Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Образование шоковых белков хлопчатника в различных температурных условиях

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Образование шоковых белков хлопчатника в различных температурных условиях"

РГВ од

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

" " ,:"<<< : ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "БИОЛОГ"

На правах рукописи УДК 633.51:581.1.036.5:581.1.036.2

НУРТАЕВ ХУСАН САЙФУЛЛАЕВИЧ

ОБРАЗОВАНИЕ ШОКОВЫХ БЕЛКОВ ХЛОПЧАТНИКА В РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ.

03.00.12 - физиология растений 03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

ТАШКЕНТ - 1994

Диссертационная работа выполнена в лаборатории физиологии водного режима и засухоустойчивости хлопчатника Института экспериментальной биологии растений НПО " Биолог " АН РУз.

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ - член-корреспондент УзАСХН. д.б.н. Х.С.САМИЕВ

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - К.б.н., ст.науч.сотр. Р.М.УСМАНОВ ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - Д.б.Н. ЮНУСХАНОВ Ш.Ю.

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ - институт биохимии АН РУз.

Защита диссертации состоится "_" мая 1994г.

в _часов на заседании специализированного совета Д 015.19.21

в Институте экспериментальной биологии растений НПО "Биолог" АН РУз по адресу: 700143, г.Ташкент, ул.Ф.Ходжаева, 28, ИНЭБР НПО "Биолог".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экспериментальной биологии растений НПО "Биолог" АН Республики Узбекистан.

Автореферат разослан "_" _ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, л

К.б.Н. САФАРОВ К.С.

доктор биологических наук

и

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Одной из актуальных проблем современной биологии является адаптация растений в экстремальных условиях внешней среды. Выяснение механизмов, лежащих в основе устойчивости к стрессовым факторам, позволяет не только диагностировать это свойство на различных этапах онтогенеза, «о и изменять их в сторону повышения. Адаптация растений в этих условиях проявляется в изменении физиологических и биохимических процессов, причем эти изменения контролируются геномом клетки путем репрессии и дереп-рессии отдельных генов. Примером такого контроля служит феномен теплового шока, сопровождающийся синтезом специфических стрессовых белков, названных белками теплового шока - БТШ. Несмотря на то, что детальные исследования по стрессовым белкам растений начаты сравнительно недавно, полученные результаты Внесли существенный вклад в развитие молекулярных основ адаптационных процессов.

В свете современных данных, синтез стрессовых белков, наблюдаемый практически у всех изученных организмов, является универсальной ответной реакцией генома на различные стрессовые воздействия - осмотический шок, засоление, аноксия и т.д.(Удовенко, 1979; Войников и др.,1984,1906; Кузнецов и др.. 1987; Влехман, 1987; Носаковекая,1988; Шматько, Григорюк, 1992; Barnett et al., 1980; Key et al., 1981; Schlesinger et al., 1982; Cullis,1984; Schlesihger.1990 и др.).

Хлопчатник принадлежит к растениям требующим относительно высоких температур для-'своего развития, отдельные виды и сорта которого по-разному реагируют как на низкие так и на экстремально высокие температуры. В то же время некоторые дикие виды способны выдерживать кратковременные заморозки до -8е-10° С (Константинов, 1967). Белки хлопчатника достаточно хорошо изучены к настоящему времени (Шадманов,1986; Рахманкулов и др.,1988; Юнус-ханов, Ибрагимов,1988), однако, о стрессовых белках сведений очень мало ( Katterman, Chen,1981; Burke et al., 1985). Вместе с тем выявление индуцированных температурным стрессом белков, изучение закономерностей и локализации их биосинтеза могли бы способствовать пониманию молекулярных механизмов защитно-приспособительных реакций хлочатника. В связи с этим, мы проводили исследования по изучению стрессовых белков хлопчатника индуциру-

емых как низкими пол ежительними, так и высокими температурами.

Дель и задачи исследования. Целью проведенных исследований было изучение некоторых особенностей синтеза белков хлопчатника при низкотемпературном стрессе и тепловом шоке.

В задачу исследований входило:

- изучение влияния пониженных температур на ростовые процессы и накопление белка хлопчатника на ранних стадиях развития;

j- изучение влияния температурных стрессов на белоксинтези-руг'щую активность семядолей, корешков, семядольных листьев и созревающих сеыяв хлопчатника;

- выявление шоковых белков хлопчатника, определение их молекулярных масс и особенностей. их: синтеза у видов G. hirsutum и Q.barbadense.

Научная новизна и практическая значимость. В сравнительном аспекте исследованы ответные реакции двух■видов хлопчатника на температурный стресс. Охарактеризован синтез белков в 2 -х дн. проростках и семядолях хлопчатника при- положительных низких температурах. Показана зависимость интенсивности синтеза белков от, температуры, продолжительности действия неблагоприятного фактораг и генотипа растения.

Впервые выявлены стрессовые белки хлопчатника и установлены различия в наборе белков, индуцируемых низкой-положительной температурой у двух изученных видов. Показано,- что высокотемпературный стресс (39° - 42°G) индуцирует образование БТШ в первичных корееках, сеиядолышх,-листьях и созревающих семенах хлопчатника. Применение ингибиторното анализа Показало участие в синтезе отдельных компонентов Бтшгмитохондриальной белоксинтезирущей системы. С помощью одномерного электрофореза в денатурирующих условиях установлена идентичность основных ВТШ двух изученных видов. Вместе с тем, показаны различия в кинетике синтеза отдельных БТШ при кратковременном тепловом шоке.

Полученные данные вносят вклад в развитие теоретических представлений о реакции хлопчатника на экстремальные факторы среды, в частности, температурные стрессы и выявление биохимических маркеров термоустойчивости.

Апробзшя работы. Результаты работы докладывались на IV Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной клетки (Минск,1990); 11 сьезде ВОФР (Минск,1990); Golden jubilee by^poslim (Delhi,1991); V конференции биохимиков Средней Азии и Казахстана (Ташкент,1991); 1 сьезде УзОФР (Ташкент,1991).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 122 стр. машинописного текста, содержит 4 таблицы, 19 рисунков. Работа состоит из введения, трех глав и выводов. Список цитируемой литературы вшшчает 20? наименований, из которых 115 на иностранных языках.

По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Объекты и методы исследований.

В опытах использовали прорастающие семена, корешки 2-х дн. и семядольные листья 14-ти дн. проростков хлопчатника некоторых видов хлопчатника выращенных в лабораторных условиях. Роет кс-решков, накопление легкорастворимых белков и активность белок -синтезирующей системы изучали при 24 и 48 ч. воздействии пони -женных температур. В исследованиях по биосинтезу белка использовали прорастающие семядоли, корешки (1 см), высечки из семядольных листьев и созревающие семена. Для снятия действия возможного раневого шока изолированные корешки и высечки из семядольных листьев подвергали прединкубации при 28°С в течении 1 ч. Время нахождения образцов в инкубационной среде с меткой при повышенных температурах -2ч., при пониженных -4 ч. Опытные температуры: 5* i<f, 15° 28°(контроль), 33t 36°, 39° 42°и 45°С. Кинетика синтеза ВТШ изучалась при 5, 10, 15, 30, 60 мин. воздействии повышенной (39° С) температуры. В качестве метки использовали irS метионин. Выделение белков проводили по модифицированному методу Lin et al., 1984.. Содержание белка определяли по методам Lowry et al.(1951) и Shafner, Welsmann (1973). Радиоактивность полученных образцов белка определяли на Бета-анализаторе и Rae Betta LKB (Sweden). Для предотвращения окисления фенольных соединений в листьях, использовали добавки к буферу в виде 25 мМ Na^SjOjH U PVP (Пун, 1990).

Злектрофоретическое разделение белков проводили по М.Скаже-ник и др.(/981) с некоторыми модификациями в пластинчатом 12-15Z и 12% ПААГ.

Радиоавтографы гелей получали по методу Bonner, Laskey(1974). Определение молекулярных масс синтезируемых белков проводили с помощью белков-стандартов фирмы Pharmacia ( Швеция). Для определения локализации синтеза БТШ использовали ингибитор трансляции на 70 S рибосомах хлорамфеникол.

- 6 -

Результаты исследований и их обсуждение.

Влияние низких положительных температур на рост корешков и содержание белка в проростках и семядолях хлопчатника. ,

В результате проведенных исследований получены данные об изменениях происходящих в корешках и семядолях хлопчатника под воздействием холодового стресса. Отмечено, что снижение температуры проращивания приводит к торможению ростовых процессов у изучаемых сортов хлопчатника. Наиболее существенное замедление в темпах роста наблюдалось при 5°С воздействии. Экспозиция при этой температуре в течении 24 ч. показала подавление роста для обоих сортов в пределах 47-48 %. по сравнению с контролем, а более длительная экспозиция в течении в течении 48 ч. привела к большему подавлению роста сорта С-6037 - 56Х (для сорта 108-Ф -51%).

Данные по содержанию легкорастворимых белков в корешках проростков хлопчатника представлены в табл.1.

Таблица '1.

Содержание легкорастворимых белков корешков хлопчатника (в мкг/мг сырой ткани) при воздействии низких положительных температур.

Сорт Температура 24 часа 48 часов

108-Ф 28° 0 23,23 ± 0,14 23,35 + 0,16

15° С 23,70 ± 0,14 24,10 + 0,11

10° С 24,34 ± 0,12 24,82 + 0,12

5° С 25,76 + 0,11 26,22 + 0,12

0 - 6037 28° С 22,82 + 0,13 " 22,84 ± 0,13.

15° С 23,12 ± 0,11 23,32 ± 0,11

10е С 23,66 ± 0,11 23,78 ± 0,10

5° С 23,94 ± 0,16 24,60 + 0,10

р-0.05

Установлено, что экспозиция при пониженных температурах в течении 24 и 48 часов приводит к некоторому увеличению в содержании легкорастворимых белков. Также отмечено, . что наибольшее воздействие на этот показатель окааывает экспозиция при 5°С. По данному показателю нами не обнаружено видоспецифичности. Полученные данные не противоречат данным Беличенко и др.(1980), На-зирова и др. (1988), Мок1пеп & ЗЬееешап (1981), Зап1аг1иэ (1982) И др. полученных для других культур.

Белоксинтезирующая активность первичных корешков и семядолей хлопчатника при пониженных температурах.

Активность белоксинтезирующего аппарата клеток корешков и семядолей хлопчатника определялась по включению в синтезируемые белки при пониженных температурах ^З-метионина. Данные, полученные для корешков обоих изучаемых видов хлопчатника показывают, что при холодовом воздействии (5°С) поступление метки в ткани корешков падает более чем в 2 раза. Поступление метки в ткани проростащих семян хлопчатника при холодовом воздействии снижается до 50 % у В.МгБиилп как при 24 так и при 48 ч. воздействии. У б.ЬагЬас)еп5е 24 ч. экспозиция при пониженной температуре приводит также к 50 £ снижению поступления метки, а 48 ч.экспозиция -к подавлению в большей степени (59 X). Следует отметить, что поступление метки в ткани семядолей изученных видов хлопчатника превышает аналогичные показатели, .наблюдаемые у первичных корешков. Полученные данные могут быть объяснении уменьшением проницаемости мембран при холодовом воздействии и общим снижением уровня метаболических процессов.

На рис.1 и 2 представлены данные по включению метионина в белок корешков и семядолей изучаемых сортов хлопчатника. Анализ рисунков показал, что воздействие пониженной температуры в большей степени сказывается на корешках чем семядолях как у б. МгзЛит, так И В. ЬагЬасЗепзе. Наибольшее падение уровня синтеза белка (по включению метки) в корешках отмечается при 5° С -302 по отношению к контролю. Б семядолях уровень синтеза белка при 5"С падает до 53 X. Удлинение срока воздействия холода до '48 часов приводит к падению уровня синтеза белка в корешках при 5"С и составляет 25 X, по сравнению с контролем, а на семядолях уд-

Имп/кин/мкг белка

I 1.

I

I

корешки

- семядоли II

10

15

28й

I

00

1

Рис. I. Включение - метйонинэ в белки корешков и семядолей хяенадтникй сорта 108 - О при 24 I) и 48 ч.( II ) воздействии нйзкйх ПОлоййТелЬШХ температур»

- корешки

5° 10° 15° 28° 5° 10° 15° 2В°

ос

Рис.2., Включение £ - метионина в белки корешков и семядолей хлопчатника сорта С - 6037 при 24 ч. ! I 1 и 48 ч. ( II ) воздействии низких положительных температур.

линение срока воздействия практически не отражалось. Несмотря на сходную реакцию в снижении уровня включения метки в белок, следует отметить, что сорт С-6037 в большей мере реагирует на пониженные температуры.

Сопоставление данных рис. 1-Е приводит к выводу, что степень ингибирования синтеза белков в прорастающих семенах хлопчатника сорта С - 6037 6.barbadense выражена в большей степени чем у сорта 108 - Ф G.hlrsutum. Исследования, проведенные нами с прорастающими семенами других представителей указанных видов хлопчатника выявили ту же закономерность. Активность белоксинте-зирующей системы сортов вида G. hlrsutum при холодовом воздействии подвергаясь ингибированию, сохраняется на более высоком уровне, чем у сортов вида Q.barbadense.

Белки проростков хлопчатника индуцируемые Холодовым стрессом.

Анализ флюорограмм показал, что пониженные температуры приводят к качественным изменениям в спектрах синтезируемых белков. Наибольшие изменения отмечены при 24 ч. воздействии 5°С - наблюдается многократное повышение интенсивности синтеза ряда полипептидов, содержащихся в нормальных температурных условиях (28°С) в следовых количествах (рис.3). Кроме того, установлены различия по синтезируемым при пониженной температуре полипептидам между изучаемыми сортами,- у С - 6037 отмечено подавление синтеза полипептидов в области 36 кД, тогда как у 108--Ф такого подавления1 не отмечается. Выявлена сильная индукция синтеза компонента с молекулярной массой 29 кД у 108 - Ф, которая отсутствует у С - 6037; отмечается наличие у С - 6037 белков с молекулярными массами 50, 47 и 37 кД отсутствующих в контрольном варианте; у 108 - Ф отмечаются специфические белки с молекулярными массами 49, 46, 44 и 35.Б кД. Для обоих сортов наблюдаются изменения в высокомолеулярных (85 - 120 кД) и низкомолекулярных (16 - 19 кД) частях спектра; кроме того, у С - 6037 происходит ингибирование синтеза полипептидов в области 30 - 35 кД.

Наряду с этими различиями, отмечается появление для обоих сортов новых полипептидов с молекулярными массами приблизительно 120 и 55 кД. которые не обнаруживаются в контроле. На аналогичные результаты указывают C.Suy et al.(1985)', L.Mezo-BassQ et, al. (1986); В.Ванников и др.(1988,1989), отметивших иидукцию синтеза

12 3 4 5 6

Рис.3. Флюорогрэмма белков корешков хлопчатника сортов С - 6037 й 108 - $ при холодовом воздействии. /I, 2, 6 - С - 6037; 3, 4, 5 - 108 - Ф/. / I, S - 28°С; 2,4.5,6 - 5°С/. справа - молекулярные массы белков-стандартов.

■ Je novo ряда полипептидов под воздействием холодового етресса|хо).

Результаты проведенных исследований показывают, что у хлопчатника под воздействием низких положительных температур индуцируется синтез стрессовых белков. Наблюдались некоторые видовые различия в синтезируемых при ХС белках. Полученные нами данные в настоящее время не позволяют судить о роли или выполняемых этими белками функциях, хотя есть работы (Набиев и др.,.1987; Pelham, 1988 и др.) в которых предполагается ферментная природа индуцируемых холодом белков.

Воздействие повышенных температур на синтез белков в проростках и созревающих семенах хлопчатника.

Действие теплового шока на растительную клетку имеет сходный характер с действием низких положительных температур. Повышение температуры сверх оптимальной на 8°- l(f С также приводит к нарушениям в ходе метаболических процессов, оказывает негативное воздействие на рост и развитие растений, и в конечном счете, при длительном воздействии, может привести к гибели.

Мы проводили изучение действия повышенных температур на корешки, семядольные листья проростков и созревающие семена хлопчатника. Воздействие повышенных температур изучалось при 33°, 36® 3^,42° И 45°С.

Анализ флюорограмм синтезируемых при гипертермии белков показал, что на фоне ингибирования белоксинтезирующей активности наблюдаются качественные изменений в спектре синтезируемых белков (рис.4)« В диапазоне температур от 28едо 33° С спектр белков был практически одинаков. Тепловой шок оказывает влияние как на общий спектр синтезируемых белков, так и на интенсивность синтеза отдельных полипептидов. При 39°- 42°С подавление общего синтеза белка сопровождается активацией синтеза БТШ. Отмечено появление ряда новых белков - свыше-120, 95, 80, 74, 70, 62, 36, 23.5, 22, 21, 20.1, 19 и 17 КД.

Результаты проведенных исследований показали, что под воздействием ТШ в семядольных листьях происходи еттеэ стресссовых белков, сопровождающийся ингибированием одних и усилением синтеза других полипептидов, характерных для нормальных условий (рис. Ь). Стрессовые белки отмечены в высоко- и ¡гдгкомолекуляр-ней области спектра.

С1 сия re ее <3? nr>vo стрессовых белков в л ir. расдикгек .

и

п

тн -

Рис. 4. Флюорогрэммэ беяков корешков хлопчатника синте^ируе-тг при Я9°0 / Т / и 2Р°Г

' 2 Л

> стрелками указаны БТрт /.

'ЯР

М

I 2

Рис.5. Флюорогрэшэ белков корешков / Т / и семяяолъннх татъев / 2, Я / оинтеяструе-тг при температурном отреосе,' ■ Т, Я - Р9°П; 2 - ?.Р°С.

/ стрелквии уи8?0нн РТР Л

«1

£

Т 2 Р

сельскохозяйственных культур отмечают Н.Клюева, И.Самохвалов (1990), J.Burke et al.(1985), J.Klmpel & J.Key (1985), Б.Vierling et al.(1988), P.Jardin et al.(1989).

Данные полученные нами показали, что основные компоненты БТШ листьев хлопчатника аналогичны по молекулярным массам БТШ корешков.

В ходе проведенных исследований нами также выявлены БТШ созревающих семян хлопчатника (рис,, 6). Отмечено появление 3-х высокомолекулярных и 2-х низкомолекулярных полипептидов. На семенах различных культур исследования'влияния теплового шока немногочисленны. N.Marmlroll et aî. (1934)' в семенах ячменя отметили индукцию синтеза БТШ от 80 до 35 кД; Е.Vierling & A.Sun (1989) отмечают наличие в семенах гороха при ТШ большого количества низкомолекулярных БТШ.

Анализ полученных данных показал, что основные компоненты БТШ созревающих семян хлопчатника аналогичны по молекулярным массам БТШ листьев и корешков хлопчатника. На основании полученных нами результатов, мы считаем, что основные стрессовые белки хлопчатника присутствуют во всех исследованных нами органах и не обладают строгой органоспецифичноетью.

В результате многочисленных исследований по влиянию теплового шока на синтез белков растительной клетки, к настоящему ■ времени высказаны различные предположения а<роли и функциях БТШ, наиболее распространенным из которых является предположение о связи БТШ с приобретением термоустойчивости (Nover et aî., 1984; Lin et al.,1984 и др.). В дальнейшем, эта связь была подтверждена экспериментами с мутантами по генам БТШ (Клюева,1986; Федина и др.,1987), которые не способны вырабатывать достаточного термоустойчивого состояния.

Для выяснения функциональной роли БТШ в растительной клетке важным явлется определение локализации синтеза БТШ и зависимость их синтеза от длительности воздействия повышенной температуры.

Известно, что большинство БТШ синтезируются на цитоплазма-тических рибосомах, хотя имеются данные об участии бедоксиитези-рующей системы органелл клетки в образованиг стрессовых белков.

Исследования внутриклеточной локализации синтеза БТШ с использованием специфического ингибитора трансляции хлорамфеникола (ЖГ) показали, что под воздействием ТШ в кор-:>кках проростков хлопчатника индуцируется синтез высоко-, средн-:- и шюкомолеку-лярш!Ч стресоб?лко$. Отмечено., что новообразог..-.u'i'' БТШ проиехо- .

- ТВ -

Рио.б. Флюорсррвмнэ беяков созревающих I 30 дн. / семян *яопчэтшп«' синтезируемых при температурное стрессе.

/ стрелками ртэзвнн /.

Я9° 28°

Рио.п. Флюорогрэммамбелков корешков хлопчатника стгатедируемнх при темпервтурноц. стресое. Т _ 39°С - УФ; 2 - 39°С; Я - 28°Г.

'■■стрелками указаны Т"ГО ингибируемне УФ Л

Г 2 3

дню в результате трансляции специфических мРНК ВГШ корешков хлопчатника. Результаты проведенных исследований показали, что ХФ приводит к подавлению синтеза высокомолекулярного компонента БТШ (свыше 110 кД) и полипептида с молекулярной массой 42 кД (на рис.7 указаны стрелками). На синтезе и содержании низкомолекулярных белков (17 - 20 кД) ингибитор практически не оказывал воздействия, а синтез компонентов БТШ с массами менее 17 кД ин-гибировался в небольшой степени.

Представленные данные о различиях в спектрах БТШ корешков хлопчатника, обработанных и необработанных ХФ, свидетельствуют о синтезе отдельных компонентов БТШ в белоксинтезирующей системе митохондрий. Однако, природа связи БТШ с клеточными органеллами остается неизвестной, хотя митохондриальные БТШ, по мнению некоторых авторов (Nebiolo, White, 1985; Войников, Рудиковский, 1988) вовлечены в процессы приобретение термоустойчивости.

Синтез БТШ двух видов хлопчатника при кратковременном воздействии ТШ. Анализ флюорограымы (рис.8) показал, что у С-6037 при 5 мин. ТШ отмечается индукция синтеза 6-ти новых, не наблюдавшихся при 28 С полипептидов ( 95, 80, 70, 19, 18 и 17 кД, дорожка 8, указаны значками). При 15-ти минутном ТШ отмечен синтез 9 новых, отсутствущих б контроле (28°С) полипептидов, 3 из которых (74,62 и 47 кД, дорожка 7) не наблюдались при 5-ти минутной экспозиции.

Для сорта 108 - Ф первые 5 мин. ТШ также приводят к индукг ции 6 новых по отношению к контролю полипептидов (95, 80, 74, 70,18 и 17 кД, дорожка 4). При 15-ти мин.воздействии ТШ спектр синтезирующихся белков по сравнению с первым вариантом (5 мин.) практически не отличается. Следует отметить усиление синтеза низкомолекулярных белков (17 - 19 кД), которые были представлены в следовых количествах ( рис.8, дорожка 3).

Отмечено, что 5 мин. экспозиция в условиях ТШ сорта 108 - Ф приводит к образованию полипептида с молекулярной массой 74 кД, который появляется у сорта С - 6037 только после 15 мин. воз -действий ТШ. С другой стороны, в спектрах БТШ сорта 108 - Ф отсутствуют компоненты с молекулярной массой 62 и 47 кД, синтезирующиеся у сорта С - 6037. Кроме того, у сорта С - 6037 отмечается более интенсивный синтез БТШ 17 - 19 кД уже в первые 5 мин.' ТШ, тогда как у сорта.108 - Ф они представлены в следовых количествах.

30-ти мин. инкубация ( рис. 8, дорожки-2 и 6) характеризу-

Г 2 В 45 6 17 8 9 ГО

Рис. 8. Флюорогрзммв дйнте^ируеият при П" белков хлопчатнике сортов 108-Ф / Т - 5 / и П-бОГТ / 6 - 10 /.

I, 9 - Р9°П, 2 ч.; ?., 6 - Р9°С, РО мин.; Я,- 15 мин.; 4,8- РЯ°Г, 5 млн.:

5, ТО - 28°С, 2 V.

/справа - *галеяг?тврнр^шзсвн белков-ствндвртов/.

ются снижением интенсивности включения метки во все фракции белков двух изученных видов ( в том числе и БТШ), за исключением Фракции низкомолекулярных БТШ.

Приведенные нами данные по кинетике синтеза шоковых белков двух видов хлопчатника свидетельствуют о том, что синтез БТШ является многофазным процессом, при котором индукция отдельных компонентов зависит не только от температуры, но и от времени воздействия теплового шока. Показаны генотипйческие различия по этому показателю, заключающиеся в более интенсивном синтезе низкомолекулярных белков при кратковрнменном воздействии ТШ и компонентном составе БТШ при 5 и 15 мин. экспозициях.

В результате проведенных исследований установлено, что под воздействием температурных стрессов у хлопчатника индуцируется синтез de novo качественно новых белков. Низкие положительные температуры и высокотемпературный стресс приводят к индукции ряда стрессовых белков. Повышенные и пониженные температуры оказывают различное воздействие на ход физиолого-биохимических процессов, однако общим для температурных стрессов является ингибирование суммарного включений метионина и синтез стрессовых полипептидов. Установлены видовые различия по реакции на ТШ у изученных видов хлопчатника, а также связь синтеза БТШ с временем экспозиции при повышенной температуре. Кроме того, выявлено участие митохондрий в формировании ответной реакции растительной клетки на ТШ.

Отмечено, что хлопчатник не обладает строгой органоспеци-фичностью по отношению к основным БТШ, так как некоторые БТШ корешков, листьев и созревающих семян идентичны друг другу по молекулярным массам, синтезом БТШ уже в первые 5 минут воздействия ТШ.

ВЫВОДЫ.

1. Низкие положительное температуры ингибируют ростовые процессы и приводят к увеличению количественного содержания легкорастворимых белков.

2. С помощью радиоизотопного метода показано, что холодовое воздействие оказывает существенное влияние на поступление «S метионина в ткани и включение его в белок первичных корешков и семядолей. Наблюдаются видовые различия по степени ингибирова-ния. активности белоксинтезирующего аппарата изученных видов хлопчатника ( G.hlrsutum & G.barbadense).

3. Холодовой стресс (6°С) приводит к синтезу de novo белксв у изученных видов хлопчатника. Обнаружены стрессовые белки с молекулярными массами 49, 46, 44, 35.5 КД для 108 - Ф И 50, 47, 37 кД для С - 6037 и 120,55 кД - об1дих для обоих сортов.

4. Тепловой шок (39°С) на фоне ингибирования общего синтеза белка индуцирует синтез de novo БТШ в корешках, семядольных листьях и созревающих семенах хлопчатника. С помощью одномерного электрофореза в денатурирующих условиях установлена идентичность основных БТШ изучаемых видов.

5. Данные ингибиторного анализа свидетельствуют о синтезе БТШ с молекулярными массами свыше 110 и 42 кД на 70 S рибосомах.

6. Получена сравнительная характеристика синтеза БТШ у двух видов хлопчатника в зависимости от времени воздействия высокотемпературного стресса. Показаны видовые различия в кинетике

синтеза отдельных компонентов БТШ при кратковременном тепловом ч"

шоке.

- го -

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1.Усманов P.M., Самиев Х.С., Нуртаев Х.С. Синтез стрессовых белков хлопчатника при тепловом шоке.// ДАН УзССР. 1989.N 5. С. 53-54.

2.Нуртаев Х.С. Синтез белков хлопчатника под воздействием повышенных температур.// Тез.докл. IV Всес.конф.мол.ученых по физиологии раст.клетки. Минск, 15-20 апреля 1990 Г.-М.1990.С.140.

3.Усманов P.M., Самиев Х.С., Нуртаев Х.С. Высокотемпературная индукция синтеза стрессовых белков хлопчатника.// Узб.биол. журнал.'1991. N 2. С. 33-35.

4.Усманов P.M., Самиев Х.С., Нуртаев Х.С. Синтез некоторых БТШ на 70S рибосомах корешков хлопчатника.// ДАН УзССР. 1991. N 4. 0.46*47.

5.Usmanov R.M., Samiev Kh., Nurtaev Kh.S. Heat shock protein synthesis In some species of cotton.// Abstract, Golden jubilee Symposium, Indian Society of Genetics and Plant Breeding. - New Delhi.February 12-15. 1991. V.3.- P. 753-754..

6.Нуртаев Х.С., Самиев X.C., Усманов P.M. Влияние пониженной температуры на синтез белков проростков хлопчатника.// Тез. докл.V конф.биохимиков Ср. Азии и Казахстана. Т. 1991. С.212.

7.Усманов P.M., Самиев Х.С., Нуртаев Х.С. Стрессовые белки хлопчатника.// Тез.докл. V конф.биохимиков Ср.Азии и Казахстана. Т. 1991. С.242.

8.Нуртаев Х.С., Самиев Х.С., Усманов P.M. Синтез стрессовых белков хлопчатника при гипо- и гипертермии.// Тез.докл. J съезда фи&иологов растений Узбекистана. Т. 1991. С. 131.

9.Самиев Х.С., Усманов P.M., Нуртаев Х.С. Воздействие температурного стресса на синтез белков проростков хлопчатника. // Tea, докл.II съезда Всес.о-ва физиологов растений. Минек, 24- • 29 сентября 1990 г.- М.1Э92. С.186.

Йуртаев X.

w ХИЛ ХДРОРАТ ШАРОИТИДА РУЗАДА "ШОК" ОЦСИЛЛАРНИНГ ХрСИЛ' БУЛИШИ.

р хил дарсрат шароитида икки турли гузанинг даетлабки ри-вожланиши- даврида "шок" ои;снл з^осюг булиши урганилган. Паст ?;а-рорат (б3, 10° 15° С) таъсирида -гузанинг G.hirsutum ва G. barbadense турларида тез эрийдиган о^силлар миедори купайиши ва умумий окр ил синтези камайиши курсатилмо^а. Окрил синтези-нинг камайиш даражаси х,арорат ва унинг таъсири давоми билан бор-ланган. Ушбу гува турларида 24 соат давомида 5°С х,ароратда уш--.ланган з^олда, 108-Ф учун 49,46, 44, Эб.БкД ва С-6037 учун 50, 4?, 37 КД стресс оксиллар de novo х,оеил булиши аникланган.

Урганилган гуза турларида говори з^арорат (39°- 42" С) таъсирида "БТПГни х,осил булиши топилди. Икки соатлик юкрри х,арорат (39°С)' таъсирида маданий гуза турларида асосий "БТШ"лар бир хил-лкги- тасдик^чанди. К^ска муддатли ю^ори х,арорат (39*0; 5, 15, 30 . дакика) таъсирида G.hirsutum ва G.barbadense турларида стресс окрш- хрсил булиш кинетикасида фар^аниш топилди. Ингибитор ана-ливи (хлорамфеникол) натижасида баъзи бир стресс оксиллар (110 дан югфри, 42 кД) синтези 70S рибосомалар билан богланган-лиги курсатилмо^а.

Nurtaev Н.

INDUCTION OF THE SHOCK PROTEINS IN COTTON' AT THE DIFFERENT TEMPERATURE CONDITIONS.

The syntheses of the shock proteins in two cotton species seedlings at the different temperature conditions were investigated. It has been shown that the low nonfrezlng ( 5? 10° 15°C) temperature inducted the increasing of high soluble proteins content in G.hirsutum and G.barbadense species and inhibited the total protein synthesis. Inhibition degree of investigated cotton species had the differences and had been correlated with temperature and longing of influence. In the roots of seedlings exposured at the 5" С during 24 h., synthesized de novo stress proteins 49, 46, 44, 35.5 kD for G.hirsutum and 50, 47, 37 kD for G.barbadense.

The high temperature (39-42*0) inducted the HSP synthesis in cotton. The 2 h. heat shock in G.hirsutum and S.barbadense' formed identical on molecular weight a set of main HSP. Short time of heat shock (39*C; for 5, 15, 30 min) induced some differences of HSP for G.hirsutum & S.barbadense.

The use of oiiloramphenycol showed the presence > 110 and 42 kD of HSP in mitochondria.

Подписано к печати 4,04,94г.

Фирият 60x84 I/I6 Объем In/д,

Заказ 75 Тира» 100 экз.

Отпечатано на ротапринте ЙЗАН Республика Узбекистан г.Ташкент уд.Мунинова 13