.Мет-ЛиЦлсий. Динамика абсциэовой кислоты в клубнях картофеля ^ её ¿¿й^'Ме на синтез РНК и бедка в ыеристеыатичесишс тканях. Й&нД.АН СССР, 197». 218.4.

Н.П.КорабДВВа, Э.П.Задыжонская, Л,В. Метлицкий. Ингибиторы роста невольной И'лврпеиойдяой природы как регуляторы синтеза РНК и белка в иеристеыах клубней картофеля. Тезисы научно-координационного совещания по проблеме "Хииичеслив регулятори в растениеводстве". Москва,19?<к

Ткр«. 200. " ■