Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменения ультраструктуры растительной клетки при стрессе

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Изменения ультраструктуры растительной клетки при стрессе"

л <

московский ордена ленина, ордена октябрьской революции

II ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.В. ЛОМОНОСОВА

ШОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ПОРФИРОВА Светлана Александровна

ИЗМЕНЕНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУШ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ ПРИ СТРЕССЕ

Специальность: 03.00.12 - физиология растений

*

Автореферат

диссертации па соискапие ученой степени • кандидата биологических паук

Ыосква, 1991

Работа выполнена в Институто Физиологии растений им. К.А. Тимирязева АН СССР

Научные руководители: доктор биологических паук,

профессор Кулаева 0.11. кандидат биологических паук Хохлова В.А.

Официальные оппоненты: доктор биологических пауте

Ведущее, учреаданио. : Главный ботанический сад АН СССР

на заседании Специализированного совета по' присуждении ученой степени кандидата биологических наук К 053 05 14 при Биологическом факультете Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Адрес: Москва, 119899, Ленинские гори, Биологический ф-т МГУ

Автореферат разослан " 6 - 1991 г>

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета ИГУ. о

Андреева И.Н.

кандидат биологически! паук Ермаков И.П.

Защита состоится

1991 г. в

часов

Ученый секретарь Специализированного совета-

канд. биол. наук •

Полесская О.Г.

чтИ

I -

- з -

ОБЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ■ Актуальность проблош. В настоящее врем большое внимание уделяется исследовании ролл белков теплового шока (БТШ) в механизмах ответной роакции клеток на гипертераго (Войнпков II др., 1989; Нотог о1; а!., 19891 БоМев^вг, 1990). Одним из подходов к вияснегого втого вопроса является изучение локализации этих белков в связи с изменениям в ультраструкту-рэ глоток при тепловом шоке. Обнаружено, что в клетках растений тепловой шок вызывает формирование специфических структур -гранул теплового пока (ГТШ) (Мвиепо а1., 1973; Ргапво1е1; ot а1., 1979). Изучение их состава показало, что ГШ кз клеток суспензионной культуры томата содеряат БТШ 70 п 17 кД, а такгз {¿РНК. Било высказано предположение, что функциональная роль БТШ в составе гранул теплового шока заключается в защите врепенно по транслиру е!.асх в период теплового пока е^РШС для синтеза юриалыпйс белков от поврэзздащэго действия гипертермии (Котог о 4 а1., 1983; Квииапп вt а1., 1984). Однако 1.иоги0 вопросы, связанные с ГТШ, оставались певы-яспевпшли. Больше перспективы для изучения локализации БИЯ открыло сочетание шмупологических методов с электронной ¡лпсроскопиой (Мечтали вЬ а1., 1987; 1989). Цель налей работы состояла в изучении изменений ультраструктуры клеток в ответ па тепловой пок п локализации в ¡слетках БТШ. В связи с рас-аготронием в литературе вопроса об универсальности и специфичности ответа растительных клеток на стресс представлялось интересным сравнительное исследование ультраструктурных изменений и локализации БТШ в 1 слетках в ответ на разные стрессы: тепловой шок, солевой стресс и обозвокивание.

В задачу работы входило:

1) Исследовать ультраструктурные изменения в клетках корней проростков тыквы И листьев АгаЬ1с1орв18 -ЬЬаИапа при тепловом шоке.

2) Исследовать биогенез ГТШ и зависимость их формирова-вания от процессов синтеза РНК и белка.

3) Сравнить ответную реакцию клеток разных тканей растений на тепловой шок и другие абиотические стрессы (поранение, засоление, обезвоживание) и выявить обпиэ и специфичес ••

гаю черты в изменении ультраструктурной организации при различит стрессах.

4) Изучить локализацию БТШ 70 и 17 кД в клетках корней проростков и листьев к. 1апа при тепловом поке. б) Сравнить локализации в клетках БТШ 70 и 17 кД при различных стрессах.

Нахчная_ношзна. Изучен биогенез ГТШ, включая этапы формирования в цитоплазме растительных клеток в условиях теплового шока, и'процесс их исчезновения при восстановления ультраструктуры клеток после снятия шока. Выявлены специфические изменения в структуре ГТШ в зависимости от температуры и продолжительности теплового шока. Применение иммунной электронной микроскопии с использование« антител к БТШ позволило установить локализацию БТШ 70 и 17 кД в клетках корня проростков тыквы й мезофилла листа А.ШаНетш. Показано при-бутствие этих белков в ГТШ и в ядрах клеток. Впервые этим методом показана локализация БТШ 17 кД в ядрах растительных клеток. Применение ингибиторного анализа позволило показать зависимость формирования ГТШ от синтеза в клетках РНК и белка. Впервые проведено сравнительное исследование изменений ультраструктуры растительных клеток при разных стрессах (тепловой шок, солевой стресс, обезвоживание и поранение). , Обнаружены общие ультраструктурныо изменения в ответ на стресс. Установлено, что подобно тепловому шоку, другие стрессы также вызывают в цитоплазме корней тыквы формирование стрессовых гранул (СГ). Применение иммунной электронной микроскопии позволило обнаружить при солевом стрессе и обезвоживании присутствие в ядрах и щггоплазматических гранулах белков, имеющих общие имыуиодеторшшанты с БТШ 70 и 17 кД.

Результаты

исследования имеют значение для разработки теоретических основ устойчивости растений к неблагоприятным'воздействиям I окружающей среды. Проведенные исследования динамики ультраструктурных изменений в клетках и биогенеза ГТШ при увеличении интенсивности температурного воздействия и установленное соответствие между силой воздействия и ответной роакцио! клеток открывает перспективу разработки новых микрометодов оценки растительного материала на устойчивость к действию

шсокнх тогаторатур и других стрессовых факторов. Апробация работы, Материалы диссертации докладывались па VI Всесоюзном симпозиуме "Ультраструктура растений" в Чернигове в 1988, на XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (биология п кодицина) в Звенигороде в 1988, на кон-форонцпи "Стрессовые белки растений" в Новосибирске в 1989, па Международном симпозиуме "Регуляция покоя и устойчивости растений.к неблагоприятным факторам" в Душанбе в 1989, на курсах ФЕБО "Biomolem" в Ульме, ФРГ, в 1989, на конкурсе робот колодах ученых ИЭР АН СССР в 1990, на 3-й Европейском конгрессе по биологии клетки во Флоренции, Италия, в 1990, на V моядунородпом молодеаном симпозиуме "Plant raetabolicn regulation" в Варне, Болгария, в 1990.

Публикации. По результатом исследований опубликовано 13 работ. Структура и объем работа. Диссертация изложена на //Sí"страницах машинописного текстй и состоит нз введения, обзора литературы, методики, результатов, заключения, выводов и списка литературы, вклотавдего/^наименований, из них /ЗУ на иностранном языке. Работа содержит ZJ рисунков и SO микрофотографий.

ОБЪЕКТЫ И ¡МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ Объекты исследования и постановка опытов. Для оштов использовали корпи проростков тыквы (Cucurbita pepo L. , сорта Нозолэевская 49), после 48 ч прорастания семян в темноте при 28°С И розаточные ЛИСТЬЯ растений (A. thaliana L.,Heynh раса Enldiolra ), выращиваемых на минеральной агаризованной среде Кноппа (1:2) при 23°Са длительности светового дня 16ч.

Отрезки корней цроростков тыквы слузгала объектом исследования для сравнительного изучения действия разных температур (28, 35, 40, 45°С), разной длительности теплового шока (от 30 мин до 6ч), для выяснения тканевой специфики ответной реакции на шок, для изучения процессов восстановления структуры клетки после снятая теплового шока, а также сравнения действия повышенных температур с действием других стрессов (раневой, солевой (0.5М NaCl, 1,5 ч), обезвоживание (0,5М маннит, 1,5 ч)). Кроме того, на этой системе изучали локализацию в клетках БТШ. 4

Для исследования влияния ингибиторов синтеза РНК и белка

- в -

на ответную реакцию клеток на тепловой шок и локализацию d клетках БТШ листья A. thallaría предынкубировали на воде пли растворах ингибиторов в течение 0,5 ч прп 23°С. Затем инкубацию продолжали при 23 или 37°С в течение 2 ч. В качества ингибитора синтеза РНК использовали кордпцешш (КЦ) (З'-де-зоксиаденозин) (200 икг/мл). Синтез белка на 80 S рибосомах подавляли циклогексимидом (ЦТ) (10 мкг/ил), синтез белка на 70 s рибосомах - хлорам&киколом ДО) (100 ыкг/мл). Указанные концентрации лежат в области специфического действия отих ингибиторов (Кулаева, Клячно, 1967; Klyaohko ot al., 1980).

Методы фиксации и подготовки материала для сватовой мект^то^шкростгашга. Кусочки ткани (¡иксировалп 32 раствором глутарового альдегида в 0.IU фосфатном буфере (pH 7,3) с последующей дофиксавдшй IS раствором ОвЭ4 в тон se буфере, ва'тем контрастировали 28 уранилацетатом в 70° спирте. Поело обезвокивщшя материал заключали в апон или аралдат. Ультра-тошше срезы контрастировали 2% уранилацетатои в 70° спирте и 2% раствором цитрата свинца (Уикли, 1975). РНП -частицы выявляли с помощью метода Бернара (Bernhard, 1969). И£сл8£двани9_ннутри^ето

ной электронной микроскопии). Изучение локализации БТШ 70 и 17 кД в клетках осуществляли с помощью антител к атаи белкаа на срезах ткани, фиксированной 4Í раствором формальдегида в* О,IM фосфатном буфере (pH 7,2), содергащви 0,15 Ы NaOl (С© буфер). После дегидратации материал заливали в ловикрил K-4AI. Такая обработка позволяла сохранить антигенную активность изучаемых белков на срезах. Для предотвращения неспецифичео-кого связывания срезы инкубировали в СФ буфере, содержащей 3$ человеческого сывороточного альбумина, а после прошвки-на растворе антител в СФ буфере, содержащем IS твнна 80 (Mauaann et al., 1987). Антитела к БТШ 70 и 17 кД клеток суспензионной культуры томата были предоставлены Д.Пойманном (Институт биохимии растений. Галла, Германия). После иммунологической реакции сеточки промывали для удаления несвязавшихся антител и затем осуществляли реакцию с комплексом протеин А -коллоидное золото. Средний размер частиц коллоидного золота - 10 и 17-20 вм. Срезы окрашивали 5*

водпым растсором урандлацотатп и псслодовалп под элоктроп-шм микроскопом Jem-1 ООВ.

РЕЗУЛЬТАТУ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Дойствио.теплового сока па ультраотруктуру клеток корней проростаов_текву. Первио изменения в ультраструктуро клеток отмечалась упэ через 30 мин действия температуры 40°С. В цитоплазме обнаруживалось появление структур, названных пата предяостветшкаш гранул теплового пока. Эти структуры представляли собой скопления фибриллярного или мелко-зернистого материала, липенные огра2пгатащзй их мембраны и расположенные, как правило, вблизи каналов гЭР и пузырьков аппарата Гольдки. Другие изменения в структуре iwotok наблвдались через I ч действия теплового шока» В нуклеошюзме ядра появлялись пврпхроматиновыа гранулы, ядрышко подвергалось сегрегации. При действии тешератури 40° в течопие I ч происходило появлонпо мелких гранул в 'составе фибриллярных скоплепий. Более сильные изменения в структуре iслеток проявлялись при увеличении продолжительности действия теплового шока (1,5-G ч, 40°С). Они заключались в.увеличении размера перихрома-тшговых гранул в ядре и исчезновении гранулярного кошонопта ядрышка. Использование реакции Бернара позволило выявить рнбонузслоопротеидпую природу горихроматиповых гранул в нук-лоошшзмо ядра. Происходило дальнейшее "узгрушетго" гранул в составе скоплений в цитоплазме. Наблюдалось расположение скоплений ГТШ вблизи ядра и каналов гЭР. Другим замотным изменением являлась сильная пролиферация каналов гЭР, с образованном многослойных рядов или замкнула и полузамкнутых колец. Присутствие па мембранах гЭР большого количества рибосом позволяет предполагать их участив в синтезе белка и в частности БТШ. I,5-часовое действие теплового кока вызывало появление электронно-плотных структур (гранул) в стромо пластид п матргаюв митохондрий. Однако, природа их по ясна. По маре дальнейшего увеличения продолжительности инкубации корней до 2,5 ч при температуре 40° увеличивалось число скоплений ГТШ, они объединялись в более крупные агрегата. Следующим отнятом биогенеза ГТШ являлась дезинтеграция крупных агрегатов на многочисленные одиночные грайулы, которые распределялись по всей цитоплазме. На Рис. 1'..представлена

- о -

схема описанного биогенеза ГТШ.

Для выявления тканевой специфичности ответа клеток па сох шаш проводилось сранпенио ультраструктурпых изионепиЗ Е клэтках первичной кора (периблемы) и центрального цилиндра (плеромы). Тепловой сок вызывал сходные изменения в глотках горничной коры и в клетках центрального цилиндра в дроцоссе действия теплового тока (от 30 мин до 6 ч). Однако в ¡глотках коры вти изменения происходили более быстро и были вира-гены в большей степени.

При действии температуры 35° (I ч) в клетках наблэдагась появление фибриллярных скоплений предшественников гранул, сходных по структура со скоплениями, обнаруженным при кратковременном действии теплового шока 40° (30 мин). Увеличение продолжительности действия температуры (1,5 ч) приводило к появлении гранул в составе скоплений. В отлично от действия более высокой температуры (40°) при увеличении продолжительности действия 35°(6ч) количество скоплений п гранул в клетках не возрастало. Температура 45° вызывала ускоренное формирования скоплений и распад агрегатов на отдельные гранулы, которые свободно распределялись по всой цитоплазме.

^№^асщуктуры_1у9ток_пом^прекращеяия дойствия_топлового_иок8. Через 1,5 ч после переноса отроаков коривК на нормальную температуру (28°) наблюдались порвыо признаки восстановления нормальной структуры ¡теток. Они заключались в появлении в цитоплазме полдрибосои (сборке их из монорибосом) и уменьпении размера ГТШ в скоплениях. В результате этого в скоплениях появлялись гетерогенные по размеру гранулы и (¡ибриллы, а такта происходило уменьшение числа и размера перихроаа'шновых гранул в нуклеоплазмо ядра. К 3 ч пребывания корней при 28° восстанавливался гранулярный компонент ядрышса и свойственная для клеток "и контроль- i пых условиях структура ядра, резко сокращалось число скоплений гранул в цитоплазме. Полное восстановление структуры клеток корней (восстановление структуры ядра, исчезновение ГШ в цитоплазме, а также гранул в митохондриях и хлоропласта!^ происходило к 24 ч пребывания корней при 28°.

Таким образом, полученные нами данные позволили закло- ~ 1

0,5ч Ijfpjf^

и éW!§)

(5ч ' 0Щ,

15ч m

Ч-6ч & & & t> £ «* * ГО i. 3 "o'* ; »

Рис. I. Схема биогенеза гранул теплового coica- в клетках корней проростков тыква прн тепловом eoico 40°С (30 мин- 6 ч).

IMpu па схешэ обозначает продолжительность действия теплового шока.

Условные обозначения: ГТШ- скопление гранул теплового шока, ЭР- каналы Еороховатого впдо-длазматячзского ретшсу-лума.

х

чить, что образование ГГШ является обратимым процессом. Это подтверждает предполосение о том, что ГТШ является функциональными структурами, а не продуктами деградации клеточных структур при тепловом шоке. Другим подтверазнием отого положения явились данные о зависимости формирования ГТШ от клеточного метаболизма, и в частности, от процессов синтеза РНК и бежа. Эту работу проводили на клетках листьев A. thaliana.

тепловом шоке. При действии температуры (37°С, 2 ч ) в пу-клеоплазме ядер появлялись пврихроматшювые гранулы. В цитоплазме формировались гранулы диаметром 28-43 нм, собранные в виде крупных скоплений овальной ила округлой форш (диа-ыатр скоплений около 800 нм). В одном скоплении насчитывалось от 30 до 80 гранул. Как правило, скопления были распо-Л0201Ш вблизи ядра или каналов гЭР. В строые хлоропластов появлялись скопления алектронноплотных гранул. Í2bTpacTpYKTypaj«8TOK_™c

шгабиторов. Ингибиторы: КЦ (200 мкг/ил), ЦТ (10 ют/ил), ХЗ (100 мкг/мл) не вызывали существенных изменений в ультраструктуре клеток при 23°С в течение изученного периода (2,6ч). КЦ, как известно, подавляет как синтез, так и полн-аденилирование мРНК (Ананьев и др., 1980), и используется а опытах с растениями для ингибирования появления в клетках трансляци01Ш0-активны1 матриц. При тепловом шоке КЦ значительно снигал число и размер скоплений ГГШ в клетках. Это позволило заключить, что синтез неоходимых для образования ГТШ белков частично контролируется на транскрипционном уровне,. но полностью от него не зависит. Ингибитор синтеза белка Ш 808 рибосомах-ЦТ ингис^ровал формирование ГТШ в цитоплазма. Следовательно, их формирование полностью зависит от новообразования белков, синтезируемых в условиях Теплового со- ' иа. Установлено, что ХФ, который ингибирует синтез белка на 70£> рибосомах органелл и не препятствует синтезу белка на 803 рибосомах, не подавлял появление ГТШ в клетках. Полученные результаты говорила о целесообразности сопоставления условийобразования в цитоплазме ГТШ с локализацией в клетках бтш!

А. *.Ьл11ппп. При 23°С в метках листьев обнаруживалось не-спачнтольное присутствие ВТШ 70 кД, которые могли синтезироваться в клетках конститутивно. : иловой по;: вызывал появление в клетках больного количества БТШ 70 и 17 кД. Основным мостом их локализации являлись ядро и ГГШ. Характер локализации БТШ 70 и 17 кц в ядрах различался. Внутри ядрышса БТШ 70 кД располагались в центральном фибриллярном цонтро и отсутствовали в компактной периферической зоне и зопо околояд-ршзкового хроматина.В отличие от БТИ 70.кД, БТШ 17 кД в фиб риллярном центре ядрыика практически отсутствовали (Рп .2).

лока^защпо_БТШ_70^_П_?Й_^___

КЦ не устранял, но существенно снихал накопление в ядрах БТШ 70 кД. БТШ 17 кД в присутствии КЦ в ядрах но накапливаюсь. КЦ полностью ингибировал появленио БТШ 17 и 70 кД в цитоплазме, хотя, как упоминалось ранее, немногочпслоштыо ГТШ обнаруживались в метках при фиксации глутаровым альдегидом. В присутствии ЦТ- БТШ 70 и 17 кД в клетках отсутствовали, что соответствовало полному подавлению формирования ГТШ в цитоплазме. ХФ но снижал накопление БТШ.70 и 17 кД в ядро и ГТШ. Сочетанио ингибиторного анализа и метода яммун-ной электронной микроскопии позволило обнаружить, что (формирование ГТШ происходит с участием обеих изученных групп БТШ и регулируется как на транскрипционном, так л посттрвнскрип-' ционном уровнях. Схема локализации БТШ в метках листьев А. и1а11апа представлена на Рис.2.

Действие„разных стрессов ( раневой, солевой кок и аок обоз-

ЖШл Поскольку из литературных данных было известно, что синтез стрессовых белков является универсальной реакцией растительных клеток на разные стрессы, могло было продполо-гить, что образованно стрессовых гранул в цитоплазме такте представляет собой обдий ответ клеток на стресс. Отрезвило корней вызывало появление в клетках структур, аналогичных по морфологии гранулем, образующимся при тепловом поке (40°), но в отличие от ГТШ они имели мэпъяиз размеры и паблюдались в отдельных клетках. В платках корней, инкуби-

4Z-

i а сг

г? V ' • |<§) 5 • }

3Г i 1

i и Г К11 © *

зг иг (2) (©Л

эг хф f.'(®S ■': гтш еш \ч *--- >1 г- v

Ric. 2. Схема локализации БТЙ 70 (а) и 17 кД (б) в клетках

.¡ыстьев A. thai lana при тепловом шоке (37°, 2ч) и влияния на локализации этих белков кордицешгна КЦ (200 мкг/мл), ц логексиыада ЦТ (10 мкг/мл) и хлораыфеникола ХФ (100 ккг/м Точка на схема соответствуют локализации частиц коллоидно; золота на срезах клеток. Комплексом коллоидного золота с протонном А выявлялись антитела к БТШ 70 и 17 кД, прореаг розавзшо с соответствующими БТШ на срезах клеток. ГТЩ - гранулы теплового пока, О- фибриллярный центр ядрыи Ц - цитоплазма. Я - ядро. Яд- ядрышко.

- 13 -

роваплых на растворо ианнята (0,5 М, 1,5 ч, стресс обезвоживания), квк и при тошовом шоке, происходило сбразсвгчпо СГ, по-видимому, аналогичных ГТШ, ко болов ¡.".олких размеров. Число скоплений и размор скоплений в клетках тшсго бил:: 1!ЭНЬШЯЯ1 по сравношш с клетка»,м, подвергнутыми толловсму поку. Значительная пролиферация гЭР характерна п для действия маншта. Скопления СГ, вызванные действием засоло-пяя (0,5 11 1ГаС1, 1,5 ч), иге ли фиЗриллярпуэ структуру л г.о г.ор^ологнл била сходни с "предшественниками гранул", образующимися в цитоплазме клеток корня при кратковременном (30 ют) действии топлового пока (РисЛ). Скопления был: обнаружены нал! не во всех клетках, их число и размеры был:: меньше, чем при тепловом или осмотическом соках той го продолжительности действия. Таким образом, образование СГ является универсальным ответом растительной клетки на йог:. Срат^тетное ^гаучоние_лока^

28°С содержание в клетках корней белков, способных резги-ровать с антителами к БТШ 70 1сД крайне незпзчитольпо. Небольшая решщия могвт происходить, вероятно, за счет конститутивных белков, родственных БТШ 70 кД. БТШ 17 кД в клетках контрольных корней практичесш! на обнаруживались. Тепловой иок (40°, 1,5 ч) приводил к значительному накоплошгл БТШ 70 кД в ядрах и, в меньшей степени, в ГТШ. Б ядрах клеток коркой тыквы накапливались такке БТШ 17 кД. Однако характер локализации атих белков в ядрах различался. БТШ 17 кД присутствовали в основной в ядрышках, БТШ 70 кД обнаруяивались как в ядрышке, так и в пуклеоплазмв ядер. Основным мостом мостом локализации БТШ 17 кД в клетках корней тыквы являлись ГТШ.

Стресс обезвоживания (0,5 М каинит, 1,5 ч) увеличивал, по сравнению с контролем, содержание БТШ-70 кД в ядрах, и вызывал их появление в СГ. Слабую реакцию СГ давали тагсге с антитела'.ш против БТШ 17 кД, что указывает на присутствие в пих белков, пивда общие имдунодотерминанты с БТШ 17 кД.

При действии соли (0,5 1.1 1.'аС1, 1,5 ч) белки, дазсциэ реакцию с антителам к БТШ 17 кД присутствовали в ядрах и СГ.

Слодует подчеркнуть,что наибольшее накопление БТШ 70 и 17

- 14 -

кД как в ядрах, так и в гранулах вызывал тепловой шок. Тогда как при соловом к осмотическом стрессах присутствие указанных б'чков в клетках было (значительно ниже.

3 Л К Л Ю Ч Е Н И Е

Полученные в работе данта аокаеываят, что в ответ на тепловой шок в клетках корней проростков тыквы и листьев Л. ШаИапа происходит образоаспко порихроыатиновых гранул в ядро, формирование гранул теплового шока в цитоплазме, а также специфических гранул в пластидах и митохондриях.

Установлена зависимость морфолопи, размеров и характера распределения гранул теплового шока в цитоплазме клеток корней тыквы от величины и длительности теплового цока и от тканевой припадлакности клеток. Показана обратимость фор-кировагшя гранул теплового пока ц зависимость иг образования от процессов синтеза РНК и Солка. Это подтверждает, что - ?анули выполняют в клетках функциональную роль, а но являются результатом повреждения клеточных структур в результате теплового шока.

Методом иммунной алектроыной микроскопии с пршшошвы антител к БТШ 70 и 17 кД показано, что гранулы в клетках корней проростков тыквы и клетках листьов л. ШШапа являются местом локализации БТШ 17 кД и тагсш содорг.ат БТШ 70 1сД и аналогичны гранула:,? теплового шока, обнаругошшм в глотках суспензионной культуры томата при тепловом шока.

Сравнительное изучение влиязшя теплового, осмотического, солового и ракового токов на ультраструктуру клеток корчей тыквы позволяет заключить, что наряду со специфическими чертами в ответной роакции моток на стресс, есть и общие черти. к которым относится, в частности, формирование стрессовых гранул в цитоплазма.

Таким образом, хотя формирование стрессовых гранул является универсальной роакцией клоток па стресс, и в строссовьс гранулах при обезвоживании клеток и действии соли обнаруживались балки, имеющие общие шдунодатермипанты с БТШ 70 и I' кД, полученные результаты позволяют окидать различный соста] этих гранул и ставят вопроо о их дальнейпом исследовании.

- 15

ВЫВОДЫ

1. Обпаругопо, что в ответ па тепловой поте в клетках корней проростков тыквы п листьев АгаЬ1(1орв1а йъаНопа происходит образование порпхроматпновых гранул в ядро, фор-ипровашо гранул теплового сока в цитоплазме, а такзо специфических гранул в пластидах и митохондриях.

2. Показано, что морфология, размеры и характер распределения гранул теплового шока в цитоплазме клеток корней тыквы зависит от величины-и длительности теплового шока и от тканевой принадлегности меток.

3. Показана динамичность структуры ГТШ: изучены отат. пх формирования и распада в клотквх.

4. Примонешто ингибиторного анализа позволило обнару-ють, что регуляция формирования гранул теплового шока в мотках листьев АгаЪ11орп1а ШаНапа осуществляется как па трангасрипциоштом, так и па трансляционном уровнях.

5. Методом ¡плотной электронной микроскопии с применением антител к БТШ 70 и 17 кД показано, что гранулы в клетках корней проростков тшевы и клетках листьев

Л. ИтаИапа являются местом локализации БТШ 17 кД и тайге содержат БТШ 70. БТШ 70 и 17 кД обнаружены такхо в ядрах клеток корней тыквы и листьев А. 1НаНопа, подвергнутых дойствил теплового пока. Характер локализации БТШ 70 и 17 кД в ядре различен.

6. Сравнительное изучение влияния теплового, 0с?!0ти-чоского,- солового и раневого поков на ультраструктуру клеток корней тызевы выявило ряд сходных изменений и показало, что при всех указанных стрессах в цитоплазме формируются стрессовые гранулы. Их морфология, размер и количество в клетках зависят от вида стресса. Стрессовые грапулы, обнаруженные при солевом и осмотическом поках содержат белки, имеюцяо общие га.иунодотер.лнанты с белками теплового сока.

7. Полученные дшшыо позволяет рассматривать форьтро-ваипе гранул в цитоплазме в качество одного из универсальных ответов меток па стресс.

- 16 -

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Порфирова С.А. Действие теплового шока на корни проростков тыквы//Тезисы докл. II Всесоюз. конф. молодых ученых по физиологии растительной метки. Ы. 1936. C.I8.

2. Хохлова В.А., Порфирова С.А., Седана A.B., Бурханова З.А. Действие теплового сока на ультраструктуру клеток и синтез белка в корнях тыквы//Яизкология растений. 1987. -Т. 34. В.5, С.869-878.

3. Бурханова Э.А., Федпш А.Б., Хохлова В.А., Самохвалов а Н.И., Порфирова С.А., Данилова Н.В., Левин A.B., Кулзева О.Н. Действие различных стрессов но синтез белков и ультраструктуру клеток корней проростков тыквы// Физиология растений. 1983. -Т.35, В.4.- С.762-772.

4. Порфирова С.А., Бурханова Э.А., Хохлова В.А. Биогенез гранул теплового шока при длительном действга повышенных температур в клетках корней проростков тыквы// Ультраструк-""ура растений. vi Всесоюзный семи. Тезисы докладов. 1Сиев. ■ 1938.- С.172.

5. Хохлова В.А., Порфирова С.А., Бурханова Э.А., Федана А.Б. Восстановление ультраструктуры клеток корней тыквы после теплового шока// XIII Все сошная конференция по электронной микроскопии (биология и медицина) Тезисы докладов. Москва. 1988,- С.234.

6. Хохлова В.А., Порфирова С.А., Поймана Д. Изменения ультраструктуры растительных клеток в ответ на стресс// Международный симпоз. Регуляция покоя и устойчивости растений к неблагоприятным факторам. Душанбе. Тв"чсы докл. Москва. 1989.- С.50.

7. Poríirova S.A., Khokhlova V.A. Cytoplasmic) granules - the new type of etruoturo in plant oallc under ßtrocß// Abotraoto. FEBS Advanoed Courao No 89/08 on Bicuolem. Ulm. í'RO. 1989.

8. Хохлова В.А., Порфирова С. А., Клюева Н.Ю. Исследование транскрипционного и трансляционного уровня регуля-

.. цеп синтеза белков теплового шока и их локализации в клет-' ках растений// Второй съезд всесоюзного общества физиологов растений. Ыинск. Тезисы докладов. Москва. 1990. -С.95.

9. Kholchlova V., Porfirova В. The influence of the different ecological strecoeo on plant cell ultra-otruotura. 7th Congreso of the Federation of European Sooietiea of Plant Phypiology.Abstrao„е.//Physiologic Plantaruai. 1990.- V.79, No 2. part 2.- P. A 46.

10. Khokhlova V.A., Porfirova S.A. Effect of environmental atreeseo on plant oell ultrastruoturo. Third European congreso on oell biology. Abotraot3.// Call Biology. International reporte. Firenze, Italy. 1990. P167.- P.120.

11. Porfirova S.A., Khokhlova V.A., Klyuava N.Yu. Heat chooli proteina localization in leaf cello of Arabidopsio. Third European oongreos on oell biology. Abatraots.//Oell Biology. International reporta. Pironzo, Italy. 1990. P168. -P.120.

12. Porfirova S., Khokhlova V. The offeot of various

atransen on oytoplasmio otreas granules fornation in pumpkin root oells// Plant metabolicm regulation.Y-th International youth oynpo3ium on plant metabolism regulation.Sofia. 1991. -P. 329-332.

13. Хохлова B.A., Поймана Д., цур Нйден У., Порфарова С.А., Кулаева О.Н. Внутриклеточная локализация БТЭД 70 п 17 кД в корнях thkbií при разных экологических строссах// Доклады АН СССР. 1991.- Т. 318, N. 4. - С. I02I-I023.