Изучение роли ауксина и ионов кальция в регуляции полярного роста и морфогенеза растений

Калинина, Анна Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изучение роли ауксина и ионов кальция в регуляции полярного роста и морфогенеза растений
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Изучение роли ауксина и ионов кальция в регуляции полярного роста и морфогенеза растений"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КАЛИНИНА Анна Юрьевна

РГ5 ОД

2 5 МАЙ 2000

Изучение роли ауксина и ионов кальция в регуляции полярного роста н морфогенеза растений

03.00.12 - физиология растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2000

Работа выполнена в лаборатории биофизики растений Биологического научно-исследовательского института Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук, профессор С.С. Медведев

доктор биологических наук, профессор Т.Б. Батыгина

кандидат биологических наук ст. науч. сотр. В.М. Чмелев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Защита состоится "■23.". Ш^Н-^.ЮОО года в .■/¿часов на заседании Диссертационного совета Д 063.57.59 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, биолого-почвенный факультет, ауд. '/ЗЗ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.

Автореферат разослан ".'(£..".гУФ^....2000 года.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

доктор биологических наук / V

Е.В. Ермилова

РШЗ^О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Полярность представляет собой явление, которое тесно связано с процессами роста и развития растительного организма и проявляется в способности растений к пространственной ориентации и возникновении осей симметрии. Аксиальная симметрия предполагает формирование оси, вдоль которой происходит развитие организма. У оси подразумевается наличие двух противоположных концов, обусловливающих понятие биполярности (Синнот, 1963; Bentrup, 1984). У большинства растительных объектов формируется биполярный зародыш, так как ткани материнского растения, в которых развивается яйцеклетка, поляризованы вдоль микропиле-хапазальной оси (Подцубная-Арнольди, 1964; Эзау, 1980; Батыгина, 1987; 1993; Полевой, Саламатова, 1991). Поляризация зиготы является основой для всех последующих этапов эмбриогенеза.

Происхождение полярпости организма обусловлено функциональными градиентами, которые формируются в ответ на действие факторов окружающей среды, определяющих как направление оси, так и разницу между полюсами (Child, 1941). В образовании таких градиентов у растений принимают участие различные по природе вещества и соединения (Медведев, 1996). Система представлений о механизме формирования физиологической полярности у растений основывается, прежде всего, на взаимодействии таких физиологических факторов, как активный базипетальный транспорт фитогормона ауксина (Уоринг, Филлипс, 1984; Полевой, 1982; 1986) и градиенты концентрации ионов кальция, создающиеся за счет полярных потоков этого катиона (Медведев, 1996).

С другой стороны известно, что системы, ответственные за процессы поляризации и полярного роста находятся под контролем генома (Альберте и др., 1994). Генетический контроль развития осуществляется за счет последовательной инициации программ деления и дифференциации клеток, которые определяются каскадом включения генов и активности факторов транскрипции в ответ на внешние или внутренние сигналы. (Haughn е.а., 1995). При этом позиционная информация каждой точки растительного организма поддерживается с помощью дифференциальной активности генома и тканеспецифичной экспрессии определенных генов, которая может быть представлена как градиент активности генов (Альберте и др., 1994).

Однако до сих пор остаются непонятными механизмы индукции тканеспецифичной экспрессии генов, регулирующей пролиферацию клеток, дифференциацию тканей и запускающей программы развития отдельных органов. Неясен также механизм формирования физиологических градиентов на уровне целого растения, его тканей и клеток. При изучении этих проблем необходимо использовать генетические модели, культуру тканей и клеток.

Цель и задачи исследования.

Основная цель исследования заключалась в изучении роли градиентов ИУК и ионов Са2+ в регуляции процессов органогенеза и полярного роста растений на различных физиологических и генетических моделях, отражающих разные уровни организации.

Конкретные задачи работы заключались в следующем:

1. Изучить участие ИУК в индукции ризогенеза у микропобегов вишни, отличающихся по способности к укоренению in vitro;

2. Выявить роль ИУК в регуляции полярного рогта и развития соцветия у мутанта abruptus (abr) Arabidopsis thaliana L. с нарушениями в формировании соцветия;

3. Провести сравнительный анализ пролиферации и регенерации каллуса abr и растений арабидопсиса дикого типа расы Dijon;

4. Исследовать роль ионов Са2+ и Са2""-транспортирующих систем в регуляции полярного роста пыльцевой трубки и проявлении самонесовместимости у ржи.

Новизна и научно-практическое значение рабоаы.

Впервые показано, что установление градиента ауксина приводит к индукции ризогенеза у микропобегов вишни в культуре in vitro. Впервые показано, что мутация abruptus (abr) связана с нарушением работы переносчика ИУК и снижает способность каллусной ткани арабидопсиса к пролиферации и регенерации листьев. Впервые показано стимулирующее действие ингибитора полярного транспорта ТИБК в концентрации Ю^М на регенерацию побегов и накопление ауксина каллусными тканями, а также на гравитропическую реакцию цветоносов арабидопсиса. Впервые обнарзокено, что ингибиторы мембранного транспорта кальция: ионы La3+, Gd3+ и эритрозин Б полностью блокируют, а ЭГТА, Ni2+ и ортованадат натрия подавляют прорастание пыльцевых зерен ржи in vitro. Обработка рылец ржи ионами La3+, Gd3+ и Ni2*, а также эритрозином Б, ортованадатом натрия и веракамилом предотвращает реакцию самонесовместимости при опылении in situ.

Полученные результаты позволяют подойти к пониманию механизмов регуляции полярного роста и морфогенеза растений и проясняют роль градиентов ауксина и ионов кальция в этих процессах. Результаты работы также могут быть использованы при разработке новых биотехнологических приемов получения растений-регенерантов в культуре in vitro и для преодоления барьера самонесовместимости.

Положения, выносимые на защиту.

1. Полярный транспорт ауксина и создание градиентов ИУК являются необходимыми условиями для индукции таких программ развития растений, как ризогенез у вишни в культуре in vitro и формирование соцветия у арабидопсиса.

2. Мутация abr нарушает механизм полярного транспорта ИУК в стебле, что обусловливает формирование булавковидного соцветия и цветков с измененной морфологией.

3. Регуляция монополярного роста пыльцевой трубки ржи включает не только поляризацию вегетативной клетки пыльцевого зерна ионами Са2+, но также трансдукцию сигнала межклеточного распознавания и реакцию самонесовместимости с участием Са2+каналов и Са2+-АТФаз.

4. Физиологические градиенты ИУК и ионов Са2+ являются наиболее значимыми элементами позиционной информации, являющейся основой

псанеспецифичной экспрессии генов, которая регулирует пролиферацию, дифференциацию и органогенез в растительном организме

Апробация работы. Результаты работы были доложены на IV Междун. конф. "Регуляторы роста и развития^ растений!' (Москва, 1997), IV Молодежи, ботан. конф. (С.Петербург, 1997), Междун. конф. "Онтогенез растений и природные и искусственные условия культивирования" (Львов, 1998), Междун. конф. "Корни растений: структура и функция" (Бордо, Франция, 1998), XI Конгрессе FESPP (Варна, Болгария, 1998), XIX Конгрессе SPPS (Йенсу, Финляндия, 1999), IV Съезде Всерос. Общества Физиол. Раст. (Москва, 1999).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, результатов и обсуждения, закточешм, выводов и приложения. Диссертация содержит 28 рисунков и 10 таблиц, список цитируемой литературы включает 302 наименования, из них иностранных авторов 249. Работа изложена на 139 страницах. Приложение содержит 9 таблиц на 3 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты и методы исследований.

1. В экспериментах, связанных с индукцией ризогенеза, использовали микропобеги трех сортов вишни (Cerasus vulgaris L.) из коллекции ВИРа РАСХН, отличающихся способностью к укоренению в культуре in vitro: Нижнекамская, Владимирская и Ленинградская превосходная.

2. В исследованиях, связанных с изучением роли ИУК в регуляции полярного роста и развития растений, использовали мутант abruptus (abr) Arabidopsis thaliana L., полученный на кафедре генетики и селекции МГУ при мутогенезе растений дикого типа расы Dijon (Dj) и характеризующийся нарушениями развития соцветия. При температуре 28-30°С на цветоносах растений abr вместо цветков образуется меристема, напоминающая булавковидную структуру. При температуре 22-24°С мутантные растения формируют несколько дефектных цветков на главном цветоносе. Причем и в этом случае развитие цветоноса прерывается образованием булавковидной структуры.

3. В изучении регуляции полярного роста клеток использовали пыльцевые трубки, полученные с растений ржи (Secale cereale L.) сорта Таловская-31 (SI), а

• также межлинейных гибридов F1 (SC) ржи из генетической коллекции лаборатории генетики растений Биологического НИИ СПбГУ, гомозиготных по мутациям автофертильности в S (sj), Z (zf) и T(tf) локусах и гетерозиготных по большинству прочих генов.

Микропобеги вишни выращивали в стерильных условиях на твердой среде Мурасиге и Скуга (MS) (Бутенко, 1989) модифицированной по органическим компонентам и содержащей б-бепзиламинопурин (6-БАП, 0,5 мг/л), в стандартных условиях. После того, как микропобеги достигали в длину 1,5-3,0 см, для индукцич ризогенеза они в стерильных условиях переносились на четыре варианта экспериментальных сред, в основе которых была среда MS, разбавленная вдвое по макро- и микроэлементам и содержащая: р-индолилмаслянную кислоту (ИМК, 3 мг/л), 2,3,5-трийодбензойную кислоту (ТИБК, 5,2 мг/л), ИМК (Змг/л) и ТИБК (5,2мг/л) одновременно, или не

содержала регуляторов роста. Через 15 дней определяли содержание эндогенного ауксина отдельно в апикальной части микропобегов и базальной (инициальной зоне корней). Через 30 дней инкубации на средах проводили морфометрический анализ развития микропобегов.

Растения арабидопсиса выращивали на твердой среде MS в стандартных условиях. Каллусы получали из различных частей (корней, семядолей и листьев) 10-ти дневных проростков Dj и abr на твердой среде MS, модифицированной по органическим компонентам и содержащей а-нафтилуксусную кислоту (НУК, 0,5 мг/л) и БАП (0,2 мг/л). Для индукции органогенеза каллус переносили на четыре экспериментальные среды, в основе которых была среда MS, содержащая ТИБК (Ю^М), БАП (2,2 мкМ), 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д, 2,3 мкМ), или без регуляторов роста.

Анализ эндогенного содержания ауксина проводили в интактных растениях на стадиях бутонизации и цветения в листовых розетках и цветоносах, порезанных на несколько частей в зависимости от возраста, и в каллусе после 30 дней инкубации на средах. Интенсивность полярного транспорта ауксина оценивали по базипетальной секреции ИУК вертикально ориентированными апикальными, средними и^базальными частями цветоносов в 1%-й агар, приготовленный на среде MS, в течение 1,5 ч в термостате при температуре 25°С в атмосфере 100% влажности. Определение содержания свободной формы ИУК проводили методом твердофазного иммуноферментаого анализа (ELISA) (Кудоярова и др., 1986; Веселов, 1998). Гравитропическую реакцию отрезков цветоносов арабидопсиса оценивали по методу, описанному ранее (Медведев, Штонда, 1989).

Для изучения полярного роста клеток использовали две экспериментальные модели: изолированные пыльцевые зерна и изолированные пестики. Рост пыльцевых трубок in vitro на твердой среде различного состава наблюдали прижизненно. Учитывали долю проросших, лизированиых и непроросших пыльцевых зерен. Выборка составила то 50 до 200 пыльцевых зерен. Пестики со зрелыми семяпочками и рыльцами погружали в агаровую среду различного состава в чашках Петри и инкубировали в течение 2 суток в термостате при 23-25°С, после чего под бинокулярной лупой производили опыление in situ пыльцевыми зернами соответствующих генотипов. Спустя 4 часа семяпочки фиксировали. Рыльца отделяли от завязей, красили 0,5% раствором метиленового синего (Wehling е.а., 1994) и учитывали характер роста пыльцевых зерен в рыльцах. Содержание кальция определяли в зрелых пестиках и пыльцевых зернах ржи различных генотипов методом пламенной фотометрии.

При проведении математической обработки данных и построения калибровочных кривых использовался стандартный пакет программ Microsoft Excel (Microsoft Office 2000, Windows 98). На рисунках и таблицах приведены средние арифметические значения величин и их доверительные интервалы для уровня значимости Ро.оз- В экспериментах по гравитропической реакции отрезков цветоносов арабидопсиса применялся метод попарного сравнения средних значений. В ряде случаев для средних значений приведены погрешности измерения, при этом достоверность полученных значений проверена методом однофакторного дисперсионного анализа для уровня значимости Р0,05-

Результаты и обсуждение.

1. Индукция ризогенеза у микропобегов вишни.

Для индукции ризогенеза у многих культур, в том числе у вишни, традиционно используют среду М8, с добавлением ауксина ИМК (Высоцкий, Олешко, 1988; Фаустов и др., 1988). Однако успешные результаты были получены только в экспериментах по микроразмножению вишни сорта Нижпекамская. При культивировании таких сортов, как Владимирская и Ленинградская превосходная обычно наблюдалось нестабильное корнеобразование. Были проведены исследования индукции ризогенеза у микропобегов вишни трудноукореняемых сортов при добавлении в питательную среду ингибитора полярного транспорта ауксина ТИБК.

Сорт Нижнекамская. На средах без гормонов, с ТИБК и ИМК+ТИБК заложение инициалей корней было значительно ниже, чем на среде с ИМК (рис.1). На среде без гормонов концентрация ИУК в нижней части микропобегов была в три раза выше, чем в верхней (рис.2). На среде с добавлением ИМК концентрация ИУК в нижней части заметно уменьшалась и была почти в 2 раза меньше, чем в верхней части микропобега. Внесение в среду ингибитора транспорта ауксина ТИБК существенно повышало концентрацию ИУК в нижней части эксплапта. Добавление в среду совместно ИМК и ТИБК приводило к увеличению концентрации ИУК в верхней части микропобега и резкому снижению уровня ауксина в базальном участке. Таким образом, максимальное заложение корней у микропобегов вишни сорта Нижнекамская вызывала ИМК. При этом, на среде с ИМК уровень ИУК (24,0 нмоль/г сыр. массы) в зоне корнеобразования оказался наиболее оптимальным для индукции ризогенеза у микропобегов вишни сорта Нижнекамская. Следует отметить, что в этом случае наблюдался градиент ауксина, уменьшающийся в направлении основания микропобега.

Сорт Владимирская. Обработка ТИБК одновременно с ИМК вызывала наиболее интенсивный рост микропобегов и заложение корневых инициалей (рис.1). При выращивании микропобегов на среде с ИМК или ТИБК процесс образования корней шел слабее. На среде без гормонов корни не появлялись и концентрация ИУК в обеих частях экспланта была примерно одинаковая. Такое

¡р без гормонов ш ИМК □ ТИБК щ ИМК+ТИБК

Нижпекамская

Владимирская

Л. превосходная

Сорта

в н III II и

Рис.1. Ризогепез микропобегов вишни

же соотношение сохранялось на среде с ИМК (рис.2). В варианте с ТИБК уровень ИУК в нижней части экплантов был значительно выше. Вероятно, в этом случае шло накопление свободной ИУК за счет блокирования базипеталыюго транспорта. Культивирование на среде с ИМК+ТИБК, наоборот, приводило к увеличению концентрации в верхней части экспланта - в 2 раза больше, чем в нижней. Таким образом, выращивание микропобегов вишни сорта Владимирская на среде, содержащей ИМК и ТИБК вызывал наиболее интенсивный ризогенез. При этом уровень ИУК в верхней части экспланта (40 нмоль/г с.м.) превышал содержание ауксина в нижней части (21,1 нмоль/г с.м.). То есть ризогенез наблюдался в том случае, когда в микропобеге формировался градиент ИУК, уменьшающийся в направлении основания.

Сорт Ленинградская превосходная. Обработка ингибитором полярного транспорта ауксина ТИБК на фоне экзогенного ауксина ИМК приводила к заложению инициалей корней (рис.1). На среде с ИМК интенсивность образования корней была ниже. ТИБК полностью подавляла ризогенез. Такие же результаты были получены при выращивании микропобегов на среде без гормонов. Уровень ИУК на этой среде был почти одинаковым в обеих частях микропобега (рис.2). Такое же соотношение сохранялось и на среде с добавлением ИМК. Обработка ТИБК вызывала значительное увеличение уровня ауксина в нижней части микропобега. Вероятно, в этом случае шло накопление ИУК за счет блокирования ее базипетального транспорта. Н&. среде ИМК+ТИБК также наблюдалось накопление гормона, но только в верхней части микропобега. То есть для индукции ризогенеза у вишни сорта Ленинградская превосходная была оптимальной среда, содержащая ИМК и ТИБК. В этом случае концентрация свободной формы ИУК в базальной части микропобега составляла 14.3 нмоль/г с.м. При этом в микропобеге также регистрировался градиент ИУК, уменьшающийся в базипетальном направлении.

Таким образом, для индукции программы ризогенеза у микропобегов вишни в культуре in vitro необходим не только определенный уровень ИУК в зонах формирования корней, но также и аксиальный градиент ауксина, уменьшающийся в базипетальном направлении.

500 t

S о « 400 |

я я I U I

в и « о. 300 +

н в »4 200 4

ш СГ §

н 100 -j-

й в

12 3 4

Нижнекамская

500 400 300 200 -100

500 400 300 200 100 0

; 1 Qапикальная ! Шквальная

12 3 4

Л. превосходная

Владимирская Сорта вишни

Рис.2. Содержание ИУК в апикальной и базальной частях микропобегов вишни. 1 - без гормонов 2 - ИМК 3 - ТИБК 4 - ИМК+ТИБК

2. Изучение роли полярного транспорта ауксина в ростовых процессах у арабндопсиса.

Эксперименты проводились на нативных растениях, отрезках цветоносов и каллусной культуре.

2.1. Измерение уровня активной формы ИУК. Анализ содержания эндогенной ИУК показал, что в тканях мутантаых растений abr (и в розетке, и в цветоносе) на стадии бутонизации концентрация ауксина была выше, чем у растений дикого типа (табл.1). На стадии цветения такое же соотношение сохранялось в розетке. Однако в цветоносе происходило снижение уровня ауксина у abr по сравнению с диким типом.

Табл. 1. Содержание ИУК в растениях арабндопсиса дикого типа расы Dijon и мутанта

Стадии формирования соцветия Бутонизация Цветение

Части растения Розетка Соцветие Розетка Соцветие

Dj abr 163,4±12,6 271,4±16,6 147,4±9,7 280,6±11,4 85,7+13,7 198,3±13,1 198,9+9,1 96,6±4,6

На рис.3 приведено содержание ИУК в отрезках цветоносов, полученных из апикальных, средних и базальных частей соцветия. На стадии бутонизации у растений Ц) в апикальной части концентрация ИУК была выше, чем в базальной. То есть и цветоносах Ц) существует аксиальный градиент концентрации гормона, уменьшающийся в базипетальном направлении, тогда как в цветоносах аЬг градиент концентрации ауксина имеет противоположное направление.

На стадии цветения у Щ преобладающее количество свободной ИУК также регистрировалось в верхней части цветоноса, и направление градиента ИУК сохранялось. У мутантов аЪг на стадии цветения уровень ИУК во всех частях цветоноса был практически одинаковым и снижался по сравнению с молодыми цветоносами. При этом аксиальный градиент концентрации ауксина отсутствовал.

2.2. Транспорт ИУК в отрезках цветоносов арабидопсиса. Для оценки полярного транспорта ауксина сравшдаши

базипетальную секрецию ИУК отрезками цветоносов, полученными из

апикальных, средних и базальных частей соцветия. Интенсивность секреции ИУК апикальной частью цветоносов Б] была выше, чем базальной независимо от возраста растения (рис.4). У мутантов аЪг на стадии бутонизации

бутонизация цветение Dijon

бутошпшшя цветение abruptus

РисЛ. Содержание ИУК в отрезка* цветоносов арабидопсиса Dj u abr.

секреция ИУК базальными отрезками была выше, чем апикальными. На стадии цветения у аЬг

интенсивность секреции разными частями цветоноса выравнивалась, но была ниже, чем у Ц).

2.3. Действие

регуляторов роста на содержание ИУК в каллу сной культуре

арабидопсиса. При

культивировании на среде

без добавления экзогенных регуляторов роста у каллусов, полученных из проростков аЬг, содержание ауксина было выше по сравнению с каллусами, полученными из проростков Щ (табл.2).

Табл. 2. Содержание ИУК в каллусе, полученном из корней, семядолей и листьев

Щ и аЬг (имоль/г сырой массы).

Тип каллуса Корни Семядоли Листья

аЬг 5б,0±Х,7 100,6±12,6 15,4±0,б 108,0±4,0 16,0±2,9 81,7±7,4

При этом у каллусных культур, полученных из проростков аЬг, на среде с НУК и БАП наблюдалось увеличение корнеобразования и резкое снижение способности к регенерации побегов по сравнению с каллусами из растений Ц), что согласуется с хорошо известной способностью ауксина индуцировать образование корней и подавлять развитие побегов. Аналогичные результаты о влиянии мутации аЬг на регенерационную способность каллуса были получены Т.А. Ежовой с соав. при выращивании каллусов аЪг на других вариантах сред (Ежова и др., 1999).

Добавление ТИБК (10"6 М) в среду культивирования вызывало резкое накопление ИУК всеми типами каллусов у Щ (рис.5) и индуцировало регенерацию побегов в каллусе, полученном из листьев. В каллусах аЬг уровень ИУК при этом практически не изменялся, и каллусы не регенерировали.

Синтетический аналог цитокинина - БАП вызывал увеличение эндогенного уровня ИУК в каллусе, полученном из листьев Ц (рис.5), стимулируя регенерацию. У каллусов аЬг наблюдалось снижение уровня ИУК и пониженная регенерационная способность.

Синтетический ауксин 2,4-Д резко снижал уровень эндогенной ИУК вызывал интенсивную пролиферацию каллусных тканей как Ц), так и аЪг (рис.5).

2.4. Изучение гравитропической реакции отрезков цветоносов Р/ и мутантов аЬг. Гравитропический изгиб отрезков фенотипически нормальных

□ апикальные Щсредние обазальные

бутонизация цнетение бутонизация цветение Руоп аЬгирШБ

Рис.4. Интенсивность баэипетальной секреции ИУК отрезками цветоносов арабидопсиса Щ н аЬг.

Si >>

Si S

о Ы

1600 | 1400 | 1200 ;

Щ 1000 i

800 600 400 200 0

Dijon abruplus

ТИБК

I корни Q семядоли □ листья

Dijon БАП

abruptus

0 4~J

Dijon

2,4-Д

abrupte

Рис.5. Влияние ТИБК (10*М), БАП (2,2 мкМ) и 2,4-Д (2,3 мкМ) на уровень ИУК в каллусе, полученном из корней, семядолей и листьев V} и аЬг.

цветоносов аЬг на стадии бутонизации был в среднем на 20% больше, чем у растений дикого типа такого же возраста. На стадии цветения способность к гравитропической реакции у отрезков цветоносов аЬг, образующих цветки, резко снижалась по сравнению с отрезками молодых цветоносов аЬг. Гравитропический изгиб отрезков булавковидных цветоносов аЬг на ранней стадии формирования соцветия практически не отличался от дикого типа. Если же у булавковидных цветоносов аЬг более зрелых соцветий удаляли 2,5 мм апикального слоя меристематических клеток, то наблюдалась тенденция к возрастанию гравитропической реакции отрезков по сравнению с цветоносами аЬг на той же стадии развития, образующими цветки.

ТИБК в концентрации 10'3М подавляла гравитропическую реакцию у растений Б]. Однако снижение ее концентрации до Ю^М приводило к стимуляции гравитропического ответа. Обработка ТИБК (Ю^М) практически не влияла на величину изгиба отрезков фенотипически нормальных цветоносов аЪг на стадии бутонизации и усиливала гравитропическую реакцию отрезков соцветий с цветками на стадии цветения.

Таким образом, ТИБК в низкой концентрации активирует гравитропическую реакцию отрезков цветоносов растений Ц и не влияет на гравитропический ответ отрезков цветоносов аЪг на стадии бутонизации. Добавление ТИБК в такой концентрации приводило к достоверному увеличению содержания эндогенной ИУК в каллусах, полученных из растений Щ (рис.5). Эти данные свидетельствуют о том, что ингибитор полярного транспорта ТИБК в низких концентрациях способствует накоплению ИУК в клетках, что, возможно, влияет на рецепцию и трансдукцию гравитропического сигнала.

Участие ионов Ca** в гравитропическои реакции отрезков цветоносов

Dj. Известно, что в гравитропическои реакции растений помимо полярного потока ИУК, большую роль отводят латеральным потокам ионов Са2+ (Roux, 1990, Медведев и др, 1991), формирующимся в результате активации различных систем мембранного транспорта (Маркова, 1990; Pickard, Ding, 1993; Медведев, 1996). Поэтому было проанализировано участие ионов Са2+ и Са2+-транспортирующих систем в гравитропическом ответе отрезков цветоносов арабидопсиса.

Обработка отрезков цветоносов арабидопсиса ЭГТА (10"4 и S'lO^M) стимулировала гравитропическую реакцию. Однако дальнейшее повышение концентрации ЭГТА (10"3М) привело к подавлению гравитропического ответа. Обработка La3+ (10'2М), Ni2+ (Ю^М), Gd3+ (Ю^М) и эритрозином Б (КГ'М) подавляла гравитропический изгиб отрезков. Верапамил (104М) незначительно снижал, а ортованадат натрия (104М) не влиял на гравитропическую реакцию. Таким образом, помимо Са2+-АТФаз в гравитропической реакции отрезков цветоносов арабидопсиса, вероятно, участвуют и различные Са2+ каналы плазмалеммы, в том числе, механочувствительные.

Можно предположить, что Са2+-транспортирующие системы, участвующие в траддукции гравитропического сигнала, обусловливают также формирование внутриклеточных градиентов ионов Са2+ ([Са2+]с), которые приводят к поляризации клеточных структур, цитоплазмы и формированию клеточной оси, вдоль которой происходит растяжение клетки в ответ на внешний сигнал (Медведев, 1996). Поскольку ионы Са2+ могут выступать в качестве поляризующего сигнала и обусловливать асимметричный рост клеток, на следующем этапе работы была проанализирована роль ионов Са2+ и Са2+-транспортирующих систем в полярном росте пыльцевой трубки.

3. Участие Ca2"1- транспортирующих систем в регуляции полярного роста пыльцевой трубки растений ржи.

Известны, по крайней мере, три процесса, контролирующие рост пыльцевой трубки ржи в тканях рыльца, в которых могут принимать участие ионы Са2+ и Са2+-транспортирующие системы плазмалеммы.

Во-первых, показано, что необходимым условием для монополярного роста пыльцевой трубки является локальное увеличение [Са2+]с (Pierson е.а., 1994; Malho е.а., 1995). Однако механизм поддержания градиента [Са2+]с в апексе растущих пыльцевых трубок практически не исследован, хотя существует предположение, что Са2+ каналы являются важным фактором для этого процесса (Obermeyer, Weisenseel, 1991; Franklin-Tong, 1999; Malho, 1998).

Во-вторых, рост пыльцевой трубки в тканях рыльца сопряжен с реализацией системы самонесовместимости (SI) (de Nettancourt, 1977). Локальное увеличение [Са2+]и вызванное работой Са2+ каналов, может участвовать в регуляции роста пыльцевой трубки в тканях рыльца, активируя реакцию SI (Franklin-Tong, 1999). Известно, что у ржи - гаметофитная система SI, которая контролируется S, Z и Т локусами (Lundqvist, 1956; Wehling е.а., 1995), поэтому было проанализировано участие каждого из них (S, Z и Г локусов) в регуляции Са2+ каналов в растущих пыльцевых трубках ржи.

В-третьих, ионы Ca2t и Са2+-транспортирующие системы могут принимать участие в процессе межклеточного распознавания, который может включать этапы рецепции сигнала узнавания и его трансдукцию в пыльцевом зерне и клетках рыльца.

3.1. Регуляция роста изолированных пыльцевых трубок в системе in vitro. На первом этапе работы было проанализировано общее содержание кальция в пыльце и пестиках разных генотипов для того, чтобы оценить гетерогенность растений разных генотипов и возможность применения адекватных концентраций ингибиторов Са2+-транспортирующих систем. Оказалось, что содержание общего кальция в пыльце в среднем было выше, чем в пестиках и составляло соответственно 1-2*10"5 и 4-10-10"6 М/г сырой массы.

При подборе уровня Са2+ в среде для выращивания пыльцы in vitro оказалось, что для индукции прорастания пыльцевых зерен всех генотипов оптимальной являлась концентрация 10"4М, которая использовалась в качестве базовой или стандартной в дальнейших экспериментах.

Добавление ЭГТА (Ю^М), NiCl2 (10"4 М) и ортованадата натрия (Ю^М) в стандартную среду вызывало снижение процента прорастания пыльцы всех генотипов и увеличение доли лизированных пыльцевых зерен. Ионы La3+ (10" 2М) и Gd^lO^M), а также эритрозин Б (Ю^М) практически полностью подавляли прорастание пыльцы. MgCl2 оказывал незначительное снижение прорастания пыльцы разных генотипов, вызывая заметное утоныпение и выравнивание пыльцевых трубок, тогда' как на стандартной среде они имели вид четок. Верапамил (Ю^М) не влиял или незначительно снижал процент прорастания пыльцы в зависимости от генотипа. Вероятно, здесь сказывается гетерогенность свойств пыльцы разных генотипов, сравнимая с таковой в экспериментах по подбору оптимальной концентрации Са2+ в среде.

Таким образом, в процессе монополярного роста пыльцевых трубок, вероятно, необходимо функционирование не только Са2+-АТФаз, но также и Са2+ каналов плазмалеммы, ингибируемых La3+, Ni2+ и Gd3+. Полностью блокировали прорастание пыльцевых зерен ржи ионы La3+ и Gd3+, а также эритрозин Б. Специфичность влияния генотипа на прорастание пыльцы SI сорта и межлинейных гибридов F1 ржи, гомозиготных по мутациям автофертильности в S, Z и Т локусах, на стандартной среде и средах, содержащих антагонисты кальция не была выявлена. Поэтому в контроле роста пыльцевых трубок помимо собственного механизма, связанного с формированием градиента [Са2+]с, который устанавливается за счет работы Са +-АТФаз и Са2+ каналов, должны участвовать ткани рыльца.

3.2. Регуляция роста пыльцевых трубок в системе "пыльца-рыльце". Для более детального анализа процессов прорастания пыльцы, роста пыльцевой трубки и распознавания на заключительном этапе работы использовали модельную систему, представленную как мужским, так и женским гаметофитом, а именно выращивание изолированных пестиков ржи на искусственной среде и опыление рылец in situ.

Полученные результаты по прорастанию пыльцевых зерен в тканях рыльца были сгруппированы по 4 типам: 1) прорастание менее чем на 1 диаметр пыльцевого зерна, 2) прорастание пыльцевой трубки на несколько

диаметров и остановка роста в тканях рыльца, 3) полное прорастание пыльцевой трубки до завязи и 4) рост пыльцевой трубки к дистальному концу ветвей рыльца (инверсия направления роста). Тип контакта варьировал в зависимости от вида опыления и генотипа обоих гаметофитов, а также от состава среды и типа антагонистов кальция (табл.3). Так, при самонесовместимом опылении на средах с добавлением СаСЬ, МцСЬ и ЭГТА наблюдался первый тип взаимодействия. Второй тип - прорастание пыльцевой трубки и торможение ее роста в тканях рыльца - проявлялся на среде с Ьа3+, ¿(Г и эритрозином Б. Полное прорастание происходило на среде с №2+, верапамилом и ортованадатом натрия.

При перекрестном опылении 81 сорта на среде с СаС12 и ЭГТА наблюдалась инверсия направления роста пыльцевых трубок. Добавление в среду М8С12) №С12 и ортованадата натрия не влияло на рост пыльцевых трубок. На среде с Ьа3+, Оё3+ и эритрозином Б рост пыльцевых трубок блокировался в тканях рыльца, однако трубка успевала достаточно прорасти в тканях рыльца. На среде с верапамилом наблюдалось восстановление самонесовместимости, так называемая "псевдонесовместимость".

При анализе самоопыления гибридов Р1 ржи, гомозиготных по мутациям автофертильности в £■ (.?/), 7. (г/) и Т ((/) локусах, можно видеть, что на среде с СаС12 и ЭГТА также наблюдается инверсия направления роста пыльцевых трубок. На среде с и эритрозином Б рост пыльцевых трубок

блокировался в тканях рыльца, за исключением $ варианта инкубируемого на среде с эритрозином Б, где прорастание блокировалось в первые секунды контакта. Интересно отметить, что в этом же варианте инверсия роста пыльцевой трубки наблюдалась также на среде с Ьа3+ и №2+, а у л/ и г/ вариантов такое явление наблюдалось на среде с верапамилом.

Таким образом, используя различные ингибиторы мембранного транспорта ионов Са2+ такие, как Ьа3+, Ос13+, №2+, верапамил, эритрозин Б и ортованадат натрия можно инициировать фертильность в самонесовмсстимом варианте опыления ржи. При перекрестном опылении самонесовместимых растений обработка верапамилом рылец вызывала явление "псевдонесовместимости". Этого факта не наблюдалось при опылении рылец л/ г/ и генотипов. Выявление специфичности в действии ингибиторов мембранных Са2+-транспортирующих систем на прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок в тканях рыльца позволяет выделить, по крайней мере, три системы регуляции полярного роста пыльцевых трубок ржи. Во-первых, механизм, обеспечивающий формирование градиента |Са2+]с в прорастающем пыльцевом зерне, который устанавливается за счет работы Са2+-АТФаз и Са2+ каналов. Во-вторых, контроль прорастания пыльцевого зерна в процессе проявления реакции самонесовместимости (Б1), которая реализуется путем регуляции активности Са2+-АТФаз и Са2+ каналов. И, в третьих, система контроля роста пыльцевых трубок в тканях рыльца в ходе межклеточного распознавания, которая, в свою очередь, подразделяется на рецепцию сигнала узнавания и его транедукцию в пыльцевом зерне и клетках рыльца и основывается на функционировании мембранных Са2+-транспортирующих систем гаметофита.

ТаблЗ. Влияние ионов Ca2t и Mg2\ ЭГТА н ингибиторов мембранного транспорта ионов Caw на прорастание пыльцевых зерен на рыльцах ржи разных генотипов при опылении ln sita.

Генотипы растений, типы опыления Вещества, добавленные в базовую среду; концентрация, М Y-l ^' i Je -V *

н2о СаС12, 10"3 MgCfe, Ю"3 ЭГГА, 10"* + + + + - -

SI LaCbJO2 NiCb.lO"4 GdCli.lO"1 верапамил.Ю"4 эритрозин В, 10* NajVOj.lO"4 - + + + + + + -

н2о СаС12> 10"3 MgCl2, 10"3 ЭГТА, КГ1 - - + + + + + +

SC LaCl3,10J NiCh.lO"4 GdCb.10"4 - + + + -

верапамил, 10"4 эритрозин Б, 10"* NajVCb.lO"4 + + + -

н2о CaCb, 10'3 MgCb, 10"3 ЭГТА, Ю"4 - - + + + + + +

LaCl3,10"2 NiCli.10*4 GdCb.lO"4 верапамил.Ю"4 эритрозин Б, 10"* Na,V01,10Jl - + + + + + + +

H20 СаС12, 10"3 MgCl2,10"3 ЭГТА, Ю-4 - - + + + + +

Zf LaCb.102 NiCb.10"4 GdCb.10-4 верапамил.Ю"4 эритрозин Б.10"4 NajVO^lO"4 - + + + + + + +

н2о CaCl2, 10"' MgCI2, 10"3 ЭГТА, 10" - - + + + + +

4 LaCb.lO"2 NÍCb.10"4 GdCb.lO"4 - + + + + + + +

верапамил.Ю"4 эритрозин Б.Ю"4 Navajo-4 4- - + + -

Заключение.

Индукция программ развития отдельных органов растений таких, как корни вишни и соцветия арабидопсиса зависит прежде всего от поляризации клеток меристем, которая осуществляется за счет установления градиентов фитогормона ауксина. Нарушение полярного транспорта ауксина вызывает не только отклонения в развитии растений, но также изменяет ростовые процессы, например, гравитропическую реакцию.

Полярность клеточных структур формируется за счет установления градиентов ионов Са2+. Так, для полярного роста пыльцевой трубки необходимо установление цитоплазматического градиента концентрации ионов Са2+, в создании которого принимают участие Са2+ каналы и Са2+-АТФазы.

В ходе реакции несовместимости у ржи имеет место межклеточное распознавание, которое включает процессы рецепции и трансдукции сигнала. Компонентами этой системы также являются ионы Са2+ и Са2+-транспортирующие системы, обеспечивающие передачу информации с поверхности клетки.

Таким образом, именно ИУК и ионам Са2+ принадлежит ведущая роль в механизме поляризации клеточных структур и индукции таких процессов как полярный рост и органогенез растений. Внутриклеточная поляризация создается за счет градиентов [Са2+]и формирующихся в ходе дифференциальной активности Са2+-транспортирующих систем мембран клетки. Поляризация же тканей и органов растений возникает в результате установления градиентов ИУК, которые формируются за счет работы системы полярного транспорта гормона. В результате, в каждой точке организма обеспечивается позиционная информация, которая предопределяет судьбу клетки, и в соответствии с которой идут процессы пролиферации, дифференциации и органогенеза. Можно полагать, что физиологические градиенты ИУК и ионов Са2+ способны выполнять роль индукторов тканеспецифичной экспрессии генов и таким образом регулировать процессы роста и развития растений.

Выводы.

1) Создание аксиального градиента ИУК в микропобегах вишни индуцирует ризогенез у трудноукореняемых сортов в культуре in vitro.

2) Формирование булавковидного соцветия и цветков с измененной морфологией у мутанта арабидопсиса abruptus (abr) связано с нарушением полярного транспорта ИУК в цветоносе. Мутация abr снижает способность каллусной ткани арабидопсиса к пролиферации и регенерации листьев.

3) Ингибитор полярного транспорта ауксина ТИБК в концентрации повышает уровень ИУК в каллусной культуре и стимулирует гравитропическую реакцию отрезков цветоносов арабидопсиса.

4) Обработка 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой (2,3 мкМ) снижает уровень ИУК и стимулирует пролиферацию в каллусной культуре арабидопсиса. 6-бензиламинопурин (2,2 мкМ) повышает уровень ИУК и индуцирует регенерацию побегов у каллуса арабидопсиса дикого типа в отличие от мутанта abr.

5) Процесс полярного базипетального транспорта ИУК и градиенты ауксина,

являются основой регуляции органогенеза у микропобегов вишни и растений арабидопсиса.

6) Ионы 1,а3+ и Gd3+, а также эритрозин Б полностью блокируют, а ЭГТА , Ni2+ и ортованадат натрия снижают прорастание пыльцевых зерен ржи в системе in vitro.

7) Обработка рылец ионами La3+, Gd3+, Ni2+, а также эритрозином Б, ортованадатом натрия и верапамилом ипдуцирует фертильность в самонесовместимом варианте опыления ржи in situ. При перекрестном опылении самонесовместимых растений ржи верапамил вызывает явление "псевдонесовместимости".

8) Полярный рост пыльцевых трубок ржи, контролируемый ионами Са2+, включает процесс формирования внутриклеточного градиента ионов Са2+, систему межклеточпого распознавания и реакцию самонесовместимости.

9) На основании анализа данных, полученпых на различных физиологических и генетических моделях, включающих три уровня организации (клеточный, тканевой и органный) сделан вывод о том, что физиологические градиенты ИУК и ионов Са2+ могут являться факторами, запускающими механизмы тканеспецифичной экспрессии генов и регулировать процессы пролиферации, дифференциации и органогенеза в растительном организме.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Медведев С.С., Калинина А.Ю. Влияние трийодбензойной и индолилмасляной кислот на ризогенез микропобегов вишни (Cerasus vulgaris L.) в культуре in vitro/I Вестник СПбГУ. Сер.З. 1997. Вьт.1(№3). С. 91-94.

2. Калинина А.Ю., Войлоков А.В., Маркова И.В, Голубева Н.В., Мошков А.В., Медведев С.С. Влияние ионов кальция на рост пыльцевых трубок ржи (Secale cereale L.)H Вестник СПбГУ. Сер.З. 1999. Вып.3 (№17). С. 31-35.

3. Калинина АЛО., Ежова Т.А., Голубева Н.В., Донец И.С., Маркова И.В., Медведев С.С. Полярный транспорт ауксина у мутанта abruptus Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. // Вестник СПбГУ. Сер.З. 2000. Вып. 1(№3).

4. Калинина А.Ю., Маркова И.В., Медведев С.С. Гормональная регуляция ризогенеза микропобегов вишни в культуре in vitro// Тез. докл. IV Междун. конф. "Регуляторы роста и развития растений". 1997. С. 294-295.

5. Батов А.Ю., Маркова И.В., Мошков А.В., Калинина А.Ю., Катриченко М.И., Медведев С.С. ИУК-чувствительные кальциевые каналы плазмалеммы клеток колеоптилей кукурузы //Тез. докл. IV Междун. конф. "Регуляторы роста и развития растений". 1997. С. 74-75.

6. Мошков А.В., Калинина А.Ю., Катриченко М.И. Ауксин-зависимый транспорт ионов кальция через плазмалемму, полученную из клеток колеоптилей кукурузы// Тез. докл. IV Молодежи, ботан. конф. 1997. С. 59.

7. Medvedev S.S., Markova I.V., Kalinina A.Yu., Katrichenko M.I., Balov A.Yu. Polarity as the main integrity element of plant polar growth and development.//Abstr. International Conference "Plant Ontogenesis in Natural and Transformed Environments". Lviv. Russia. 1998.

8. Kalinina A-Yu., Markova I.V., Medvedev S.S. Endogenous auxin gradients control rhizogenesis of cherry microshoots in vitro.// Abstr. International Conference "The Supporting Roots: Structure And Function". Bordeaux. FiAice. 1998.

9. Kalinina A. Ca2tdependent processes control microspore germination in the rye. // Abstr. XI Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology. Varna. Bulgaria. 1998. P.15.

10. Kalinina A., Ezhova T.A., Gohibeva N.. Markova I.V., Medvedev S.S. The role of IAA polar fluxes in organogenesis of Arabidopsis thaliana L.I I Abstr. XIX congress of the Scandinavian Society for Plant Physiology. Joensuu. Finland. 1999. P. 72.

11. Калинина А.Ю, Ежова Т.А., Голубева H.B., Маркова И.В., Медведев С.С. Роль полярного транспорта ауксина в ростовых процессах у Arabidopsis thaliana L.II Тез. докл. IV Съезд Всерос.Общества Физиол.Раст. 1999. С. 589-590.

12. Медведев С.С., Маркова И.В., Батов А.Ю., Катриченко М.И., Калинина А.Ю, Голубева Н.В. Полярность как основа роста и морфогенеза растений// Тез! докл. IV Съезд Всерос.Общества Физиол.Раст. 1999. С. 633.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Калинина, Анна Юрьевна

I. Введение.

II. Обзор литературы.

1. Генетический контроль полярного роста и морфогенеза растений.

1.1. Эмбриогенез.

1.2. Развитие корня.

1.3 .Развитие меристемы побега.

1.4. Развитие листа.

1.5. Индукция цветения.

1.6. Развитие меристемы соцветия.

1.7. Развитие цветка.

2. Роль ИУК в регуляции процессов роста и развития растений.

2.1. Ауксин-связываюгцие белки.

2.2. Ауксин-регулируемые гены.

2.3. Трансдукция ауксинового сигнала.

2.4. Полярный транспорт ауксина.

2.5. Роль ИУК в регуляции морфогенеза.

2.6. Гравитропическая реакция растений.

3. Полярный рост клеток растений.

3.1. Клетки с монополярным и биполярнын^типом роста.

3.2. Мутации, приводящие к нарушению монополярного роста клеток.

3.3. Взаимодействие пыльцы и рыльца в фюцёссе полярного роста пыльцевой трубки.

3.3.1 .Система самонесовместимости у растений.

3.3.2. Формирование клеточный стенок в растущей пыльцевой трубке.

3.3.3. Роль цитоскелета в полярном росте пыльцевой трубки.

3.3.4. Участие протеинкиназншх реакции в прорастании пыльцы.

3.3.5. Факторы прорастания и роста пыльцевой трубки. 3.3.6. Роль ионов Са2+в регуляции роста пыльцевых трубок.

Цель и задачи исследования.^.

Ш. Объекты исследований.

1. Микропобеги вишни.

2. Растения арабидопсиса.

3. Пыльцевые трубки ржи.

IV. Методы исследований.

1. Культивирование микропобегов вишни в культуре in vitro.

2. Выращивание растений арабидопсиса и каллусной культуры.

3. Подготовка растительного материала для анализа ауксина.

4. Экстракция и определение ауксина.

5. Гравитропическая реакция.

6. Рост пыльцевых трубок в системе in vitro.

7. Рост пыльцевых трубок в тканях рыльца в системе опыления in situ.

8. Определение общего содержания кальция в растительном материала.

9. Математическая обработка данных.

V. Результаты и обсуждение.

1. Роль ИУК в индукции ризогенеза у микропобегов вишни in vitro.

1.1. Рост и развитие микропобегов вишни.

1.2. Измерение уровня активной формы ИУК в микропобегах вишни.

2. Участие ИУК в регуляции роста и развития соцветий у арабидопсиса и органогенеза в культуре ткани.

2.1. Измерение уровня активной формы ИУК.

2.2. Транспорт ИУК в отрезках цветоносов арабидопсиса.

2.3. Действие регуляторов роста на содержание ИУК в каллусной культуре арабидопсиса.

2.4. Изучение гравитропической реакции отрезков цветоносов Dj и мутантов abr.

3. Участие Са2+- транспортирующих систем в регуляции полярного роста \ пыльцевой трубки растений ржи.

3.1. Регуляция роста изолированных пыльцевых трубок в системе in vitro.1 СЮ

3.2. Контроль роста пыльцевых трубок в системе "пыльца-рыльце".Ы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изучение роли ауксина и ионов кальция в регуляции полярного роста и морфогенеза растений"

Полярность представляет собой сложное явление, которое тесно связано с процессами роста и развития растительного организма. Полярность подразделяют на несколько составляющих, в которых прослеживается участие различных систем регуляции ростовых процессов в растениях (Синнот, 1963). Во-первых, это явление пространственной ориентации, которое обнаруживается в процессе дифференциации тканей и начинается с асимметричных делений стволовых клеток меристем, позволяющих как поддерживать меристемы в эмбриональном состоянии в течение всего онтогенеза, так и формироваться недостающему или утраченному участку ткани или органа растения. Направление ориентации роста и плоскостей клеточных делений может меняться под действием внешних факторов и структурно закрепляться с помощью целого каскада процессов системы сигнальной трансдукции.

Во-вторых, полярность у растений может проявляться как аксиальность -возникновение оси симметрии, относительно которой происходит развитие организма. Причем ось всего организма является интегральным показателем и отражает преимущественное направление роста каждой клетки организма, так как поляризация ткани обусловлена полярностью отдельной клетки (»Bentrup, 1984). Плоскость симметрии обычно совпадает с направлением ориентации роста. Изменяя внешние условия можно достичь формирования новой оси симметрии растения. При этом у оси подразумевается наличие двух, диаметрально расположенных койцов, которые обусловливают понятие биполярности оси. ^

Известно, например, что у большинства растительных объектов формируется биполярный зародыш, так как ткани материнского растения, в которых развивается яйцеклетка, поляризованы вдоль микропиле^халазальной оси. Яйцеклетка и синергиды располагаются вблизи микропиле, а клетки-антиподы находятся у халазального полюса (Подцубная-Арнольди, 1964; Полевой, Салйматова, 1991). Поляризация является основой и для всех последующих этапов эмбриогенеза, поэтому при поперечном делении поляризованной зиготы образующиеся клетки зародыша имеют цитоплазму с различным составом органелл. Показано, например, что у злаков существует жесткая поляризация формирующегося эмбриона, поскольку семязачаток и зародышевый мешок исходно асимметричны, биполярны (Батыгина, 1987, 1993; Эзау, 1980). Однако у ряда растений (лотос, орхидные, паразитные растения и др.) в процессе эволюции в эмбриогенезе может происходить утрата "первичной" биполярности и переход к монополярности (Батыгина, 1993). При дальнейшем развитии этих структур возникает вторичная биполярность, но уже на другой основе, в процессе формирования адвентивных структур. Поэтому целостная картина морфогенеза может быть получена только при анализе всего цикла развития, включающего как раннюю полярную дифференциацию, так и последующие морфологические изменения вдоль главной оси организма (Медведев, 1997).

В-третьих, у полярно растущего растительного организма появляются полярные различия, которые отражают разницу между концами оси. Эта характеристика является наиболее существенной, так как обусловливает установление морфологических и физиологических градиентов между концами оси, и способствует развитию сложных форм растительных организмов.

Соотношение между этими тремя составляющими явления полярности определяет направление роста и развития растения. Полагают, что элементы полярности составляют последовательный ряд в филогенезе или онтогенезе, указывая на то, как увеличивается сложность полярности и организации растения. Сторонники теории С.М. Child (1941) считают, что в основе происхождения полярности организма лежат градиенты, индуцированные в результате действия факторов окружающей среды, которые определяют как направление оси, так и разницу между полюсами (Медведев, 1996).

Формирование оси полярности будущего организма происходит на самых ранних этапах его развития, так как уже на стадии зиготы регистрируются градиенты структурной организации клетки. У растений в образовании функциональных градиентов принимают участие различные по природе вещества и соединения.

У растений, как и у животных, генетический контроль развития осуществляется за счет существования определенной группы генов, продукты которых являются транскрипционными факторами. Экспрессия таких генов регулируется различными внешними и внутренними сигналами, что определяет смену этапов онтогенеза (Haughn е.а., 1995). В свою очередь, транскрипционные факторы активируют экспрессию следующего класса генов, контролирующих развитие отдельных органов и тканей. Поэтому, последовательность инициации программ деления и дифференциации клеток определяется каскадом включения генов и работы факторов транскрипции, которая может быть представлена как градиент активности генов (Альберте и др., 1994).

Гормональная теория морфогенеза предусматривает возможность создания специфических гормональных градиентов, решающая роль в их формировании отводится направленному транспорту гормонов из места синтеза (Уоринг, Филлипс, 1984). Из известных фитогормонов особое внимание уделяется индолилуксусной кислоте (ИУК), так как этот гормон способен к активному транспорту, когда другие гормоны передвигаются в основном с флоэмным или ксилемным потоками. Базипетальное перемещение ауксина вдоль оси растения приводит к активному формированию градиентов этого гормона, что служит важнейшим фактором морфогенеза (Полевой, 1982; 1986,1989).

Позиционная информация, закрепленная в каждой точке растительного организма, поддерживается с помощью дифференциальной активности генома и тканеспецифичной экспрессией определенных генов (Альберте и др., 1994). Поэтому, системы, ответственные за процессы поляризации и полярного роста находятся под контролем генома. Однако до сих пор остаются непонятными механизмы индукции тканеспецифичной экспрессии генов, регулирующих пролиферацию клеток, дифференциацию тканей и запускающих программы развития отдельных органов. Исходя из этого, нами была подобрана экспериментальная модель - мутант арабидопсиса, у которого имеются нарушения в формирования соцветия (Ежова и др., 1997).

Транспорт растительных гормонов является физиологическим проявлением электрической поляризации, которая регистрируется у растений уже на стадии эмбриогенеза (Медведев, 1996). В литературе имеется множество примеров, как у растений, так и у животных, демонстрирующих возникновение электрических токов в органах и тканях с интенсивным метаболизмом, например, меристемы у растений (Jaffe, Nuccitelli, 1977; Bentrup, 1984). ^

Электрическая поляризация клеток связана с локальным увеличением проницаемости их мембран для ионов Са2+. Следствием этих процессов является локальная деполяризация плазмалеммы и создания электрического поля, возникающего из-за связывания ионами Са2+ отрицательных зарядов цитоплазмы. В клетках с полярным Л типом роста (пыльцевые трубки, корневые волоски, гифй грибов) также удается зарегистрировать градиент ионов кальция с максимумом концентрации в апексе клетки с

Reiss, Herth, 1985).

В ответ на механическое раздражение, ^вследствие возникновения трансмембранных ионных токов в клетке, регистрируется концентрационный градиент ионов свободного кальция, ведущий к различным клеточным ответам и морфофизиологическим реакциям (Knight е.а., 1995).

Таким образом, в ходе полярного роста и развития растения, прежде всего, генерируются ионные потоки, и формируется электрическая ось полярности. Ионы кальция несут первичную информацию о возникающем векторе поляризации (Медведев, 1996). Вслед за возникновением градиента Са2+ образуется градиент активности вторичных мессенжеров, что приводит к становлению морфологических и физиологических градиентов - мембранных, метаболических, транспортных и других. 8

Они, в свою очередь, инициируют полярный рост и растяжение клеток вдоль оси, а также процессы дифференциации и пролиферации исходной меристематической ткани, ведущие к формированию вторичных тканей и органов растений с различной структурой и функциями.

Однако вместе с тем остается не ясно, каким образом физиологические градиенты закрепляются в растительном организме и как они проявляются в каждой конкретной клетке. Пока еще непонятно, как факторы поляризации взаимодействуют в процессе формирования осевой симметрии в целом растении, отдельном органе и клетке в процессах роста и развития. Удобными моделями для решения таких задач могли бы служить культура клеток или тканей, а также растущие изолированные клетки, например, пыльцевая трубка.

II. Обзор литературы.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Калинина, Анна Юрьевна

VII. Выводы.

3) Ингибитор полярного транспорта ауксина ТИБК в концентрации 1СГ6М повышает уровень ИУК в каллусной культуре и стимулирует гравитропическую реакцию отрезков цветоносов арабидопсиса.

• 5) Процесс полярного базипетального транспорта ИУК и градиенты ауксина, являются основой регуляции органогенеза у микропобегов вишни и растений арабидопсиса.

6) Ионы La3+ и Gd3+, а также эритрозин Б полностью блокируют, а ЭГТА , Ni2+ и ортованадат натрия снижают прорастание пыльцевых зерен ржи в системе in vitro.

7) Обработка рылец ионами La3+, Gd3+, Ni2+, а также эритрозином Ь, ортованадатом натрия и верапамилом индуцирует фертильность в самонесовместимом варианте опыления ржи in situ. При перекрестном опылении самонесовместимых растений ржи верапамил вызывает явление "псевдонесовместимости".

8) Полярный рост пыльцевых трубок ржи, контролируемый ионами Са2+, включает процесс формирования внутриклеточного градиента ионов Са2+, систему межклеточного распознавания и реакцию самонесовместимости.

9) На основании анализа данных, полученных на различных физиологических и генетических моделях, включающих три уровня организации (клеточный, тканевой и

2+ органный) сделан вывод о том, что физиологические градиенты ИУК и ионов могут являться факторами, запускающими механизмы тканеспецифичной экспрессии генов и регулировать процессы пролиферации, дифференциации и органогенеза в растительном организме.

VI. Заключение.

Подводя итог, необходимо отметить, что использование в настоящей работе различных подходов и моделей для исследования процессов полярного роста и морфогенеза растений позволило провести сравнительный анализ определенных этапов развития растений и механизмов полярного роста клеток. В настоящей работе предпринята попытка изучить механизмы и выявить сходство в полярном росте клеток растений, принадлежащих к разным типам тканей и органам и. имеющих различные стратегии роста. Было предложено различать клетки, растущие биполярно и монополярно. К первому типу относятся клетки осевых органов растений, которые составляют основные ткани'растений и подвержены росту растяжением (Полевой, Саламатова, 1991). Второй тип роста предусматривает наличие у клетки одного полюса, на котором происходит нарастание клетки за счет встраивания везикул в плазмалемму (Kropf е.а., 1998). Такой тип роста характерен для пыльцевых трубок, трихом и корневых волосков высших растений. В результате сравнительного анализа нами был выяснен ряд закономерностей роста и развития растений.

Индукция программ развития отдельных органов растений таких, как корни вишни и соцветия арабидопсиса зависит, прежде всего, от поляризации клеток меристем, которая

V, осуществляется за счет установления градиентов фитогормона ауксина. В случае микропобегов вишни корневые инициали закладываются в адвентивной меристеме, образующейся, главным образом, в результате поляризации и дифференциации каллусных клеток и индукции деления камбиальных и паренхимных клеток in vitrü. i.

У растений арабидопсиса было выявлено, что исчезновени^ градиента ИУК в цветоносе приводит к необратимым нарушениям развития соцветия и невозможности формирования нормальных цветков. Причем в обоих случаях определяющим условием существования градиента ауксина являлось функционирование' системы полярного транспорта этого гормона.

Нарушения полярного транспорта проявлялись и в изменениях уровней ИУК в тканях. Так, например, обработка ингибитором полярного транспорта ауксина ТИБК вызывала накопление ИУК тканями микропобега вишни, а также каллусом, полученном из проростков арабидопсиса. У мутанта арабидопсиса abr, у которого нарушен процесс полярного транспорта ауксина, также наблюдалось увеличение уровней ИУК как в целом растении, так и в каллусной ткани. Нарушение полярного транспорта ауксина вызывают не только отклонения в развитии растений, но также изменяет такие ростовые реакции, как гравитропизм. У мутанта abr наблюдались изменения в гравитропической реакции отрезков соцветий. Обработка ТИБК отрезков цветоносов растений дикого типа расы Dijon также приводила к различным отклонениям в гравитропическом ответе.

Таким образом, анализ результатов, полученных на модельных системах -микропобегах вишни и мутанте арабидопсиса - позволяет сделать заключение, что полярные потоки ауксина и градиенты ИУК являются необходимым фактором в процессах роста и развития осевых органов растений. Вероятно, именно градиент концентрации фитогормона ИУК является основой позиционной информации для тканеспецифичной экспрессии генов, ответственной за включение программ органогенеза и полярного роста отдельных клеток растений.

Известно, что поляризация клеточных структур в ходе ростовых реакций формируется за счет установления внутриклеточных градиентов ионов Ca , которые, в свою очередь, создаются в результате неравномерной проницаемости мембран клетки для ионов Са2+ (Roux, 1990; Маркова, 1990; Pickard, Ding, 1993; Медведев, 1996). Потоки кальция через мембраны обеспечиваются функционированием различных транспортных систем таких, как Са2+-АТФазы и Са2+ каналы, которые активируются в ответ на разные внутри- и экстраклеточные стимулы. Причем ионы Ca в этом случае как играют роль поляризующего сигнала для клетки, так и могут участвовать в механизме трансдукции этих стимулов (Медведев, 1996). Экспериментальные подтверждения роли ионов Са2+, показывающие их необходимость для роста клеток осевых органов растений, которые обладают биполярным типом роста, были получены на многих модельных системах, в том числе и на примере гравитропической реакции (Маркова, 1990). В связи с этим, интересна роль ионов Са2+ в регуляции и монополярного типа роста клеток растений. В настоящее время наиболее интенсивные исследования в этом плане проводятся на пыльцевых трубках, корневых волосках и клетках Fucus. У разных растительных объектов было получено много интересных сведений об особенностях полярного роста пыльцевых трубок (Malho е.а., 1994; Malho е.а., 1995; Pierson е.а., 1996; Franklin-Tong е.а., 1996; Moutinho е.а., 1998; Malho, 1998а). В нашей работе в качестве модели клетки с монополярным типом роста были использованы пыльцевые трубки ржи.

Экспериментальные данные, полученные в разных лабораториях свидетельствуют, что индукция прорастания пыльцевых зерен и рост пыльцевых трубок разных

2+ растительных объектов in vitro зависят от определенной концентрации ионов Ca в среде (Malho е.а., 1994; Malho е.а., 1995; Pierson е.а., 1996; Franklin-Tong е.а., 1996). В растущей пыльцевой трубке регистрируется градиент кальция с максимумом концентрации в апексе (Pierson е.а., 1994; Malho е.а., 1995).

Нами было установлено, что ионы Са2+ играют ведущую роль в регуляции прорастания пыльцы и росте пыльцевых трубок ржи. Было показано, что ионы La , Ni и Gd3+, а также эритрозин Б ингибировали прорастание пыльцевых зерен ржи, что указывает на участие Са2+-АТФаз и Са2+ каналов в процессе полярного роста вегетативной клетки пыльцевого зерна.

Помимо этого, известно, что рост пыльцевых трубок ржи в рыльцах находится под контролем тканей рыльца, которые распознают генотип пыльцы и предотвращают прорастание "своих" зерен, индуцируя реакцию несовместимости (Lundqvist, 1956; de Nettancourt, 1977). Механизм реакции самонесовместимости (SI) достаточно сложен, многостадиен и отличается у разных растений (Goring е.а., 1993; McClure е.а., 1990; Wehling е.а., 1995; Franklin-Tong, Franklin, 2000). Существуют серьезные основания полагать, что в трансдукции сигнала узнавания и реализации системы SI могут принимать ионы Са2+ (Wehling е.а., 1995; Franklin-Tong е.а., 1996; Franklin-Tong е.а., 1999).

В нашей работе для выяснения роли ионов Ca в системе SI у ржи использовалась модельная система - культивирование изолированных пестиков и опыление рылец in situ, которая была предложена Р. Wehling (Wehling е.а., 1994). Было обнаружено, что обработка рылец различными ингибиторами Са2+-транспортирующих систем, такими, как ионы La3+,

Gd3+ и Ni2+, а также верапамилом, эритрозином Б и ортованадатом натрия, способна снимать реакцию SI в случае самоопыления самонесовместимых растений ржи. При перекрестном опылении самонесовместимых растений верапамил ингибировал прорастание "чужой" пыльцы 1В а рыльцах. Такое явление известно в литературе как псевдонесовместимость". Например, при обработке рылец ионофором А23187 было Л также обнаружено восстановление фертильности у самонесовместимых растений ржи (Wehling, 1995). Однако у используемых в нашей работе гибридов Fl, гомозиготных по мутациям автофертильности sf, zf к tf, такого явления не наблюдалось. В этих вариантах рост пыльцевых трубок в тканях рыльца блокировался при обработке рылец ионами La , ч»*

Gd3+ и эритрозином F>. Вероятно, в этом случае, нарушение работы Са2+ транспортирующих систем могло имитировать реакцию несовместимости.

Анализируя специфичность действия ингибиторов мембранных Ca -транспортирующих систем в прорастании пыльцы и росте пыльцевых трубок в тканях рыльца у растений с разними генотипами, нам удалось выделить несколько систем контроля полярного роста пыльцевых трубок ржи в тканях рыльца. Например, для роста пыльцевой трубки является обязательным установление градиента [Ca ]с, в формировании которого участвуют Са2+-транспортирующие системы (Malho е.а., 1995). В реакции несовместимости имеет место процесс межклеточного распознавания, который

117 предусматривает рецепцию и трансдукцию сигнала. Важным компонентом этой системы являются ионы Са2+, обеспечивающие передачу информации с поверхности клетки. Причем и в этом случае, нарушение работы Са2+-АТФаз и Са2+ каналов приводит к невозможности идентификации генотипов пыльцы и рыльца, а также блокированию проведения сигнала. То есть, ионы Са2+ участвуют не только в поляризации клеточных структур и индукции полярного роста пыльцевой трубки, но также в проведении сигнала межклеточного распознавания и реализации системы самонесовместимости.

Таким образом, именно ИУК и ионам

Са принадлежит ведущая роль в механизме поляризации клеточных структур и индукции таких процессов как полярный рост и органогенез растений. Внутриклеточная поляризация создается за счет градиентов [Са ]с, формирующихся в ходе дифференциальной активности Са2+-транспортирующих систем мембран клетки. Поляризация же тканей и органов растений возникает в результате установления градиентов ИУК, которые формируются за счет работы системы полярного транспорта гормона. В результате, градиенты ИУК и ионов Са обусловливают пространственную характеристику отдельной клетки и внутриклеточной структуры, составляя позиционную информацию каждой точки растительного организма, которая предопределяет судьбу клетки, и в соответствии с которой идут процессы пролиферации, дифференциации и органогенеза. Поэтому, физиологические градиенты ИУК и ионов V

Са могут претендовать на роль индукторов тканеспецифичной экспрессии генов и таким образом регулировать развитие растений.

-Л »1' Ч

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Калинина, Анна Юрьевна, Санкт-Петербург

1. Альберте Б, Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М, Роберте К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. 3 Т. М. Мир. 1994.

2. Батыгина Т.Б. Хлебное зерно. Атлас. JI. Наука. 1987. 103 с.

3. Батыгина Т.Б. Некоторые аспекты морфогенетической полярности в онтогенезе растений // Тез. докл. 3 съезда Всероссийского общества физиологов растений. СПб. 1993. С.258.

4. Бутенко Р.Г. Биотехнология растений. Культура клеток. ВО. Агропромиздат. 1989. 480с.

5. Веселов С.Ю. Использование антител для количественного определения, очистки и локализации регуляторов роста растений. Уфа. БГУ. 1998. 136 с.

6. Высоцкий В.А., Олешко Е.В. Использование микропрививок при клональном микроразмножении косточковых структур. //С.-х. биология. 1988. №4. С. 75-77.

7. Деменко В.И., Трушечкин В.Г. Размножение вишни методом in vitro.// ВИР П7207. 1983. №7. С.12-15.

8. Джигадло М.И., Джигадло E.H. Размножение вишни методом верхушечных меристем. // Улучшение сортимента и прогрессивные приемы возделывания плодовых и ягодных культур. Тула. 1988. С. 65-68. Í'

9. Егорова И.А., Войлоков A.B. Локализация мутаций автофертильности в S-локусе у инбредных линий ржи Петергофской генетической коллекции. //Генетика. 1998. Т. 34. №8. С. 1094-1099t

10. Ю.Еремин A.B. Вишня. Отдаленная гибридизация. ВАСХНИЛ. 1954.

11. Ежова Т.А., Ондар У.Н., Солдатова OtÍL, Кузнецова Т.В. Изучение роли гена abruptus в дифференцировке цветоносов у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. //Докл. Акад. Наук. 1997. Т. 354. №.6. С. 839-842.

12. Ежова Т.А., Солдатова О.П., Коф*Э.М. Участие гена ABRUPTUS, контролирующего морфогенез Arabidopsis thaliana в регуляции роста и морфогенеза в культуре in vitro II Физиология растений. 1999 . Т. 46: № 6. С. 865-870.

13. З.Жуковский П.М. Ботаника. М. Колос. 1982. 623 с.

14. Н.Калинина А.Ю., Войлоков A.B., Маркова И.В, Голубева Н.В., Мошков A.B., Медведев С.С. Влияние ионов кальция на рост пыльцевых трубок ржи {Seeale cereale L.)U Вестник СпбГУ. Сер.З. 1999. Вып.З (№17). С.31-35.

15. Калинина А.Ю., Ежова Т.А., Голубева Н.В., Донец И.С., Маркова И.В., Медведев С.С. Полярный транспорт ауксина у мутанта abruptus Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. H Вестник СПбГУ. Сер.З. 2000. Вып.1(№3).

16. Катриченко М.И. Полярные потоки ионов кальция в тканях колеоптилей кукурузы и их роль в процессах роста растяжением. Автореф. дисс. канд. биол. наук. 1998. СПб. 17 с.

17. Ковалева Л.В., Комарова Э.Н., Выскребенцева Э.И. Спорофитно-гаметофитные взаимодействия в системе пыльца-пестик. 1. Лектины клеточных стенок. // Физиол. раст. 1999. Т. 46. № 1. С. 98-101.

18. Колесникова А.Ф. Новые перспективные сорта вишни селекции станции.//Улучшение сортимента и агротехника плодово-ягодных культур. Орлов.зон.пл.-яг.оп.ст. Орел. 1983. С. 43-50.

19. Кудоярова Г.Г., Веселов С.Ю., Еркеев М.И. Иммуноферментное определение индолилуксусной кислоты в семенах кукурузы с использованием меченых антител. // Физиол. раст. 1986. Т.ЗЗ. №6. С.1221-1227.

20. Маркова И.В. Изучение роли ионов кальция в регуляции полярного роста осевых органов растений. Дисс. канд. биол. наук. J1. 1990. 139 с.

21. Маркова И.В., Батов А.Ю., Мошков A.B., Максимов Г.Б., Медведев С.С. Кальций-транспортирующие системы плазмалеммы колеоптилей кукурузы // Физиология растений. 1995. Т. 42. Вып. 2. С. 262-267.

22. Маслов Ю.И. Установление степени достоверности (значимости) различий между сериями измерений // В кн. Методы биохимического анализа растений. Л. 1978. С.163-183.

23. Медведев С.С., Штонда И.А. О роли ионов кальция в гравитропической реакции // Биол. Науки. 1989. Вып. 6. С. 94-97.

24. Медведев С.С., Максимов Г.Б., Маркова И.В. Роль ионов кальция в регуляции-, гравитропизма.//Experimental Biology. Vilnus. Leituva. 1991. N 4. P. 71-92. ~

25. Медведев С.С. Физиологические основы полярности растений. СПб. Кольна. 1996. 159с.

26. Медведев С.С. Полярность и эмбриогенез растений. // В кн.: Эмбриология цветковых растений. Т. 2. "Семя. Терминология и концепция" под ред. Т.Б. Батыгиной. СПб. Мир и семья. 1997. С. 594-601.

27. Медведев С.С., Калинина А.Ю. Влияние трийодбензойной и индолиомасляной кислот на ризогенез микропобегов вишни (Cerasus vulgaris L.) в культуре in vitro// Вестник СПбГУ. Сер.З. 1997. Вып.1(№3). С. 91-94.

28. Медведев С.С. Электрофизиология растений. СПб. СПбГУ. 1998.182 с.

29. Медведев С.С., Батов А.Ю., Мошков A.B., Маркова И.В. Роль ионных каналов в трансдукции ауксинового сигнала.// Физиол. раст. 1999. т. 46. № 5. с. 711-717.

30. Меркис А. И. Сила тяжести в процессах роста растений // Проблемы биологии Т. 68. М. Наука. 1990. 185 с.31 .Методические указания по учебно-производственной практике. Биолого-почвенный фак-т. Каф. физиологии и биохимии растений. J1. ЛГУ. 1988. 60 с.

31. Мошков А. В. Транспорт ионов кальция через плазматическую мембрану из клеток колеоптилей кукурузы и пшеницы. Автореф. канд. дисс. биол. наук. СПб. 1997. 22с.

32. ЗЗ.Олешко Е.В. Особенности размножения вишни in vitro. // Культура клеток растений и биотехнология. М. 1986. С.117-120.34.0сипова Л.В. Разработка методики получения растений-регенератов из каллусов вишни.//там же Вып.50. 1991. С.28-34.

33. Поддубная-Арнольди В.А. Общая эмбриология покрытосеменных растений. М. Наука, 1964. 482 с.

34. Полевой В.В.,Саламатова Т.С. Растяжение клеток и функции ауксинов.// В кн. Рост растений и природные регуляторы. М. Наука.1978. С.171-192.

35. Полевой В.В. Фитогормоны. Л. ЛГУ. 1982. 249 с.

36. Полевой В.В. Роль ауксина в системах регуляции у растений. 44-е Тимирязевское чтение. Л. Наука. 1986. 79 с.1. S '

37. Цолевой В.В. Физиология растений. М. Выс.Шк. 1989. 464 с40.£олевой В.В.,Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. СПб. 1991. 2401. V*"

38. Севастьянова Л. А. Совершенствование сортимента вишни в Татарии.// Информационный листок. Татарский МОТЦ НТИиП. 1989.

39. Синнот Э. Морфогенез растений. М. ИЛ. 1963. 604 с.

40. Смирнов В.Ф. Новые сорта косточковых культур, возделываемые в СССР. М.1969. 53с.

41. Урбах В.Ю. Математическая статистика для биологов и медиков. М. АН СССР. 1963.

42. Уорринг Ф.,Филлипс И. Рост растений и дифференцировка. М. Мир. 1984. 512 с.

43. Фаустов В.В., Олешко Е.В., Шаркова И.В. и др. Микроклональное размножение вишни.// Известия ТСХА. 1988. Вып.5. С.131-148.

44. Чернавина И.Л., Потапов Н.Г. и др. Большой практикум по физиологии растений. М. Высш. Шк. 1978. С. 383-390.

45. Чураев Р.Н., Кудоярова Г.Г., Веселов С.Ю. и др. Иммуноферментный анализ регуляторов роста растений. Применение в физиологии растений и экологии. Уфа. 1990.

46. Шмидт В.М. Математические методы в ботанике. Л. ЛГУ. 1984. 288 с.

47. Эзау К. Анатомия семенных растений. М. Мир. 1980. 2т.

48. Янушкевич С.И. Использование арабидопсис в практических занятиях по общей генетике. М. МГУ. 1985.

49. Abe М., Takahashi Т., Komeda Y. Cloning and characterization of an LI layer-specific gene in Arabidopsis thaliana.ll Plant Cell Physiol. 1999. Vol. 40. N.6. P. 571-580

50. Abel S., Theologis A. Early genes and auxin action. // Plant Physiol. 1996. Vol. 111. P. 9-17.

51. Arabidopsis. // An atlas of morphology and development./ Ed. Bauman J. Springer-Verlag. NY Inc. 1994.

52. Aukerman M.J., Amasino R.M. Floral induction and florigen.// Cell. 1998. V.93.P.491-494

53. Barbier-Brygoo H. Functional evidence for an auxin receptbr at the plasmalemma of tobacco mesophyll cells. //Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. Vol. 86. P. 891-895.

54. Barbier-Brygoo H., Ephritikhine G., Klambt D., Maur^ C., Palme K., Schell J., Guern J. Perception of the auxin signal at the plasma membranes of tobacco mesophyll protoplasts // The Plant J. 1991. Vol. 1. P. 83-93. ^

55. Barbier-Brygoo H., Frachisse J.-M. Anion channels^ind hormone signaling in plant cells. // Plant Physiol. Biochem.1999. Vol. 37. P. 381-392.

56. Barton M.K., Poethig R.S. Formation of the shooi>pical meristem in Arabidopsis thaliana: an analysis of development in the wild type and in the shoot meristemless mutant // Development. 1993. Vol.119. P.823-831.

57. Baskin T.I., Wilson J. E. Morphology and microtubule organization in Arabidopsis roots exposed to oryzalin or taxol. //Plant Cell Physiol. 1994. V. 35. P. 935-942.

58. Baskin T.I., Bivens N.J. Stimulation of radial expansion in Arabidopsis roots by ingibitors of actomyosin and vesicle secretion but not by various ingibitors of metabolism.//Planta. 1995.Vol. 197. P. 514-521.

59. Bell A.D. Plant form. Oxford Univ. Press. Oxford. 1991.

60. Beli C. J. Maher P.E. Mutants of Arabidopsis thaliana with abnomal gravitropic responses. 11 Mol. Gen. Genet. 1990. Vol. 220. P. 289-293

61. Bennet S.R.M., Alvarez J., Bossinger G„ Smyth D. R. Morphogenesis in pinoid mutants of Arabidopsis thaliana II Plant J. 1995. Vol.8. N 4. P. 505-520.

62. Bennet M. J., Marchant A., e.a Arabidopsis AUX1 gene: A permease-like regulator of roots gravitropism . // Science. 1996. Vol. 273. P. 948-950

63. Bennett M.J., Marchant A., May S.T., Swarup R. Going the distance with auxin: unraveling the molecular basis of auxin transport // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. 1998. Vol. 353. P. 1511-1515.

64. Bentrup F.W. Cellular polarity.//In: Cellular interactions/ Ed. Liuskens H.F. e.a. 1984. P. 473490.

65. Blahut-Beatty L.M., Bonham-Smith P.C. Induction of "filamentous structures" in wild type Antirrhinum majus flowers by benzylaminopurine.// Can.J.Bot. 1998. Vol. 76. P. 1828-1834.

66. Bjorkman T. Perception of gravity by plant. // Adv. Bot. Res. 1988. Vol. 15. P. 1-41.

67. Bohmert K., Camus I., Bellini C., Bouchez D., Caboche M., Bennings C. AGOl defines a novel class of Arabodopsis controlling leaf development.// EMBO J. 1998. Vol. 17. P. 170180.

68. Bradley D., Ratcliffe O., Vincent C., Carpenter R., Coen E. Inflorescence commitment and architecture in Arabidopsis. II Science. 1997. Vol. 275. P. 80-83.

69. Braun M. Gravitropism in tip-growing cells. // Planta. 1997. Vol. 203. P. 11-19.

70. Brewbakr J.L., Kwack B.H. The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth.// Amer. J. Bot. 1963. Vol. 80. N 9. P. 46-50.

71. Cai G., Moscatelli A.,Gresti M.,Casino C.D. Cytoplasmic motors and pollen tube growth. // Sex Plant Reprod. 1996. Vol.9. P.59-64.

72. Cai G., Moscatelli A.,Gresti M.Citiskeletal organizational pollen tubegrowth. // Trends Plant Spi. 1997. Vol. 2. P.86-91.

73. Carland F. M., McHale N.A. LOPl\ a gene involved in auxin transport and vascular patterning in Arabidopsis II Development. 1996. Vol. 122. P. 1811-1819.

74. Caspar T., Pickard B. Gravitropism in strechless mutant of Arabidopsis. Implications of the starch-statolith theory of gravity sensing.// Planta.1989. Vol. 177. N 2. P. 185-197.

75. Celenza J. L. Grisafu P.L., Fink G. R. A pathway for lateral root formation in Arabidopsis thaliana. //Genes Dev. 1995. Vol.9. P. 2131-2142

76. Child C.M. Patterns and problems of development. Chicago. Univ. Press. 1941. 811 p.

77. Chuck G., Lincoln C., Hake S. KNATI induces lobed leaves with ectopic meristems when overexpressed va.Arabidopsis.il Plant Cell. 1996. Vol. 8. P. 1277-1289.

78. Clark S.E., Running M.P., Meyerowitz E.M. CLAVATA 5 is a specific regulator of shoot and floral meristem development affecting the samt processes as CLAVATA1. // Development.1995.Vol.121. P. 2057-2067.

79. Cohen P. Signal integration at the level of protein kinases, protein phosphatases and their substrates.//Trends. Biochem. Sci. 1992. Vol. 17. P. 408-413.

80. Cornforth J., Milborrow B., Ryback G. e.a. Identification of the Yelloy Lupin Growth (Inhibitor as (+) Abscisin II (+) - Dormin). // Nature. 1966. Vol. 211. N 5050. P. 742-743.

81. Cox D.N., Muday G.K. NPA binding activity is peripheral to the plasma membrane and is accociated with the cytoskeleton.// Plant Cell. 1994. Vol. 6. P. 1941-1953.

82. Cross J.W. Cycling of auxin-binding protein through the plant cell: pathways in auxin signal transduction.//New Biol. 1991. Vol. 3. P. 813-819.

83. Davidson E.H. Molecular biology of embryonic development: how far have we come in the last ten years? // BioEssays. 1994. Vol.16. N 9. P. 603-615.

84. Davis P.J. The plant hormones: their nature, occurrence and functions.// In Plant hormones: Physiol. Biochem. Molec .Biol./Ed. Davis P.J. Dordrecht: Kluwer. 1995. P.l-12

85. Day C.D., Galgoc^' B.F., Irish V.F. Genetic ablation of petal and stamen primordia to elucidate cell interactions during floral development // Development. 1995. Vol. 121. P. 28872895. ^

86. Digby J., Firn D., The gravitropic set-point angle (GSA): the identification of an impotant developmentally controled variable governing plant architecture. //Plant Cell Environ. 1995.Vol 18. P. 1434-1440.

87. Dolan L., Roberts K. Two ways to skin a plant: the analysis of root and soot epidermal development in Arabidopsis II BioEssays. 1995. Vol.17. N 10. P.865-872.

88. Dunn S.M., Drews G. N., Fischer R.L., Harada J.J., Goldberg R.B., Koltunow A.M. Fist: an Arabidopsis mutant with altered cell division planes and radial pattern disruption during embryogenesis. // Sex. Plant Reprod.1997. Vol. 10. P. 358-367.

89. Estelle M. Polar auxin transport: new support for an old model // Plant Cell. 1998. Vol.10. P. 1775-1778.

90. Evans M.L. Responses of Arabidopsis roots to auxin studied with high temporal resolution comparison of wild-type and auxin response mutants. // Planta. 1994. Vol. 194. P. 215-22.

91. Feijo J.A., Malho R., Obermeyer G. Ion dynamics and its possible role during in vitro pollen germination and tube growth. //Protoplasma. 1995. Vol. 187. P. 155-167.

92. Ferguson C., Teeri T.T., Siika-aho, Read S.M., Bacic A. Location of cellulose in pollen tubes and grains of Nicotiana tabacum.il Planta. 1998. Vol. 206. P. 452-460.

93. Fleming A.G., McQueen-Mason S., Mandel T., Kuhlemeier C. Induction of leaf primordial by the cell wall protein expansin.// Science. 1997. Vol. 276. P. 1415-1418.

94. Florman H.M., Corron M.E., Kim T.D.H., Babcock D.F. Activation of voltage-dependent calcium channels of mammalian sperm is required for zona pellucida-induced acrosomal exocytosis.// Dev. Biol. 1992. Vol. 152. P. 304-314. ^

95. Franklin-Tong V.E., Atwal K.K., Howell E.S., Lawrence M.J., Franklin F.C.H. Self-incompatibility in Papaver rhoeas: there is no evidence for the involvement of stigmaticvribonuclease activity. // Plant Cell Envir. 1991. Vol. 14. P. 423-429 x

96. Franklin-Tong V.E.,Drebak B.K.,e.a.Growth of pollen tubes of Pappver rhoeas is regulated by slow moving calcium wave propagated by inositoi 1,4,5-trisphosphate. // Plant Cell. 1996vv1. Vol. 8. P. 1305-1321.

97. FrankIin-Tong V.E. Signaling and the modulation of pollen tubex growth.// Plant Cell. 1999. Vol. 11. P. 727-738.

98. Franklin-Tong V.E., Franklin F.C. Self-incompatibility in Brassica: the elusive pollen S gene is identified!// Plant Cell. 2000. Vol. 12. P. 305-308.

99. FujitaH., Syono K. PISI, a negative regulator of the action of auxin transport ingibitors in Arabidopsis thaliana.//Plant J. 1997.Vol.l2.P.583-595.

100. Garbers C., Delong A.,e.a. A mutation in protein phosphatase-2a regulatory subunit-A affects auxin transhport in Arabidopsis.!I EMBO.J. 1996. Vol. 15. P. 2115-2124.

101. Geissler A., Katekar G. Phytotropins V.The effect of Zea mays L. II J. Exp. Bot. 1982. Vol. 32. P. 952-965.

102. Geitmann A., Cresti M. Ca2+ channels control the rapid expansion in pulsating growth of Petunia hibrida pollen tubes.// Plant. Physiol. 1998. Vol. 152. P.439-447.

103. Gilroy S., Blowers D.P., Trewavas A.J. Calcium: a regulation system emerges in plant cells.//Development. 1987. Vol. 100. P. 181-184.

104. Gocal G.F.W., Poole A.T., Gubler F. e.a. Long-day up-regulation of a GAMYB gene during Lolium temulentum inflorescence formation.// Plant Physiol. 1999. Vol. 119. P. 1271-1278.

105. Goldsworthy A., Ratore K. The electrical control of growth in plant tissue culture: the polar transport of auxin. // J. Exp. Bot. 1985. Vol. 36. N 168. P. 1134-1141.

106. Goring D.R., Glavis T.L. An 5" receptor kinase gene in self-compatible Brassica napus has a 1-bpdeletion. //Plant Cell. 1993.Vol. 5. P. 531-539.

107. Goto N., Kumagai T., Koornneef M. Flowering responses to light-breaks in photomorphogenic mutants of Arabidopsis thaliana, a long-day plant.// Physiol. Plant. 1991. Vol. 83. P. 209-215.

108. Grbic V., Bleecker A.B. An altered body plan is conferred on Arabidopsis plants carrying dominant alleles of two genes.// Development. 1996.Vol. 122 P.2395-2403.

109. Green P.B. Connecting gene and hormone action to from pattern and organogenesis: Biophysical transductions. // J. Exp. Bot.1994. Vol. 45. P. 1775-1788.

110. Guilfoyle T, Hagen G., Ulmasov T., Murfett J. How does auxin turn on genes? // Plant Physiol. 1998. Vol. 118. P. 341-347.

111. Haga K., lino M. The short-term growth stimulation induced by external supply of IAA in internodes of intact pea seedlings. // J. Plant Physiol. 1997. Vol. 24. P. 215-226.

112. Hantke S.S., Carpenter R., Coen E.S. Expression of floricaula in signal cell layers of periclinal chimeras activates downstream homeotic genes in all layers of floral meristems // Development. 1995. Vol. 121. P.27-35.

113. Hardtke C. S., Berleth T. The Arabidopsis gene MONOPTEROS encodes a transcription factor mediating embryo axis formation and vascular development // EMBO J. 1998. Vol.17. P. 1405-1411

114. Harrison L.G. What is the status of reaction-diffusion theory thirty-four years after turing? //J. Theor. Boil. 1987. Vol. 125. P. 369-384.

115. Harrison M.A., Pickard B.G. Evaluation of ethylene as a mediator of gravitropism by tomato hypocotyls.// Plant Physiol. 1986. Vol. 80. N 2. P. 592-595.

116. Haughn G.W., Schultz E.A., Martinez-Zahater J.M. The regulation of flowering in Arabidopsis thaliana: meristems, morphogenesis, and mutants.// Canada J.Bot. 1995. Vol.73 .P.959-981

117. Hayman D.L., Richter J. Mutations affecting self-incompatibility in Phalaris coerulescens Desf. (.Poaceae). II Heredity. 1992. Vol. 68. P. 495-503.

118. Hepler P.K., Wayne R.O. Calcium and plant development.// Ann. Rev. Plant Physiol. 1985. Vol. 36. P. 397-439.

119. Hernandes M.N., Driss-Ecole D. Interaction of auxin IBA in Lycopersicon esculentum.// J. Exp. Bot. 1989. Vol. 40. N 220. P. 1279-1284.

120. Heslop-Harrison J. Pollen-stigma interactions andcross-incompatibility in the grasses.// Science. 1982. Vol. 215. P. 1358-1364.

121. Heslop-Harrison J.S., Heslop-Harrison Y., Reger B.J. Antherfilament extention in Lilium: potassium ion movement and some anatomical features.//Ann. Botany USA. 1987. Vol. 59. N 5. P. 505-515. |

122. Hesse T. Molecular cloning and structural analysis of a gene from Zea mays (L.) copding for a putative receptor for the plant horjnone auxin.// EMBO J. 1989. Vol. 8. P. 2453-2461.

123. Higashiyama T. Guidance in^vitro of pollen tube to the naked embryo sac of Torenia furnieri.ll Plant Cell. 1998. VolJ 0. P. 2019-2031.

124. Hirschi K.D., Zhen R-G., Cunningham K.W. , Rea P.A., Fink G.R. CAX1, an H+/Ca2+ antiporter from Arabidopsis.// Proc. Natl. Sci. USA 1996. Vol. 93. P. 8782-8786.

125. Hooley R. Plant hormone perception and action: a role for G-protein signal transduction? // Phil .trans. R. Sos. London. 1398. Vol. 353. P. 1425-1430

126. Hooley R. A role for G protein in plant hormone signalling? // Plant Physiol. Biochem. 1999a.Vol. 37. P.,393-402.

127. Hooley R Auxin signaling: homing in with targeted genetics. // Plant Cell. 1999b. Vol. 10. P. 1581-1584

128. Horvath D.V. The role of specific plant organs and polar auxin transport in correlative inhibition of leafy spurge (Euphorbia esula) root buds.// Can. J. Botany. 1998. Vol 76. P. 1227-1231.

129. Huang J.W., Grunes D.L. Kochian L.V. Voltage-dependent Ca2+ influx into right-side-out plasma membrane vesicles isolated from wheat root: characterization of putative Ca2+ channels.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. Vol. 91. P. 3473-3477.

130. Inohara N. Auxin-binding protein located in the endoplasmic reticulum of maize shoots: molecular cloning and complerte primary structure. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. Vol. 86. P. 3564-3568.

131. Jacobs W.P. What substance normally controls a given biological process? 1. Formation of some rules.// Dev. Biol. 1959. Vol. 1. P. 527-533.

132. Jaffe L.,Nuccitelli R. Electrical control of development.// Ann. Rev. Biophys. Bioeng. ^ 1977. Vol. 6. P.445-476.

133. Jauh G.H. Adhesion of lily pollen tubes on an artificial matrix.// Sex. Plant Reprod. 1997^V1. Vol. 10. P. 173-180. (

134. Jones A. Auxin-binding proteins.// Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1994. Vol. 4*5. P. 393-420. >V

135. Jones A.M., Herman E.M. KDEL-containing auxin-binding protein is secreted to the plasmamembrane and cell wall. // Plant Physiol. 1993. Vol. 101. P. 595-606. C

136. Jones H.D., Smith S.J. e.a. Heterotrimeric G proteins are implicated in gibberellin induction of a-amylase gene expression in oat aleurone. // Plant Cell. 1998. Vol. 10. P. 245-254/

137. Jouve L., Gaspar T., Kevers C., Greppin H., Digli Agosti R. Involvement of indoleacetic acid in the circadian growth of the first internode of Arabidopsis.il Planta. 1999. Vol. 209. P. 136-142.

138. Juniper B.E. Geotropism. // Annu. Rev.Plant Physiol. 1976. Vol. 27.P. 385-406.

139. Jurgens G. Axis formation in plant embryogenesis: cues and clues. // Cell. 1995.Vol. 81. P. 467-470.

140. Jurgens G., Mayer U., Busch M., Lukowitz W., Laux T. Pattern formation Arabidopsis embrio: a genetic perspective. // Phil.Trans. R. Soc.London. 1995.Vol. 350. P. 19-25

141. Kaldeway H. Transport and other modes of movement of hormones (mainly auxins).// Horm. Regulat. Dev. 2. Berlin. 1984. P.80-148.

142. Katekar G. Interaction of Phytotropins with the NPA receptor. //Biol. Plant. 1985. Vol. 27. P. 92-99.

143. Kaufman P. B., Wu L.-I., Brock T.G., Kim D. Hormones and the orientationnn of growth.// Physiol Biochem. Molec. Biol. 1995.P.547-571.

144. Kim J., Harter K., Theologis A. Protein-protein interactions among the Aux/IAA proteins.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. P. 11786-11791

145. Kiss J.Z., Sack F.D. Reduced gravitropic sensitivity in roots of a starch-deficient mutant of Nicotianasylvestris.il Planta. 1989. Vol.80. P. 123-130.

146. Knight M., Knight H., Watkins N. Calcium and generations of plant form. //Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. 1995. Vol. 350. P. 83-86.

147. Kovtun Y., Chiu W.L., Zeng W., Sheen J. Suppression of auxin signal transduction by a MAPK cascade in higher plants. // Nature. 1998. Vol. 395. P.716-720.

148. Kropf D.L, Bisgrove S.R., Hable W. E. Cytoskeletal control of polar growth in plant cells.// Cur. Opin.Cell Biol. 1998. Vol. 10. P. 117-122.

149. Langridge J. Arabidopsis thaliana, a plant Drosophila.il BioEssays. 1994. Vol. 16. N 10. P. 775-778.

150. Langridge P., Baumann U., Juttner J. Revising and revising the self-incompatibility genetics of Phalaris coerulescens.il Plant Cell. 1999. Vol. 11. P. 1826.

151. Laurenzio L.D., Wysocka-Diler J., Malamy J.E. e.a. The SCARECROW gene regulates an asymmetric cell division that is essential for generating the radial organization of the Arabidopsis root // Cell.1996. Vol. 86. P.423-433.

152. Laux T.,Mayer K, Berger J., Jurgens G. The WUSCHEL gene is required for shoot and floral meristem ivtegrity mArab'dopsis. II Development. 1996.Vol. 122.P. 87-96.

153. Laux T. Book reviews: Can genetics explain Plant Development. (Howell S.H. Molecular genetics of plant development.; Lyndon R.F. The shoot apical meristem. Camb. Univ. Press: NY. 1998.) // Cell. 1999. Vol. 96. N 5. P. 466-467.

154. Lewis D. Genenic control of specificity and activity of the S antigen in plant. // Proc R Soc Lond. 1960. Vol.151. P. 468-477.

155. Leyser H.M.O., Peckett F.B.e.a. Mutations in the AXR3 gene of Arabidopsis result in altered auxin response including ectopic expression from the SAUR-AC1 promoter. // The Plant J. 1996. Vol. 10. N3. P. 403-413.

156. Liang F., Cunningham K.W., Harper J.F., Sze H. ECAl compiements yeast mutants defective in Ca pumps and encodes an endoplasmic reticulum-type Ca2+- ATPase in Arabidopsis thaliana. Proc. Natl. Sci. USA 1997. Vol. 94.P. 8579-8584.

157. Li H., Bacic A., Read S.M. Activation of pollen-tube callosa Syntasa by detergents: evidence for different mechanisms of action.// Plant Physiol. 1997. Vol. 14. P. 1255-1265.

158. Li X., Nield J., Langridge P. A self-fertile mutant of Phalaris produces an S protein with reduced thioredoxin activity. // Plant J.1996. Vol. 10. P. 505-513.

159. Lincoln C., Long J.,Yamaguchi J,e.a. Knotted-like hemeobox gene in Arabidopsis that is expressed during embryonic patten formftion and defines a new class of hemeoboxgenes. // Plant Cell. 1994. Vol.6. P.1859-1876

160. Liu C.-M., Xu Z.-H.,Chua N.-H. Auxin polar transport is essential for the establishment of bilateral symmetry during early plant embryogenesis. // Pl.Cell. 1993. Vol.5. P. 621-630.

161. Liu Z.B., Hagen G„ Guilfoyle T.J. A G-box-binding protein from soybean to the El auxin-response element in the Soybean GH3 promoter and contains a proline-rich repression domain.// Plant Physiol. 1997. Vol. 115. P. 397-407. ^

162. Lobler M., Klambt D. Auxin-binding protein from coleoptile membranes of corn (Zea mays L.).ll J. Biol.Chem. 1985. Vol. 260. P. 9848-9853. ^

163. Lomax T.L.,Mehlorn R.J., Briggs W.R. Activp auxin uptake by zucchini membrane vesicles: quantitation using ESR volum and pH determinations.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. Vol. 82. P. 6541-6545. V

164. Logan D.C., Venis M.D.A. Characterisation and immunological identification of acalmodulin-stimulated Ca2+- ATPase from maize Shoots. // J. Plant Physiol. 1995. Vol. 145. P. 702-710. J

165. Lucas W. J., Bouche-Pillon S„ Jackson D.P. Selective trafficking of KNOTTED 1 homeodomain protein and its mRNA through plasmodesma.// Science. 1995. Vol. 270. P. 1980-1983

166. Lukowitz W., Mayer U., Jurgens G. Cytokinesis in the Arabidopsis embryo involves the syntaxin-related Knolle gene product. // Cell. 1996. Vol. 84. P.61-71

167. Lundqvist A.Self-incompatibility in rye. 1.Genetic control in the diploid.// Hereditas. 1956. Vol.42.P. 293-348.

168. Luschnig C., Gaxiola R.A., Grisafi P., Fink G.R. EIR1, a root-specific protein involved in auxin transport, is required for gravitropism in Arabidopsis thaliana II Genes Dev. 1998. Vol. 12. P. 2175-2187.

169. Luschnig C., Fink G.R. Two pieces of the auxin puzzle.// Tren. Plant Sci. 1999. Vol. 4. P. 162-164.

170. Lush W.M. Whether chemotropism and pollen tube guidance?// Trend. Plant Sci. 1999. Vol. 4.N 10. P. 413-418.

171. Malho R., Read N.D., Pais M., Trewavas A.J. Role of cytosolic calcium in the reorientation of pollen tube growth.// Plant J. 1994. Vol. 5. P. 331-341.

172. Malho R., Read N.D., Trewavas A.J. Calcium channel activity during pollen tube growth and reorientation.// Plant Cell. 1995. Vol. 7. P. 1173-1184.

173. Malho R. Pollen tube guidance the long and winding road.// Sex. Plant Reprod. 1998a. Vol. 11. P. 242-244.

174. Malho R. Role of 1,4,5-inositol triphosphate-induced Ca2+ release in pollen tube orientation.// Sex. Plant Reprod. 1998b. Vol. 11. P. 231-235.

175. Malho R., Trewavas A.J. Localized apical increases of cytosolic calcium control pollen tube orientation.// Plant Cell. 1996. Vol. 8. P. 1935-1949.

176. Malmstrom S., Askerlund P. Palmgren M.G. A calmodulin-stimulated Ca -ATPase from plant vascular membranes with putative regulatory domain units N-terminus.// FEBS Lett. 1997. Vol.400. P. 324-328.

177. Masucci J.D.,Rerie W.G, e.a. The homeobox gene GLABRA 2 is required for position -dependent cell differentiation in the root epidermis of Arabidopsis thaliana. // Development. 1996. Vol.122. P.1253-1260

178. Mayer U., Ruiz R.T., Berleth T., Misera S. Mutation affecting body organization in the Arabidopsis embryo //Nature. 1991. Vol. 353. N 3. P. 402-407.

179. Mayer K., Schoof Y., Haecker A., e.a. Role of WUSCHELl in regulating stem cell fate in the Arabidopsis shoot meristem. // Cell. 1998. Vol. 95. P. 805-815.

180. McCarty D.R. Genetic control and interaction of maturation and germination pathways in seed development // Annu.Rev.Plant Physiol Plant Mol.Biol. 1995. Vol. 46. P.71-93.

181. McClure B.A.,Gray J.B.,e.a. Self-incompatibility in Nicotiana alata involves degradation of pollen rRNA. //Natura. 1990. Vol. 347. P.757-760.

182. McConnell J.R., Barton M.K. Genetic and morphological analysis of the Adnormal (Adri) mutant.// Abstr. The 8th Int. Conf. Arabidopsis Res. #5-19. Madison WI. USA. 1997.

183. Medvedev S., Markova I., Batov A., Moshkov A. Membrane mechanism of IAA action.// Biologija. 1998. N3. P. 31-34.

184. Meicenheimer R.D. Changes in Epilobium phyllotaxy induced, by N-l-naphthylphthalamic acid and (alpha)-4-chlorophenoxyisobutyric acid. // Am. J. Bot.1981.Vol. 68. P. 1139-1154.

185. Meinke D.W., Franzmann L.H., Nickle T.C., Yeung E. C. Leafy cotyledon mutants of Arabidopsis // The Plant Cell. 1994. Vol.6. P.1049-1064.

186. Miller D.D., Lancelle S.A.,Hepier P.K.Action microfilaments do not form a dense meshwork in Lilum longifionum pollen tube tips. // Photoplasma. 1996. Vol.195. P. 123-132.

187. Miller D., de Ruijter N., Emons A. From signal to form: aspects of the cytoskeleton-plasma membrane-cell wall continuum in root hair tips. // J.Exp.Bot. 1997.

188. Moctezuma E. Changes in auxin patterns in developing gynophores of the peanut plant (.Arachis hypogaaea L.). // Annals of Botany. 1999. Vol. 83. P. 235-242.

189. Morris D.A.,Rubery P.H. Effects of inhibitors of protein synthesis on transmembrane auxin transport ir$Pucurbitapepo L. hypocotyls segments. //J.Exp.Bot. 1991 .Vol. 42 P.773-783.

190. Morris D., Johnson C. The role of auxin efflux carriers in the reversible loss of polar auxin transport in the pea (Pisum sativum L.) stem. //Planta. 1990. Vol.181. P. 117-1241. SS 1

191. Moutinho A. Trewavas A.J., Malho R. Relocation of a Ca2+-dependent protein kinase activity^during pollen tube reorientation. // Plant Cell. 1998. Vol. 10. P. 1499-1510.

192. Mull^r A., Hillebrand H., Weiler E.W. Indolil-3-acetic acid is synthesized from L-tryptophan in roots of Arabidopsis thaliana. II Planta . 1998.Vol.206. P.362-369.

193. Murphy A., Taiz L. Naphthylphthalamic acid is enzymatically hydrolyzed at the hypocotyl-roqt transition zont and other tissues of Arabidopsis thaliana seedlings. // Plant PKysioI.Biochem. 1999. Vol. 37. N 6. P. 414-430.

194. LNantawisarakul T., Newman I.A. Growth and gravitropism of corn roots in solution.// Plant. Cell Environ. 1992. Vol. 15. P. 693-701.

195. Napier R.M. Immunological evidence that plants use both HDEL and KDEL for targeting proteins to the endoplasmic reticulum.// J. Cell Sci. 1992. Vol. 102. P. 261-271.

196. Napier R.M., Venis M.A. From auxin-binding protein to plant hormone receptor? // Trends Biochem. Sci. 1991. Vol. 16. P. 72-75.

197. Nick P., Furuya M. Inducion and fixation of polarity early steps in plant morphogenesis. //Dev. Growth Different. 1992. Vol.34. P.115-125.

198. Palmer K., Galweiler L. PIN-pointing the molecular basis of auxin transport.// Cur. Opin. Plant Biol. 1999. Vol. 2. P. 375-381.

199. Parcy F., Nilsson O., Busch M.A., Lee I., Weigel D. A genetic framework for floral patterning.//Nature. 1998. Vol. 395. N. 8. P. 561-566.

200. Perera I.Y., Heilmann I.,Boss W.F. Transient and sustained increases in inositol 1,4,5-trisphosphate precede the differential growth response in gravistimulated maize pulvini.// Plant Biology. 1999. Vol. 96. P. 5838-5843.

201. Pickard B.G., Ding J.P. The mechanosensory calcium-selective ion channel: key component of a plasmalemma control centre? // Austral. J. Plant Physiol. 1993. Vol.20. N 4/5. P. 555570.

202. Pierson E.S., Miller D.D., Callaham D.A., van Aken J., Hackett G., Hepler P.K. Tip-localized calcium entry fluctuates during pollen tube growth.// Dev. Biol. 1996. Vol. 174. P.160-173.

203. Poethig R.S. Leaf morphogenesis in flowering plants. // Plant. Cell. 1997. Vol. 9. P. 10771087.

204. Progress report. The multional coordinated Arabidopsis thaliana genom project: year three. The multinational science steering committee. Nation. Sci. Found. Arlingston. 1993. 71 c.

205. Pruitt R.E. Complex sexual signals for the male gametophyte.// Cur. Opin. Plant Biol. 1999. Vol. 2. P.419-422.

206. Przemeck G., Mattsson J., Hardtke C.S., Sung Z.R., Berleth T. Studies on the role of the Arabidopsis gene MONOPTEROS in vascular development and cell axiallization // Planta. 1996. Vol. 200. P. 229-237.

207. Raven J. The possible role of membrane electrophoresis in the polar transport of IAA and other solutes in plant tissues. //New Phytologist. 1979. Vol.82. P.285-291

208. Reed R.C., Brady S.R., Muday G. K. Inhibition of auxin movement from shoot into the root inhibits lateral root development in Arabidopsis. // Plant Physiol. 1998. Vol. 118. P. 13691378 V

209. Reiss H-D., Herth W. Nifedipin-sensitive calcium channels are involved in polar growth of lily pollen tubes.// J. Plant Sci. 1985. Vol. 76. P. 247-254.fly

210. Roman G., Lubarsky B., Kieber J.J., Rothenberg M., Ecker J. Genetic analysis of ethylene signal transduction in Arabidopsis thaliana: five novel mutant loci integrated into a stress response-pathway.// Genetics. 1995. Vol. 139. P. 1393-1409.1. V*

211. Romano C.P. Transgene-mediated auxin overproduction in Arabidopsis hypocotyls elongation phenotype and interactions with the hy6-l hypocotyl elongation and axrl auxin-resistant mutants. // Plant Mol. Biol. 1998. Vol. 27. P. 1071-1083.

212. Roifse D. Mackay P., Stirberg P., Estelle M., Leyser O. Changes in auxin response from mutations in an AUX/IAA gene. // Science. 1997. Vol. 276. P. 1371-1373.

213. Roux S.J. Calcium as a mediator of plants' directional growth response to gravity.// Fundamentals of Space Biology./ Eds. Asashima M., Malacinski G.M. Berlin: SpringerVerlag. 1990. P. 57-67.

214. Rubery P.H. Mechanism of transmembrane auxin transport and its relation to the chemiosmotic hypothesis of the polar transport auxin. // In: Plant Growth Substances. /Ed. Skoog F. Springer-Verlag. Berlin. 1980. P. 50-60.

215. Rubery P. Phytotropins: receptors and endogenous ligands. //In: Hormone perception and signal transductions in animals and plants. /Ed. Roberts J. e.a. Proc. of Symposia of the Society for Exp. Biol. 1990. XLIV. P. 119-146.

216. Rudd J., Franklin F.C.H., Franklin-Tong V.E. Ca2+-independente phosphorylation of a 68-kDa protein is stimulated by the self-incompatibility response in Papaver rhoeas.H Plant J. 1997. Vol. 12. P. 507-514.

217. Ruegger M., Dewey E., Estelle M. Reduced naphtylphthalamic acid binding in the tirS mutant of Arabidopsis is associated with a reduction in polar auxin transport and diverse morphological defects // Plant Cell. 1997. Vol. 9. P. 7-12

218. Ruegger M. The TIR1 protein of Arabidopsis functions in auxin response and is related to human SKP2 and yeast grrlp. // Genes Dev. 1998. Vol. 12. P. 198-207.

219. Rutishauser R., Sattler R. Complementary and heuristic value of contrasting models in structural botany. I. General considerations.//Bot. Jahrb. Syst. 1985. Vol 107. P. 415-455.

220. Sack F.D. Plant gravity sensing. // Int. Rev.Cytol. 1991. Vol. P. 193-252.

221. Sanders D., Brownlee C., Harper J.F. Communicating with calcium. //Plant Cell. 1999. Vol. 11. P. 691-706.

222. Sauter M., von Wiegen P., Lorz H., Kranz E. Cell cycle regulatory genes from maize are differentially controlled during fertilization and fist embryonic cell division. // Sex. Plant Reprod. 1998. Vol. 11. P. 41-48.

223. Scheres B., Laurenzio L.D., Willemsen V. Mutations affecting the radial organisation of the Arabidopsis root display specific defects throughout the embryonic axis // Development. 1995. Vol.121. P.53-62

224. Scheres B., McKhann H.I., Berg C. Roots redefined: anatomical and^genetic analysis of root development // Plant Physiol. 1996. Vol.111. P.959-964.

225. Scheres B. A LEAFY link from outer space. //Nature. 1998. Vol. 395. P. 545-547.

226. Schimek C., Eibel P. Gravitropism in Phycomyces: a role for s^dimenting protein crystals and floating lipid globules. // Planta. 1999. Vol. 210. P. 132-142. *

227. Schlenk H., Gellerman J. Esterification of Fatty acids with diazometane on a small scale. //Anal. Chem. 1960. Vol. 32. N 96. P. 1412-1414

228. Schlupmann H., Bacic A., Read S.M. Uridine diphosphate glucose metabolism and callose synthesis in cultured pollen tubes of Nicotiana alata Line et Otto. // Plant Physiol. 1994. Vol.105. P. 659-670

229. Schroeder J.I., Hagiwara S. Repetitive increases in cytosolic Ca2+ of guard cells by abscisic acid activation of nonselective Ca2+ permeable channels. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. Vol. 87. N 23. P. 9305-9309

230. Schwechheimer C., Zourelidou M. Bean M.W. Plant transcriptional factor studies.// Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998. Vol. 49. P. 127-150.

231. Sessions A.R., Nenhauser J.L., McColl A., Roe J.L., Feldmann K.A., Zambruski P.C. ETTIN patterns the Arabidopsis floral meristem and reproductive organs. 11 Development. 1997. Vol. 124. P. 4481-4491.

232. Sievers A., Kruse S., Kuo-Huang Ling-Long, Wendt M. Statolits and microfilaments in plant cells.// Planta. 1989. Vol. 179. N 2. P. 275-278.

233. Staves M.P., Wayne R., Leopold A.C. The effect of the external medium on the gravitropic curvature of rice roots. // Am. J. Bot. 1997. Vol. 84. P. 1522-1529.

234. Stein J.C., Howlett B., Boyes D.C., Nasrallah M.E., Nasrallah J.B. Molecular cloning of a putative receptor protein kinase gene encoded at self-incompatibility locus of Brassica oleacea.il Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991. Vol. 88. P. 8816-8820.

235. Strabala T.J., Wu Y. H., Li Y. Combinated effects o9f auxin transport inhibitors and cytokinin: Alterations of organ development in tobacco.// Plant Cell Physiol. 1996. Vol. 37. N 8. P. 1177-1182.

236. Talbott L.D., Pickard B.G. Differential changes in size distribution of xyloglucan in the cell walls of gravitropically responding Pisum sativum epicotyls. // Plant.Physiol. 1994. Vol. 106. P. 755-761.

237. Tanaka I. Differentiation of generative and vegetative cell in angiosperm pollen. // Sex Plant Reprod. 1997. Vol. 106. P. 755-761.

238. Tester M. Plant ion channels: whole-cell and single-channel studies. Tansley review No. 21/ //New Phytol. 1990. Vol.114. P. 305-340.

239. TeylorL.P., Hepler P.K. Pollen germination and tube growth. // Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol .1997.Vol. 48. P. 461-491.

240. Thoma S., Hecht U., Kippers A. e.a. Tissue-specific expression of a gene encoding a cell wall-localized lipid transfer protein from Arabidopsis.H Plant Physiol. 1994. Vol. 105. P. 3545

241. Tian Q., Reed J.W. Control of auxin-related root development by the Arabidopsis thaliana SHY/IAA3 gene.// Development. 1999. Vol. 126. P. 711-721.

242. Timpte C., Lincoln C., Pickett F.B., Turner F.B., Estelle M. The AXR1 tm&AUXl genes of Arabidopsis function in separate auxin-response pathways. // Plant J. 1995. Vol. 8. P. 561569.

243. Tominaga M., Sonobe S., Shimmen T. Mechanism of inhibition of cytoplasmic streaming by auxin in root hair cell of HydrocharisJ/?\ant Cell Physiol. 1998. Vol.39. N 12. P. 1342-1349.

244. Tominaga R., Samejima M., Sakai F., e.a . Occurrence of cello-oligosaccharides in the apoplast of auxin-treated pea stems. // Plant Physiol. 1999. V.l 19. P. 249-254

245. Trewavas A., Gilroy S. Signal transduction in plant cell. // Trends Genet. 1991. Vol. 7. P. 356-361.

246. Tsukaya H., Naito S., Redei G.P., Komeda Y. The cotyledon: a superior system for studies of leaf development.// Planta. 1994. Vol. 195. P. 309-312.

247. Tsukaya H. Genetic evidence for polarities that regulate leaf morphogenesis. // J. Plant. Res.1998. Vol. 11 LP. 113-119. i

248. Turner A., Bacic A.,e.a. Membrane fractionation and enrichment of callose synthase from pollen tubes of Nicotiana alata Line et Otto. /( Planta. 1998. Vol. 205. P.380-388.

249. Uggla C., Mellerowicz E.J, Sundberg B. Indole-3-acetic acid controls cambial growth in scots pine by positional signaling. // Plant Pl^ysiol. 1998. Vol. 117. P. 113-121.

250. Ulmasov T, Liu Z.B., Guilfoyle T.J. Composite structure of auxin response elements. // Plant Cell. 1995. Vol. 7. P. 1611-1623.

251. Ulmasov T., Hagen G. e.a. Aux/IAA proteins repress expression of reporter genes containing natural and highly activ sintatic auxin response elements.// Plant Cell. 1997. Vol. 9. P. 19631971.

252. Venis M.A. Impermeant auxin analogues have auxin activity.// Planta. 1990. Vol. 182. P. 232-235.

253. Veit B. Leaf initiatiom: new developments in an expanding field. 11 Plant Cell. 1998. Vol. 9. P. 1417-1424.

254. Veit B., Briggs S.P., Schmidt R.J. Regulation of leaf initiation by the terminal ear 1 gene of maize. //Nature. 1998. Vol. 350. P. 166-168.

255. Venis M.A., Napier R.M. Auxin receptors and auxin-binding proteins. // Crit. Rev. PI. Sci. 1995. Vol. 14. P. 27-47.

256. Walker L., Estelle M. Molecular mechanisms of auxin action. // Cur. Opin. Plant Biol. 1998. Vol. l.P. 434-439.

257. Warren Wilson J., Warren Wilson P., Walker E. Patterns of traeheary differentiotion in lettuce pith explouts: positional control and temperature effects. //Annals of Botany. 1991. Vol.68. P.109-128.

258. Warren Wilson J., Warren Wilson P. Mechanism of auxin regulations of structural and physiological polarity in plant, tissues, cells and embryos. //Plant Physiol. 1993. Vol.20. P.555-571.

259. Wayne R., Staves M.P., Leopold A.C. Gravity dependent polarity of cytoplasmic streaming in Nitellopsis. II Protoplasma. 1990. Vol. 155. P. 43-57.

260. Wehling P., Hakauf B., Wricke G. Phosphorylation of pollen proteins in relation to self-incompatibility in rye (Secale cereale L.) USex Plant Reprod. 1994. Vol. 7. P. 67-75.

261. Wehling P., Hackauf B. Wricke G. Characterization of two-factor self-incompatibility system in Secale cereale L.ll Advances in Plant Breeding. Suppl. 18 to Plant Breed. 1995. P. 149-162.

262. Wei gel D., Meyerowitz E.M. The ABCs of floral homeotic genes // Cell. 1994. Vol.78. P .203-209.

263. Weigel D. The genetics of flower development: from floral induction to ovule morphogenesis // Annu.Rev.Genetics. 1995. Vol. 29. P. 19-39.

264. Weigel D., Clark S.E. Sizing up floral meristem // Plant Physiol. 1996. Vol.112. P. 5-10.

265. Weise S.E., Kiss J.Z. Gravitropism of inflorescence stems in starch-deficient mutants of Arabidopsis.il Int.J. Plant Sci.I999.VoI.160. N 3. P. 521-527.

266. Went F., Thiman K. Phytohormones. // MacMillan. New York. 1937.139

267. Williams C.M., Zang G., Michalak M., Cass D.D. Calcium-indused protein phosphorylation and changes in levels of calmodulin and calreticulin in maize sperm cell.// Sex. Plant Reprod. 1997. Vol. 10. P. 83-88.

268. Wolpert L., Beddington R., Brockes Y., Jessell T., Lawrencl P., Meyerowitz E. Principles of development. //Oxford Univ. Press. Oxford. 1998.

269. Wu H-M., Wang H. Cheung A.Y. A pollen tube growth stimulatory glicoprotein is deglycosylated by pollen tubes and displays a glycosylation gradient in the flower.// Cell.1995. Vol. 82. P. 395-403.

270. Yang C.-H., Chen L.-J., Sung Z.R. Cenetic regulation of shoot development in Arabidopsis: role of the EMF genes. // Dev. Biol. 1995. Vol. 169. P. 421-435.

271. Yang T., Devis P.J., Reid J. D. Genetic dissection of the relative role of auxin and gibberellin in the regulation of stem elongation in intact light-grown peas. // Plant Physiol.1996. Vol.110. P. 1029-1034.

272. Zania S., Reggiani R., Bertanii A. Preliminary evidence for involvement of GTP-binding protein(s) in auxin signal transduction in rice coleoptiles. // Plant Physiol. 1990. Vol.136. P.653-658.

Информация о работе

Калинина, Анна Юрьевна
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2000
ВАК 03.00.12

Диссертация

Изучение роли ауксина и ионов кальция в регуляции полярного роста и морфогенеза растений - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы