Физиологическая роль НАДФН-оксидазной ферментной системы бобового растения на начальных этапах взаимодействия с Rhizobium при воздействии неблагоприятных внешних факторов

Ищенко, Алексей Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиологическая роль НАДФН-оксидазной ферментной системы бобового растения на начальных этапах взаимодействия с Rhizobium при воздействии неблагоприятных внешних факторов
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиологическая роль НАДФН-оксидазной ферментной системы бобового растения на начальных этапах взаимодействия с Rhizobium при воздействии неблагоприятных внешних факторов"

На правах рукописи

ИЩЕНКО Алексей Александрович

00460

1694

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ НАДФН-ОКСИДАЗНОЙ ФЕРМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ БОБОВОГО РАСТЕНИЯ НА НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПАХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ШНОВЮМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

03.01.05 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

29Апрт

Иркутск-2010

004601694

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН (СИФИБР СО РАН, г. Иркутск)

Научный руководитель:

доктор биологических наук Глянько Анатолий Константинович Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Ломоватская Лидия Арнольдовна (СИФИБР

СО РАН, г. Иркутск) кандидат биологических наук Захарченко Наталья Сергеевна (Филиал института биоорганической химии РАН, г. Пу-щино)

Ведущая организация:

Институт биологии при ГОУ ВПО Иркутский Государственный Университет (г. Иркутск)

Защита диссертации состоится 13 мая 2010 г в 13~ часов на заседании диссертационного совета Д 003.047.01 при Учреждении Российской академии наук Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, а/я 317. Факс (3952) 510754; e-mail: matmod(a)sifibr. irk. ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН. Текст автореферата размещен на сайте: http://www.sifibr.irk.ru.

Автореферат разослан « 2 » апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 003.047.01 канди- КЛЦ/*1Ю]___ Акимова Г.П.

дат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Симбиоз между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями (ризобиями) является одной из актуальных проблем современной биологии и служит объектом интенсивных исследований в течение многих десятилетий. Несмотря на это, физиологические, молекулярные и другие механизмы, предшествующие образованию и функционированию азот-фиксирующих клубеньков на корнях бобовых растений, изучены не достаточно. В последнее десятилетие установлено, что образование и накопление активных форм кислорода (АФК) является одним из механизмов, вовлеченных в регуляцию инфекционного процесса при бобово-ризобиальном симбиозе (Hérouart et al., 2002; Ferguson, Mathesius, 2003; Shaw, Long, 2003; Pauly et al., 2006; Яруллина и др, 2008). Однако нерешенным остается вопрос об участии ферментов, ответственных за образование АФК на начальных этапах инфицирования и органогенеза клубеньков. Функции АФК на начальных этапах сим-биотических взаимоотношений также до конца не выяснены.

Образование АФК при бобово-ризобиальном симбиозе является основным фактором сходства ранних ответов растений при взаимодействии с патогенными и симбиотическими микроорганизмами (Soto et al., 2006). В связи с тем, что ключевым ферментом, ответственным за образование АФК при патогенезе, является НАДФН-оксидаза, можно предположить, что изменение активности именно этого ферментного комплекса является одним из механизмов регуляции образования АФК на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза. На растительных объектах изучение НАДФН-оксидазы ведется сравнительно недавно, поэтому многие аспекты функционирования данного ферментного комплекса у растений не изучены и не поняты, тем более при взаимодействии растений с симбиотическими микроорганизмами.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы было: выяснение физиологической роли НАДФН-оксидазы и активных форм кислорода в установлении бобово-ризобиального симбиоза на начальных его этапах в норме и под влиянием стрессоров различной природы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Оценить влияние окислительного стресса, вызванного экзогенным источником ОГ, на ростовые процессы инокулированных проростков гороха.

2. Изучить влияние окислительного стресса на начальные этапы взаимодействия ризобиальной инфекции с корневой системой растения-хозяина.

3. Изучить активность НАДФН-оксидазы в различных клеточных фракциях корней проростков гороха.

4. Провести ингибиторный анализ НАДФН-оксидазного ферментного комплекса проростков гороха.

5. Изучить влияние различных по симбиотической эффективности штаммов клубеньковых бактерий на функциональную активность НАДФН-оксидазы в зонах корней проростков гороха, различающихся по чувствительности к ризобиальной инфекции.

6. Изучить действие различных неблагоприятных факторов окружающей среды на активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха.

Научная новизна. Впервые изучена функциональная активность НАДФН-оксидазы на начальных этапах взаимодействия ризобий с корнями бобового растения в зависимости от симбиотической эффективности и конкурентоспособности клубеньковых бактерий, а также от чувствительности определенных участков корня к ризобиальной инфекции. Установлено, что в зонах корня, имеющих неодинаковую чувствительность к ризобиальной инфекции, имеет место различное изменение активности НАДФН-оксидазы, что, по-видимому, связано с генерацией АФК, защитными и регуляторными механизмами растения-хозяина. Кроме того, выявлено антагонистическое и синергическое действие ризобиальной инфекции на активность данного фермента в корнях проростков гороха на фоне действия неблагоприятных биотических и абиотических факторов.

Показано, что окислительный стресс, сопровождающийся накоплением АФК в количествах, не соответствующих потенциальным возможностям анти-оксидантной системы ризобий и растения-хозяина, ведет к деградационным процессам, которые блокируют начальные этапы взаимодействия симбионтов, что связано с уменьшением искривлений корневых волосков, изменением их морфологической формы и количеством инфекционных нитей в них.

Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты имеют значение для решения проблем бобово-ризобиального симбиоза. Они вносят вклад в понимание механизмов установления симбиотиче-ских взаимоотношений между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями на ранних этапах их взаимодействия. С практической точки зрения это позволяет выяснить пути повышения эффективности симбиотической системы.

Связь с научными программами. Работа выполнена по программе фундаментальных исследований РАН приоритетного направления 6.7. в рамках проекта 6.7.1.5. "Взаимодействие растений и микроорганизмов при действии биотических и абиотических стрессоров; молекулярные основы фитопато-генеза; защитно-регуляторные механизмы при развитии бобово-ризобиального симбиоза", выполняемого в период с 2006 по 2009 гг., № гос. per. 01.2.007 07209.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были представлены на втором международном симпозиуме "Сигнальные системы клеток растений: Роль в адаптации и иммунитете" (Казань, 2006), на Всероссийской научной конференции "Структура и экспрессия митохондриального генома растений" (Иркутск, 2006), на Научно-практической конференции "Роль сельскохозяйственной науки в развитии АПК Приангарья" (Иркутск,

2007), на Всероссийской научной конференции "Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды" (Иркутск, 2007), на Всероссийской научной конференции "Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды" (Иркутск, 2009), на научных сессиях СИФИБР СО РАН (2006, 2008, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в т.ч. 2 работы в журналах из списка ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы и 18 рисунков; состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, экспериментальной части, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 221 источник.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект. Объектом исследования служили этиолированные проростки гороха посевного (Piston sativum L.), выращенные в кюветах на влажной фильтровальной бумаге при температуре 22°С. Исходные двухсуточные проростки гороха при необходимости инокулировали и помещали для дальнейшего прорастания в соответствующую варианту опыта среду инкубации (метилвио-логен, низкая положительная температура, повышенное содержание минерального азота, нитропруссид натрия и инокуляция Escherichia coli, штамм XL-IBlue). После этого через 24 и 48 ч проводили необходимые физиологические и биохимические анализы, при этом возраст проростков составлял 3 и 4 суток.

Методы. Содержание Н202 в корнях проростков гороха определяли методом, основанным на окислении о-дианизидина Н202, с участием пероксидазы (Угарова и др., 1981). Активность каталазы определяли по методу Баха и Опарина (Бах, Опарин, 1982). Активность НАДФН-оксидазы изучали в микросо-мальной клеточной фракции, выделяемой методом дифференциального центрифугирования (Pinton et al., 1994; Shen et al., 2000; Cuevas et al., 2004). Скорость окисления НАДФН определяли по уменьшению в адсорбции при 340 нм (А340) в течение 5 мин и рассчитывали с коэффициентом экстинкции 6,22 мМ"' • см"1. Определение белка осуществляли по методу с красителем амидо-черным (Бузун и др., 1982). В качестве ингибиторов НАДФН-оксидазы использовали 50 мкМ раствор дифенилениодониума (ДФИ) и 50 мкМ раствор «-нафтола. При этом а-нафтол добавляли в среду инкубации, а ДФИ в реакционную среду непосредственно перед определением НАДФН-оксидазной активности.

Средние значения и их стандартные ошибки вычислены из трех независимых экспериментов, каждый из которых состоял из трех биологических повторностей. Достоверность различий оценивали по критерию Стъюден-та (Плохинский, 1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние ризобиальной инфекции на активность некоторых компонентов НАДФН-оксидазной сигнальной системы. Образование АФК при бобово-ризобиальном симбиозе является основным фактором сходства ранних ответов растений при взаимодействии с патогенными и симбиотиче-скими микроорганизмами. Устанавливая симбиотические отношения с бобовым растением, ризобиальная инфекция существенным образом модифицирует обмен веществ растения-хозяина. Эти изменения, по-видимому, направлены на создание оптимальных условий для инфекции и нодуляции (Глянько и др., 2008). В связи с этим, представляло интерес изучить влияние ризобиальной инфекции на некоторые компоненты НАДФН-оксидазной сигнальной системы (Н202, каталаза), так как именно они являются основной причиной окислительного стресса при действии на растение различных факторов окружающей среды.

Для того, чтобы показать как различаются реакции инокулированных и неинокулированных растений в экстремальных условиях (жесткий окислительный стресс), в качестве экзогенного источника АФК использовали препарат метилвиологен (МВ).

Проведенные эксперименты показали, что обработка растений различными концентрациями МВ оказывает негативное влияние на ростовые процессы корней проростков гороха, что проявляется в снижении скорости роста (табл. 1). Причем влияние препарата зависело не только от его концентрации, но и от времени воздействия.

Таблица I

Влияние различных концентраций метилвиологена и ризобиальной инфекции на скорость роста, содержание Н202 и активность каталазы в корнях проростков гороха

Экспозиция, ч Скорость роста, мм/ч Содержание Н2О2, мкг/г сырой массы Активность каталазы, Е/г сырой массы

без инокуляции инокуляция НкиоЬшт к^иттохагит без инокуляции инокуляция 1Ш-оЬшт 1екитто$агит без инокуляции инокуляция ШиюЬшт 1е^иттп.чагит

Вода (контроль)

24 1,03 ±0,07 0,85 ± 0,07 4,4 ±0,54 6,6 ± 0,28 164,7 ± 17,5 185,6 ± 10,2

48 1,42 ±0,08 1,16 ± 0,13 5,0 ±0,55 5,0 ±0,74 145,5 ± 6,8 156,4 ±5,1

1 мМ МВ

24 0,42 ±0,06" 0,31 ± 0,02" 8,9 ±1,0" 8,6 ±0,21" 298,0 ± 42,9 344,6 ± 21,2'

48 0,10 ±0,03"' 0,05 ±0,01" 8,6 ± 0,96' 4,1 ± 1,06 251,3 ±24,2' 282,4 ± 27,9'

ЮмкММВ

24 0,73 ±0,12 0,61 ±0,10 5,8 ± 0,46 7,8 ± 0,09' 202,5 ± 17,8 195,2 ±4,5

48 0,39 ±0,17" 0,64 ±0,10' 5,7 ± 0,05 3,9 ± 0,23 193,1 ± 3,6" 205,8 ± 24,3

0,1 мкММВ

24 0,80 ±0,13 0,73 ±0,11 5,2 ± 0,74 5,3 ± 1,30 165,0 ±9,4 181,8±4,8

48 0,97 ± 0,24 0,85 ±0,18 5,0 ± 0,52 4,0 ± 0,80 146,8 ± 16,8 166,2 ±9,4

* - достоверно при Р £ 0,95; ** - достоверно при Р > 0,99; *** - достоверно при Р £ 0,999; непомеченные - различие недостоверно

Е - количество фермента, способное за 1 мин разложить 1 мкмоль Н2О2.

Инокуляция клубеньковыми бактериями оказала положительное влияние на динамику ростовых процессов. Так, в варианте с 10 мкМ концентрацией МВ скорость роста корней инокулированных проростков гороха увеличилась на 64 % по сравнению с неинокулированными растениями. Данная концентрация препарата, по-видимому, является наиболее "физиологической" и, в отличие от 1мМ, не вызывает необратимых физиологических изменений.

Ингибирование ростовых процессов проростков гороха метилвиологе-ном, очевидно, связано с образованием АФК, поскольку этот препарат известен как генератор О Г, который в результате реакции, катализируемой СОД, превращается в Н202.

При обработке проростков гороха различными концентрациями МВ было показано, что содержание Н202 в корнях также изменяется прямо пропорционально изменению концентрации препарата (табл. 1). При этом следует отметить, что содержание Н202 у неинокулированных проростков гороха было примерно одинаковым на протяжении всего эксперимента.

Инокуляция растений гороха клубеньковыми бактериями вызывала повышение уровня Н202 через 24 ч, однако данный эффект носил временный характер и через 48 ч уровень Н202 снижался до значения у неинокулированных растений.

Инокуляция растений на фоне обработки растворами МВ также вызывала повышение уровня Н202 по сравнению с контролем через 24 ч, однако в отличие от неинокулированных растений повышение было временным и через 48 ч содержание Н202 снижалось до уровня контроля. Таким образом, ризоби-альная инфекция способствовала снижению уровня Н202 через 48 ч (табл. 1).

Активность каталазы в корнях проростков гороха при обработке растений МВ возрастала с увеличением концентрации и длительности воздействия препарата (табл. 1). Тенденция к усилению активности каталазы наблюдалась и при взаимодействии проростков гороха с ризобиальной инфекцией на фоне различных концентраций МВ. Из полученных данных следует, что активность фермента индуцировалась Н202, образующимся в корнях проростков гороха в условиях окислительного стресса, вызванного действием МВ. В свою очередь, увеличение активности каталазы могло в известных пределах предотвращать повышение уровня Н202 до повреждающего значения. Однако, при обработке корней гороха МВ в высокой концентрации (1 мМ) активность каталазы, по-видимому, недостаточна, чтобы справиться с возросшим уровнем Н202. При этом наблюдается почти полная остановка роста корней и их деградация.

Следует отметить, что ризобиальная инфекция не оказала существенного влияния на каталазную активность. На основании этого можно предположить, что снижение уровня Н202 в корнях инокулированных проростков гороха, очевидно, не связано с его интенсивной утилизацией каталазой.

Таким образом, проведенные эксперименты показали, что в условиях искусственно созданного окислительного стресса, инокулированные растения, в силу своего особенного метаболизма, более успешно справлялись с негатив-

ными последствиями данного явления. Так, при обработке проростков гороха MB, у неинокулированных растений наблюдалось резкое повышение уровня Н2О2, который сохранялся на протяжении всего эксперимента. Это в свою очередь приводило к резкому снижению скорости роста корней, даже, несмотря на усиление активности каталазы. В противоположность этому, уровень Н202 в корнях инокулированных растений через 48 ч после обработки снижался, что в конечном итоге способствовало увеличению скорости роста по сравнению с неинокулированными растениями.

Для того, чтобы оценить последствия окислительного стресса, вызванного действием MB, на взаимодействие клубеньковых бактерий с корнями растения-хозяина на начальных этапах становления симбиотической системы, была проведена серия микроскопических исследований с использованием световой микроскопии.

Влияние окислительного стресса на начальные этапы симбиотиче-ского взаимодействия ризобий с корнями проростков гороха. Известно, что различные неблагоприятные факторы окружающей среды негативно влияют на установление симбиотических взаимоотношений (Begum et al., 2001), что предположительно связано с усиленной генерацией АФК в этих условиях. Начальные этапы взаимодействия клубеньковых бактерий с корнями бобового растения характеризуются искривлением корневых волосков и образованием в них инфекционных нитей. Эти два морфо-анатомических ответа растения на ризобиальную инфекцию оценивали с помощью световой микроскопии.

Для проведения эксперимента использовали максимальную (1 мМ) и минимальную (0,1 мкМ) концентрации MB на фоне инокуляции растений клубеньковыми бактериями. В качестве контроля служили инокулированные растения, не обработанные MB (рис. 1).

У растений, выращенных на воде, корневые волоски равномерно покрывали поверхность корня и имели правильную форму (рис 1а). При этом их длина составляла порядка 300 - 430 мкм. На фоне прямых корневых волосков наблюдалось большое количество корневых волосков, имеющих характерные искривления в виде спирали, в некоторых из которых присутствовали инфекционные нити.

При добавлении в среду MB в обеих исследуемых концентрациях, существенно уменьшалась длина корневых волосков (50 - 200 мкм), изменилась их форма (наблюдались булавовидные утолщения в различных частях корневых волосков, их разбухание, а также появление ответвлений). В деформированных корневых волосках отсутствовали характерные для сим-биотического взаимодействия искривления, инфекционные нити в них не образовывались (рис. 16 и 1в).

Можно предположить, что накопление АФК в условиях окислительного стресса, нарушает начальные этапы взаимодействия ризобиальной инфекции с корнями бобового растения путем влияния на корневые волоски проростков гороха. Одним из результатов такого воздействия может быть их нехарактерные морфологические изменения, которые проявляются в отсутствии ис-

кривлении корневых волосков, свойственных для начальных этапов бобово-ризобиального симбиоза. Кроме того, АФК могут принимать активное участие в укреплении клеточной стенки корневых волосков, что также препятствует проникновению ризобий в ткани корня растения-хозяина в условиях, неблагоприятных для его роста и развития (Chen et al., 1993; Ario de Marco et al., 1996). Таким образом, можно сделать заключение о том, что АФК оказывают существенное влияние на формирование и функционирование бо-бово-ризобиального симбиоза, участвуя в регуляции количества проникающих бактерий. При этом вопрос об участии ферментов, ответственных за образование АФК во время инфицирования и органогенеза клубеньков, остается открытым (Васильева и др., 2007).

Активность НАДФН-оксидазы на начальных этапах бобово-ризобиального взаимодействия. В

связи с тем, что ключевым ферментом, ответственным за образование АФК при патогенезе, является НАДФН-оксидаза (Segal and Abo, 1993), можно предположить, что изменение активно-

Рис. 1. Реакция корневых волосков корней проростков гороха через 24 ч после инокуляции ЛАкоЬшт 1ещтто$агит при выращивании на воде (а), на растворах метилвиологена 1 мМ (б) и 0,1 мкМ (в).

"Снимки получены на расстоянии 25 (а), 19 (б) и 37 (в) мм от кончика корня. Длина корней составляла 55.43 и 50 мм соответственно Отрезки прямых линий в углах снимков соответствуют 100 мкм

сти именно этого ферментного комплекса является одним из механизмов регуляции образования АФК на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза.

На растительных объектах изучение НАДФН-оксидазы началось значительно позднее, чем на животных, поэтому многие аспекты функционирования данного ферментного комплекса у растений практически не изучены. В частности, окончательно не решен вопрос о локализации данного ферментного комплекса в клетке. Однако, существует достаточно доказательств того, что данный фермент локализован на плазматической мембране растительной клетки (Simon-Pias et al., 2002; Kobayashi et al., 2006; Sagi, Fluhr, 2006).

Результаты определения НАДФН-оксидазной активности в клеточных фракциях корней проростков гороха показали, что активность фермента в основном связана с микросомальной фракцией клетки, где она в 5 - 6 раз превышает активность фермента в цитозольной фракции (рис. 2).

Поэтому наши дальнейшие исследования были направлены на изучение НАДФН-оксидазной активности именно в микросомальной фракции клетки, в состав которой входят тоно-пласт, плазмалемма, мембраны ЭПР, аппарата Гольджи и микросом.

Для того, чтобы подтвердить предположение о том, что в наших экспериментах мы имеем дело именно с НАДФН-оксидазным ферментным комплексом, была проведена серия экспериментов с применением препаратов, специфически подавляющих активность данного фермента (рис. 3).

О 24 ч

ОМ .,

0 48 ч

О-

шщяодьная микросомальнзя

фракция фракция

Рис. 2. Активность НАДФН-оксидазы в клеточных фракциях неинокулированных корней проростков гороха

О 24 ч в 48 ч

140-т

Рис. 3. Активность НАДФН-оксидазы в клеточных фракциях корней проростков гороха в зависимости от действия ингибиторов: а - а-нафтол, б - ДФИ

При использовании ингибиторов НАДФН-оксидазы, активность фермента в цитозольной фракции клеток корней проростков гороха достоверно не изменялась, что подтверждает, полученные ранее данные о том, что активность данного ферментного комплекса в основном связана с микросомальной фракцией клеток.

Прединкубирование в течение 24 и 48 ч корней проростков гороха в 50 мкМ растворе а-нафтола вызывало достоверное снижение активности НАДФН-оксидазы в микросомальной фракции корней (рис. За). Аналогичные результаты были получены при добавлении в реакционную среду 50 мкМ раствора ДФИ (рис. 36).

Таким образом, полученные результаты позволяют говорить о том, что нами исследовалась активность именно НАДФН-оксидазного ферментного комплекса.

Известно, что не весь корень бобового растения одинаково восприимчив к ризобиальной инфекции. В связи с этим интерес представляло изучение ак-

тивности НАДФН-оксидазы в зонах корня проростков гороха, различающихся по чувствительности к ризобиальной инфекции. Для этого корни делили на следующие зоны:

- I - (0 - 5 мм) зона активного роста, в которой происходит интенсивное деление клеток, за счет которых осуществляется рост корня;

- II - (5 - 20 мм ) зона адгезии и проникновения, где расположены растущие корневые волоски через которые происходит активное проникновение ризобиальной инфекции;

- III - (20 - 40 мм) зона зрелых корневых волосков, в которые бактерии уже не проникают, но происходит их продвижение к клеткам коры внутри инфекционных нитей;

- IV - (от 40 мм до семени) зона без корневых волосков.

Очевидно, что бактерии пытаются проникнуть по всей длине корня, однако при нормальном функционировании регуляторных систем, растение-хозяин определяет оптимальное, при данных внешних условиях, количество ризобий в тканях корня, а также ограничивает время и место их проникновения (Васильева и др., 2007). Результаты определения НАДФН-оксидазной активности в зонах корня гороха, имеющих различную чувствительность к ризобиальной инфекции, показали, что активность фермента неодинакова по длине корня (рис. 4). Взаимодействие проростков гороха с эффективным по азотфикси-рующей способности производственным штаммом клубеньковых бактерий, обладающих умеренной вирулентностью (CIAM 1026), приводило к усилению активности НАДФН-оксидазы в зоне роста (зона I), по сравнению с контролем (неинокулированные растения), которое значительно возрастало со временем, что, предположительно, может быть связано с устойчивостью данного участка к ризобиальной инфекции. Кроме того, всплеск усиления активности НАДФН-оксидазы через 48 ч может быть связан с ускорением ростовых процессов (табл. 1). Так, в литературе описано участие супероксидного анион-радикала в росте клеток растяжением, который подавлялся в присутствии антиоксиданта (Ванюшин, 2001). В свою очередь образование супероксида может быть напрямую связано с функционированием НАДФН-оксидазного ферментного комплекса.

В зонах II (зона проникновения ризобий) и III (зона зрелых корневых волосков) взаимодействие с клубеньковыми бактериями через 24 ч также вызывало увеличение активности НАДФН-оксидазы, по сравнению с контролем, но в отличии от зоны I (зона роста), увеличение носило временный характер и через 48 ч активность фермента снижалась до уровня контроля. Таким образом, можно предположить, что растение-хозяин реагирует на ризобиальную инфекцию, активируя защитные механизмы, о чем свидетельствует усиление активности НАДФН-оксидазы, однако в процессе узнавания микросимбионта, растение-хозяин снимает защиту, способствуя установлению симбиотических взаимоотношений. В свою очередь, повышенный уровень НАДФН-оксидазной активности может выполнять регуляторную функцию, препятствуя излишнему проникновению клубеньковых бактерий, способствуя, таким образом, форми-

Рис. 4. Влияние различных по конкурентоспособности штаммов клубеньковых бактерий на активность НАДФН-оксидазы в зонах корня проростков гороха, имеющих неодинаковую чувствительность к ризобиальной инфекции

рованию оптимального, при данных условиях, количества клубеньков. Следует также отметить, что более высокая активность НАДФН-оксидазы в зоне III (зона зрелых корневых волосков), по сравнению с зоной II (зона проникновения ризобий), свидетельствует о меньшей чувствительности данного участка корня к ризобиальной инфекции, а снижение ферментной активности в обеих зонах, под воздействием клубеньковых бактерий, способствует успешному продвижению ризобиальной инфекции к клеткам коры.

В зоне IV, где корневые волоски отсутствуют, проникновение клубеньковых бактерий не происходит, при этом активность НАДФН-оксидазы через 24 ч не изменяется и остается на уровне контроля. Однако, в связи с увеличением размеров корня, происходит некоторое смещение зон, поэтому через 48 ч в начале данного участка можно обнаружить корневые волоски, в которых могут происходить процессы, связанные с продвижением ризобиальной инфекции по тканям корня. С этим, очевидно, связано незначительное увеличение активности НАДФН-оксидазы как по сравнению с контролем, так и по сравнению с 24 ч.

Такая же закономерность обнаружена Васильевой с соавт. (2007) в отношении содержания Н202 в зонах корней проростков гороха различающихся по чувствительности к ризобиальной инфекции при взаимодействии с эффективным производственным штаммом клубеньковых бактерий. Авторами сделано предположение о том, что АФК могут быть вовлечены в процесс инфицирования корней ризобиями при формировании симбиотической системы.

Таким образом, изменение активности НАДФН-оксидазы и вызванное этим колебание уровня АФК в разных зонах может иметь неодинаковое физиологическое значение. Так, изменение этих параметров в зоне актив-

ного роста, очевидно связано с устойчивостью данного участка к ризобиальной инфекции. Что же касается изменения активности НАДФН-оксидазы и, соответственно, уровня АФК в зоне адгезии и проникновения ризобий, а также в зоне зрелых корневых волосков, то это может свидетельствовать о включении растением-хозяином регуляторных механизмов. По-видимому, после проникновения определённого количества ризобий, растение-хозяин включает регу-ляторные механизмы, направленные на ограничение дальнейшего проникновения ризобий (в зону И) или размножения и распространения по тканям корня (зона III). Регуляция общего количества ризобий в тканях корня в конечном итоге приводит к формированию оптимального количества клубеньков на корнях бобового растения.

Неэффективный по азотфиксирующей способности, но обладающий высокой конкурентной активностью штамм Rhizobium leguminosarum 249б через 24 ч после инокуляции вызвал значительное, по сравнению с контролем, снижение активности НАДФН-оксидазного ферментного комплекса в зоне проникновения ризобий (зона II). В остальных зонах существенных различий с контролем не наблюдалось (рис. 4). Через 48 ч после инокуляции данным штаммом наблюдалось значительное усиление НАДФН-оксидазной активности в зоне роста (зона I) как по сравнению с 24 ч, так и по сравнению с контролем, а также в зоне проникновения ризобий (зона II), в которой активность фермента увеличилась почти в 2 раза по сравнению с 24 ч. В зоне III (зона зрелых корневых волосков), наоборот, наблюдалось снижение активности НАДФН-оксидазы как по сравнению с контролем, так и по сравнению с 24 ч. В зоне без корневых волосков (зона IV) существенных отличий между 24 и 48 ч не наблюдалось, ферментная активность при этом оставалась на уровне контроля.

Поскольку штамм 2496 является высококонкурентным, уменьшение активности НАДФН-оксидазы в зоне проникновения и в зоне зрелых корневых волосков может происходить в результате супрессии ризобиями защитных и регуляторных реакций растения-хозяина. Механизм такого воздействия еще предстоит выяснить, но скорее всего это связано с восприятием бактериального nod-фактора (НФ) соответствующими рецепторами и запуском сигнальных путей, приводящих к блокированию защитных и регуляторных механизмов растения-хозяина. Это, в свою очередь, может вызывать уменьшение образования АФК в данных зонах, что будет способствовать проникновению и размножению ризобий и приведёт в последствии к образованию большого количества клубеньков, неспособных к эффективной азотфиксации.

Увеличение активности НАДФН-оксидазы в зоне активного роста, как и при инокуляции эффективным штаммом, свидетельствует, очевидно, о защите этого участка корня от проникновения ризобий.

Также следует отметить, что инокуляция эффективным производственным штаммом Rh. leguminosarum (CIAM 1026), вызывала более сильное, по сравнению с неэффективным по азотфиксирующей способности штаммом (249б), увеличение активности НАДФН-оксидазного ферментного комплекса.

Это, по-видимому, связано со спецификой взаимодействия данных штаммов клубеньковых бактерий с растением-хозяином.

В целом можно сказать, что результаты определения НАДФН-оксидазной активности в зонах корней проростков гороха, имеющих различную чувствительность к ризобиальной инфекции, показали, что имеет место различное изменение активности фермента в зависимости от степени вирулентности и эффективности микросимбионта что, по-видимому, связано с генерацией АФК, защитными и регуляторными механизмами растения-хозяина.

Активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха при ризобиальной инфекции в зависимости от действия неблагоприятных факторов окружающей среды. Формирование симбиоза между бобовым растением и клубеньковыми бактериями это сложный, многоэтапный процесс, подверженный влиянию различных экзогенных и эндогенных факторов, которые влияют на образование и функционирование данной системы. Инфекция и ранние этапы развития клубеньков наиболее чувствительны к стрессовым воздействиям окружающей среды (Begum et al., 2001). В связи с этим возникает вопрос - может ли ризобиальная инфекция при этих условиях модифицировать активность НАДФН-оксидазного ферментного комплекса с целью создания благоприятных условий для установления симбиотических взаимоотношений.

Низкая температура - важнейший фактор, ограничивающий произрастание растений в определенных эколого-климатических зонах. Температура почвы влияет на рост и выживание ризобий, их взаимодействие с бобовыми растениями, а так же на конкуренцию за образование клубеньков. Показано, что охлаждение корневой зоны ограничивает клубенькообразование и азотфикса-цию у сои, люцерны и гороха (Воробьев, 1998; Спайнк и др., 2002).

В результате проведенных экспериментов было показано, что низкая положительная температура увеличивала активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха как через 24 так и через 48 ч при экспозиции растений при 8°С по сравнению с контролем (рис. 5). Инокуляция в условиях пониженной температуры не оказала достоверного влияния на активность данного ферментного комплекса по сравнению с вариантом без инокуляции.

Таким образом, можно предположить, что негативное влияние низкой температуры на установление симбиотических отношений между клубеньковыми бактериями и бобовым растением обусловлено повышением активности НАДФН-оксидазного ферментного комплекса, а также неспособностью ризобий противодействовать развитию этих процессов в условиях низкотемпературного стрессового воздействия.

Известно, что большие дозы минерального азота, особенно нитратного, подавляют формирование и функционирование клубеньков, образующихся на корнях бобовых растений (Глянько и др., 2009). Так, по данным Begum et al. (2001) аммонийная форма азота ограничивает индукцию ио<А4ДС-генов. В тоже время, показано, что нитраты, применяемые в качестве удобрений, не оказывают влияния на рост свободноживущих клубеньковых бактерий в культуре

гЗг

шроль. 22"С

Рис. 5. Активность НАДФН-оксидазы корней проростков гороха при воздействии низкой положительной температуры и инокуляции ЯИ1гоЬшт кёиттояагит

* - достоверно при Р > 0,95; ** - достоверно при Р > 0,99; непомеченные - различие недостоверно

даже в очень высоких концентрациях (до 60 - 80 мМ) (Глянько, Митанова, 2008; Митанова и др., 2007). Более того, высокая концентрация нитратной и амонийной солей не только не оказывала негативного влияния, но даже стимулировала адгезию и проникновение ризобий в ткани корней этиолированных проростков гороха. В свою очередь, инокуляция растений гороха ризобиями, стимулирует поглощение нитратов проростками. Таким образом, из данных литературы следует, что высокие дозы минерального азота в среде активируют размножение клубеньковых бактерий и их адсорбцию на поверхности корней бобового растения. На этой стадии взаимодействия микро- и макросимбионта отрицательного влияния высокой концентрации азота в среде на симбиоз не наблюдается. По-видимому, в этих условиях негативное действие со стороны растения-хозяина на ризобни происходит на последующих этапах симбиотического взаимодействия, а именно, в растительных клетках (Глянько, Митанова, 2008). Одним из возможных механизмов подавления симбиотического взаимодействия является активация защитных систем растения-хозяина в условиях достаточного обеспечения почвенным азотом, что препятствует установлению симбиоза.

Проведенные исследования показали, что повышенная концентрация минерального азота в среде инкубации (бОмМ К>Юз) вызывала увеличение активности НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха по сравнению с контролем через 24 ч. Через 48 ч активность фермента уменьшалась по сравнению с 1 сут. и достоверно не отличалась от контроля (рис. 6).

Инокуляция на фоне повышенной концентрации азота в первые сутки снижала активность НАДФН-оксидазы практически до уровня контрольной. Через 48 ч достоверных различий между вариантами не наблюдалось.

Таким образом, повышенная концентрация минерального азота оказывает активизирующее действие на НАДФН-оксидазный ферментный комплекс, что в свою очередь может в определенной степени негативно сказываться на установлении симбиотических взаимоотношений между бобовым растением и клубеньковыми бактериями. В свою очередь клубеньковые бактерии способны снижать активность данного фермента, проявляя антагонистический эффект и тем самым, обходя защитные механизмы растения.

Тем не менее, увеличение активности НАДФН-оксидазы свидетельствует о том, что при воздействии высоких доз азота активируется НАДФН-

оксидазная сигнальная система. Это в свою очередь может быть связано с сигнальной функцией молекулы N02 или N0.

Обсуждая эти данные, следует отметить, что высокая доза азота, как и низкая температура, повышает активность НАДФН-оксидазы. По-видимому, реакция на эти неблагоприятные факторы является не специфической. Однако механизмы активации НАДФН-оксидазы, вероятно, могут быть различными. В случае с действием на растения повышенной

контроль 60 иМ КМ), 60 мМ КИО,+М

1е&апЬшигшп

Рис. 6. Активность НАДФН-оксидазы корней проростков гороха при воздействии бОмМ ЮМОз и инокуляции ККаоЫит ¡е^ттояагит

* - достоверно при Р £ 0,95; ** - достоверно при Р £ 0,99; непомеченные - различие недостоверно

дозы азота, активация фермента может идти по пути образования активных форм азота (NO 2, NO), которые влияют на сигнальные пути, экспрессирующие

гены ферментов. Что же касается снятия стимулирующего эффекта высокой дозы минерального азота ризобиальной инфекцией, то такое воздействие, каким-то образом связано с ингибированием ризобиями (скорее всего через комплекс НФ - рецептор) сигнальных путей, активируемых абиотическим стрессором (Глянько и др., 2008). Некоторую ясность в эти предположения вносят опыты с экзогенным донором оксида азота - нитропруссидом натрия (НПН).

При воздействии НПН на корни проростков гороха активность НАДФН-оксидазы увеличивалась как через 24, так и через 48 ч (рис. 7).

Инокуляция клубеньковыми бактериями на фоне обработки НПН не оказывала достоверного влияния на активность фермента.

Таким образом, можно сказать, что ингибирование активности

НАДФН-оксидазы при взаимодействии ризобий с бобовым растением на фоне повышенной дозы минерального азота, по-видимому, не связано с оксидом азота.

При произрастании растений в естественных условиях в ризосфере корня всегда присутствует огромное количество различных микроорганизмов, взаимодействие с которыми может носить различный характер. Так, наряду с симбиотическими видами в почве могут присутствовать и патогенные, как для растения, так и для человека микроорганизмы. К числу таких микроорганизмов относится условно-патогенная бактерия Escherichia coli.

4чМ НПН + м

/ефнншовагит

Рис. 7. Активность НАДФН-оксидазы корней проростков гороха при воздействии нитропруссида натрия и инокуляции ЯЫюЫит ^иттоьагит

* - достоверно при Р 2 0,95; ** - достоверно при Р > 0,99, непомеченные - различие недостоверно

В связи с этим интересно было выявить реакцию НАДФН-оксидазной ферментной системы бобового растения при взаимодействии с биотическим стрессором Е. coli и влияние на неё ризобиальной инфекции (рис. 8).

Показано, что инокуляция растений гороха эффективным производственным штаммом клубеньковых бактерий не вызывала достоверного изменения активности НАДФН-оксидазы по сравнению с контролем.

Инокуляция проростков гороха Е. coli увеличивала активность данного ферментного комплекса как через 24 так и через 48 ч по сравнению С контролем. Эти дан- ПР°Р°С™°В г°Р°ха "Ри инокуляции Escherichia coli

и Rhizobium leguminosarum ные говорят О ТОМ, ЧТО растение « . достоверно при Р > 0,95; ** - достоверно при Р > 0,99; непоме-реагирует на проникновение ус- -енные-различие недостоверно

ловно-патогенной бактерии, вызывая активацию защитных механизмов, схожую с реакцией запускаемой при патогенезе.

При одновременной обработке корней проростков гороха Е. coli и Rh. leguminosarum, ризобиальная инфекция не только не снимала стимулирующий эффект условно-патогенной бактерии на НАДФН-оксидазную активность, но еще больше усиливала действие данного неблагоприятного фактора.

Таким образом, все изученные факторы - низкая температура, повышенная концентрация минерального азота, НПН и Е. coli, оказали активирующее действие на НАДФН-оксидазу, что, по-видимому, свидетельствует о неспецифической реакции данного ферментного комплекса на действие этих неблагоприятных факторов окружающей среды. Механизмы такого влияния пока остаются не выясненными и требуют дальнейшего изучения. Однако, следует отметить, что имеет место антагонистическое и синергическое действие ризобиальной инфекции на активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха на фоне действия неблагоприятных биотических и абиотических факторов. Так, например, при выращивании растений на фоне повышенного содержания минерального азота, ризобиальная инфекция способна снижать активирующее влияние данного фактора на НАДФН-оксидазную активность, тем самым, создавая благоприятные условия для развития бобово-ризобиального симбиоза. Наоборот, при взаимодействии с Е. coli, ризобии еще больше усиливают активность данного ферментного комплекса, что, как можно предположить, будет препятствовать развитию симбиотических взаимоотношений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель настоящей работы заключалась в том, чтобы понять роль НАДФН-оксидазной ферментной системы и генерируемых ею актив-

250

I 200.

s I 150. if

EcoU Е.соП*Ы. leguminosarum leguminosarum

Рис. 8. Активность НАДФН-оксидазы корней

ных форм кислорода в процессе формирования бобово-ризобиального симбиоза на начальных его этапах. Основное внимание было уделено двум аспектам этой проблемы. Первый аспект был связан с изучением влияния окислительного стресса, инициируемого действием на растения экзогенного источника АФК метилвиологена, на процессы роста проростков гороха и на начальные этапы формирования бобово-ризобиального симбиоза. Второй - был посвящен изучению функциональной активности НАДФН-оксидазы растений, являющейся основным источником АФК на плазмалемме, и ее роли в установлении бобово-ризобиального симбиоза в нормальных физиологических условиях и при действии неблагоприятных факторов. Полученные результаты демонстрируют различную функциональную активность НАДФН-оксидазы на начальных этапах взаимодействия ризобий с корнями бобового растения в зависимости от симбиотической эффективности и конкурентоспособности клубеньковых бактерий, а также от чувствительности определенных участков корня к ризобиальной инфекции, что позволяет говорить о включении растением-хозяином защитно-регуляторных механизмов, обеспечивающих нормальное функционирование симбиотической системы.

На основании полученных результатов с привлечением литературных данных построена предполагаемая схема сигнальных путей, активирующихся при действии на растительный организм различных биотических и абиотических факторов окружающей среды на фоне взаимодействия растения с клубеньковыми бактериями (рис. 9).

Суть данной схемы заключается в следующем. Взаимодействие растения с различными факторами окружающей среды, в том числе и с симбиотически-ми микроорганизмами, через соответствующие рецепторы приводит к активации Са2+-каналов, что в свою очередь инициирует выход Са2+ в цитоплазму, фосфорилирование и активацию целого ряда ферментных систем, таких как НАДФН-оксидаза, нитрат- и нитритредуктаза и возможно ИО-синтаза. В результате чего в клетке образуется О Г , который под действием СОД быстро превращается в Н202. В результате активации нитратвостанавливающих ферментов и ИО-синтазы продуцируется N0. В результате взаимодействия N0 с О 2 образуется пероксинитрит (ООКО"), который как и N0 может взаимодействовать

с белками (нитрование, Б-нитрозилирование), изменяя их свойства (Глянь-ко, Васильева, 2007). АФК, образующиеся в результате активации НАДФН-оксидазы, передают воспринятый рецептором сигнал на генетический аппарат растений, в результате чего в зависимости от природы сигнала экспресируются либо симбиотические, либо защитные гены. Как сигнальная молекула, N0 при участии СК, как ускорителя каскада реакций, способен непосредственно вызывать экспрессию генов защиты. В свою очередь Н202 может влиять на сигнальные функции N0 посредствам активации синтеза СК, которая, являясь конкурентным ингибитором каталазы, способствует накоплению Н202. Таким образом, при неблагоприятных условиях окружающей среды инициация экспрессии защитных

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Повышенное Я/игоЫшп Пониженная

ЦИТОПЛАЗМА

Рис. 9. Сигнальные пути, активирующиеся при действии на растение различных факторов окружающей среды и влияние на них ризобиальной инфекции

ФЛ - флавоноиды; НФ - 1Чос1-фактор; СК - салициловая кислота; НР - нитратредуетаза; НИР - нитритредуктаза; N0-0 - N0-

синтаза; АФК и АФА - активные формы кислорода и азота;-- взаимодействие между факторами;---- влияние НФ

на сигнальные пути; «+» - активирующее действие фактора; «-» - ингибирующее действие фактора

генов растения-хозяина при участии АФК и активных форм азота (АФА) блокирует развитие симбиотических взаимоотношений между бобовым растением и клубеньковыми бактериями. Однако, следует отметить тот факт, что ризобии могут воздействовать (скорее всего через комплекс НФ - рецептор) на сигнальные пути, активируемые абиотическим и биотическим стрессом с целью создания благоприятных условий для установления симбиоза.

ВЫВОДЫ

Полученные результаты по изучению физиологической роли НАДФН-оксидазы и активных форм кислорода на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза позволили сделать следующие выводы:

1. Окислительный стресс, вызванный метилвиологеном, в зависимости от интенсивности, может оказывать как активирующий, так и ингибирующий эффекты на начальные этапы установления симбиотических взаимоотношений.

2. Ризобиальная инфекция оказывает положительное влияние на рост проростков гороха при жестком окислительном стрессе. Взаимодействие с клубеньковыми бактериями изменяет метаболизм растения-хозяина, делая его более устойчивым к неблагоприятным факторам окружающей среды.

3. Установлено, что НАДФН-оксидаза является одним из регуляторов чувствительности корневых зон проростков гороха к ризобиальной инфекции. При этом ее физиологическая роль на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза заключается в генерации АФК, выполняющих защитно-регуляторные функции при взаимодействии микро- и макросимбионта.

4. Изменение активности НАДФН-оксидазного ферментного комплекса при воздействии ряда стрессоров носит неспецифический характер, так как все стрессовые факторы (пониженная температура, повышенная доза минерального азота, нитропруссид натрия и Е. coli) оказывают стимулирующее действие на активность данного фермента.

5. Взаимодействие бобового растения с клубеньковыми бактериями оказывает антагонистический эффект на активность НАДФН-оксидазы при высокой дозе минерального азота в среде и синергическое действие - при воздействии биотического стрессора (Е. coli).

6. На основании литературных и полученных данных создана гипотетическая схема влияния неблагоприятных факторов и ризобиальной инфекции на НАДФН-оксидазный ферментный комплекс и на сигнальные пути, участвующие в установлении бобово-ризобиального симбиоза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Ищенко А.А., Васильева Г.Г., Миронова Н.В., Глянько А.К. Влияние гербицида параквата на рост, содержание пероксида водорода и активность каталазы в корнях проростков гороха при инокуляции клубеньковыми бактериями // Агрохимия. 2006. № 8. С. 47-51.

2. Глянько А.К., Васильева Г.Г., Митанова Н.Б., Ищенко А.А. Влияние минерального азота на бобово-ризобиальный симбиоз // Известия РАН. Серия биологическая. 2009. №3. С. 302-312.

3. Васильева Г.Г., Глянько А.К., Ищенко А.А., Миронова Н.В., Путилина Т.Е. Активность НАДФН-оксидазы в зонах корня проростков гороха, различающихся по чувствительности к ризобиальной инфекции // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2007. Вып. 2 (11). С. 34-42.

4. Глянько А.К., Митанова Н.Б., Ищенко А.А., Васильева Г.Г., Макарова JI.E. Влияние параквата и оксида азота на симбиотическое взаимодействие клубеньковых бактерий с корнями проростков гороха // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2007. Вып. 3 (12). С. 57-62.

5. Глянько А.К., Васильева Г.Г., Ищенко А.А., Миронова Н.В., Путилина Т.Е. Активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха при ризобиальной инфекции в зависимости от действия неблагоприятных факторов // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2008. Вып. 3 (15). С. 6-14.

6. Глянько А.К., Ищенко А.А., Митанова Н.Б., Васильева Г.Г. НАДФН-оксидаза растений// Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2009. Вып. 2(17). С. 6-18.

7. Jschenko A.A., Vasilieva G.G., Mironova N.V., Glyanko A.К. Impact of methylviologen (paraquat), hydrogen peroxide content, catalase activity in pea seedlings under Rhizobia inoculation // Abstracts of the international symposium "Signalling systems of plant cells"/ Kazan, 2006. P.50-51.

8. Ищенко A.A., Васильева Г.Г., Глянько A.K. Особенности действия ме-тилвиологена на этиолированные проростки гороха // Материалы Всероссийской научной конференции "Структура и экспрессия митохондриального генома растений" / Иркутск, 2006. С. 53-57.

9. Ищенко А.А., Васильева Г.Г., Глянько А.К. Негативное влияние ме-тилвиологена (параквата) на установление симбиоза между Rhizobium legumi-nosarum и горохом // Материалы докладов VI съезда ОФР и Международная конференция "Современная физиология растений: от молекул до экосистем" / Сыктывкар, 2007. С. 351-353.

10. Ищенко А.А., Васильева Г.Г., Миронова Н.В., Глянько А.К. Изучение физиологических особенностей действия гербицида параквата на растения гороха // Материалы научно-практической конференции "Роль сельскохозяйственной науки в развитии АПК Приангарья" / Иркутск, 2007. С. 135-139.

11. Ищенко А.А.. Васильева Г.Г., Глянько А.К. Активность НАДФН-оксидазы на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза // Материалы

Всероссийской научной конференции "Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды" / Иркутск. 2007. С. 112-115.

12. Ищенко A.A., Васильева Г.Г., Миронова Н.В., Путилина Т.Е., Глянько А.К. Активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха при ризоби-альной инфекции в зависимости от действия неблагоприятных факторов // Материалы Всероссийской научной конференции "Устойчивость организмов к неблагоприятным факторам внешней среды" / Иркутск, 2009. С. 191-194.

13. Ищенко A.A., Васильева Г.Г., Глянько А.К. Структурные и функциональные особенности НАДФН-оксидазы растений // Материалы Всероссийской научной конференции "Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды" / Иркутск, 2009. С. 195-198.

14. Ищенко A.A., Васильева Г.Г., Миронова Н.В., Митанова Н.Б., Глянько А.К. Влияние неблагоприятных факторов на активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха при ризобиальной инфекции // Материалы международной научной конференции "Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях крайнего севера" / Апатиты, 2009. С. 142-144.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ищенко, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Симбиотическое взаимодействие клубеньковых бактерий и бобовых растений.

1.1.1. Начальные этапы бобово-ризобиального симбиоза.

1.1.2. Сходство ранних ответов растений при взаимодействии с симбиотическими и патогенными микроорганизмами.

1.1.3. Защитные реакции растения-хозяина и их контроль микроорганизмами на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза и патогенеза.

1.2. Активные формы кислорода и их биологическая роль.

1.2.1. Роль активных форм кислорода при бобово-ризобиальном симбиозе.

1.3. НАДФН-оксидазная сигнальная система.

1.3.1. НАДФН-оксидаза животных.

1.3.2. НАДФН-оксидаза растений.

1.3.2.1. Регуляция активности НАДФН-оксидазы растений

1.3.2.2. Влияние факторов внешней среды на активность

НАДФН-оксидазы растений.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Объект исследования.

2.2. Методики исследований.

2.2.1. Определение активности НАДФН-оксидазы.

2.2.2. Определение общего растворимого белка.

2.2.3. Определение скорости роста.

2.2.4. Определение пероксида водорода.

2.2.5. Определение активности каталазы.

2.3. Статистическая обработка результатов.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Влияние ризобиальной инфекции на активность некоторых компонентов НАДФН-оксидазной сигнальной системы.

3.1.1. Влияние ризобиальной инфекции на скорость роста корней проростков гороха на фоне различных концентраций метилвиологена

3.1.2. Влияние ризобиальной инфекции на содержание пероксида водорода в корнях проростков гороха на фоне различных концентраций метилвиологена.

3.1.3. Влияние ризобиальной инфекции на активность каталазы в корнях проростков гороха на фоне различных концентраций метилвиологена.

3.1.4. Влияние окислительного стресса на начальные этапы симбиотического взаимодействия ризобий с корнями проростков гороха.

3.2. Активность НАДФН-оксидазы на начальных этапах бобово-ризобиального взаимодействия.

3.2.1. Активность НАДФН-оксидазы в клеточных фракциях корней проростков гороха.

3.2.2. Ингибиторный анализ.

3.2.3. Влияние различных по конкурентоспособности штаммов клубеньковых бактерий на активность НАДФН-оксидазы в зонах корней проростков гороха, имеющих неодинаковую чувствительность к ризобиальной инфекции.

3.3. Активность НАДФН-оксидазы в корнях проростков гороха при ризобиальной инфекции в зависимости от действия неблагоприятных факторов окружающей среды.

3.3.1. Низкая положительная температура.

3.3.2. Высокая доза азота.

3.3.2.1. Нитропруссид натрия.

3.3.3. Инокуляция Escherichia coli.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Физиологическая роль НАДФН-оксидазной ферментной системы бобового растения на начальных этапах взаимодействия с Rhizobium при воздействии неблагоприятных внешних факторов"

Усвоение молекулярного азота воздуха является важнейшим биологическим процессом, от которого во многом зависит жизнь на нашей планете. Величайший парадокс природы состоит в том, что все без исключения организмы на Земле, нуждаясь в источниках доступного азота и не имея способов его резервирования, находятся в "океане" молекулярного азота, который не только окружает, но и буквально пропитывает их. И только отдельные виды бактерий в процессе своей жизнедеятельности способны обеспечивать себя и всю биосферу усвояемым азотом. Некоторые виды растений также могут усваивать молекулярный азот воздуха, благодаря тому, что образуют эндогенную ассоциацию с микроорганизмами-азотфиксаторами. Азотфиксаторы, как правило, сожительствуют с теми или иными растениями, обеспечивая их азотом, используя при этом вещества, которые образуются в растении. Одним из примеров подобных взаимоотношений служит классический симбиоз - взаимосвязь бобовых растений с азотфиксирующими бактериями семейства Rhizobiaceae. Бобово-ризобиальная система формируется тогда, когда ризобии проникают в корень растения-хозяина. Клубенёк бобового растения - это качественно новая биологическая система, в которой интенсивность азотоусвоения определяется характером взаимоотношений растения с клубеньковыми бактериями, влияя на которые, можно существенно изменить обогащение растения, а в конечном итоге и почвы, азотом (рис 1).

Симбиотическая фиксация азота - не только одно из очень ярких биотических явлений, происходящих в мире растений и микроорганизмов, но и крайне важный в практическом отношении процесс. Азот является важнейшим элементом, от которого зависит плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур. Обычно в качестве источника

Рис. 1. Растения гороха (Pisum sativum) различающиеся по генотипу: а - общий вид растений, б - клубеньки на корнях суперклубенькового мутанта Nod 3, в -клубеньки на корнях гороха сорта "Марат" усвояемого азота в сельском хозяйстве применяют минеральные удобрения, производство которых, требует значительных затрат энергоресурсов. Растения-азотфиксаторы осуществляют этот процесс за счет энергии солнца. Вместе с тем, если химические азотные удобрения могут быть вредны с точки зрения экологии, то азот воздуха, восстановленный биологическим путем, в этом отношении является идеальным источником для удобрения сельскохозяйственных угодий.

С момента открытия симбиоза бобовых растений и клубеньковых бактерий прошло достаточно много времени, однако интерес к этому явлению не только не ослабевает, но и с каждым годом привлекает всё большее внимание исследователей, обогащаясь разнообразием экспериментальных подходов и пониманием механизмов отдельных этапов процесса.

Бобово-ризобиальный симбиоз, характеризующийся сложностью внутренних взаимоотношений, отличается относительно быстрыми ответными реакциями на первых этапах становления.

Одним из важнейших аспектов проблемы бобово-ризобиального взаимодействия является регуляция макро- и микросимбионтами начальных этапов симбиоза. Несомненно, важную роль в этом процессе играют биологически активные соединения, такие как: фитогормоны (Rosas et al., 1998), фенолы (Eskardt, 2006), активные формы кислорода (АФК), ферменты - каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза (Васильева и др., 2007). В связи с этим можно предполагать, что регуляция взаимоотношений между бобовым растением и ризобиями происходит с участием различных механизмов, в том числе и АФК.

В связи с этим, особый интерес представляет НАДФН-оксидазная сигнальная система - одна из 8 известных в настоящее время сигнальных систем, связанных с экспрессией генома организмов (Тарчевский, 2002). Особенность данной системы заключается в том, что ее активизация обусловлена активностью НАДФН-оксидазы плазматической мембраны клеток, вызванной действием различных биотических и абиотических факторов. Усиление активности этого фермента ведет к интенсивному образованию АФК и получило название "окислительного взрыва" или "окислительного стресса". Установлено, что контакт экзометаболитов патогенов с растительными рецепторами на мембранах клеток ведет к запуску защитных систем растений или их репрессированию в зависимости от степени вирулентности патогена. И поскольку начальные этапы взаимодействия растения с патогенными и симбиотическими организмами имеют много общего (Soto et al., 2006), можно предположить, что изменение активности именно НАДФН-оксидазы является одним из механизмов регуляции образования АФК на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза. В связи с тем, что на растительных объектах изучение НАДФН-оксидазы ведется сравнительно недавно, многие аспекты функционирования данного ферментного комплекса у растений не изучены и не понятны, а тем более при взаимодействии растений с симбиотическими микроорганизмами.

Работа выполнена по программе фундаментальных исследований РАН приоритетного направления 6.7. в рамках проекта 6.7.1.5. "Взаимодействие растений и микроорганизмов при действии биотических и абиотических стрессоров; молекулярные основы фитопатогенеза; защитно-регуляторные механизмы при развитии бобово-ризобиального симбиоза", выполняемого в период с 2006 по 2009 гг., № гос. per. 01.2.007 07209.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Ищенко, Алексей Александрович

выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Имеющиеся данные об активных формах кислорода при установлении симбиотических взаимоотношений, свидетельствуют в пользу того, что данные метаболиты играют немаловажную роль в этом процессе, однако, механизм их образования изучен недостаточно. В связи с этим представляло интерес изучение НАДФН-оксидазного ферментного комплекса растений, так как именно он принимает активное участие в ответных реакциях растительного организма на различные биотические и абиотические воздействия и является основным источником АФК в клетках. Поэтому, особое внимание в проведенной работе уделялось НАДФН-оксидазному ферментному комплексу и АФК, связанным с его функционированием.

В настоящей работе была сделана попытка понять роль активных форм кислорода в процессе формирования бобово-ризобиального симбиоза на начальных его этапах. Основное внимание было уделено двум аспектам этой проблемы. Первый из них был связан с изучением влияния окислительного стресса, инициируемого действием на растения экзогенного источника АФК метилвиологена (параквата), на процессы роста проростков гороха и на начальные этапы формирования бобово-ризобиального симбиоза. Второй был посвящен изучению функциональной активности НАДФН-оксидазы растений (Rboh), являющейся, по-видимому, основным источником АФК на плазмалемме, и ее роли в установлении бобово-ризобиального симбиоза в нормальных физиологических условиях и при действии неблагоприятных факторов.

Объектом исследований служили корни проростков гороха, инокулированные различными штаммами клубеньковых бактерий. Полученные результаты обсуждались с точки зрения защитной и регуляторной функций НАДФН-оксидазы на начальных этапах бобово-ризобиального симбиоза.

Взаимодействие клубеньковых бактерий с корнями бобового растения приводит к образованию нового, высокоспециализированного органа - корневого клубенька. Современные представления об этом процессе показывают, что нодуляция является комплексным процессом, в котором происходит непрерывный обмен сигналами между участниками симбиоза, благодаря чему в конечном итоге возможно формирование и нормальное функционирование симбиотической системы. Однако, в процессе становления бобово-ризобиального симбиоза, особенно на начальных его этапах, растение реагирует на ризобиальную инфекцию, вызывая активацию защитных механизмов, что позволяет предположить, что изначально бобовое растение воспринимает клубеньковые бактерии как патогенные и может препятствовать их проникновению. Накопленные к настоящему времени литературные данные в совокупности с полученными нами результатами позволяют говорить о том, что действительно имеет место сходство ранних этапов взаимодействия растений с патогенными и симбиотическими микроорганизмами и несмотря на то, что конечный результат этих отношений совершенно различен, можно сказать, что мутуализм и антагонизм в отношении партнеров могут быть разделены только на популяционном и экологическом уровнях, тогда как генетические и биохимические механизмы этих отношений имеют больше сходства, чем различий (Тихонович, Проворов, 2005).

Полученные результаты демонстрируют различную функциональную активность НАДФН-оксидазы на начальных этапах взаимодействия ризобий с корнями бобового растения в зависимости от симбиотической эффективности и конкурентоспособности клубеньковых бактерий, а также от чувствительности определенных участков корня к ризобиальной инфекции, что позволяет говорить о включении растением-хозяином защитно-регуляторных механизмов, обеспечивающих нормальное функционирование симбиотической системы. Так, изменение этих параметров в зоне активного роста, очевидно связано с устойчивостью этого участка к ризобиальной инфекции. Что же касается увеличения активности НАДФН-оксидазы и уровня АФК в зоне адгезии и проникновения ризобий, а также в зоне зрелых корневых волосков, то это может свидетельствовать о включении растением-хозяином регуляторных механизмов.

Кроме того, в результате изучения влияния различных неблагоприятных факторов окружающей среды, установлено, что практически любое внешнее воздействие приводит к активации НАДФН-оксидазной ферментной системы, что, по-видимому, свидетельствует о неспецифической реакции данного ферментного комплекса на неблагоприятные факторы окружающей среды. Однако, обращает на себя внимание тот факт, что в некоторых случаях ризобиальная инфекция способна снижать активность НАДФН-оксидазы, тем самым, обходя защитные механизмы растения-хозяина. Тем не менее, одним из последствий активации НАДФН-оксидазы может быть повышенное образование АФК в клетках, накопление которых в клетках может послужить причиной окислительного стресса. В случае патогенеза это защитная реакция организма, однако, при установлении симбиотических взаимоотношений это является нежелательным процессом. В наших экспериментах показано негативное влияние окислительного стресса, вызванного действием на проростки гороха метилвиологена, как экзогенного источника АФК, на начальных стадиях бобово-ризобиального симбиоза, что проявлялось в снижении ростовых процессов корней проростков гороха, а также в нарушении начальных этапов взаимодействия клубеньковых бактерий с корневой системой растения-хозяина.

Таким образом, для того чтобы успешно пройти все этапы формирования симбиотической системы, клубеньковые бактерии должны блокировать защитные механизмы растения-хозяина. Вопрос о том, какие механизмы используют ризобии для супрессирования защитных механизмов макросимбионта, остается открытым. Предполагается, что это связано с восприятием ризобиального НФ растительными рецепторами, которое запускает генетическую программу растения, направленную на экспрессию симбиотических генов. В связи с этим, особое значение имеет состояние равновесия между экспрессией симбиотических и защитных генов растения-хозяина, которое нарушается при неблагоприятных условиях окружающей среды в пользу преобладания защитных свойств макросимбионта.

Кроме этого показано, что инокулированные растения более устойчивы к неблагоприятным факторам окружающей среды, что, очевидно, связано с влиянием ризобиальной инфекции на метаболизм растения-хозяина.

Образование клубеньков на корнях бобовых растений это сложный многоэтапный процесс, требующий непрерывного и адекватного обмена сигналами между участниками симбиотического взаимодействия. Важным моментом в этом вопросе является состояние гомеостатического равновесия между экспрессией симбиотических генов и генов защиты макросимбионта. Очевидно, что это равновесие может быть нарушено при влиянии на организм растения-хозяина различных неблагоприятных факторов окружающей среды (Глянько, Васильева, 2007). На рис. 18 представлена предполагаемая схема сигнальных путей, активируемых при действии на растительный организм различных биотических и абиотических факторов окружающей среды на фоне взаимодействия

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Повышенное Rhizobium Пониженная

ЦИТОПЛАЗМА

Рис. 18. Сигнальные пути, активирующиеся при действии на растение различных факторов окружающей среды и влияние на них ризобиальной инфекции

ФЛ - флавоноиды; НФ - Nod-фактор, СК - салициловая кислота; HP - нитратрсдуктаза; НИР нитритредуктаза; NO-C - NO-синтаза, АФК и АФА - активные формы кислорода и азота; ->- взаимодействие между факторами;--->- - влияние НФ на сигнальные пути; «н » - активирующее действие фактора; «-» - ингибирующее действие фактора растения с клубеньковыми бактериями. Данная схема построена на основании полученных результатов с привлечение некоторых литературных данных. Основное внимание уделяется НАДФН-оксидазному ферментному комплексу и связанным с его деятельностью АФК, которым отводятся функции регуляторно-защитного механизма, передающего поступающую из окружающей среды информацию на генетический аппарат растения. Суть данной схемы заключается в следующем: взаимодействие растения с различными факторами окружающей среды, в том числе и с симбиотическими микроорганизмами, через соответствующие рецепторы приводит к активации Са2+-каналов, что в свою очередь инициирует выход Са2+ в цитоплазму, фосфорилирование и активацию целого ряда ферментных систем, таких как НАДФН-оксидаза, нитрат- и нитритредуктаза и возможно NO-синтаза. В результате чего в клетке образуется О ;*, который под действием СОД быстро превращается в Н2Ог. В результате взаимодействия NO, образующегося при активации нитратвостанавливающих ферментов и NO-синтазы, с О;" образуется пероксинитрит (OONO"), который как и NO может взаимодействовать с белками (нитрование, S-нитрозилирование), изменяя их свойства (Глянько, Васильева, 2007). АФК, образующиеся в результате активации НАДФН-оксидазы передают воспринятый рецептором сигнал на генетический аппарат клеток растений, в результате чего в зависимости от природы сигнала экспрессируются либо симбиотические, либо защитные гены. Как сигнальная молекула, NO при участии СК, как ускорителя каскада реакций, способен непосредственно вызывать экспрессию генов защиты. В свою очередь Н2О2 может влиять на сигнальные функции NO посредствам активации синтеза СК, которая, являясь конкурентным ингибитором каталазы, способствует накоплению Н202. Таким образом, при неблагоприятных условиях окружающей среды инициация экспрессии защитных генов растения-хозяина при участии АФК и активных форм азота (АФА) блокирует развитие симбиотических взаимоотношений между бобовым растением и клубеньковыми бактериями. Однако, следует отметить тот факт, что ризобии могут воздействовать (скорее всего через комплекс НФ - рецептор) на сигнальные пути, активируемые абиотическим и биотическим стрессом с целью создания благоприятных условий для установления симбиоза.

Таким образом, можно, по-видимому, говорить о пространственно-временной регуляции симбиотических взаимоотношений с участием АФК, выполняющих, очевидно, двойную функцию. С одной стороны, генерация АФК при взаимодействии ризобиального НФ с растительным рецептором приводит к запуску сигнальных путей, активирующих экспрессию симбиотических генов, что в свою очередь вызывает деление клеток коры и в конечном итоге приводит к образованию нормально функционирующих клубеньков. С другой стороны, при неблагоприятных для симбиотических взаимоотношений условиях окружающей среды, усиление генерации АФК, наоборот, запускает генетические программы, направленные на синтез защитных веществ, что препятствует установлению бобово-ризобиального симбиоза. В целом, это направление в проблеме симбиотических взаимоотношений остается малоизученным и на данном этапе развития присутствует больше вопросов, чем ответов. Поэтому дальнейшие исследования могут быть направлены на более детальное изучение ферментных систем, ответственных за образование АФК, их локализацию в клетках, а также физиологической роли АФК в этом процессе и их взаимосвязи с другими сигнальными системами.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ищенко, Алексей Александрович, Иркутск

1. Аверьянов А.А. Активные формы кислорода и иммунитет растений // Успехи современной биологии. 1991. Вып. 5. С. 722-737.

2. Афанасьев И.Б. Анион-радикал кислорода О;* в химических и биохимических процессах // Успехи химии. 1979. Т.48. №6. С. 977-1014.

3. Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов // Успехи современной биологии. 1991. Т. 111. Вып. 6. С. 923-932.

4. Бараненко В. В. Супероксиддисмутаза в клетках растений // Цитология. 2006. Т.48. №6. С. 465-474.

5. Бах А.Н., Опарин А.И. Определение каталазы // Практикум по общей биохимии. М.: Наука, 1982. С. 151 152.

6. Бузун Г.А., Джемухадзе К.М., Милешко Л.Ф. Определение белка в растениях с помощью амидочерного // Физиология растений. 1982. Т. 29. Вып. 1. С. 198-200

7. Ванюшин Б.Ф. Апоптоз у растений // Успехи биологической химии. 2001. Т. 41. С. 3-38.

8. Васильева Г.Г., Миронова Н.В., Глянько А.К., Шепотько Л.Н. Генерация супеоксидных радикалов в проростках гороха при действии низкой положительной температуры и инокуляции // Физиология и биохимия культурных растений. 2001. Т. 33. № 2. С. 176-181.

9. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972.

10. Гималов Ф.Р., Чемерис А.В., Вахитов В.А. О восприятии растением холодового сигнала // Успехи совеменной биологии. 2004. Т. 124. №2. С. 185 196.

11. Глянько А. К., Васильева Г. Г. Особенности действия активных форм кислорода и азота при бобово-ризобиальном симбиозе // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2007. Вып. 3(12). С. 27-36.

12. Глянько А.К, Васильева Г.Г, Митанова Н.Б, Ищенко А.А. Влияние минерального азота на бобово-ризобиальный симбиоз // Известия РАН. Серия биологическая. 2009а. №3. С. 302-312.

13. Глянько А.К, Ищенко А.А, Митанова Н.Б, Васильева Г.Г. НАДФН-оксидаза растений// Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2009. Вып. 2 (17). С. 6-18.

14. Глянько А.К, Макарова J1.E, Васильева Г.Г, Миронова Н.В. Возможное участие пероксида водорода и салициловой кислоты в бобово-ризобиальном симбиозе // Известия РАН. Серия Биологическая. 2005. №3. С. 300-305.

15. Глянько А.К, Митанова Н.Б. Физиологические механизмы отрицательного влияния высоких доз минерального азота на бобово-ризобиальный симбиоз // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2008. Вып. 2(14). С. 26-41.

16. Дмитриев А.П., Кравчук Ж.Н. Трансдукция сигнала в клетках лука {Allium сера) при окислительном взрыве // Материалы всероссийской конфкренции "Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды" / Иркутск, 2009. С 127-130.

17. Дмитриева С.А., Минибаева Ф.В., Гордон J1.X. Митотический индекс меристематических клеток и рост корней гороха Pisum sativum при действии модуляторов инозитольного цикла // Цитология. 2006. Т.48. №6. С.475-479.

18. Завальский JI.IO. Хемотаксис бактерий // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т.7 №9. С. 23-29.

19. Запрометов М.Н. Специализированные функции фенольных соединений в растениях // Физиология растений. 1993. Т. 40. № 6. С. 921932.

20. Игамбердиев А.У. Роль пероксисом в организации метаболизма растений // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т.6. №12. С. 2026.

21. Игнатов В.В. Биологическая фиксация азота и азотфиксаторы // Соросовский образовательный журнал. 1998. №9. С 28-33.

22. Карпец Ю.В., Колупаев Ю.Е. Ответ растений на гипертермию: молекулярно-клеточные аспекты // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та Сер. Биология. 2009. вып. 1(16). С. 19 38.

23. Клюбин И.В., Гамалей И.А. НАДФН-оксидаза специализированный ферментный комплекс для образования активных метаболитов кислорода // Цитология. 1997. Т. 39. № 4/5. С. 320-340.

24. Колупаев Ю. Е., Карпец Ю. В. Регуляция активности каталазы в колеоптилях пшеницы: возможная роль ионов Са2+ и кальмодулина // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та Сер. Биология. 2008. вып. 1 (13). С. 15-21.

25. Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В. Участие оксида азота (N0) в трансдукции сигналов абиотических стрессоров у растений // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та Сер. Биология. 2009. вып.3(18). С. 6-19.

26. Колупаев Ю.В. Активные формы кислорода в растениях при действии стрессоров: образование и возможные функции // Вестник Харьк. нац. аграрн. ун-та. Сер. Биология. 2007. Вып.3(12). С. 6-26.

27. Кретович B.JI. Биохимия усвоения азота воздуха растениями. М.: Наука, 1994. 168 с.

28. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита // Соросовский образовательный журнал. 1999. №1. С. 2-7.

29. Лось Д.А. Восприятие стрессовых сигналов биологическими мембранами // Проблемы регуляции в биологических системах: биофизические аспекты / Под ред. Рубина А. Б. М.: Институт компьютерных исследований, 2007. С. 329-360.

30. Лушак В.И. Окислительный стресс и механизмы защиты от него у бактерий // Биохимия. 2001. Т.66. Вып. 5. С. 592- 609.

31. Лютин С.Ю. Микробные сообщества городских почв и влияние поллютантов на популяцию Esherichia coli в системе почва растение: Автореф. дис. . канд. биол. наук. М.: МСХА, 2007. 22 с.

32. Макарова Л.Е., Лузова Г.Б., Ломоватская Л.А. Роль эндогенных фенольных соединений в инфицировании Rhizobium leguminosarum корней гороха при низкой температуре // Физиология растений. 1998. Т.45. С.824-832.

33. Максимов И.В., Черепанова Е.А. Про-/антиоксидантная система и устойчивость растений к патогенам // Успехи современной биологии. 2006. Т. 126. №3. С. 250-261

34. Маркова Ю.А., Романенко А.С., Алексеенко A.JL, Саляев Р.К. Колонизация растений картофеля in vitro условно-патогенной бактерией Esherichia coli АрРТ219 // Доклады РАН. 2008. Т.420. №2. С. 279-281.

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

36. Медведев С.С., Маркова И.В. Роль ионов Са2+ при передаче сигналов в клетках растений // Материалы выездной сессии ОФР РАН по проблемам биоэлектрогенеза и адаптации у растений / Н. Новгород, Нижегородский университет им. Лобачевского. 2000. С. 21-25.

37. Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К. Свойства и функции НАДФН-оксидаз клеток млекопитающих // Успехи современной биологии. 2006. Т. 126. №1. С. 97-112.

38. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и жизнедеятельность растений // Соросовский образовательный журнал. 1999. №9. С. 20-26.

39. Мерзляк М.Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах, растительной клетки // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Физиология растений. 1989. Т.6. 168 с.

40. Минибаева Ф.В., Гордон Л.Х. Продукция супероксида и активность внеклеточной пероксидазы в растительных тканях при стрессе // Физиология растений. 2003. Т.50. №3. С. 459-464.

41. Митанова Н.Б., Миронова Н.В., Глянько А.К. Поглощение нитратов проростками гороха в зависимости от дозы азота и инокуляции клубеньковыми бактериями // Агрохимия. 2006. № 1. С. 32-33.

42. Мишустин Е.Н., Шильникова В.К. Биологическая фиксация атмосферного азота. М.: Наука, 1968. 530 с.

43. Пескин А.В. Взаимодействие активного кислорода с ДНК // Биохимия. 1997. Т. 61. Вып. 1. С. 1571-1578.

44. Плохипский Н.А. Биометрия. М.: МГУ, 1970. 367 с.

45. Романова Е.В. Ферменты в антиокислительной системе растений: супероксиддисмутаза // Агро XXI. 2008. № 7-9. С. 27-30.

46. Самуилов В.Д., Олескин А.В., Лагунова Е.М. Программированная клеточная смерть // Биохимия. 2000. Т. 65. № 8. С. 1029-1046.

47. Скулачев В.П. Альтернативные функции клеточного дыхания // Соросовский образовательный журнал. 1998. №8. С. 2-7.

48. Скулачев В.П. Эволюция, митохондрии и кислород // Соросовский образовательный журнал. 1999. №9. С. 4-10.

49. Скулачев В.П. Явление запрограммированной смерти. Митохондрии, клетки и органы: роль активных форм кислорода // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т.7. №6. С. 4 10.

50. Соколова М.Г. Физиологические особенности начальных этапов инфицирования корней гороха Rhizobium leguminosarum при разных температурах: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Иркутск: СИФИБР СО РАН, 2001.21 с.

51. Спайнк Г, Кондороши А, Хукас П. Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий взаимодействующих с растением. СПб, 2002. 567 с.

52. Spainc Н.Р, Condorosi A, Hooykaas P.J.J. The Rhizobiaceae Molecular biology of model plant-associated bacteria: Kluwer Academic Publishers, 1998)

53. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. М, Наука, 2002. 294 с.

54. Тихонов А.Н. Защитные механизмы фотосинтеза // Соросовский образовательный журнал. 1999. №11. С. 16-21.

55. Тихонов А.Н. Электронный парамагнитный резонанс в биологии // Соросовский образовательный журнал. 1997. №11. С. 8-15.

56. Тихонович И.А, Проворов НА. Принципы селекции растений на взаимодействие с симбиотическими микроорганизмами // Вестник ВОГиС. 2005. Том 9. № 3. С. 295-305

57. Угарова Н.Н, Лебедева О.В, Савицкий А.П. Пероксидазный катализ и его применение. М.: МГУ, 1981. 92 с.

58. Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. Общая характеристика источников образования свободных радикалов и антиоксидантных систем // Успехи современного естествознания. 2006. №7. С 37-41.

59. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Гилем, 2001. 160 с.

60. Шильникова В.К. Процесс инфицирования бобового растения клубеньковыми бактериями // Биологический азот в сельском хозяйстве СССР. 1989. С. 46-52.

61. Allan А.С., Fluhr R. Two distinct sources of elicited reactive oxygen species in tobacco epidermal cells // Plant Cell. 1997. V. 9. P. 1559 1572.

62. Alscher R.G., Donahue J.H., Cramer C.L. Reactive oxygen species and antioxidants: relationships in green cells // Physiol. Plant. 1997. V.100. P. 224233.

63. Alvarez M.E., Pennell R.I., Meijer P.J., Ishikawa A., Dixon R.A., Lamb

64. C. Reactive oxygen intermediates mediate a systemic signal network in the establishment of plant immunity//Cell. 1998. V.92. P. 773-784.

65. Amor B.B., Shaw S.L., Oldroyd G.E., Maillet F., Penmetsa R.V., Cook

66. D., Long S.R., Denarie J., Gough C. The NFP locus of Medicago truncatula controls an early step of Nod factor transduction upstream of a rapid calcium flux and root hair deformation // Plant J. 2003. V. 34. P. 495-506.

67. Apel К., Hirt H. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Annu. Rev. Plant Biol. 2004. V.55. P. 373 399.

68. Ario de Marco, Kalliopi A. Roubelakis-Angelakis. The complexity of enzymic control of hydrogen peroxide concentration may affect the regeneration potential of plant protoplasts // Plant Physiol. 1996. V. 110. P. 137-145.

69. Babbs C.F., Pham J.A., Coolbaugh R.S. Lethal hydroxyl radical production in paraquat treated plants // Plant Physiol. 1989. V.90. P. 12671270.

70. Babior B.M., Lambeth J.D., Nauseef W. The neutrophil NADPH oxidase // Arch. Biochem. Biophys. 2002. V.397. № 2. P. 342-344.

71. Bais H.P., Wair T.L., Parry L.G., Gilroy S., Vivanco J.M. The role of root exudates in rhizosphere interaction with plants and other organisms // Annu. Rev. Plan Biol. 2006. V.57. P. 233-266.

72. Baldrige C.W., Gerard R.W. The extra respiration phagocytosis // Amer. J. Physiol. 1933. V.103. P. 235 236.

73. Bolwell G., Wojtaszek P. Mechanism for the generation of reactive oxygen species in plant defense a broad perspective // Physiol. Mol. Plant Pathol. 1997. V. 51. P. 347-366.

74. Buchanan R.L., Edelson S.G., Millar R.L., Sapers G.M. Contamination of intact apples after immersion in an aqueous environment containing Escherichia coli 0157:H7 // J. Food Prot. 1999. V.62(5). P.44-50.

75. Bueno P., Soto M.J., Rodrigues-Rosales M.P. et al. Time-course of lipoxygenase, antioxidant enzyme activities and H202 accumulation during the early stages of rhizobium-legume symbiosis // New Phytol. 2001. V. 152. №1. P. 91-99.

76. Cardenas L., Holdaway-Clarke T.L., Sanchez F. Quinto C., Feijo J.A., Kunkel J.G., Hepler P.K. Ion changes in legume root hairs responding to Nod factors // Plant Physiol. 2000. V. 123. P. 443-452.

77. Charkowski A.O., Barak J.D., Sarreal C.Z., Mandrell R.E. Differences in growth of Salmonella enterica and Escherichia coli 0157:H7 on alfalfa sprouts //Appl. Environ. Microbiol. 2002. V.68. P. 3114-3120.

78. Chen Z., Silva H., Klessig D.F. Active oxygen species in the induction of plant systemic acquired resistance by salicylic acid // Sci. 1993. V.262. P. 1883-1885.

79. Clough S.J., Flavier A.B., Schell M.A., Denny T.P. Differential expression of virulence genes and motility in Ralstonia (Pseudomonas) solanacearum duringn exponential growty // Appl. Environ. Microbiol. 1997. V.63. P. 844-850.

80. Cook D., Dreyer D., Bonnet D., Howell M., Nony E., Vanden Bosch K. Transient induction of the peroxidase gene in Medicago trancatula precedes infection Rhizobium meliloti II Plant Cell. 1995. V.7. P. 43-55.

81. Cooper J.E. Early interactions between legumes and rhizobia: disclosing complexity in a molecular dialogua // J. Appl. Microbiol. 2007. V.103. P. 13551365.

82. Cuevas J.C., Sanchez D.H., Marina M., Ruiz O.A. Do polyamines the Lotus glaber NADPH oxidation activity induced by the herbicide methyl viologen //Funct. Plant Biol. 2004. V.31. P. 921-928.

83. D'Haeze W., Glushka J., De Rycke R., Holsters M., Carlson R.W. Structural characterization of extracellular polysaccharides of Azorhizobium caulinodans and impotance for nodule initiation on Sesbania rostrata II Mol. Microbiol. 2004. V.52. P. 485-500.

84. Dalton D.A. Effects of paraquat on the oxygen free radical biology of soybean root nodules // Bull. Environ. Contamination and Toxicol. 1992. V.48. P. 721-726.

85. Dat J., Vandenabeele S., Vranova E., Montagu M. V., Inze D., Breusegem F. V. Dual action of the active oxygen species during plant stress responses // Cell. Mol. Life Sci. 2000. V.57. P. 779-795.

86. DeLeo F.R., Quinn M.T. Assembly of the phagocyte NADPH oxidase: molecular interaction of oxidase proteins // J. Leukocyte Biol. 1996. V.60. P. 677-691

87. D'Haeze W., Holsters M. Nod factor structures, responses and perception during inition of nodule development // Glycobyol. 2002. V.12. №6. P. 79-105.

88. Dodge A.D. The role of light and oxygen in Uie action of photosynthetic inhibitor herbicides // In: Biochemical responses induced by herbicides, ACS Simposium Series. 1982. V.181. P. 57-77.

89. Dolce N. NADPH-dependent О~2' generation in membrane fractions isolated from wounded potato tubers inoculated with Phytophtora infestans II Physiol. Plant Pathol. 1885. V.27. № 2. P. 311-322.

90. Doke N. Nicotiana benthamiana gp91phox homologs NbrbohA and NbrbohB participate in Н2СЬ accumulation and resistance to Phytophthora infestans II Plant Cell. 2003. V.15. №3. p. 706-718.

91. Dolce N., Miura Y, Sanchez L.M., Park H.J., Noritake Т., Yoshioka H., Kawakita K. The oxidative burst protects plants against pathogen attack: Mechanism and role as an emergency signal for plant bio-defence. A review // Gene. 1996. V.179. №1.P. 45-51.

92. Dong X. SA, JA, ethylene and disease resistance in plants // Curr. Opin. Plant Biol. 1998. V.l. P. 316-323.

93. Dow J.M., Crossman L., Findlay K., He Y.Q., Feng J.X., Tang J.L. Biofilm dispersal in Xanthomonas campestris is controlled by cell-cell signaling and is required for full virulence to plants // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. P. 10995-11000.

94. Downie J.A. Infectious heresy//Plant Sci. 2007. V.316. P. 1296-1297.

95. Duelli D.M, Noel K.D. Compounds exuded by Phaseolus vulgaris that induce a modification of Rhizobium etli lipopolysaccharide // Mol. Plant Microbe Interact. 1997. V.10. № 7. P. 903-910.

96. Dwyer S.C, Legendre L, Low P.S. Leto T.L. Plant and human neutrophil oxidative burst complexes contain immunologically related proteins // Biochim. Biophys. Acta. 1996. V.1289. №2. P. 231-237.

97. Eckardt N.A. The role of flavonoids in root nodule development and auxin transport in Medicago truncatula // Plant Cell. 2006. V. 18. P. 1539-1540.

98. Elmayan T, Fromentin J, Riondet C, Alcaraz G, Blein J.P, Simon-Plas F. Regulation of reactive oxygen species production by a 14-3-3 protein in elicited tobacco cells // Plant Cell and Environ. 2007. V.30. P. 722-732.

99. Elmayan T, Simon-Plas F. Regulation of plant NADPH oxidase // Plant Signal Behavior. 2007. V.2. №6. P. 505-507.

100. Ferguson B.J, Mathesius U. Signaling interactions during nodule development //J. Plant Growth Regul. 2003. V.22. P. 47-72.

101. Fisher R.F, Long S.R. Rhizobium-plant signal exchange // Nature. 1992. V. 357. P. 655-660.

102. Fraysse N, Courdec F, Poinsot V. Surface polysaccharide involvement in establishing the rhizobium-legume symbiosis // Eur. J. Biochem. 2003. V.270. P. 1365-1380.

103. Gao M, Chen H, Eberhard A, Gronquist M.R, Robinson, J.B, Rolfe B.G, Bauer W.D. Sinl and expR-dependent quorum sensing in Sinorhizobium meliloti //J. Bacteriol. 2005. V. 187. P. 7931-7944.

104. Gapper C, Dolan L. Control of plant development by reactive oxygen species //Plant Physiology. 2006. V. 141. P. 341 345.

105. Gestelen P.V., Asard H., Caubergs R.J. Solubilization and separation of a plant plasma membran NAD(P)H O;" synthase from other NAD(P)H oxidoreductases// Plant Physiol. 1997. V.15. P. 543-550.

106. Grant J.J., Loake G.J. Role of reactive oxygen intermediates and cognate redox signaling in disease resistance // Plant Physiol. 2000. V.124. № 1. P. 21-30.

107. Greenberg E.P, Winans S., Fuqua C. Quorum sensing by bacteria // Annu. Rev. Microbiol. 1996. V.50. P.727-751.

108. Groom Q.J., Torres M.A., Fordham-Skelton A.P., Hammond-Kosack K.E., Robinson N.J., Jones J.D. RbohA, a rice homologue of the mammalian gp91phox respiratory burst oxidase gene // Plant J. 1996. V.10. №3. P. 515-522.

109. Hao F., Wang X., Chen J. Involvement of plasma-membrane NADPH oxidase in nickel-induced oxidative stress in roots of wheat seedlings // Plant Sci. 2006.V.170. № 1. P. 151-158.

110. Harrison J., Jamet A., Muglia C.I. et al. Glutathione plays a fundamental role in growth and symbiotic capacity of Sinorhizobium meliloti II J. Bacteriol. 2005. V. 187. P. 168-174.

111. Heidstra R., Geurts R., Franssen H., Spaink H. P., Kammen A., Bisseling T. Root hair deformation activity of nodulation factors and their fate on Vicia sativa II Plant Physiol. 1994. V. 105. P. 787-797.

112. Hippeli S., Heiser I., Elstner E.F. Activated oxygen and free oxygen radicals in pathology: New insights and analogies between animals and plants // Plant Physiol. Biochem. 1999. V. 37(3). P. 167-178.

113. Hoang H.H., Becker A., Gonzalez J.E. LuxR homolog ExpR in combination with the Sin quorum sensing system, plays a central role in

114. Sinorhizobium meliloti gene expression // J. Bacteriol. 2004. V. 186. P. 54605472.

115. Iton Y., Sugito-Conishi Y., Kasuga F., Ivaki M., Hara-Cudo Y., Saito N., Nogishi Y., Konuma H., Kumagai S. Enterohemorrhagic Escherichia coli 0157:H7 present in Radish Sprouts II Appl. Environ. Microbiol. 1998. V.64. №4. P. 1532-1535.

116. Jiang M., Zhang J. Involvement of plasma-membrane NADPH oxidase in abscisic acid- and water stress-induced antioxidant defense in leaves of maize seedlings//Planta. 2002. V.215. №6. P. 1022-1030.

117. Jones M.A., Raymond M.J., Yang Z., Smirnoff N. NADPH oxidase-dependent reactive oxygen species formation required for root hair growth depends on ROP GTPase // J. Exp. Bot. 2007. V.58. №6. P. 1261-1270.

118. Kanafy K.A., Krumenacker J.S., Murad F. NO, nitrotyrosine, and cyclic GMP in signal transduction // Med. Sci. Monit. 2001. V.7. №4. P. 801-819.

119. Kawano T. Roles of the reactive oxygen species-generating peroxidase reactions in plant defense and growth induction // Plant Cell Rep. 2003. V. 21. P. 829-837.

120. Keller Т., Damude H.G. Werner D., Doerner P., Dixon R.A., Lamb C. A plant homolog of the neutrophil NADPH oxidase gp91phox subunit gene encodes a plasma membrane protein with Ca binding motifs // Plant Cell. 1998. V.10. P. 255-266.

121. Kobayashi M, Kawakita K, Maeshima M., Dolce N., Yoshioka H. Subcellular localization of Strboh proteins and NADPH-dependent O;'-generating activity in potato tuber tissues // J. Exp. Bot. 2006. V. 57. №6. P. 1373-1379.

122. Lamb C., Dixon R.A. The oxidative burst in plant disease resistance // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1997. V.48. P. 251-275.

123. Lambeth J.D. Nox enzymes and the biology of reactive oxygen // Nature Rev. Immunol. 2004. V. 4. №3. P. 181-189.

124. Limpens E., Franlcen C., Smit P., Willemse J., Bisseling Т., Geurts R. LysM domain receptor kinases regulating rhizobial Nod factor-induced infection// Science. 2003. V.302. P. 630-633.

125. Lindstrom K., Terefework Z., Suominen L., Lortet G. Signalling and development of rhizobium-legume symbioses // Biol. Environ.: Proc. Royal Irish Acad. 2002.V.102B. №1. P. 61-64.

126. Loh J., Carlson R.W., York W.S., Stacey G. Bradyoxetin, a unique chemical signal involved in symbiotic gene regulation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V.99. P. 14446-14451.

127. Lohar D.P., Haridas S., Gantt J.S., Vanden Bosch K.A. A trasient decrease in reactive oxygen species in roots leads to root hair deformation in the legume-rhizobia symbiosis // New Phytol. 2007. V.173. №1. P. 39-54.

128. Lohar D.P., Sharopova N., Endre G., Penuela S., Samac D., Town C., Silverstein K.A.T., VandenBosch K.A. Transcript analysis of early nodulation events in Medicago truncatula II Plant Physiol. 2006. V.140. №1. P. 221-234.

129. Long S.R. Genes and signals in the rhizobium-legume symbiosis // Plant Physiol. 2001. V.125. P. 69-72.

130. Ma W., Penrose D.M., Glick B.R. Strategies used by rhizobia to lower plant ethylene levels and increase nodulation // Can. J. Microbiol. 2002. V.48. P. 947-954.

131. Marie C., Broughton W.J., Deakin W.J. Rhizobium type III secretion systems: legume charmers or alarmers? // Curr. Opin. Plant Biol. 2001. V.4. P. 336-342.

132. Martinez-Abarca F., Herrera-Cervera J.A., Bueno P., Sanjuan J., Bisseling Т., Olivares J. Involvement of salicylic acid in the establishment of the Rhizobium теШои-а\Ш£а. symbiosis // Mol. Plant-Microbe Interact. 1998. V.l 1. №3. P. 153-155.

133. Mehdy M. C. Active oxygen species in plant defense against pathogens //Plant Physiol. 1994. V.l05. P. 467-472.

134. Miller M.B., Bassler B.L. Quorum sensing in bacteria // Annu. Rev. Microbiol. 2001. V.55. P. 165-195.

135. Mitchell R.E., Frey E.J., Benn M.K. RJhizobitoxine and 1-threo-hydroxythreonine production by the plant pathogen Pseudomonas andropogonis //Phytochemistry. 1986. V.25. P. 2711-2715.

136. Mithofer A., Bahgwat A.A., Keister D.L., Ebel J. Bradyrhizobium japonicum mutants defective in cyclic a-glucanes synthesis show enhanced sensitivity to plant defense responses I IZ. Naturforsch. 2001. P. 581-584.

137. Mittler R., Vanderauwera S., Gollery M., Van Breusegem. Reactive oxygen gene network of plants // Trends Plant Sci. 2004. V.9. P. 490-498.

138. Moeder W., Yoshioka K., Klessig D.F. Involvement of the small GTPase Rac in the defense responses of tobacco to pathogens // Mol. Plant-Microbe Interact. 2005. V.18. № 2. P. 116-124.

139. Mori J.C., Schroeder J.I. Reactive oxygen species activation of plant Ca channels. A signaling mechanism in polar growth, hormone transduction, stress signaling, and hypothetically mechanotransduction // Plant Physiol. 2004. V.135. P. 702-708.

140. Neil S., Desikan R., Hancpck J. Hydrogen peroxide signalling // Curr. Opin. Plant Biol. 2002. V.5. P. 388-395.

141. Palatnik J.,Carillo N.,Valle K. The role of photosynthetic electron transport in the oxidative degradation of chloroplastic glutaniine synthetase // Plant Physiol. 1999. V.121.P. 471-478.

142. Perret X., Staehelin C., Broughton W. Molecular basis of symbiotic promiscuity // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2000. V.64. P. 180-201.

143. Pinton R., Cakmak Т., Marschner H. Zinc deficiency enhanced NAD(P)H-dependent superoxide radical production in plasma membrane vesicles isolated from roots of bean plants // J. Exp. Bot. 1994. V.45. №270. P. 45-50

144. Pourrut В., Perchet G, Silvestre J., Cecchi M., Guiresse M., Pinelli E. Potential role of NADPH-oxidase in early steps of lead-induced oxidative burst in Viciafaba roots // J. Plant Physiol. 2008. V.165. №6. P. 571-579.

145. Prithiviral В., Souleimanov A., Zhou X., Smith D.L. Differential response of soybean (Glycine max (L.) Merr.) genotypes to lipo-chito-oligosaccharide Nod Bj V (CI8:1 MeFuc) // J. Exp. Bot. 2000. V.51. №353. P. 2045-2051.

146. Quinones В., Dulla G., Lindow S.E. Quorum sensing regulates exopolysaccharide production, motility and virulence in Pseudomonas syringae //Mol. Plant Microbe Interact. 2005. V.18. P. 682-693.

147. Radutoiu S., Madsen L.H., Madsen E.B., Felle H.H., Umehara Y., Gr0nlund M., Sato S., Nakamura Y., Tabata S., Sandal N., Stougaard J. Plant recognition of symbiotic bacteria requires two LysM receptor like kinases // Nature. 2003. V.425. P. 585-592.

148. Ramu S.K., Peng H.M., Cook D.R. Nod factor induction of reactive oxygen production is correlated with expression of the early nodulin gene ripl in Medicago truncatula II Mol. Plant-Microbe Interact. 2002. V.15. №6. P. 522528.

149. Rea G., Metoui O., Infantino A., Federico R., Angelini R. Copper amine oxidase expression in defense responses to wounding and Ascochyta rabiei invasion//Plant Physiol. 2002. V. 128. P. 865-875.

150. Riccillo P.M., Muglia СЛ., de Bruijn F.J., Roe A.J., Booth I.R., Aguilarl O.M. Glutathione is involved in environmental stress responses in Rhizobium tropici, including acid tolerance // J. Bacteriol. 2000. V.182. P. 1748-1753.

151. Rosas S., Soria R., Correa N., Abdala G. Jasmonic acid stimulates the expression of nod genes in Rhizobium II Plant Mol. Biol. 1998. V.38. P. 11611168.

152. Rosemeyer V., Michiels J., Verreth C., Vanderleyden J. Luxl- and luxR-homologous genes of Rhizobium etli CNPAF512 contribute to synthesis of autoinducer molecules and nodulation of Phaseolus vulgaris II J. Bacteriol. 1998. V.180. N4. P.815-821.

153. Sagi M., Fluhr R. Production of reactive oxygen species by plant NADPH oxidases // Plant Physiol. 2006. V.141. № 2. P. 336-340.

154. Sagi M., Fluhr R. Superoxide production by plant homologues of the gp91(phox) NADPH oxidase: modulation of activity by calcium and by tobacco mosaic virus infection // Plant Physiol. 2001. V.126. № 2. P. 1281-1290.

155. Santos R., Franza Т., Laporte M.L. et al. Essential role of superoxide dismutase on the pathogenicity Erwinia chrysanthemi strain 3937 // Mol. Plant-Microbe Interact. 2001a. V.14. P. 758-767.

156. Santos R., Herouart D., Sigaud S., Touati D., Puppo A. Oxidative burst in a\fa\fa-Sinorhizobium meliloti symbiotic interaction // Mol. Plant-Microbe Interact. 2001. V.14. №1. P. 86-89.

157. Scheidle H., Grob A., Niehaus K. The lipid A substructure of the Sinorhizobium meliloti lipopolysaccharides is sufficient to suppress the oxidative burst in host plants //New Phytol. 2005. V.165. P. 559-566.

158. Segal A.W., Abo A. The biochemical basis of the NADPH oxidase of phagocytes // Trends Biochem. Sci. 1993. V. 18. P. 43-47.

159. Shaw S.L, Long S.R. Nod factor elicits two separable calcium responses in Medicago truncatula root hair cells // Plant Physiol. 2003. V.131. P. 976-984.

160. Shaw S.L, Long S.R. Nod factor inhibition of reactive oxygen efflux in host legume // Plant Physiol. 2003a. V.132. №4. P. 2196-2204.

161. Shen W, Nada K, Tachibana S. Involvement of polyamines in the chilling tolerance of cucumber cultivars // Plant Physiol. 2000. V.124. P. 431-439.

162. Simonovicova M, Huttova J, Mistrik I, Sirokal B, Tamas L. Peroxidase mediated hydrogen peroxide production in barly roots grown under stress conditions // Plant Growth Regul. 2004. V. 44. P. 267-275.

163. Simon-Plas F, Elmayan T, Blein J.P. The plasma membrane oxidase Ntrboh D is responsible for AOS production in elicited tobacco cells // Plant J. 2002. V.31.№2. P. 137-147.

164. Skorupska A, Janczarek M, Marczak M, Mazur A, Krol J. Rhizobial exopolysaccharides:genetic control and symbiotic functions // Microbial Cell Factories. 2006. V.5. P. 5-17

165. Soto M.J, Sanjuan J, Olivares J. Rhizobia and plant patogenic bacteria: common infection weapons // Microbiology. 2006. V.152. P. 3167-3174.r r

166. Staehelin C, Schultze M, Kondorosi E, Kondorosi A. Lipo-chitooligosaccharide nodulation signals from Rhizobium meliloti induce their rapid degradation by the host plant alfaifa // Plant Physiol. 1995. V.108. P. 1607-1614.

167. Stejner D, Popovic M, Stajner M. Herbicide induced oxidative stress in lettuce, beans, pea seeds and leaves. // Biol. Plant. 2003. V.47(4). P. 575-579.

168. Subramanian S., Slacey G., Yu O. Distinct, crucial roles of flavonoids during legume nodulation // Plant Sci. 2007. V.12. №7. P. 282-285.

169. Torres M.A., Dangl J.L., Jones J.D.S. Arabidopsis gp91(phox) homologues Atrboh D and Atrboh F are required for accumulation of reactive oxygen intermediates in the plant defense response // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V.99.№1. P. 517 -522.

170. Torres M.A., Onouchi H., Hamada S., Machida C, Hammond-Kosack K.E., Jones J.D. Six Arabidopsis thaliana homologues of the human respiratory burst oxidase (gp91phox)//Plant J. 1998. V.14. №3. P. 365-370.

171. Vasse J., Billy F., Truchet G. Abortion of infection during the Rhizobium meliloti — alfalfa simbiotic interaction is accompanied by a hypersensitive reaction // Plant J. 1993. V.4(3). P. 555-566.

172. Vicente J.A.F., Peixoto F., Lopes M.L, Madeira V.M.C Differential sensitivities of plant and anirrlal mitochondria to the herbicide paraquat // J. Biochem. Mol. Toxicol. 2001. V. 15. №6. P. 322-330.

173. Von Bodman S.B., Bauer W.D., Coplin D.L. Quorum sensing in plant-phathogenic bacteria // Annu. Rev. Pathol. 2003. V.41. P. 455-482.

174. Wang H., Zhong Z., Cai Т., Li S., Zhu J. Heterologous overexpression of quorum-sensing regulators to study cell-density-dependent phenotypes in symbiotic plant bacterium Mesorhizobium huakuii II Arch. Microbiol. 2004. V.182. P. 520-525.

175. Wojtaszek P. Oxidativ burst: an early plant responses to patogen infection // Biochem. J. 1997. V.322. P. 681- 692.

176. Wong H.L., Pinontoan R., Hayashi K, Tabata R., Yaeno T, Hasegawa K, Kojima C, Yoshioka H., Iba K, Kawasaki Т., Shimamoto K. Regulation of rice NADPH oxidase by Rac GTPase to its N-terminal extension // Plant Cell. 2007. V.l9. №12. P. 4022-4034.

177. Wood S.M., Newcomb W. Nodule morphogenesis: the early infection of alfalfa {Medicago sativa) root hairs by Rhizobium meliloti II Canad. J. Bot. 1989. V.67. P. 3108-3122.

178. Xu X.Q., Pan S.Q. An Agrobacterium catalase is a virulence factor involved in tumorigenesis // Mol. Microbiol. 2000. V. 35. P. 407-414.

179. Yoda H., Hiroi Y., Sano H. Polyamine oxidase is one of the key elements for oxidative burst to induce programmed cell death in tobacco cultured cells // Plant Physiol. 2006. V. 142. P. 193-206.

180. Yoshioka K, Sugie K, ParkHJ., Maeda K, Tsuda N, Kawakita K, Doke N. Induction of plant gp91phox homolog by fungal cell wall, arachidonic acid, and salicylic acid in potato // Mol. Plant-Microbe Interact. 2001.V. 14. №6. P. 725-736.

181. Zeng H., Zhong Z., Lai X., Chen W.X., Li S., Zhu J. A LuxR/Lux 1-type quorum-sensing system in a plant bacterium, Mesorhizobium tianshanens, controls symbiotic nodulation 11 J. Bacteriol. 2006. V. 188. P. 1943-1949.

Информация о работе

Ищенко, Алексей Александрович
кандидата биологических наук
Иркутск, 2010
ВАК 03.01.05

Диссертация

Физиологическая роль НАДФН-оксидазной ферментной системы бобового растения на начальных этапах взаимодействия с Rhizobium при воздействии неблагоприятных внешних факторов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы