Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфодинамика субмикроскопических структур изолированных протопластов клеток основной паренхимы при воздействии физических и химических факторов

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Морфодинамика субмикроскопических структур изолированных протопластов клеток основной паренхимы при воздействии физических и химических факторов"

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК ССР МОЛДОВА

Ботанический сад

На правах рукописи

МИХАЙЛОВ Валерий Иванович

УДК 581.8:581.189:58.039

МОРФОДИНАМИКА СУБМИКРОСКОПИЧЕСКИХ СТРУКТУР ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОТОПЛАСТОВ КЛЕТОК ОСНОВНОЙ ПАРЕНХИМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

03.00.05 — ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Кишинев — 1990

Работа выполнена в лаборатории структурной адаптации растений Института физиологии и биохимии растений Академии наук ССР Молдова.

Научный руководитель:

член-корреспондент АН ССРМ, доктор биологических наук, профессор Б. Т. Матиенко.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Е. Л. Кордюм; кандидат биологических наук Л. М. Якимов.

Ведущее учреждение:

Институт цитологии АН СССР.

Защита диссертации состоится « » 1990 г. в

часов на заседании специализированного совета Д-012.01.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Ботаническом саде АН ССРМ.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 277018, г. Кишинев, ул. Лесная, 18, Ботанический сад АН ССРМ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ботанического сада АН ССРМ.

Автореферат разослан « » 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат биологических наук М. В. Бодруг

ОНДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Образование цитоплазматических пространств, окруженных мембраной и содержащих различные группы органелл, отмечено под влиянием ряда условий /Матиенкр, Евсеев, Кротов, 1975; Саляев, Чернышов, 1978/ и широко используется .для конструирования клеток из фрагментов /Зеленин, Кущ, Прудовский, 1982/, Универсальность этого явления позволила причислить .дробную целостность к основным модусам цитогенеза • /Матиенко, 1969/, настоятельно выдвигая необходимость изучения свойств субклеточных блоков.

Диагностика состояния фрагментов клеток требует выявления сохранившихся функций и структур. Успех во многом предопределяется правильностью подбора модельного объекта и возможностью использовать максимальное число методик исследования. Этим условиям в большей мере соответствуют изолированные протопласты клеток растений, которые широко используются .для физиологических /Бутешсо, 1981/ и молекулярных исследований /Тарчевскдй, Марченко, 1985/. В то же время морфо,динамика изолированных протопластов остается малоизученной, хотя феноменология, спектры форм и динамичность их смены, сопутствующие жл надмолекулярные перемещения весьма детально описаны на модельных объектах животного происхождения /Ровенский, 1979; Васильев, Гель£адд, 1981/.

Цель и з тдтщ лсследований. Целью работы явилось выявление шрфодгш.т.шки изолированных протопластов клеток основ-

поп паренхимы в ходе реакций на воздействия некоторых физических л химических факторов дат определения возможности применения изолированных фрагментов меток растений в качестве

модели при морфологических исследованиях проявлений .дробной целостности в клеточной организации.

Задачи исследований:

- Визуализация форм и микрорельефов протопластов в ходе ферментативного ввделения и при детергентном изолировании.

- Морфологический анализ реакций изолированных протопластов на воздействия физических /центрифугирование, замораживание-оттаивание/ и химических /хелаторы, многоатомные спирты/ факторов.

- Ультраструктурный анализ фибриллярных структур цитоплазмы.

Научная новизна и практическое значение работы. Показана возможность использования изолированных протопластов клеток основной паренхимы в качестве модели для исследования дарфо-дийамических реакций 'фрагментов растительных клеток. Выявлена последовательность модификаций формы и микрорельефа в ходе ферментативного ввделения. Пополнена иконотека хореографии изолированных цротопластов при воздействиях некоторых физических и химических факторов. Проведен систематический анализ ультраструктуры фибриллярных компонентов цитоплазмы изолированных протопластов клеток основной паренхимы с применением рада модификаций методик стабилизации и визуализации.

Подтверждена цитоплазматическая локализация формообразующих элементов и расширены представления о морфодинамических потенциях изолированных протопластов клеток основной паренхимы. Показано, что разнообразие фибриллярных структур цитоплазмы изолированных протопластов клеток основной паренхимы трудно укладывается в существуйте классификации органелл.

Предложена рабочая гипотеза, объясняющая морфодинамическяе реакции направленностью молекулярных перемещений на .постижение состояния наибольшей иммобилизации фибриллоформерных компонентов цитоплазмы.

Результаты исследований используются при оценке состояния изолированных протопластов в генно-инженерных и биотехнологических процессах, а также в качестве фактических материалов при чтении курса цитологии.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 7 опубликованных работах, вт. ч. в виде раздела коллективной монографии.

Апробация работы. Основные результаты работы были .доложены на УШ Европейском конгрессе по электронной микроскопии /Будапешт, 1984/, У1 Всесоюзном симпозиуме по ультраструктуре растении /Чернигов, 1988/, 17 Республиканский' конференция по электронной мякроскопил /Кишинев, 1990/. Структура л объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех гл«а специального текста, заключения, выводов я списка литературы, использованной автором. Основное содержание излечеэно на страницах машинописного текста, Диссертация иллюстрирована 55 электронномикроскопическими фотографиями. В списка литературы указаны 193 источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАЗА I. СОВРЕТ,1ИМ ВОЗШЕНОСТИ ШРЖ) ЛОГИЧЕСКОГО АНАЛ1ВА ПРОЯВЛЕНИЯ ДРТНОЯ ЦЕЛОСТНОСТИ в КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Изучение пршщипов структурных преобразований важно дая познания общих закономерностей морфофизиологического- прогресса. Общие и частные приспособления организмов к изменяющимся

условиям среда достигаются на основе частных филогенетических изменений органов путем реализации определенных типов преобразований /Северцов,1949/. Попытки экстраполяция принципов приспособительной эволюции предпринимаются и при исследовании ультраструктуры растений /Матиенко, 1969/. Выдвинут ряд принципов, отражающих тенденции в эволюции структурной организации /Матиенко, Загорнян, Ротару и др., 1988/. На субклеточном уровне наиболее универсальным видится принцип дробной целостности, объединяющий процессы реорганизации, направленные на сохранение в пределах фрагментов клетки определенных спектров функций. Дня понимания происходящего необхо.димо составление пространственно-временных картин, установление последовательности, протяженности я продолжительности субклеточных явлений, составление алгоритмов клеточных решений /Михайлов, Алексеева, Ткаченко и др., 1986/. В перечень возможных элементов алгоритма входят предваряющие явления /Михайлов, Ткаченко, 1986/, образование липцдного мультислоя на поверхности субклеточного пространства /Саляев, Чернышов, 1978/, становление мембраноподобной структуры.

Морфологическая диагностика шагов алгоритма дробления включает ультраструктурный и надмолекулярный анализы глорфо-динамических способностей изолированных клеток и их фрагментов. Она включает выяснение феноменологии реакций, выявление морфологических образов, характеристик поверхности, стадийности и обратимости изменений, а такие специфичности действия конкретных факторов различной природы.

Феноменология мор.$одина;.шческих реакций, проявляясь в одектре возникающих форм и микрорельефов, динамичности их

сменыj очень многообразна /Фултон, 1987/. Мо.цельшг*и системами для изучения модификаций формы служат популяции," в которых возможны переходы из прикрепленного в суспевдированное состояние, распластывание на субстратах /Васильев, Гельфанд, 198Г/, а также прорастание, слияние или фрагментация. Большинство работ проводили на клеточных культурах, позволяющих следить за морфодинашкой широки»! набором средств.

Морфологические образы клеток описывают терминами двумерного /круглая, квадратная, треугольная, полигональная/ или трехмерного /додекаэдр, сфера, пирамида, эллипсоид/ пространства, реже - геометрически-метафорической номенклатурой /изрезанная многоязнковая, тутовой ягоды, многоотростчато-'-полнгоналыгая/. Двигательное поведение описывают геомет-рпческши /осферивание, округление/, функциональными /рас-шпстывание/, или структурными /поляризация/ определениями. Описания двигательного поведения изолированных протопластов клэток растеилП единичны и фрагментарны. ■ '

Мшфообрпзования поверхности клетки подразделяют на три oo'iobüüx типа: мпкроворсинки, пузырьки и гребни. Вся поверхность молот бить покрыта выпячиваниями одного, двух или аепколымк типов. Дта некоторых типов доказано существование Сгижулнлыю р "пллч.ч-'Х зон, отличающихся микрорельефом клегоччол го.зэ*?:апстп / Severs, Robenek, 1983; Zimmerman, fiehr, Keller, 1908/. Сканирующая электронная микроскопии позволпЛ'1! различить фпбриллярцие /мшсроворсинки, фПЛОПОДИП, [/эсш'ч.чИ, ягутгащ/, л-чмелллршге /лаглеллоплазмз, ламелло-:'о у-", cz-ладкп/, п бульба^:ше /пузыри/ структуры

/Poi3niici::L", 1Г7Э/.

Изменения формы обратимы /тромбин, ЛДО, высокое давление/ или необратимы /длинноцепочечные спирты/. Морфологическая оценка обратимости формы и морфология необратимых воздействий на изолированные протопласты клеток основной паренхимы отсутртвует.

Надмолекулярная хореография элементов цитоплазмы в ходе модификаций формы включает перемещение актина из одних коы-партментов в другие / Heslop-Harrison, Heslop-Harrison, Cre-eti et al., 1986s Zimmerman, Gehr, Keller, 1988/, изменения в размещении комплексов субъединиц спектрина, северина, тубулина, миозина, филамияа, тропомиоэина /Lazarides, Neleon, 1983,- Brock, Pardee, 1988; Siuunonde, Setterfield, Brown, 1983s флтон, 1987/. Выявлены также и надмолекулярные перемзщения, не влияющие значительно на форму клетки /Бершадский, Тинт, Гельфавд и .др., 1979} Kliinkowsky, Miller, bane, 1983/.

Многостадийность процессов модификации форш отмечена многими исследователями / Nachmias, Kavaler, Jacubowitz, 1985/, и трактуется в одних случаях как последовательность различных реакций, в других - как результат многократных повторений и различных комбинаций небольшого числа основных клеточных реакций /Бершадский, Васильев, Блиох и др., 1981/.

^актеры, влияние которых на форму клетки изучено, разнообразны и достаточно многочисленны. Показано морфодшаш-ческое ^влиякле физических факторов: температуры, осмотического и гидростатического давления, электрического поля /Sol-berg,. 1988; Abugaber, Lalaque, Hoy et al., 198О; Bourns, Era-

nküin, Caasimeris, Saimón, 1988; Onuma, Nui Sek líen, 1988/. Хшпчвсяша триггерами изменений фор:.ш явдлотся некоторые донн, длшшоцепочечные спирты, диацплглпцервды, определенные классы фосйолипвдов /Bereiter, Háhn, ^vath, 1988; Grunze, Haeet, Dcuticke, 1982; Ziraraermann, Gehr, Keller, 1988; Suiie, Bienvenue, 1988/.

ГЛАЗА II. ОБЬЕШ Л ьСТО^ИШ ДОЖфВДПИП

¡¡сточш1ка.;я при получении изолированных протопластов /III/ слуляля листья томата bycoperslcon peruvianum Mull.-И таб;иа Hicotlana tabacum Ь. cv. IVhite btrley; пледы яблони Málus domestica Borkh. сорта Дконатан и томата L. esculentum Mili. сорта Новинка Приднестровья; лу::ов:л':! луха Ailium сера L. сорта Арзамасский; каллуейшг ткань табака а 'томата. ¡3 главе дана описания процедур фермен~ теггпзаого г. ¿eveprcirvirav. ксдученгк ЛТ; стабилизации и фик-слщл препаратов цпголатршп III. Приведена мето.чгеи подго-тosir.i обхгггг/.>в для ска-трутней /СйУ и просвечивающей /1Щ/ a.iojCfoaj-O'JiiTírisüiíD.'í илкрэскошш.

гллал и. хр. и а ш-кроржефа поверхности ш .

игу :вэ,сястлин водшея и аввгавеш

:>,\ktupob

СЭМ-хореография Щ в ходе ферментативного выделения.

При алапзе ипобрат.енпй 1П меток губчатого мезофилла листа, фпг.езцпп которых проводили в ферментативной смеси, обнарукеня неодаорочя'-сть популяции и . выделены неско-

лысо типов формы. Основную группу составляют сферические Ш со оглаженной поверхностью и едва заметными контурами подлежащих пластвд. Размеры И1 варьирувт в пределах от 30 до 70 микрометров. На поверхности отмечаются волнообразные складки различной протяженности, чередующиеся с относительно ровными областями. Последние имеют вид плато с некоторым опущением купола или углублением в центре. Эта характеристика, вероятно, свидетельствует о разности сил натяжения, приложенных аппаратом прикрепления пластид к совокупности структурных элементов пространства плазмалеммы. Среди деталей микрорельефа следует отметить большое число ямок, диаметр и топография которых совпадает о параметрами окай;,темных ямок / Тгаав, 1984/. '

фугую .группу составляют сферические протопласты с большей'пересеченностью ишкрорельефа поверхности. Соотношение числа- Щ этих групп у томата примерно 3:2. Размеры Ш 30-50 мкм. Окаймленные ямки идентифицировать трудно. Некоторые Щ тлеют вытянутую форцу.

Относительно ре.дко встручаются Ш, сохранившие очертания свойственные им в составе губчатой паренхимы листа. Такая форма . отсутствует в препаратах, полученных при фиксации после удаления ферментов и центрифугирования. Можно предположить, что фиксация Ш л среде выделения позволяет сохранить те пула клеток, которые при дальнейших манипуляциях подвергаются селективному разрушению.

Светооптические-наблюдения свидетельствуют о сохранении циклова только в Ш, формы которых близки таковым в составе листовой пластин^! или агрегате клеток каллуса. Это согласуется

с наблюдениями других авторов / Hahne, Hoffmann, 1984/. По-види^о-й', как и в случае .других типов клеток /Александров, 1985/, сферичность является проявлением реакции защиты.

Существование различных типов формы Ш в ходе ферментативного гидролиза клеточной стенки отражает многоэтапность процесса выделения на фазе, когда стенка уде удалена. Это мо;;сет свидетельствовать о внутренней регуляции ыорфодинамики, СЗМ-хореография протопластов клеток растущей каллусной ткани. изолированных детергентом после фиксации. Одиночные ИЗ тлеют сферическую или эллипсоидальную форму, как правило сглажены. Встречаются, однако, и образцы со слабобугорчатым и складчатым микрорельефом. Диаметр Ш достигает 30 мкм. Под воздействием стабилизирующего буфера М/ Bershadsky et al., 197В/ формы и микрорельеф изменяются: поверхность представлена крупными концентрическими кольцевидными складками толщиной 3-4 мкм с мелким поперечным рисунком. Целостность плазма-леммы, видимой при помощи СЭМ, в большинстве случаев сохранена.

Ш клеток агрегатов каллусной ткани представлены обра: £эми из 3-5 клеток, иногда число достигает 10. Размеры отдельных протопластов 30-40 мкм, формы разнообразны, чаще удлиненные. Между Ш видны перетяжки диаметром от 4 до 15 мкм. Микрорельеф поверхности складчатый. Под воздействием буфера М форма п микрорельеф изменяются мало.

Ш клеток конгломератов каллусной ткани /более 20 клеток/ размерили от 20 до 40 мкм обнаруживают сфероидальные, пирамидальные, веретеновидные конфигурации. Связи

меаду И1 имеют вдц как перетяжек, так и тонких нитевидных образований. В ряде случаев создается впечатление, что протопласты соседних клеток соприкасаются большими площадями поверхностей. Участки высокой плотности компоновки Ш чередуются с пространствами, лишенными клеток. Микрорельеф поверхности крупноскладчатый, ширина гребней достигает 8 ыкм. Под влиянием буфера М изменения формы л шк^орельефа незна-Ч!тельни.

СЭМ-хореография ИТ при воздействии низкоскоростного центрифугирования. Популяция ИП каллусной ткани, перенесших низкоскоростное центрифугирование перед фиксацией, состоит из сферических протопластов со сглаженным микрорельефом поверхности. Фиксация Ш во время центрифугирования приводит к появлению эллипсоидальной формы. Микрорельеф поверхности относительно гладкий, к плазмалемме прикреплены мелкие частицы детрита. В составе образцов отмечаются также сферические субпротопласты и протопласты с продольными бороздами, сходящиеся у полюсов. Низкоскоростное центрифугирование не вызывает значительных изменений размеров ¡И, о.днако наличие субпротопластов свидетельствует о индукции фрагментации, т. к. высокоскоростное центрифугирование приводит к дроблению большинства Ш и возникновению цито- и кариопластов /Мга, Ро-Ъгукиз, 1982/. СЭМ-хореогр-и$ия Ж: .. воздействие цикла заморакивание-от-таивание. Изучение И1 клеток паренхимы луковицы лука и плода томата показало, что в среде инкубации до охлаждения большинство составляет "протопласты .диаметром 15-20 мкм, сфериче-скай формы со сглаженным микрорельефом. После цикла замора-

живание-оттаивание преобладали И1 .диаметром 10-12 мкм. Форма переживающих воздействие Щ сохраняется, микрорельеф варьирует от почти гладкого до складчатого. На поверхности гладких Ш отмечаются ямки аналогичные окаймленным. В препарате болыв шое число разрушенных протопластов.

СЗМ-хореография Ш при воздействии хелатора бивалентных катионов 5ГТА. В среде, содержащей полианион ЭТТА /хелатор ионов кальция/, Ш принимают форму дисков. Диаметр дисков несколько выше диаметров сферических Ш, конфигурации разнообразны: полигональные, звездчатые, веретеновадные. Микрорельеф поверхности микроворсинчатый, местами отмечаются шиловидные выросты. Плазмалеша сохраняет целостность, при высоких увеличениях просматриваются детали углублений.

СЭМ-хореография М при воздействии многоатомного спирта поли-этиланглшюля. В среде, содержащей ПЭГ 4000, размеры Ш уменьшаются по сравнению с контролем, форма Щ округлая, поверхность исчерчена бороздами, отмечаются .длинные выросты и крупные выпячивания. В препарате много шшропластов сферической формы со сглаженным, реже складчатым микрорельефом. СШ-хореография Ш иод воздействием хелатора и многоатомного спирта. Форма Ш близка к пирамидальной, контуры сглажены, поверхность ровная. В некоторых участках отмечены зоны вдав-ленности. Размеры Ш близки к контрольным. СЭМ-исследование Ш клеток о признаками ксилогенеза.. Специализирующиеся в культуре клетки достаточно устойчивы к экзо- . генным воздействиям /холод, центрифугирование, буфер IV, не обладая морфо,динамическими свойствами Щ клеток основной паренхимы.

Таким образом, изменения формы И1 клеток основной паренхимы являются результатом перестроек, происходящих в цитоплазме. Морфодинамические реакции зависят в большей степени от условий пребывания и параметров переносимых воздействий, чем от тканевого или видового происхождения Щ. В ряде случаев /центрифугирование, инкубация с хелатором/ морфологические изменения обладают диагностической ценностью.

Приведенные результаты ставят перед необходимостью выявления цитоплазматических компонентов, способных участвовать в шрфодинамичеоких реакциях. Наиболее вероятными кандидатами в исполнители этой функции являются фибриллярные компоненты цитоматрикса / Porter, 1984/. ГЛАВА 1У. ШРФОЛОГШ ФИБРИЛЛЯРНЫХ СТРУКТУР ЦИТОПЛАЗМЫ КЛЕТОК ОСНОВНОЙ ПАРЕШОШ

Работы последних лет позволяли предположить, что клетки растений обладают цитоокелетной системой, сходной с таковой в клетках животных / Tiwari et al., 1984/. Эта система причастна к целому ряду внутриклеточных процессов, в т. ч. и к морфодошашческим реакциям. Однако, ввиду методических затруднений, разработка большинства вопросов пространственной организации опорно-двигательной системы растительных клеток продвинута весьма незначительно /Lloyd, 1987/.

В данной главе представлены результаты исследований, направдешьк на расаирение спектра методических подходов, обеспечивающих стабилизацию и морфологический анализ фибрл-лярных структур клеток основной паренхимы.

Ультраструктура фибриллярных образований цитоплазмы. ПЭМ ультратонких срезов не позволяет проследить морфологию контактов между волоконными структурами, определить размеры и конфигурации микротрубочек и микрофиламентов. Анализ литературы показал, что эпоксидные смолы обладают выраженными электронраз-брасыващими свойствами /как и заливочные среды прошлого/, и не позволяют увидеть определенные классы фибрилл цитоплазмы / Porter, Anderaon, 1982/.

СЭМ фибриллярных структур тотальных препаратов цитоматрикса. Экстракция части компонентов плазмалеммы в условйях стабилизация цитоскелетиых структур осуществлялись обработкой неионным детергентом в среде, содержащей ЭГТА, полиэтиленгликоль и высокое содержание ионов магния. СЭМ позволила выявить, что тоталыше препараты цитоматрикса Ш имеют разнообразную форму от пирамидальной до гаятелевидной. Фибриллярные структуры образуют ажурные сплетения, мелкоячеистые сети различной протяженности. Судить о размерах фибрилл сложно, поскольку их .диаметры соизмеримы и меньше разрешающей способности при--бора. При концентрации детергента выше 0,1% тотальные препараты не удается получать, т. к. И1 расчленяется на мелкие составные. Кроме того, .для, детализации размеров необходимо исключить металлизацию образцов. ""'■.'.

ПЭМ тотальных препаратов цитоматрикса М. Просвечиванию поддаются участки толщиной порядка 10 мкм. Видны как волокна, так и детали организации органелл. Для морфологического анализа удобны негативные изображения, позволяющие лучше увидеть особенности строения волокон.

Сравнительный морфологический анализ кортикальных пространств клеток различных тканей показал, что характер упаковки фибрилл, их диаметры и протяженность значительно отличаются. Фибриллярные элементы в пространствах, окруяагадих пластдды, образуют аяурные сети по всему периметру органелл, •соединяя лА с пространством плазмалеммы и с соседним пластидами. Плотность элементов пространства пластдцы достаточно плавно снижается при переходе к цитоплазматической сети, что модет слудить. еще одним аргументом в пользу предположения о каскздно-рецепторном механизме сборки данной оргакел-ля в рамках гипотезы аутогенного происхождения /Серавпн, 1986/.

Наиболее высокое разрешение обеспечивает сверхвисоко-вольтная ДЭ'Л, Анализ криофрактограмм возможен в участках, где скол проходит по пространству цитоплазмы.

. Изучение ыорфодинамических реакций на уровне надмолекулярных перемещений затруднено тем, что существуете приемы фиксации л'стабилизации не исключают возможность пространственных перестановок. Кроме того, морфологическое разнообразие фибриллярных структур дглеко еще от полного выяснения. В главе приведены некоторые результаты анализа динамических параметров белков цитоскелета. Тубулин-содеркглще структуры цитоплазмы. Т^булшш составляй? несколько процентов белка клетки, распределение дискретных их пулов в цитоплазме неизвестно. От 0 до 9(7/', ту-булинов входят В состав микротрубочек /Gunning, Ilardhsun, 1982/. Тубудинам приписывают способность пространственной

модуляции конформации геликоидальных структур, содержащих микротрубочки /Roberts, Lloyd, Roberts, 1985/.Связь между морфодинамическими реакциями протопласта и направленными изменениями компоновки тубулин-содержащих структур требует дополнительных доказательств Да Claire, 1989/. Актин-содержащие структуры иитошгазмы. Можно выделить несколько типов актин-содержащих ансамблей: пучки параллельно расположенных волокон, пучки параллельных волокон малой плотности, кольцевидные пояса, редкие пучки, периферическое полотно, сеть микрофиламентов, ортогональная-сеть, ола-гомеры / Stossel, 1984; Welles, Shepro, Heohtman, 1985; ' Schroeder, 1931; Small, 1981; Weasells, Spooner, Àsh èt al., 1971; bazarides, 1988; По.дгорная, Пинаев, 1981/. lifoHOMep-ный актин составляет в некоторых случаях до двух третей всего актина клетки /вгау, Thomas, 1978/. Среда возможных функций актин-содержащих структур выделяют ток цитоплазмы, координацию работы аппарата трансляции, регуляцию натяжения /Lloyd, 1989/. В клетках растений отмечено существование нежных решеток и параллельных пучков микрофила— ментов в кортикальной и".субкортикальной областях, И такяе сетей околоядерного пространства и у концов хлоропластов /Seagull, Falkoner, Weerdenburg, 1987; Goto,'Ueda, ' 1988; Tiwarl et al., 1984/. в ходе .дифференциаций происходит изменение ориентации актин-содернащих структур, которые сопровождаются изменениями характеристик цитоплазматического тока

/Seagull et al., 1987/. '

Некоторые экзогенные воздействия обладают селективным влиянием на различнпе актил-содержащие структуры. Так, шжу-бадия при 4°С вызывает исчезновение филаментов веретена, но не действует на микрофиламенты цитоплазмы /Van Lammeron, Bednara, Willemse, 1989/.

Белки, ассбциированные с Фибриллярными компонентaj.m цитоплазмы. Идентифицированы белки, участвующие в образовании пучков микротрубочек /Суг, Paievitz, 1989/. В то не время, несмотря на большое разнообразие белков, связывающихся .¿с актинами в немшечных клетках /lollard, Cooper, 1986/, о их существовании дли природе в клетках растенгЛ ничего не известно / La Claire IX, 1989/.

Белки промежуточных Фдлзментов. Шноклоналыше антитела, распознающие промежуточные филаменты меток животных, с,пособии взаимодействовать с фибриллярными структурами клеток каллусной ткани /Dawson, Hulme, Lloyd, 1985/, а МОНОКЛО-нальные антитела, полученные против белков растений, реагируют с промежуточными филаментами меток животных /i'arke, Miller, Cowell et al., 1987/.

Существуют свидетельства взаимодействий кез:;ду микротрубочками и промежуточными филаменташ /Bloom, Vallee, 1983/. Тонкие /2-5 нм/ филамеиты. Описаны во многих типах 1слеток, вдентифицировщш несколько мажорных белков / Roberto, 1987/. функции этих структур связывают с эластичностью, поддержанием цитоархитектоники, креплением органелл, детерминацией структуры микротрубочек. Морфологически схожие филаменты о писаны и в ряде работ по ультраструктуре растений /Сох-, Juniper, 1983; Hawes, Martin,. 1986/.

17

вывода

1. Изолированные протопласты клеток основной .паренхимы обладают широким спектром морфодинамических реакций на воздействия' физических и химических факторов, и могут служить удобной моделью .для изучения структурных проявлений динамических свойств фрагментов растительных клеток.

2. Продолжительность, природа и интенсивность воздействия фактора отражаются на своеобразии формы, особенностях микрорельефа и степени обратимости морфодинамической реакции.

3. Под воздействием низкоскоростного центрифугирования изолированные протопласты меток основной паренхимы принимают эллипсоидальную форму; хелатор бивалентных катионов приводит к возникновению дисковвдной формы; многоатомный спирт вызывает появление пирамидальной конфигурации. Тран-' эиторной формой изолированных протопластах при переходах от одной конфигурации к .другой является сфероидальная. В ходе пролиферации а дифференциации утрачиваются отдельные типы подвижности поверхности.

4. Морфологическое исследование ультраструктурной ор-нанизации фибриллярных компонентов цитоплазмы позволяет считать тотальные препараты цитоматршсса изолированных протопластов наиболее репрезентативными моделяш .для вш-снения пространственной расстановки надмолекулярных комплексов цитоплазмы. Исключение заливочных смол и. применение разнообразных алгоритмов препарирования позволяет изучать более широкий спектр волоконных структур цнтоплазац, чем это возиожо методами ультрамккротошш-ПЗМ.

5. Среды, содержащие хелатор ЭГТА, катионы магния, многоатомный спирт полиэтиленгликоль, стабилизируют определенные компонента цитоматршсса Ш клеток основной паренхимы, значительно модулируя топографию переживающих структур. Выяснение молекулярной морфологии и динамики требует применения физическйх методик фиксации, и дегидратации.

6. Опорно-двигательный аппарат Ш клеток основной паренхимы содержат структуры, морфологически аналогичные Сдбрил-лярным элемента:*! клеток животных. Большое разнообразие элементов иоает отражать малоизученные свойства белков цитомат-рикса растений /гетерополшлеризация, адсорбция, ориентация/.

7. Морфодипамические реакции разворачиваются при участии большинства элементов цитоматрикса Ш меток основной парен--химы и могут быть направлены на достижение состояний наибольшей иммобилизации фибриллоформеров .

8. ¿\!орфо.однамические параметры Щ клеток основной паренхимы применжш в системах прогнозирования свойств фрагментов клеток растений в генно-инженерных и биотехнологических исследованиях.

XXX

Основные цолокенш и результаты диссертации отражены в сле.цущих опубликованных работах:

I. Михайлов 3. И., Мануильский В. Д., Натиенко Б. Т. и др. Цитоматрикс изолированных протопластов клеток высших расте -

ний // Дэклада АН УССР. Серия "Б". - 1984. - № 12. - С. 64-7.

2. Михайлов В. И., Мануильский В. Д., Матаенко Б. Т., Ткаченко А. В. Некоторые особенности архитектоники поверхности изолированных цротоплаотов клеток высших растений на различных этапах ферментативного выделения // П Всесоюзная конференция "Биосинтез целлюлозы". - Казань, 1985. - С, 12-13.

3. Михайлов В. И. Цитоматрикс клеток растений: ультраструктурные аспекты организации // У1 Всесоюзный симпозиум "Ультраструктура растений". ~ Киев, 1988. - С. 46.

4. Михайлов В. И. Нарастающая иммобилизация в ходе диф- . ференцировки клеток паренхимы плодов // Всесоюзная' конференция ' "Теоретическая и прикладная карпология". - Кишинев, 1989. -

- С. 68.

5. Матиенко Б. Т., Загорнян Е. М.,... Михайлов В. И.... Принципы структурных преобразований у растений. Кишинев: Штиинца, 1988. - С. IOO-II4.

6. Mikhailov V. I., TkachenJco А. V., Manuil'eky Y. D., Matienco В. Т. Gytomatrix of plant protoplasts // Proo. VIII European Congreas on Electron Microscopy. - Budapest, 1984. --P. 2103-2104.

7. Загорнян E. M., Михайлов В. И. Ультраструктура эпи-дерш плода томата // Известия' АН МССР, серия биол. и хим.. • наук. - 1988. - Jé 3. - С. 30-34.