Получение стресс-толерантных растений кукурузы методом клеточной селекции

Хассан Али Мохаммед Аль-Холани

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Получение стресс-толерантных растений кукурузы методом клеточной селекции
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Получение стресс-толерантных растений кукурузы методом клеточной селекции"

Хассан Али Мохаммед Аль-Холани

Получение стресс-толерантных растений кукурузы методом клеточной селекции.

03.01.05 - физиология и биохимия растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2010

004603290

Работа выполнена в лаборатории генетики культивируемых клеток Учреждения Российской академии наук Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН и на кафедре ботаники, физиологии растений и агробиотехнологии аграрного факультета Российского университета дружбы народов, г. Москва.

Научный руководитель:

доктор биологических наук

Долгих Юлия Ивановна

Научный консультант

чл.-корр. РАН

Кузнецов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Поляков Алексей Васильевич

доктор биологических наук, академик РАЕН

Обручева Наталья Владимировна

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии РАСХН

Защита состоится « 08 » июня 2010 г. в 15:00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 002.210.01 при Учреждении Российской академии наук Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН по адресу: 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35.

Факс: (495) 977 8018, электронная почта: m-azarkovich@ippras.ru; ifr@ippras.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждении Российской академии наук Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН.

Автореферат разослав « » мая 2010г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций С}

кандидат биологических наук

М.И. Азаркович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

На протяжении онтогенеза растение подвергается действию различных факторов окружающей среды, негативно влияющих на его рост, развитие и урожай. Низкая температура почвы весной задерживает прорастание семян, делая их в это время особенно уязвимыми для заражения почвенными патогенными микроорганизмами. Поздние заморозки повреждают и даже губят проростки. Основным негативным фактором, влияющим на взрослые растения, является засуха. Засушливые периоды характерны для климата 110 стран мира1. Засуха наносит больший урон растениеводству, чем все остальные стрессовые факторы вместе взятые (Шевелуха, 2003). Она влияет на все физиологические процессы и, в конечном счете, приводит к снижению продуктивности растений. Например, потери зерна кукурузы от засухи в период цветения составляют в среднем 17%, а в отдельные годы достигают 80 % (Edmaedes et al., 1992).

Засуха может провоцировать засоление почвы. Согласно сведениям FAO, изданным в 2000 г., площадь засоленных почв, включая щелочное засоление, составила 831 миллион гектаров2. Процесс накопления в почвах солей (чаще хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния, карбоната и нитрата калия), приводящий к образованию солонцеватых и солончаковых почв, может происходить в естественных условиях засушливых районов в результате капиллярного поднятия солоноватых и солёных вод, а также под влиянием техногенных факторов -вследствие излишнего поступления поливной воды и плохой работы водосборной и дренажной сетей в оросительных системах. В последнем случае происходит смыкание оросительных и грунтовых вод, что вызывает подъем солей по капиллярам к поверхности и засоление орошаемых земель. Часто растения подвергаются действию одновременно нескольких стрессоров, при этом их негативное влияние усиливается.

Для снижения потерь, вызванных неблагоприятными природными условиями, есть несколько способов. Одним из них является создание новых толерантных сортов. Для ускорения селекционного процесса применяют биотехнологические подходы, в частности, клеточную селекцию in vitro. Многими авторами на различных видах

1 http://faostat.fao.org

2 www.fao.org/

растений показано, что культивирование изолированных тканей in vitro повышает уровень генетической изменчивости, создавая материал для отбора (Кагр, 1995). Эффективность использования культивируемых тканей в селекции значительно возрастает, если отбор желаемых вариантов проводить также в культуре in vitro. В настоящее время разработаны селективные системы для получения форм, толерантных к различным биотическим и абиотическим стрессорам (Van den Bulk, 1991; Pedrieri, 2001). При использовании селективных сред с полиэтиленгликолем (ПЭГ) и маннитом получены толерантные к засухе линии у нескольких видов растений (Mohamed, 2000; Vajrabhaya, 2001; Gatilestari, 2006). Существуют полученные методом клеточной селекции солеустойчивые и холодоустойчивые растения (Zair, 2003; Tantau et al., 2004).

Однако задача создания растений, толерантных одновременно к нескольким стрессам пока не решена.

Результатом действия ряда природных факторов является возникновение у растений водного дефицита. Стресс, вызванный водным дефицитом, может быть первичным в случае засухи, а также вторичным при низкотемпературном, тепловом или солевом стрессах. Естественно предположить, что осмоустойчивые растения будут иметь повышенную толерантность и к засухе, и к засолению, и к неблагоприятным температурам. Исходя из этого предположения, был выбран подход, предусматривающий получение методом клеточной селекции растений, толерантных к водному стрессу, и их последующее тестирование в условиях засухи, засоления и низких температур.

Целью работы было получение новых линий важнейшей сельскохозяйственной культуры кукурузы, обладающих устойчивостью одновременно к нескольким стрессорам: засухе, засолению и низким температурам.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

• выбрать селективную систему и определить концентрации селективных факторов;

• методом клеточной селекции отобрать осмоустойчивые клеточные линии и растения кукурузы;

• оценить устойчивость растений - регенерантов к засухе и к засолению;

• проверить толерантность к засухе, засолению и низким положительным и отрицательным температурам в следующем поколении, чтобы оценить наследуемость признака.

Научная новизна работы Разработана селективная система in vitro, направленная на создание растений, толерантных к водному стрессу. Показано, что применение маннита в качестве селективного фактора, позволяет отобрать растения с повышенной устойчивостью к дефициту воды, засолению и низким температурам. Впервые получены растения кукурузы, сочетающие толерантность к нескольким абиотическим стрессам: засухе, засолению, низким положительным и отрицательным температурам.

Практическая ценность работы Полученные растения кукурузы, толерантные одновременно к засухе, засолению и низким температурам, могут служить исходными линиями для создания новых сортов с повышенной устойчивостью, а также материалом для изучения физиологических механизмов устойчивости. Предложенная селективная система с использованием маннита в качестве селективного фактора может быть рекомендована для отбора толерантных форм других видов растений.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены на IX Международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Звенигород, 8-12 сентября 2008г.) и на совместном семинаре отдела биологии клетки и биотехнологии и лаборатории физиологических и молекулярных механизмов адаптации ИФР РАН.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 3 работы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материал и методы, результаты и обсуждение, заключение, выводы, список литературы. Работа изложена на 1J3страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 14 таблиц, список литературы включаетдi/бнаименований, из которыхДл^на иностранном языке.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе были использованы каллусные ткани и растения кукурузы (Zea mays L.) линий R91 и А188, F2 гибрида между ними (A188xR91), а также линий N4 и N31,

производных от коммерческого сорта Лучистая. Растения выращивали в сосудах с почвой объемом 5 л в теплице при длине светового дня 12 часов.

Каллус получали из незрелых зародышей, изолированных на 10-12-е сутки после опыления. Для его индукции и культивирования использовали агаризованную среду Мурасиге-Скуга (Murashige, Skoog, 1962) с 1 мг/л 2,4-Д и 30 г/л сахарозы. Каллус выращивали в камере фитотрона при температуре 26±1С°, влажности 70%, освещённости 2000-3000 лк при длине светового дня 16 часов. Рост каллуса оценивали то увеличению сырой массы за один цикл выращивания, равный 4 неделям. Индекс роста рассчитывали как отношение конечной сырой массы ткани к начальной.

Для определения селективных концентраций маннита и ПЭГ каллус выращивали на среде с селективными факторами в следующих концентрациях: манит - 0, 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 М; ПЭГ - 0, 10, 15, 20, 25%. После 4 недель выращивания оценивали увеличение массы каллуса и долю каллусов, сохранивших способность к морфогенезу. Каждый опыт повторяли не менее трёх раз.

Для клеточной селекции in vitro свежеполученный каллус высаживали на питательную среду, содержащую один из селективных факторов: ПЭГ-25% или манит- 0,8 М. Выжившие каллусы переносили на свежую питательную среду, содержащую селективный фактор в той же концентрации. Этот процесс повторяли 34 раза.

Регенерацию растений проводили на среде МС без селективных факторов. Для стимуляции регенерации добавляли антибиотик цефотаксим в концентрации 150 мг/л (Данилова, Долгих, 2004). Каллус пассировали на этой среде на протяжении 2-3 пассажей, отсаживая образовавшиеся регенераты на среду МС без гормонов. Подросшие побеги с корнями адаптировали к условиям почвы, инкубируя их сначала 2 недели на половинной среде МС без витаминов с 10 г/л сахарозы, а потом один день в воде с 5 мг/л НУК. Пересаженные в почву растения первые дни закрывали пластиковыми стаканчиками для сохранения влажности.

Растения-регенеранты или их семена высаживали по одному в пятилитровые сосуды с почвой. Влажность почвы в сосудах поддерживалась в соответствии с условиями эксперимента от 25 до 70% от полного влагонасыщения (ПВП). В качестве

контроля использовали растения исходных линий того же возраста, выращиваемые в тех же условиях.

Относительное содержание воды определяли в третьем сверху листе по методу (Catsky, 1974). Общее содержание воды определяли в том же листе как отношение разницы между сырой и сухой массой к сухой массе.

Для определения интенсивности транспирации отрезали среднюю часть третьего листа сверху и сразу заклеивали места среза парафином. Определяли массу отрезка листа, выдерживали при комнатной температуре и через 30 мин взвешивали его еще раз. Разницу в массе, то есть массу испаренной воды, рассчитывали на единицу площади листа (мг воды/дм2).

Определение свободного пролина проводили по методу (Bates et а!., 1973).

Степень устойчивости к высокой температуре определяли по методу Иванова (2004).

Для определения всхожести семена проращивали на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри. Всхожесть в опыте рассчитывали относительно всхожести в контроле.

Для оценки морозоустойчивости растения на стадии 2-3 листьев инкубировали в морозильной камере (Sanyo MIR-153) при температуре -1 или -2°С в течение суток. Через 10 дней после переноса в условия нормальной температуры определяли степень повреждения листьев и долю выживших растений.

Для анализа солеустойчивости растения выращивали на протяжении всего онтогенеза в почве с 0,5% NaCl, оценивая выживаемость, рост и семенную продуктивность.

Полученные данные обработаны компьютерной программой Excel и Genstat 3. В таблицах и на диаграммах приведены средние значения со стандартной ошибкой.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Выбор селективного фактора

С целью имитации in vitro стрессового эффекта обезвоживания могут применяться питательные среды, которые дополнены осмотически активными веществами, понижающими внешний водный потенциал, такими как полиэтиленгликоль (ПЭГ) или маннит. Для ряда растений, в том числе и кукурузы,

была показана положительная корреляция между ростом культивируемых тканей на средах с ПЭГ и засухоустойчивостью растений (Долгих и др., 1994; Duncan et al., 1995; Biswas et al., 2002). В селективной системе с ПЭГ были получены солеустойчивые растения риса (Белянская, Шамина, 1993), толерантные к заморозкам растения пшеницы (Никифорова и др., 1988), засухоустойчивые растения люцерны (Dragiska et al., 1996), а с использованием маннита - солеустойчивые растения табака и пшеницы (Левенко и др., 1989; Levenko et al., 1990). Данные о возможности использования маннита для отбора толерантных к абиотическим стрессам форм кукурузы в литературе отсутствовали.

Поскольку каждый вид растений имеет свою чувствительность к осмотикам, рекомендуемые в литературе селективные концентрации ПЭГ и маннита существенно различаются. Поэтому нужно было подобрать дозы селективных факторов именно для используемых нами линий кукурузы. Это было сделано на примере линии кукурузы R91.

На средах с ПЭГ ингибирование роста было отмечено уже при концентрации ПЭГ 10%. При увеличении концентрации ПЭГ прирост каллуса уменьшался, и на среде с самой высокой концентрацией ПЭГ - 25% выживало около 40% посаженных каллусов. Таким образом, при использовании селективной среды с ПЭГ не удалось достичь полного ингибирования роста каллуса. Однако при наибольшей концентрации было отмечено существеное уменьшение способности к морфогенезу. При использовании маннита добавление 0,6 М осмотика вызывало снижение прироста каллуса примерно в 2,5 раза, однако клетки оставались живыми и сохраняли способность к регенерации растений. При увеличении концентрации маннита до 0,8М угнетение роста было выражено еще сильнее, на части каллусов появились зоны некроза. Маннит, начиная с концентрации 0,8 М, полностью ингибировал морфогенез. На средах с 1,0 и 1,2 М маннита роста каллуса практически не было, отмечена массовая гибель клеток. Выборочное тестирование показало, что чувствительность к селективным факторам других линий и гибрида кукурузы была примерно такой же, как у проверенных линий.

На основании полученных результатов для отбора засухоустойчивых растений кукурузы была выбрана концентрация ПЭГ 25% и маннита 0,8 М.

(а) (6)

Рис. 1. Индекс роста каллуса кукурузы на средах с ПЭГ (а) и маннитом (б)

Отработка метода клеточной селекции

Для подбора условий проведения клеточной селекции in vitro был использован свежеполученный каллус линии R91. Каллусные инокулюмы высаживали на питательную среду, содержащую один из селективных факторов: ПЭГ в концентрации 25% или манит в концентрации 0,8 М. После месяца культивирования растущие каллусы пересаживали вновь на селективную среду, содержащую селективный фактор в той же концентрации. Этот процесс повторяли 3-4 раза.

После трех циклов селекции выжило 18% каллусов в системе с ПЭГ и 7% каллусов в системе с маннитом. Из устойчивых клеток были регенерированы растения - 60 после отбора каллусов на среде с ПЭГ и 29 после селекции на манните. Большая часть полученных растений имела нормальную морфологию, однако встречались регенеранты с деформированными листьями и высоким уровнем витрификации. Чаще аномальные растения получались после селекции на среде с ПЭГ. Они имели более низкую жизнеспособность - большая часть погибала в почве на ранних этапах онтогенеза. Регенеранты, полученные после селекции на среде с маннитом, наоборот, хорошо приживались в почве, часть из них дала потомство.

На основании этих предварительных опытов для проведения массовой селекции была выбрана система отбора на среде с маннитом.

Отбор устойчивых кманниту клонов

Для отбора устойчивых клеток каллусы трех линий и гибрида кукурузы инкубировали на среде с маннитом в концентрации 0,8 М. После трех

субкультивирований были отобраны растущие каллусные линии всех использованных генотипов кукурузы. Наибольшие устойчивость к манниту и количество полученных растений-регенерантов показали культивируемые ткани гибрида А188x1191. Эти регенераты хорошо приживались в почве и давали потомство.

Таблица 1

Получение клеточных линий, толерантных к 0,8М маннита, и регенерация из них растений.

Генотипы кукурузы Общее число посаженных каллусов Доля выживших каллусов % Число регенерантов in vitro Число регенерантов in vivo

R91 233 9,9 20 и

A188xR91 172 16,8 35 26

N4 40 2,5 1 0

N31 72 6,9 16 6

Группу регенерантов гибрида A188xR91 как самую многочисленную разделили на две части, одну из которых тестировали в условиях засухи, а вторую - в условиях засоления.

Оценка засухоустойчивости растений-регенерантов

Для имитации засухи растения-регенеранты на стадии развития, предшествующей появлению метелки, переводили на ограниченный полив. В течение недели влажность почвы поддерживалась на уровне 25-30% от ПВП. Относительное содержание воды (ОСВ) определяли перед ограничением полива и после недельной засухи. Во время определения температура в теплице была 30-35°С.

Относительное содержание воды является одним из основных показателей, характеризующих водный статус растений в условиях водного стресса. Оно отражает баланс между поступлением и испарением воды и показывает, насколько сильный водный дефицит испытывает растение в данном состоянии по сравнению с состоянием полного водонасыщения его тканей. Под действием засухи происходит снижение ОСВ, которое тем сильнее, чем интенсивнее и продолжительнее засуха (Sinclair and Ludlow, 1985, Omae et al., 2005). Для многих видов растений, в том числе,

для злаковых, показана положительная корреляция между засухоустойчивостью и величиной ОСВ (БсЬопГеИ еГ а1., 1988).

При нормальном поливе ОСВ регенерантов линии Я91 почти не отличалось от этого показателя исходных растений. Недельная засуха вызвала у исходных растений уменьшение ОСВ с 87 до 68%, что свидетельствует о существенном стрессе. Среди регенератов у двух растений снижение ОСВ под действием засухи было минимальным (Рис.2).

|!91 |«91т1 К91т2 ЛЭ1ггй Я91|п4 К91т5 119111? Линии

Рис.2 Относительное содержание воды в листьях кукурузы линии Я91 до и после кратковременной засухи. 1191т1-7-регенерангы, полученные из линии 1191 после клеточной селекции

N31 N3111(1 «1лй №1тЗ И31л* К31т5 Линии кукурузы

Рис.3 Относительное содержание воды в листьях кукурузы линии N31 до и после кратковременной засухи. К31т1-5 -регенераты, полученные из линии N31 после клеточной селекции

Исходные растения линии N31 имели заметно меньшую оводненность листьев, по сравнению с линией 1191. После засухи относительное содержание воды упало до 55%. Большая часть регенератов линии N31 превосходила исходные растения по оводненности листьев как до, так и после засухи, ОСВ у них не уменьшалось ниже 80% (Рис.3).

Содержание воды в листьях гибрида А 188x1191 в период засухи оставалось высоким, более 80%. На таком фоне регенеранты не имели преимущества перед исходными растениями. Тем не менее, кратковременная засуха не прошла бесследно и для гибридных растений, она вызвала уменьшение урожая семян. При этом 12 из 16 проверенных регенератов, полученных после селекции, существенно

превосходили исходные растения или по числу завязавшихся семян, или по их массе, или по обоим показателям (Табл.2).

Наши результаты показали, что чувствительность исходных линий к дефициту воды была различна. Как и культивируемые клетки, растения гибрида А188х91 оказались самыми устойчивыми, а растения линии N31 самыми чувствительными к засухе. По относительному содержанию воды и семенной продуктивности полученные после селекции растения были более устойчивы к засухе, чем исходные линии. Судя по реакции на обезвоживание растений-регенерантов, клеточная селекция была более эффективной для исходно более чувствительной линии N31.

Таблица 2

Семенная продуктивность гибрида А188хЯ91 и производных от него регенерантов

Линии кукурузы Число семян Вес семян одного растения, г Вес 100 семян, г

АЯ* 75±8,1 11,0±2,1 14,67

АКт1 118 26,8 22,73

АКшЗ 15 3,4 22,47

АКт4 65 14,8 22,82

мт 181 38,0 21,0

АЯт23 125 28,6 22,9

АШп25 126 18,7 14,84

АКт2б 128 22,6 17,69

АКт27 161 30,8 19,1

АЯт28 138 33,7 24,4

АКт29 226 32,1 14,22

АЯтЗО 198 42,1 21,24

АЯт31 96 25,4 26,5

АЯт32 13 4,2 32,46

АИтЗЭ 133 30,7 23,1

АКт34 118 13,3 11,29

АЯт35 126 33,0 26,16

* АЛ - исходный гибрид А 188x1191, АКш1-35 - регенераты, полученные после клеточной селекции

Определение солеустойчивости растений -регенерантов В засоленной почве около 30% исходных растений погибло через неделю после посадки, а остальные либо не зацвели, либо из-за разрыва между цветением метелки и початки не образовали семян. На регенераты, полученные из устойчивых к манниту клеточных линий, засоление также повлияло негативно: заметно уменьшилась вегетативная масса и урожай семян, но они все-таки смогли дать потомство. ( Табл. 3)

Таблица 3

Урожай семян растений, выращиваемых в почве с 0,5% КтаС1.

Линии регенерантов Число семян Средний вес 100 семян, г

АЯ 0 -

АЯт13 39 13,6

АЕтН 44 10,7

АЫт15 75 14,5

АИт16 11 17,6

АКт17 20 24,6

А11т18 31 21,0

АИт19 51 15,7

АР.т20 9 24,4

Определение общего и относительного содержания воды в листьях растений, подвергнутых солевому стрессу, подтвердило наше предположение, что увеличение солеустойчивости связано с лучшей способностью клеток удерживать воду. В то время как относительное содержание воды у исходных растений снизилось до 63%, у регенерантов оно составляло от 70 до 88% (Рис.4.) В условиях жесткого солевого стресса проявилась разница между исходными растениями и регенерантами, полученными после селекции, которую мы не смогли выявить после кратковременной засухи.

Среди механизмов адаптации растений к абиотическим стрессам важную роль отводят накоплению совместимых осмолитов, одним из которых является пролин. Увеличение содержания этой аминокислоты в клетках растений способствует

повышению устойчивости к водному, солевому и температурному стрессам. (Кузнецов, Шевякова, 1999).

Содержание пролина было определено в листьях растений-регенерантов гибрида А 188x1191 перед, а также через 2, 4 и 6 дней после внесения в почву хлорида натрия до концентрации 0,5% от сухого веса почвы. У исходных гибридов засоление не вызвало увеличения концентрации пролина. У большинства полученных после селекции регенератов уровень пролина увеличивался в 2-2,5 раза. У растений АЯт13, АЯшН и АЯт16 увеличение наблюдали уже на второй день после внесения соли. У растений АЯт19 и АЯш20 увеличение началось на четвертый день, а у регенератов АИт17 и АЯт18 - на шестой (Рис.5).

Таким образом, по четырем показателям: относительное и общее содержание воды в листьях, динамика накопления пролина и семенная продуктивность полученные после селекции регенераты превосходили исходные растения по толерантности к засолению.

Проверка засухоустойчивости потомстварастений-регенерантов Чтобы доказать мутационную природу повышения засухоустойчивости регенерантов, необходимо было проверить их реакцию на стрессы в следующем поколении.

* / Линии даи>узы

Рис.4 Относительное и общее содержание воды в листьях растений кукурузы, растущих в условиях засоления.

■ дообработки а Череэ2дня ВчерезДдня_О через 6 дней

К» К* К4 Л ^ ^

' / ? ? ? ? / / /

Линии кукурузы

Рис. 5 Содержание пролина в листьях растений кукурузы, растущих в условиях засоления

Из группы регенерантов, выращиваемых в почве с №С1, были выбраны семьи растений АНт17, АЯт18 и АЯт19. Они характеризовались хорошей семенной продуктивностью, имели высокие показатели относительного и общего содержания воды и показали существенное повышение уровня пролина в стрессовых условиях. Из второй группы регенерантов, производных от А188хК91, были взяты семьи АИт22, АЫт29 и АЛтЗО, образовавшие больше семян. Семена этих шести регенерантов были высажены в сосуды с почвой. Начиная с 7 дней после появления всходов, для проверки устойчивости растения выращивали в режиме очень жесткой засухи (30% ПВП) в течение 70 дней. Для определения физиологического состояния растений на 70-ый день были определены относительное и общее содержание воды в листьях.

В потомстве регенерантов наблюдали сегрегацию признака толерантности. Среди растений Я1 были случаи и более высокой, и более низкой, чем у исходного гибрида, оводненности листьев. По показателям

относительного и общего содержания воды в листьях в семьях АКт19, АИт22, АЯт29 АКтЗО были растения, которые имели более высокие значения по сравнению с исходными растениями (Рис.6), что свидетельствует о сохранении признака

засухоустойчивости в потомстве регенерантов.

Растения, производные от регенерантов линий Я91т7 и N31 т4, выращивали в условиях нормального и ограниченного полива (50% ПВП) и анализировали на двух стадиях развития: через 30 дней после появления проростков на стадии 5-6 листьев и через 80 дней перед появлением метелки. Во время первого определения температура в теплице была 20-22°С, а во время второго повысилась до 30°С.

После 30-дневной засухи не было явных отличий потомков регенерантов от исходных растений. При увеличении продолжительности засухи до 80 дней и повышении температуры до 30°С величина ОСВ снизилась у обеих исходных линий.

Рис. 6 Относительное и общее СВ в

листьях растений кукурузы, растущих в условиях водного стресса

У большинства потомков N31 ш4 и Я91т7 на этой стадии развития величина ОСВ была больше, чем у исходной линии. При 50%-ном поливе разница между ОСВ исходной линии N31 и лучшего растения №1т4-2 превысила 30%. Среди потомков регенеранта К91ш7 эта разница превысила 20% (Рис.7).

Рис. 7. Относительное содержание воды в листьях кукурузы после 80-дневной засухи

В возрасте 80 дней у всех растений, полученных после клеточной селекции, общее содержание воды было больше, чем у исходных линий, как при полном, так и при 50%-ном поливе. Для некоторых образцов N31 т4 оводненность листьев при 100%-ном поливе была на 10% больше, чем у исходной линии, а при засухе эта разница достигала 17%.

Растения К91т7, производные от линии Я91, также содержали больше воды, но их отличие от контроля было менее выражено.

Более высокая оводненность листьев отселектированных растений по сравнению с исходными нашла отражение в характере их роста. При дефиците воды листья полученных после селекции растений дольше сохраняли тургор, чем листья исходных растений. При нормальном поливе средняя высота взрослых растений исходной линии N31 и потомков регенеранта была одинаковой и составляла в среднем 156 см. В условиях водного стресса средняя высота исходных растений уменьшилась до 90 см, а растения М31т4 имели среднюю высоту 114 см.

Среди потомства линии N31 т4 наибольшую толерантность проявили растения Ю1т4-1 и №1т4-2, а среди растений, производных от Я91ш7 лучшие показатели были у растений Я91т7-5 и Я91т7-6.

Причиной более высокой оводненности листьев полученных после селекции растений могло быть менее интенсивное испарение воды в условиях засухи. Однако

анализ интенсивности транспирации не подтвердил это предположение. В условиях дефицита воды общее количество испаряемой воды уменьшилось как у исходных линий, так и у опытных растений, но при засухе величина транспирации у отселектированных растений была выше, чем у исходных. Вероятно, большее содержание воды в листьях достигается не только путем уменьшения испарения, но и другими способами, например, лучшим развитием корневой системы или увеличением всасывающей способности корней.

Учитывая протекторную роль пролина при различных стрессах, вызывающих обезвоживание клеток, у полученных после селекции растений с лучшими показателями относительного и общего содержания воды была определена концентрация этой аминокислоты при нормальном поливе и в условиях засухи. У исходных растеши Я91 количество пролина при водном стрессе не изменилось, а у исходных растений линии N31 - скизилс Возможно, у этой более чувствительной к водному стрессу линии произошли серьезные нарушения метаболизма, вызвавшие ингибирование синтеза аминокислот. У потомков как N311114, так и Я91т7 содержание пролина в условиях засухи возросло, что также свидетельствует о сохранении активности

физиологических процессов и включении защитных механизмов (Рис.8).

Рис.8 Содержание свободного пролина в листьях кукурузы в нормальных условиях и при засухе

Результаты анализа относительного и общего содержания воды и динамики накопления пролина потомками регенерантов, полученных в результате клеточной селекции, подтвердили сохранение повышенной толерантности к засухе в следующем поколении. Это позволяет говорить о мутационной природе засухоустойчивости проанализированных растений. Различия между исходными и отобранными растениями проявлялись сильнее в условиях более жестокого водного и температурного стресса.

Проверка солеустойчивости потомства растений-регенерантов Дня проверки реакции на засоление в потомстве регенерантов, полученных после клеточной селекции, их семена проращивали в водном полуторапроцентном растворе соли. Семена линии 1191 в этих условиях не проросли, а всхожесть семян линии N31 и гибрида не превышала 7,5%. Почти во всех семьях регенерантов доля проросших семян была существенно выше, чем у исходных генотипов. Особенно можно выделить потомства регенерантов А11т13, АЯт19, АЯтЗО, N311112, №1тЗ и Я91т7 (Табл.4).

Таблица 4

Всхожесть семян регенерантов в 1,5% водном растворе ШС1

Всхожесть, Всхожесть, Всхожесть,

Генотип % Генотип % Генотип %

от контроля от контроля от контроля

AR 1,7 N31 7,5 R9I 0

ARml3 38,3 N31m2 96 R91ml 26,5

ARml4 9,4 N31m3 6,2 R91m4 28,5

ARml9 41,6 N31 m4 99,2 R91m5 11,2

ARm22 27,6 N31 m5 0 R91m7 42

ARm29 15,2

ARm30 48,5

Для оценки влияния продолжительного засоления потомство регенерантов, полученных от гибрида Л 188x1191, выращивали в засоленной почве. Хлорид натрия

до концентрации 0,5% вносили в почву, когда проростки были на стадии 2-3 листьев. Действие соли дополнялось влиянием холода, так как во время проведения опыта температура в теплице опускалась по ночам до 10°С. Под действием двойного стресса все исходные растения погибли через 3 дня. Потомки регенерантов также страдали от засоления, но в меньшей степени. Наибольшую толерантность показали растения линии Акт 19, которые оставались живыми в течение 3 недель.

Учитывая неблагоприятные температурные условия, при проверке других линий регенерантов концентрация соли была уменьшена до 0,3%. Как видно из таблицы 5, выживаемость растений, прошедших селекцию, была выше, чем у исходных растений. Выжившие растения, продолжая расти в засоленной почве, нормально развиваются и цветут.

Таблица 5

Влияние 0,3% КаС1 на рост проростков кукурузы

Генотип Число посаженных растений Число выживших растений Выживаемость, %

А11 7 2 28,6

АЯт22 10 5 50,0

АЯт29 10 6 60,0

А11т30 12 б 50,0

Приведенные результаты показывают, что в семенном потомстве подтвердилась повышенная солеустойчивость, отмеченная у регенерантоз.

Проверка холодеустойчивости потомстварастений-регенерантов

Целью данной работы было получение растений кукурузы, обладающих комплексной устойчивостью к нескольким абиотическим стрессам. Поэтому потомство отобранных в результате клеточной селекции растений было тестировано в условиях не только засоления, но и низкой температуры.

Для нормального прорастания семян кукурузы нужна температура выше 15°С. При более низких температурах зерновки или только набухают, но не прорастают, или процесс появления всходов растягивается на длительное время. Например, при 5°С скорость роста первичного корня кукурузы в 100 раз меньше, чем при 20°С

(Зауралов, Лукаткин, 1996). В холодной и влажной почве семена очень уязвимы для различных грибных инфекций.

Чтобы оценить холодоустойчивость, семена опытных и контрольных растений проращивали при температуре 10-11°С. В этих условиях доля проросших семян у исходного гибрида А 188x1191 снизилась на 38,5% по сравнению со всхожестью при нормальной температуре. Процент прорастания семян у четырех (АЯт13, АЯт19, АЯт22 и АКтЗО) из шести проверенных регенератов был выше, чем у исходных растений. Семьи АЯт13, АКт19 и АЯтЗО оказались наиболее устойчивыми, их всхожесть при неблагоприятных условиях составила 100% (табл.6).

У линии Я91 при температуре 10-11°С проросло меньше половины замоченных семян, а всхожесть в трех из четырех проверенных семей регенератов была выше 67%. В потомстве растения Я91ш7 снижение всхожести по сравнению с нормальной температурой составило всего 2 % (Табл.6).

Исходная линия N31 была наиболее чувствительна к низкой температуре: всхожесть семян при 10-11°С составила только 18% от контрольного уровня. В семьях большинства растений-регенерантов доля проросших семян была больше и составляла около 50% (Табл.6).

Таблица 6

Доля семян, проросших при температуре 10-11°С, %

Генотип Всхожесть, % от контроля Генотип Всхожесть, % от контроля Генотип Всхожесть, % от контроля

АИ 61,9 N31 18 Л91 38

АГ^тВ 100 №1т2 43,7 Я91т1 67,3

АЯт14 43,7 N31 тЗ 0 1191т4 9,8

АЫт19 100 Ю1т4 51,9 Я91т5 70,3

АЛт22 77 №1т5 53,4 1191т7 80,33

АЯт29 30,2

АЯшЗО 100

Другим фактором, ограничивающим ареал выращивания кукурузы, являются весенние заморозки. Будучи теплолюбивым растением, кукуруза не выносит даже кратковременного действия отрицательных температур.

Для проверки морозоустойчивости потомство полученных после селекции растений на стадии 3-4 листьев подвергали действию заморозков. Инкубация при 0°С в течение суток уже вызвала гибель части растений. Через 10 дней, после того, как растения восстановили рост после этой обработки, их подвергли новому температурному стрессу - инкубировали в течение суток при температуре -ГС. Только 25% исходных гибридов выжило после этого воздействия. В линиях регенератов выживаемость варьировала от 0 до 100%. Четыре из шести проверенных линий показали более высокую по сравнению с исходными растениями морозоустойчивость, лучшими были растения линий АЯт19 и АКт20.

Таблица 7

Выживаемость растений гибрида А188х 1191 после инкубации при отрицательной температуре

Число После 0°С После-1°С

Генотип растений число % число %

АЯ 12 5 41,7 3 25,0

А1Ъп13 6 1 12,5 1 12,5

АШп19 4 3 75,0 3 75,0

АЫт20 4 4 100 4 100

АКт22 7 6 85,7 0 0

АЯт29 10 7 70,0 6 60,0

АИтЗО 10 10 100 6 60,0

Растения из потомства регенератов Я91т7 и N311114 были подвергнуты еще более жесткой обработке: их инкубировали сначала при 0°С, а затем через 10 дней при -2°С в течение суток. Инкубация при нулевой температуре не повлияла на жизнеспособность растений N31, но вызвала гибель почти половины как исходных, так и отселектированных растений линии Я91. После замораживания при -2°С все исходные растения погибли, а выживаемость растений К91ш7 и N31 т4 составила, соответственно, 14,3 и 18,2%.

Полученные результаты показывают, что путем клеточной селекции с использованием маннита как селективного фактора можно отбирать не только засухо

- и солетолерантные растений, но и растения с повышенной устойчивостью к низким положительным и отрицательным температурам.

Заключение

В основу работы легло предположение, что повышение осмоустойчивости на клеточном уровне может обеспечить толерантность растений одновременно к нескольким абиотическим стрессам, вызывающим обезвоживание клеток, в том числе к засухе, засолению и заморозкам. Для получения толерантных растений был использован хорошо зарекомендовавший себя метод клеточной селекции in vitro. С целью подбора конкретных условий проведения клеточной селекции были апробированы два осмотически активных вещества: высокомолекулярный не проникающий в клетку полиэтиленгликоль и низкомолекулярный проникающий маннит, который ранее не использовали в работе с кукурузой. Селективная система с маннитом обеспечила более полную элиминацию чувствительных клеток; выживаемость растений, регенерированных из резистентных к маниту клеток, была выше, чем в системе с ПЭГ. Негативное влияние ПЭГ на выживаемость регенерантов уже отмечалась ранее другими авторами (Matheka et al, 2008). Предположительно это связывали с присутствием в ПЭГ токсичных примесей (Plaut and Federman, 1985).

Используя разработанную селективную систему, мы получили устойчивые к сублетальной дозе маннита каллусные клоны двух линий и гибрида кукурузы, из которых были регенерированы растения. Следует отметить, что одна из линий была коммерческой, представляющей большой практический интерес. Полученные регенераты были тестированы в нормальных и стрессовых условиях. В первом случае они не отличались от исходных растений. В условиях засухи по таким показателям как относительное и общее содержание воды, динамика накопления пролина и семенная продуктивность большая часть регенерантов была более устойчива, чем исходные формы. Проверка реакции на засуху семенного потомства регенерантов показала сохранение признака устойчивости, что указывает на мутационную природу признака.

Тестирование регенерантов и их потомства в условиях хлоридного засоления и при низких температурах показало, что среди них есть формы, сочетающие засухоустойчивость с повышенной толерантностью к солевому и температурному стрессам. Среди лучших форм можно назвать линии R91m7, ARml9, ARm29, ARm30 иЫ31ш4.

Результаты работы подтвердили возможность использования клеточной селекции in vitro для отбора растений с улучшенными полигенными признаками. Осмоустойчивость отобранных in vitro клеток сохранилась в целых растениях и на организменном уровне обеспечила повышение толерантности к абиотическим факторам, вызывающим водный стресс. Разнообразие реакций регенерантов на непермиссивные условия позволяет предположить многовариантность причин и механизмов устойчивости у разных растений.

Впервые получены растения кукурузы, обладающие повышенной устойчивостью одновременно к засухе, засолению и заморозкам. Эти растения могут быть использованы в качестве исходных линий в селекции толерантных к нескольким стрессам сортов.

ВЫВОДЫ

1. С целью отбора методом клеточной селекции толерантных к нескольким абиотическим стрессам растений кукурузы апробированы два селективных агента -ПЭГ и маннит. Показано, что селективная система с маннитом является более эффективной, так как обеспечивает более полную элиминацию чувствительных клеток и более высокую жизнеспособность растений-регенератов.

2. Методом клеточной селекции получены растения кукурузы, которые по относительному и общему содержанию воды, интенсивности роста и семенной продуктивности имели более высокую устойчивость к засухе, чем исходные растения. Это свидетельствует о возможности использования селективной системы с маннитом для отбора толерантных к дефициту воды линий кукурузы.

4. Подтверждено сохранение повышенной толерантности к засухе в потомстве большинства полученных после клеточной селекции лииий, что указывает на мутационную природу толерантности.

5. Различия между исходными и отобранными растениями проявлялись сильнее в условиях более жестокого водного и температурного стресса.

6. Среди растений, регенерированных из устойчивых к манниту клеток, отобраны образцы с повышенной толерантностью не только к засухе, но и к засолению и низким положительным и отрицательным температурам: R91m7, N31m4, A188xR91ml9, 29,30. Таким образом, показано, что путем селекции in vitro на средах с осмотиком маннитом можно получить растения, толерантные к нескольким абиотическим стрессорам, вызывающим обезвоживание тканей.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Аль-Холанн Х.А.М., Долгих Ю.И.(2007) Определение концентрации маннита для использования в процессе клеточной селекции на устойчивость к засухе у кукурузы. Вестник РУДН, сер. Агрономия и животноводство, 1-2, 38-42.

2. Аль-Холани Х.А.М., Долгих Ю.И.(2008) Сравнение эффективности селективных систем с маннитом и полиэтилнгликолем для отбора засухоустойчивых растений кукурузы. В сборнике IX Международной конференции " Биология клеток растений in vitro и биотехнология" Звенигород, 18-19.

3. Аль-Холани ХА.М., Тоайма В.И.М., Долгих Ю.И.(2010) Получение растений кукурузы с повышенной устойчивостью к засухе путем клеточной селекции на среде с маннитом. Биотехнология, 1,60-67.

Подписано в печать:

30.04.2010

Заказ № 3678 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Хассан Али Мохаммед Аль-Холани

Введение.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Общая информация о кукурузе (Zea mays).

1.2. Физиологические реакции и адаптации растений в условиях водного стресса.

1.2.1. Влияние недостатка воды на физиологические процессы.

1.2.2. Способы адаптации растений к водному стрессу.

1.2.3. Общие механизмы устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.

1.3 Ответные реакции растений на стрессоры.

1.3.1. Влияние засухи на кукурузу.

1.3.2. Влияние температуры на рост и развития кукурузы.

1.3.3. Влияние засоление на рост кукурузы.

1.4. Применение методов биотехнологии в селекции растений.

1.4.1. Клеточная селекция.

1.4.1.1. Тестирование устойчивости растений с помощью культивируемых клеток.

1.4.1.2. Отбор растений, толерантных к экстремальным температурам.

1.4.1.3. Получение растений, толерантных к засолению.

1.4.1.4. Получение растений, толерантных к засухе.

1.4.2. Повышение устойчивости к абиотическим стрессам методом генетической инженерии.

1.4.2.1. Гены биосинтеза осмолитов.

1.4.2.2. Гены антиоксидантов.

1.4.2.3.Гены протекторных белков.

1.4.2.4. Гены мембранных белков.

1.4.2.5. Гены регуляторных белков.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Получение стресс-толерантных растений кукурузы методом клеточной селекции"

Засуха может провоцировать засоление почвы. Согласно сведениям РАО, изданным в 2000 г., площадь засоленных почв, включая щелочное л засоление, составила 831 миллион гектаров . Процесс накопления в почвах солей (чаще хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния, карбоната и нитрата калия), приводящий к образованию солонцеватых и солончаковых почв, может происходить в естественных условиях засушливых районов в результате капиллярного поднятия солоноватых и солёных вод, а также под влиянием техногенных факторов - вследствие излишнего поступления поливной воды и плохой работы водосборной и дренажной сетей в оросительных системах. В последнем случае происходит смыкание оросительных и грунтовых вод, что вызывает подъём солей по капиллярам к поверхности и засоление орошаемых земель.

1 http://faostat.fao.org

2 п-илу. fao.org/

Часто растения подвергаются действию одновременно нескольких стрессоров, при этом их негативное влияние усиливается.

Результатом действия различных природных факторов является возникновение у растений водного дефицита. Стресс, вызванный водным дефицитом, может быть первичным в случае засухи, а также вторичным при низкотемпературном, тепловом или солевом стрессах. Естественно предположить, что осмоустойчивые растения будут иметь повышенную толерантность и к засухе, и к засолению, и к неблагоприятным температурам. Для снижения потерь, вызванных неблагоприятными природными условиями, есть несколько способов. Одним из них является создание новых толерантных сортов. Для ускорения селекционного процесса применяют биотехнологические подходы, в частности, клеточная селекция in vitro. Многими авторами на различных видах растений показано, что культивирование изолированных тканей in vitro повышает уровень генетической изменчивости, создавая материал для отбора (Кагр, 1995). Эффективность использования культивируемых тканей в селекции значительно возрастает, если отбор желаемых вариантов проводить также в культуре in vitro. В настоящее время разработаны селективные системы для получения форм, толерантных к различным биотическим и абиотическим стрессорам (Van den Bulk, 1991; Pedrieri, 2001). При использовании селективных сред с полиэтиленгликолем (ПЭГ) и маннитом получены толерантные к засухе линии у нескольких видов растений (Mohamed, 2000; Vajrabhaya, 2001; Gatilestari, 2006). Существуют полученные методом клеточной селекции солеустойчивые и холодоустойчивые растения (Zair, 2003; Tantau et al, 2004).

Однако задача создания растений, толерантных одновременно к нескольким стрессам пока не решена.

Целью работы было получение новых линий важнейшей сельскохозяйственной культуры кукурузы, обладающих устойчивостью к нескольким стрессорам: засухе, засолению и низким температурам.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

• выбрать селективную систему и определить концентрации селективных факторов;

• получить засухоустойчивые растения кукурузы методом клеточной селекции;

• оценить устойчивость растений — регенерантов к засухе и к засолению;

• проверить наследуемость толерантности к засухе, засолению, и низким положительным и отрицательным температурам)

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Хассан Али Мохаммед Аль-Холани

3.10. Выводы

1. С целью отбора методом клеточной селекции толерантных к нескольким абиотическим стрессам растений кукурузы апробированы два селективных агента - ПЭГ и маннит. Показано, что селективная система с маннитом является более эффективной, так как обеспечивает более полную элиминацию чувствительных клеток и более высокую жизнеспособность растений-регенерантов.

4. Подтверждено сохранение повышенной толерантности к засухе в потомстве большинства полученных после клеточной селекции линий, что указывает на мутационную природу толерантности.

6. Среди растений, регенерированных из устойчивых к манниту клеток, отобраны образцы с повышенной толерантностью к засолению и низким положительным и отрицательным температурам: R91m7, N31m4, A188xR91ml5, 19, 22, 29, 30. Таким образом показано, что путем селекции in vitro на средах с осмотиком маннитом можно получить растения, толерантные к нескольким абиотическим стрессорам, вызывающим обезвоживание тканей.

3.9. Заключение

В основу работы легло предположение, что повышение осмоустойчивости на клеточном уровне может обеспечить толерантность растений одновременно к нескольким абиотическим стрессам, вызывающим обезвоживание клеток, в том числе к засухе, засолению и заморозкам. Для получения толерантных растений был использован хорошо зарекомендовавший себя метод клеточной селекции in vitro. С целью подбора конкретных условий проведения клеточной селекции были апробированы два осмотически активных вещества: высокомолекулярный не проникающий в клетку полиэтиленгликоль и низкомолекулярный проникающий маннит, который ранее не использовали в работе с кукурузой. Селективная система с маннитом обеспечила более полную элиминацию чувствительных клеток; выживаемость растений, регенерированных из резистентных к маниту клеток, была выше, чем в системе с ПЭГ. Негативное влияние ПЭГ на выживаемость регенератов уже отмечалась ранее другими авторами (Matheka et al, 2008). Предположительно это связывали с присутствием в ПЭГ токсичных примесей (Plaut and Federman, 1985).

Используя разработанную селективную систему, мы получили устойчивые к сублетальной дозе маннита каллусные клоны двух линий и гибрида кукурузы, из которых были регенерированы растения. Следует отметить, что одна из линий была коммерческой, представляющей большой практический интерес. Полученные регенеранты были тестированы в нормальных и стрессовых условиях. В первом случае они не отличались от исходных растений. В условиях засухи по таким показателям как относительное и общее содержание воды, динамика накопления пролина и семенная продуктивность большая часть регенератов была более устойчива, чем исходные формы. Проверка реакции на засуху семенного потомства регенерантов показала сохранение признака устойчивости, что указывает на мутационную природу признака.

Эти же регенераты и их потомство имели более высокую устойчивость к хлоридному засолению и низким температурам, проявившуюся в лучшей всхожести семян и большей выживаемости растений в условиях солевого и температурного стресса. Среди лучших форм можно назвать линии R91m7, ARml5, ARml9, ARm22, ARm29, ARm30 иШ1т4.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Хассан Али Мохаммед Аль-Холани, Москва

1. Андреенко С.С. (1969) Экологические особенности кукурузы. В кн. Физиология сельскохозяйственных растений, T.V Физиология кукурузы и риса (ред. Рубин Б.А.). МГУ, с.38-50

2. Белянская C.JL, Шамина З.Б., Кучеренко Л.А.(1994) Морфогенез в резистентных клонах риса. Физиология растений, 41, 573-577.

3. Белянская С.Л., Шамина З.Б. (1993) Получение и характеристика клонов риса, резистентных к стрессовым факторам. Физиология растений, 40, 681-685.

4. Бургутин А.Б., Бутенко Р.Г., Кауров Б.А., Иддагода Ниссанка (1996) Селекция картофеля In Vitro на устойчивость к хлористому натрию. Физиология растений, 43, 597-605.

5. Гладков Е.А., Гладкова О.Н., Долгих Ю.И., Бирюков В.В. (2004) Получение газонных трав, толерантных к солям меди. Матер. В сб. Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальным изменением климата, Саратов, 310-314.

6. Гладков Е.А., Долгих Ю.И., Бирюков В.В. (2003) Отбор солеусгойчивых газонных трав с помощью методов биотехнологии. Биотехнология, 5, 380-385.

7. Данилова С.А., Долгих Ю.И. (2004) Стимуляция регенерации растений в культуре тканей кукурузы под действием антибиотика цефотаксима. Физиология растений, т. 51, с. 587-592.

8. Долгих Ю.И., С.Н.Ларина, З.Б.Шамина, Т.Н.Пустовойтова, Н.Е.Жданова. (1994) Засухоустойчивость клеток кукурузы, полученных из устойчивых к осмотическому действию полиэтиленгликоля клеточных линий. Физиология растений, 41, 853858.

9. Долгих Ю. И, Ларина С.Н., Шамина З.Б. (1994а). Селекция на осмоустойчивость кукурузы in vitro и характеристика растений-регенерантов. Физиология растений, 41,1.

10. Ю.Долгих Ю.И., С.Н.Ларина, З.Б.Шамина, Т.Н.Пустовойтова, Н.Е.Жданова (19946). Засухоустойчивость клеток кукурузы, полученных из устойчивых к осмотическому действию полиэтиленгликоля клеточных линий. Физиология растений, 41, 6.

11. П.Долгих Ю.И., Шамина З.Б. (1991). Современные представления о причинах и механизмах сомаклопальной изменчивости. В сб. Молекулярные механизмы генетических процессов, М: Наука

12. Дридзе И.Л., Хадеева Н.В., Майсурян А.Н. (1992) Характеристика регенерантов табака, устойчивых к воздействию стрессовых факторов. Физиология растений, 39, 1027-1033.

13. Иванов В.Б., Плотников И.В., Живухина Е.А., Михалевская О.Б., Гуленкова М.А., Кириллова Г.А. и Жиленкова 0.г.(2004) Практикум по физиологии растений. Академия, 2004, 144.

14. Колодяжная Я.С., Титов С.Е., Кочетов A.B., Комарова М.Л., Романова A.B., Коваль B.C., Шумный В.К. (2006) Оценка солеустойчивости растений табака Nicotiana tabacum, несущих антисмысловой супрессор гена пролиндегидрогеназы. Генетика, 42- 2,278-281

15. Коренева Г.В. (1988) Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур. М: Агропромиздат, 303 с.

16. Костюк А.Н., Остаплюк А.Н., Левенко Б.А. (1994) Ответная реакция растений на солевой стресс. Физиология и биохимия культурных растений, 26, 525-544.

17. Кузнецов Вл. В. и Дмитриева Г.А. (2005)Физиология растений. М.: Высшая школа, 736 с.

18. Кузнецов Вл.В., Шевякова Н.И. (1999) Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция. Физиология растений, 46, 321-336.

19. Кучеренко JI.A (1983) Индуцированный морфогенез в культуре тканей риса и его материала. В сб: IV Всесоюзной конференции. Краснодар: Штиница, с. 172.

20. Кучеренко JI.A (1979) О возможностях использована метода культура тканей для получения генетически измененных форм риса. В сб: III всесоюзной конференции «Культура клеток растений ». Абован: с. 192.

21. Никифирова И.Д., Чернов В.А., Швидченко В.К., Бутенко Р.Г. (1988) Рост и морфогенез клеток яровых пшениц в стрессовых условиях и отбор устойчивых вариантов. Тезисы Междунар. конф. Биология культивируемых клеток и биотехнология. Новосибирск: с.178-179.

22. Новожилов О.В., Левенко Б.А. (1990) Получение клеточных линий люцерны, устойчивых к тиазолидинкарбоновой кислоте. Цитология и генетика, 24,28-31.

23. Поляков A.B. Биотехнология в селекции льна. Тверь, 2000, 180 с.

24. Расторгуев С. JI. (2007) Скрининг устойчивых к хлориду натрия тканевых малины. Arpo XXI, 4(6).

25. Степанова А.Ю., Полякова Л.И., Долгих Ю.И., Вартапетян Б.Б. (2002) Реакция культивируемых клеток сахарного тростника на аноксию и отбор устойчивой клеточной линии. Физиология растений, 49, 315-323.

26. Строгонов Б.П., Кабанов В.В., Шевякова Н.И. и др. (1970) Структура и функция клеток растений при засолении. М.: Наука, ,318 с.

27. Строгонов Б.П. (1973) Метаболизм растений в условиях засоления. В сб: ХХХШ Тимирязевские чтения. М.: Наука, с.52

28. Удовенко Г.В. (1977) Солеустойчивость культурных растений. Л.: Колос, 215 с.

29. Хадеева Н.В., Дридзе И.Л., Майсурян А.Н. (2000) Выделение солеустойчивых форм риса путем прямой и непрямой селекции в культуре ткани. Биотехнология, 3, 27-37.

30. Хадеева Н.В., Майсурян А.Н., Дридзе И.Л. (1987). Физиология растений, 34, 157-162.

31. Хромова JI.M. (1987) К вопросу о методологии клеточной селекции in vitro. В кн. Использование клеточных технологий в селекции картофеля. Научные труды НИИ картофельного хозяйства. Москва, с.40-46.

32. Чиркова Т.В. (2002) Физиологические основы устойчивости растений. С.-Петербург: С.-Петербугского университета, 244 с.

33. Шамина З.Б. (1984) Методические указания по клеточной селекции. Москва, 36 с.

34. Шевелуха В. С. (2003) Сельскохозяйственная биотехнология. Москва: Высшая школа, 469 с.

35. Шевякова Н.И., Ракитин В.Ю., Музычко Л.М., Кузнецов Вл.В. (1998) Стресс-индуцируемая аккумуляция пролина в связи с солеустойчивостью интактных растений и изолированных клеток. Прикладная биохимия и микробиология, 34, 320-325.

36. Югенхеймер Р.У, (1979) кукуруза: улучшение сортов, производство семян, использование. Москва: Колос, 519 с.

37. Abdel-Hady M.S. and El-Naggar Hoda M.H. (2007) Wheat Genotypic Variation and Protein Markers in Relation with in Vitro Selection for drought Tolerance. Journal of Applied Sciences Research, 3 (10), 926-934

38. Abebe Т., Guenzi A.C., Martin В., Cushman J.C. (2003) Tolerance of mannitol-accumulating transgenic wheat to water stress and salinity. Plant Physiol., 131, 1748-1755

39. Adkins, S. A., Kunanuvatchaidach R., Godwin I. D. (1995) Somaclonal variation in ricedroughttolerance and other agronomic characters. Austral. J. Bot., 43,201-209.

40. Alia, Hayashi H., Chen THH, Murata N. (1998a) Transformation with a gene for choline oxidase enhances the cold tolerance of Arabidopsis during germination and early growth. Plant Cell Environ, 21,232-239.

41. Alia,-Hayashi H., Sakamoto A., Murata N. (1998b) Enhancement of the tolerance of Arabidopsis to high temperatures by genetic engineering of the synthesis of glycinebetaine. Plant J., 16,155-161.

42. Alia, Kondo Y., Sakamoto A., Nonaka H., Hayashi H., Saradhi P.P., Chen THH, Murata N. (1999) Enhanced tolerance to light stress of transgenic Arabidopsis plants that express the codA gene for a bacterial choline oxidase. Plant Mol Biol., 40, 279-288.

43. Allard F., Houde M., Krol M., Ivanov A., Huner N. P., Sarhan I.( 1998) Betaine improves freezing tolerance in wheat. Plant Cell Physiology, 39, 1194-1202.

44. Apse M. P., Aharon G. S., Snedden W. A., Blumwald E. (1999) Salt tolerance conferred by overexpression of a vacuolar Na+/H+ antiport in Arabidopsis. Science, 285, 1256-1258.

45. Arazi T., Baum G., Snedden W. A., Shelp B. J., Fromm H. (1995) Molecular and biochemical analysis of calmodulin interactions with the calmodulin-binding domain of plant glutamate decarboxylase. Plant Physiology, 108, 551-561.

46. Ashraf M., Harris P. J. C. (2004) Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Science, 166, 3-16.

47. Bajji M., Kinet J.M., Bouharmont J. (1995) Characterization of progenies issued from drought tolerant plants of durum wheat selected in vitro. Proc. Intern. Congr. Integrated Study on Drought Tolerance of Higher Plants. Montpellier. France. VII2.

48. Berry J.A., Bjorkman O. (1980) Photosynthetic response and adaptation to temperature in higher plants. Annu. Rev Plant Physiol., 31, 491-543

49. Baker J., Steele C., Dure L. (1988) Sequence and characterization of 6 Lea proteins and their genes from cotton. Plant Molecular Biology, 11, 277291.

50. Baker S. S., Wilhelm K. S., Thomashow M. F. (1994) The 5'-region of Arabidopsis thaliana corl5a has cis-acting elements that confer cold-, drought- and ABA-regulated gene expression. Plant Mol. Biol., 24, 701713.

51. Barakat M.N., Abdel-Latif T.H. (1996) In vitro selection of wheat callus tolerant to high levels of salt and plant regeneration. Euphytica, 91 (127), 127-140.

52. Bartels M., Potter I. C., Pirlich K. (1998) Categorization of the mitochondria-rich cells in the gill epithelium of the freshwater phases in the life cycle of lampreys. Cell Tissue Res., 291, 337 -349.

53. Barthakur S., Babu V., Bansal K.C. (2001) Over-expression of osmotin induces proline accumulation and confers tolerance to osmotic stress in transgenic tobacco. J. Plant Biochemistry and Biotechnology, 10, 31-37.

54. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. (1973) Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39,205-207.

55. Bertin P., Bouharmont J. (1997) Use of somaclonal variation and in vitro selection for chilling tolerance improvement. Euphytica, 96, 135-142.

56. Bertin P., Bouharmont J., Kinet J.M. (1997) Somaclonal variation and improvement of chilling tolerance in rice — changes in chilling-induced chlorophyll fluorescence. Crop Science, 37, 1727-1735.

57. Bertin P., Busogoro J.P., Tilquin J.P., Kinet J.M., Bouharmont J. (1996) Field-evaluation and selection of rice somaclonal variants at different altitudes. Plant Breeding, 115, 183-188.

58. Bertin P., Kinet J.M., Bouharmont J. (1996) Heritable chilling tolerance improvement in rice through somaclonal variation and cell-line selection. Australian J. Bot., 44, 91-105.

59. Bhatnagar-Mathur P., Vadez V., Sharma K.K. (2008) Transgenic approaches for abiotic stress tolerance in plants: retrospect and prospects. Plant Cell Rep., 27, 411-424.

60. Biswas B., Chowdhurry, Bhattacharya A., Mandal B. (2002) In vitro screening for increases drought tolerance in rice. In Vitro Cell Development Biology of Plant, 38, 525-530.

61. Blum A. (1996) Crop responses to drought and the interpretation of adaptation. Plant Growth Regulation, 20, 135-148.

62. Bohnert H. J., Nelson D. E., Jensen R. G. (1995) Adaptations to environmental stresses. The Plant Cell, 7, 1099-1 111.

63. Bolanos J., Edmeades G.O., Martinez L. (1993) Eight cycles of selection for drought tolerance in tropical maize, in. Responses in drought-adaptive physiological and morphological traits. Field Crops Res., 31,269—286

64. Bolanos J., Edmeades G.O. (1993) Eight cycles of selection for drought tolerance in lowland tropical maize. II Responses in reproductive behaviour. Field Crop Res., 31,253-268.

65. Bray E. A. (1993) Molecular responses to water deficit. Plant Physiology, 103, 1035-1040.

66. Briskin D. P. (1990) Ca.sub.2+.-translocating ATPase of the plant plasma membrane. Plant Physiology, 94,397-400.

67. Capell T., Bassie L., Christou P. (2004) Modulation of the polyamine biosynthetic pathway in transgenic rice confers tolerance to drought stress. Proceedings of National Academy of Sciences, USA. 101, 9909-9914.

68. Catsky J. (1974) Water saturation deficit (relative water content). In: Slavik N., editor. Methods of Studying Plant Water Relations. New York: Springer Verlag, 136-154.

69. Chandler S.F., Vasil J.H. (1984) Selection and characterization of NaCl tolerant cells from embryonic cultures of Pennisetum purpureum Schum. (Napier grass). Plant Sci. Lett., 37, 157-164.

70. Chinnusamy V., Jagendorf A., Zhu J.K. (2005) Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Science, 45, 437-448.

71. Crafts-Brandner, S.J., Salvucci, M.E. (2000) Rubisco activase constrains the photosynthetic potential of leaves at high temperature and C02. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97,13430-13435.

72. Crafts-Brandner S.J., Salvucci M.E. (2002) Sensitivity of Photosynthesis in a C4 Plant, Maize, to Heat Stress. Plant Physiol., 129, 1773-1780.

73. Cramer G.R., Alberico G.J., Schmidt C. (1994) Salt tolerance is not associated with the sodium accumulation of two maize hybrids. Australian Journal of Plant Physiology, 21(3), 675-692.

74. Delauney A.J., Verma D.P.S. (1993) Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. Plant Journal, 4, 215-223.

75. Dix P. I., Street H. E., (1975) Sodium chloride resistant cultured cell lines form Nicotiana sylvestris and Capsicum annum. Plant Sci.lett., 5,231-237.

76. Dix P.J. and Street H. E., (1976). Selection of plant cell lines with enhanced chilling resistance Ann. Bot., 40, 903-910.

77. Dorffling K., Dorffling H., Lesselich G., Luck E., Zimmermann C., Melz G., Jurgens H.U. (1997) Heritable improvement of frost tolerance in winter wheat by in vitro-selection of hydroxyproline-resistant proline overproducing mutants. Euphytica, 93,1-10.

78. Dorffling K, Dorffling H, Lesselich G. (1993) In vitro-selection and regeneration of hydroxyproline-resistant lines of winter wheat with increased proline content and increased frost tolerance. J. Plant Physiol., 142, 222-225.

79. Dragiiska R., Djilianov D., Denchev P., Atanassov A. (1996) In vitro selection for osmotic tolerance in alfalfa (Medicago sativa). Bulg. J. Plant Physiol., 22,30-39

80. Duncan D.R., Waskot R.M., Nabors M.W. (1995) In vitro screening and field evaluation of tissue-culture-regenerated sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) for soil stress tolerance. Euphytica, 85, 373-380.

81. Duncan D.R., Widholm J.M. (1994) Approaches for the development of cold tolerance in maize through regenerable callus culture. In Biotechnology in Agriculture and Forestry. V.25 Maize 9Y.P.S. Bajaj ed.). Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 331-343.

82. Duncan D.R., Widholm J.M. (1987) Proline accumulation and its implication in cold tolerance of regenerable maize callus. Plant Physiol., 83, 703-708.

83. Dutta R. (1994) Studies on the mechanism of electrically induces growth and differentiation in plants in vitro: the cytomorphological profile. Abstr. VIII Intern. Congr. "Plant Tissue and Cell Culture", Florence, Italy, pp 49

84. Edmeades G.O., Bolanosa and Lafitte H.R.progress (1992) in breeding for drought tolerance in maize. The 47th Annual Corn and Sorghum Industry Research Conference, Chicago, American Seed Trade Association, pp 6572.

85. Edmeades G.O. (2008) Drought tolerance in maize: an emerging reality. Companion Document to executive Summary ISAAA Briefs, 39.

86. Earle E.D., Kuehnle A.R. (1990) Somaclonal variation in maize. In: Biotechnology in Agriculture and Forestry, v. 11 Somaclonal Variation in Crop Improvement I (Y.P.S.Bajaj ed.), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg., pp 326-351.

87. Galiba G., Erdei L., Sarkadi L., Salgo A., Koscy G. (1990) Genotype dependent responses of wheat varieties to water and salt stresses in vitro. Abstr. VII Intern. Congr. Plant Tissue and Cell Culture, Amsterdam, pp 13.

88. Galiba G., Sutka J. (1989) Frost resistance of somaclones derived from Triticum aestivum L. winter wheat calli. Plant Breed, 102, 101-104.

89. Gangopadhyay G.B., Sangita G. (1997) In vitro selection and physiological characterization of NaCl and mannitol adapted callus lines in Brassica juncea. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 50, 161-168.

90. Gemel J. Ciesla E. and Kaniuga Z. (1989)Different response of 2 Zea mays inbreds to chilling stress measured by chloroplast galactolipase activity and free fatty-acid levels. Acta Physiol, Plant 11, 3—11.

91. Gao, Cervera M.T., Plomion C., Malpica C. (2000) Molecular markers and genome mapping in woody plants. In Molecular Biology of Woody Plants, vol 1, Jain SM, Minocha SC (eds). Kluwer Academic: Dordrecht; pp375-394.

92. Garg A. K., Kim J. K., Owens T. G., Ranwala A. P., Choi Y. D., Kochian L.V., Wu R.J. (2002) Trehalose accumulation in rice plants confers high tolerance levels to different abiotic stresses. Proc. Natl. Acad. Sci., 99(25), 15898-15903.

93. Gisbert C., Rus A.M., Bolarin M.C., Lopez-Coronado J.M., Arrillaga I., Montesinos C., Caro M., Serrano R., Moreno V. (2000) The yeast HAL1 gene improves salt tolerance of transgenic tomato. Plant Physiol., 123, 393402.

94. Gong, M., van der Luit A. H., Knight M. R., Trewavas A. J. (1998) Heat-shock-induced changes in intracellular Ca.sup.2+. level in tobacco seedlings in relation to thermotolerance. Plant Physiology, 116, 429-437.

95. Gopal J, Iwama K. (2007) In vitro screening of potato against water-stress mediated through sorbitol and polyethylene glycol. Plant cell reports, 26, 693-700.

96. Graver, A., Sahi C., Sanan N., Grover A. (1999) Taming abiotic stresses in plants through genetic engineering: current strategies and perspective. Plant Science, 143, 101-111.

97. Gusta, L. V., Wilen R. W., Fu P. (1996) Low-temperature stress tolerance: the role of abscisic acid, sugars, and heat-stable proteins. HortScience, 31, 39-46.

98. Hall A.J., Lemcoff J.H., Trapani N. (1981) Water stress before and during flowering in maize and its effects on yield, its components, and their determinants. Maydica, 26,19-38.

99. Handa S. A, Handa K., Hasegawa P. M., Bressan R. A. (1986) Proline accumulation and the adaptation of cultured plant cells to water stress. Plant Physiology, 80, 938-945

100. Handa A.K., Bressan R.A., Handa S., Hasegawa P.M. (1983) Clonal variation for tolerance to polyethylene glycol-induced water stress in cultured tomato cells. Plant Physiol., 72, 645-653.

101. Hanny T., Balko C., Brettschneider B., Melz G. and Dorffling K. (2004) Improved frost tolerance and winter survival in winter barley ( Hardeum vulgare L.) by in vitro selection of proline overaccumulating lines. Euphytica ,139 (1), 19-32

102. Hara M., Terashima S., Fukaya T., Kuboi T. (2003) Enhancement of cold tolerance and inhibition of lipid peroxidation by citrus dehydrin in transgenic tobacco. Planta, 217, 290-298.

103. Hasaegawa PM, Bressan RA, Zhu JK, Bohnert HJ. (2000) Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 51,463-499

104. Hasegawa P. M., Bressan R. A., Handa A. K. (1986) Cellular mechanisms of salinity tolerance// Horticultural Science, 21, 1317-1324.

105. Havaux, M. (1993a) Characterization of the heat damage to the photosynthetic electron transport system in potato leaves. Plant Science, 94,19-33.

106. Holmstrom K.O., Somersalo S., Mandal A., Palva E.T., Welin B. (2000) Improved tolerance to salinity and low temperature in transgenic tobacco producing glycine betaine. J Exp Bot., 51,177-185

107. Hossain Z., Kalam A., Mandal A., Shukla R., Datta S.K. (2004) NaCl stress its chromotoxic effects and antioxidant behavior in roots of Chrysanthemum morifolium Ramat. Plant Sci., 166, 215-220.

108. Howarth, C. J., Ougham H. J. (1993) Gene expression under temperature stress. New Phytologist, 125, 1-26.

109. Hsieh T. H., Lee J. T., Charng Y. Y., Chan M. T. (2002) Tomato plants ectopically expressing Arabidopsis CBF1 show enhanced resistance to water deficit stress. Plant Physiol., 130, 618-626.

110. Huang J., Hiiji R., Adam L., Rozwadowski K. L., Hammerlindl J. K., Keller W. A., Selvaraj G., (2000) Genetic engineering of glycinebetaine production toward enhancing stress tolerance in plants: metabolic limitations. Plant Physiol., 122,747-756.

111. Jagendorf, A.T. Takabe, T. (2001) Inducers of glycinebetaine synthesis in barley. Plant Physiol. 127,1927-1835.

112. Jan V.V., Demacedo C.C., Kinet J.M., Bouhannont J. (1997) Selection of Al-resistant plants from a sensitive rice cultivar using somaclonal variation, in-vitro and hydroponic cultures. Euphytica, 97, 303310.

113. Janowiak F., Dorffling K. (1996) Chilling tolerance of 10 maize genotypes as related to chilling-induced changes in ACC and MAAS contents. J. Agronomy and Crop Science, 177, 175-184.

114. Joseph E.J. Dmitrieva A.K., Nikiforova I.D. (1993) Cellular Approches to stress tolerance in wheat. Plant Biotechnology and molecular biology, Second Symposium " Trend in Plant Biotechnology, Russia.

115. Ibarra-Caballero J., Villanueva-Verduzco C., Molina-Galan J., Sanchezde-Jimenez E. (1988) Proline accumulaton as a symptom of drought stress in maize: a tissue differentiation requirement. J. Exper. Bot., 39, 889-897

116. Ingram, J., Bartels D. (1996) The molecular basis of dehydration tolerance in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 47, 377403.

117. Kakkar RK, Sawhney VK (2002) Polyamine research in plants—a changing perspective. Physiol Plant, 116, 281-292

118. Kalaji, M. H., Pietkiewicz S. (1993) Salinity effects on plant growth and other physiological processes. Physiologia Plantarum, 15, 89-124.

119. Kamo K.K., Becwar M.R., Hodges T.K. (1985) Regeneration oiZea mays L. from embryogenic callus. Bot. Gaz., 146, 327-334.

120. Karunaratne S., Santha S., Kovoor A. (1991) An in vitro assay for drought-tolerant coconut germplasm. Euphytica, 53, 25-30.

121. ICarp. A. (1995) Somaclonal variation as a tool for crop improvement. Euphytica, 85, 295-302.

122. Kaplan, F., Kopka J., Haskell D. W., Zhao W., Cameron-Schiller K., Gatzke N., Yul-Sung D., Guy C. L. (2004) Exploring the temperature-stress metabolome of Arabidopsis. Plant Physiology, 136,4159-4168.

123. Kasuga M., Liu Q., Miura S., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. (1999) Improving plant drought, salt, and freezing tolerance by gene transfer of a single stress-inducible transcription factor. Nat. Biotechnol., 17,287-291.

124. Kavi Kishor P. B., Hong Z., Miao G. H., Hu, C. A. A. Verma, D. P. S. (1995) Over-expression of A -pyrroline-5-carboxylate synthetase increases proline production and confers osmotolerance in transgenic plants. Plant Physiol., 108, 1387-1394.

125. Kinane J.T., Jones P.W. (2001) Isolation of wheat mutants with increased resistance to powdery mildew from small induced variant populations. Euphytica, 117, 251-260.

126. Kishitani, S., Watanabe K., Yasuda S., Arakawa K., Takabe T. (1994) Accumulation of glycinebetaine during cold acclimation and freezing tolerance in leaves of winter and spring barley plants. Plant, Cell and Environment, 17, 89-95.

127. Knight M. R., Campbell A. K., Smith S. M., Trewavas A. J. (1991) Transgenic plantaequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium. Nature, 352, 524-526.

128. Knight, H., Trewavas A. J., Knight M. R. (1997) Calcium signaling in Arabidopsis thaliana responding to drought and salinity. The Plant Journal, 12, 1067-1078.

129. Knight, H., Brandt S., Knight M. R. (1998) A history of stress alters drought calcium signaling pathways in Arabidopsis. The Plant Journal, 16, 681-687.

130. Krishnamurthy R., Bhagwat K.A. (1989) Polyamines as modulator of salt tolerance in rice cultivars. Plant Physiol., 91, 500-504

131. Kumar V., Sharma D.R. (1989) Selection and characterization of an L-thiazolidine-4-carboxylic acid resistant callus culture of Vigna radiata (L.) Wilczek var. radiate. Plant Cell Rep., 7, 648-651.

132. Larkin PJ, Scowcroft WR. (1983) Somaclonal variation and crop improvement. In: Kosuge T, et al. Genetic engineering of plants. An agricultural perspective. New York, NY: Plenum, pp 289-314.

133. LaRosa PC, Hasegawa PM, Rhodes D, Clithero JM, Watad A-EA, Bressan RA (1987) Abseisic acid stimulated osmotic adjustment and its involvement in adaptation of tobacco cells to NaCl. Plant Physiol., 85, 174181

134. Law R.D., Crafts-Brandner S.J. (1999) Inhibition and acclimation of photosynthesis to heat stress is closely correlated with activation of ribulose-l,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase. Plant Physiology, 120, 173 181.

135. Lestari, E.G. (2006) R E VI E W: In Vitro Selection and Somaclonal Variation for Biotic and Abiotic Stress Tolerance. Biodiversitas, 7 (3), 297-301

136. Lestari, E.G. (2005) no ijht. Lestari, E.G. (2006) R E V I E W: In Vitro Selection and Somaclonal Variation for Biotic and Abiotic Stress Tolerance. Biodiversitas, 7(3), 297-301

137. Levenko B.A., Pasternak E.Yu., Sidorova N.V. (1990) Selection for resistance to water and salt stress in wheat. Abstr. VII Intern. Congr. Plant Tissue and Cell Culture, Amsterdam, pp37.

138. Lilius G, Holmberg N, Biilow L. (1996) Enhanced NaCl stress tolerance in transgenic tobacco expressing bacterial choline dehydrogenase. Biotechnology, 14, 177-180.

139. Loescher WH, Tyson RH, Everard JD, Redgwell RJ, Bieleski RL (1992) Mannitol synthesis in higher plants. Evidence for the role and characterization of a NADPH-dependent mannose-6-phosphate reductase. Plant Physiol., 98, 1396-1402

140. Lutts S.; Kinet J.M. and Bouharmont J. (1999) Improvement of rice callus regeneration in the presence of NaCl. Plant, Cell, Tissue and Organ Culture, 57(1), 3-11.

141. Lutts S., Kinet, J.M. and Bouharmont, J. (2001) Somaclonal variation in rice after two successive cycles of mature embryo derived callus culture in the presence of NaCl. Biol. Plant, 44,489-495.

142. Matheka J.M., Magiri E., Rasha A.O., Machuka J. (2008) In vitro Selection and Characterization of Drought Tolerant Somaclones of Tropical Maize (Zea mays L.). Biotechnology, 7, 641-650.

143. Matsumoto, H., Yamaya T., Tanigawa M. (1984) Activation of ATPase activity in thechromatin fraction of pea nuclei by calcium and calmodulin. Plant Cell Physiology, 25, 191-195.

144. Mayer, R. R., Cherry J. H., Rhodes D. (1990) Effects of heat shock on amino acid metabolism in cowpea cells. Plant Physiology, 94,796-810.

145. Mazin V. V. Agafadorova M. N., Ermakova E.C., Irashuta S.I. (1994) Solodkoja I.A. Biotechnology and gene engineering achievements in fodler crops yield increases. Inter. Symp. Plant Biotechnology and genetic engineering, Kiev, pp 28.

146. McCoy T.J. (1987) Characterization of alfalfa (Medicago sativa L.) plants regenerated from selected NaCl tolerant cell lines. Plant Cell Rep., 6, 417-422.

147. Miki Y., Katoh M., Hisajima S. (2001) Salt Tolerance of in vitro established salt- tolerance rice plants during growth in soil. Biologia Plantarum, 44(3), 463-466.

148. Minocha, S.C. and Sun, D.-Y. (1997) Stress tolerance in plants through transgenic manipulation of polyamine biosynthesis. Plant Physiol. Supp., 114, 297

149. Mohamed M.A.-H, Harris P.J.C., Henderson J. (2000) In vitro selection and characterization of a drought tolerance clone of Tagetes minuta. Plant Science, 159, 213-222.

150. Mullet, J. E., Whitsitt M. S. (1996) Plant cellular responses to water deficit. Plant Growth Regulation, 20, 119-124.

151. Murashige T., Skoog F. (1962) A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plantarum, 15,473-497.

152. Murata, N., Los D. A. (1997) Membrane fluidity and temperature perception//Plant Physiology, 115, 875-879.

153. Nabors M.W., Daniels A., Nadolny L., Brown C. (1975) Sodium chloride tolerant lines of tobacco cells. Plant Sci.Lett., 4, 155-159

154. Nanjo, F.; Mori, M.; Goto, K.; Hara, Y. (1999) Radical scavenging activity of tea catechins and their related compounds. Biosci. Biotechnol. Biochem., 63, 1621-1623.

155. Nanjo T, Kobayashi M, Yoshiba Y, Kakubari Y, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K. (1999a) Antisense suppression of proline degradation improves tolerance to freezing and salinity in Arabidopsis thaliana. FEBS Letters, 461, 205-210.

156. Novak F.J., Hermelin T., Daskalov S., Nesticky M. (1986) In vitro mutagenesis in vaize. In: Genetic Manipulation in Plant Breeding (Horn W.,

157. Jensen C.J., Odenbach W., Schieder O. eds.), DeGruyter, Berlin, New York, pp 563-576.

158. Omae H., Kumar, A., Egawa, Y., Kashiwaba, K., Shono, M. (2005) Midday drop of leaf water content related to drought tolerance in snap bean (Phaseolus vulgaris L.). Plant Prod. Sci., 8, 465-467.

159. Orton T.J. (1980) Comparision of salt tolerance between Hordeum vulgare and H. jubatum in whole plants and callus cultures. Z. Pflanzenphysiol., 98, 105-118.

160. Parrot W.A., Bouton J.H. (1990) Aluminum tolerance in alfalfa as expressed in tissue culture. Crop Sci., 30, 387-389.

161. Pasternak GW, Kolesnikov YA, Babey AM. (1995) Perspectives on the N-methyl-D-aspartate/nitric oxide cascade and opioid tolerance. Neuropsychopharmacology, 13,309-313.

162. Prakash, A.H., Vajranabhaiah S.N., Chandrashekhara R. (1994) Changing patterns in water relation and solukte contens during callus development under stress in sunflower (Helianthus annum L.). Advanced in Plant Science, 7, 223-225.

163. Parvanova, D. et al (2004). Transgenic Tobacco Plants Accumulating Osmolytes Show Reduced Oxidative Damage under Freezing Stress. Plant Physiology and Biochemistry 42, 57-63.

164. Penna, S. (2003). Building stress tolerance through over-producing trehalose in ransgenic plants. Trends Plant Sci, 8 (8), 355—357.

165. Plaut Z, Federman E (1985) A simple procedure to overcome polyethylene glycol toxicity on whole plants. Plant Physiol, 79,559-561

166. Prasad A, Narayanan S, Husain S, PadderF, Waclawiw M, Epstein N, Quyyumi AA (2000) Insertion-deletion polymorphism of the ACE gene modulates reversibility of endothelial dysfunction with ACE inhibition. Circulation, 102(1), 35-41.

167. Rahman M.M., Kaul K. (1989) Differentiation of sodium chloride tolerant cell lines of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.): cv. Jet Star. J. Plant Physiol., 133,710-712.

168. Rhodes D, Hanson AD. (1993) Quaternary ammonium and tertiary sulfonium compounds in higher plants. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 44, 357-384.

169. Rhodes, D., Handa S., Bressan R. A. (1986) Metabolic changes associated with adaptations of plant cells to water stress. Plant Physiology, 82, 890-903.

170. Roberts, D. M., Harmon A. C. (1992) Calcium-modulated proteins targets of intracellular calcium signals in higher plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 43, 375-414.

171. Romeis, T., Piedras P., Jones J. D. G. (2000) Resistance gene-dependent activation of a calcium-dependent protein kinase in the plant defense response. The Plant Cell, 12, 803-815.

172. Roy, M. and Wu, R. (2001) Arginine decarboxylase transgene expression and analysis of environmental stress tolerance in transgenic rice. Plant Sci., 160, 869-875.

173. Sabehat, A., Weiss D., Lurie S. (1998) Heat-shock proteins and cross-tolerance in plants. Hysiologia Plantarum, 103, 437-441.

174. Safarnejad A; Collin H.A., Bruce K.D., McNeilly T. (1996) Characterization of alfalfa( Medicago sativa L.) following in vitro selection for salt tolerance. Euphytica, 92, 55-61.

175. Sakamoto A., Alia, Murata N. (1998) Metabolic engineering of rice leading to biosynthesis of glycinebetaine and tolerance to salt and cold. Plant Mol Biol 38, p. 1011-1019.

176. Sakamoto A., Valverde R., Alia, Chen THH, Murata N. (2000) Transformation of Arabidopsis with the codA gene for choline oxidase enhances freezing tolerance of plants. Plant J 22, p. 449-453.

177. Samuel, R.A., W.O. Scott and R.G. Hoft. (1986) Modern Corn Production. 3rd ed. A&L Publish. Inc., Station A, Box F, Champaign, Illinois, USA.

178. Saneoka H., Nagasaka C., Hahn D.T., Yang W.-J., Premachandra G.S., Joly R.J., Rhodes D. (1995) Salt tolerance of glycine-betaine-deficient and containing maize lines. Plant Physiol., 107, 631-638.

179. Sawahel, W.A., and Hassan A.H. (2002) Generation of transgenic wheat plants producing high levels of the osmoprotectant proline. Biotech. Lett. 24, p, 721-725.

180. Schonfeld M.P., Richard J.C., Carver B.F., Mornhi N.W. (1988) Water relations in winter wheat as drought resistance indicators. Crop Sci., 28, 526-531.

181. Sergio J. O. and Power J. B. (1988) Selection for salt and drought tolerance in protoplast- and explast-drived tissue cultures of Colt cherry (Prunus avium x pseudocerasus). Tree Physiology, 5, 259-266.

182. Shabala S, Newman I, Whittington J, Juswono U. (1998) Protoplast ion fluxes: their measurement and variation with time, position and osmoticum. Planta, 204, 146-152.

183. Sinclair T.R., Ludlow M.M. Who taught plant thermodynamics? (1985) The unfulfilled potential of plant water potential. Aust.J.Plant Physiol., 12, 213-217.

184. Smirnoff N, Cumbes QJ (1989) Hydroxyl radical scavenging activity of compatible solutes. Phytochemistry, 28, 1057-1060.

185. Smith R.H., Bhashkaran S., Miller F.R. (1985) Screening for drought tolerance in sorghum using cell culture. In Vitro Cell and Dev. Biol., 21, 541-543.

186. Smith M.K., McComb J.A. (1983) Selection for NaCl-tolerance in cell cultures of Medicago sativa and recovery of plants from a NaCl-tolerant cell line. Plant Cell Rep., 2, 126-128.

187. Songstad D.D., Duncan D.R., Widholm J.M. (1990) Proline and polyamine involvement in chilling tolerance of maize suspension cultures. J. Exper. Bot., 41, 289-294.

188. Srivastava, P.K., Udono, H., Blachere, N.E., Li, Z. (1994) Heat shock proteins transfer peptides during antigen processing and CTL priming. Immunogenetics, 39, 93-98.

189. Srivastava D.K., Gupta V.K., Sharma D.R. (1994) Regeneration in water stress tolerant callus cultures of tomato (Lycopersicon esculentum L. cv. Solan Gold). Abstr. VIII Intern. Congr. "Plant Tissue and Cell Culture", Florence, Italy, pp. 124.

190. Steponkus PL, Uemura M, Joseph RA, Gilmour SJ, Thomashow MF (1998) Mode of action of the COR15a gene on the freezing tolerance of Arabidopsis thaliana. Proc Natl Acad Sci USA 95, 14570-14575.

191. Taiz, L., Zeiger E. (1998) Plant Physiology 3rd Edition. Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts, USA.

192. Takahashi, K., Isobe M., Muto S. (1997) An increase in cytosolic calcium ion concentration precedes hypoosmotic shock-induced activation of protein kinases in tobacco suspension culture cells. FEBS Letters, 401, 202-206.

193. Tantau, H., Dorffling K. (1991) Effect of chilling on physiological responces and changes inhormone level in two Euphorbia polcherinia varieties with different chilling tolerance. J. Plant Physiol., 13a, 934-940

194. Tantau, H., Balko C., Brettschneider B., Melz G., Dorffling K. (2004) Improved frost tolerance and winter survival in winter barley (Hordeum vulgare L.) by in vitro selection of proline overaccumulating lines. Euphytica, 139, 19-32.

195. Tarczynski MC, Jensen RG, Bohnert HJ (1993) Stress protection of transgenic tobacco by production of the osmolyte mannitol. Science, 259, 508-510

196. Thomas, R., Thieffry, D., Kaufrnan, M. (1995) Dynamical behavior of biological regulatory networks-1. Biological role of feedback loops andpractical use of the concept of the loop-characteristic state. Bull. Math. Biol., 57(2), 247-276.

197. Trewavas, A. J., Malho R. (1998) Ca.sup.2+. signaling in plant cells: the big network. Current Opinion in Plant Biology, 1, 428-433.

198. Van der Bulk R.W. (1991) Application of cell and tissue culture and in vitro selection for disease resistance breeding — a review. Euphytica, 56, 269-285.

199. Vannini A., Volpari C., Filocamo G., et al (2004) Crystal structure of a eukaryotic zinc-dependent histone deacetylase, human HDAC8, complexed with a hydroxamic acid inhibitor. Proc Natl Acad Sci USA 101, 15064-15069

200. Vanjildoq E, Bae TW, Riu KZ, Kim SY, Lee HY.(2005) Overexpression of Arabidopsis ABF3 gene enhances tolerance to drought and cold transgenic lettuce (Lactuca sativa). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 83,41-50.

201. Webb, A. A. R., Mcanish M. R., Taylor J. E., Hetherington A. M. (1996) Calcium ions as intracellular second messengers in higher plants. Advances in Botanical Research, 22, 45-96.

202. Wang, h., hAo, J., CheN, X., hAo, z., wANG, X., lou, y., PeNG, y., and Guo, z. (2007) Overexpression of rice WrKy89 enhances ultraviolet B tolerance and disease resistance in rice plants. Plant Molecular Biology, 65, 799-815.

203. Wesley B. Brace, Gregory O. Edmeades and Thomas C. Barker (2002) Molecular and physiological approaches to maize improvement for drought tolerance, Journal of Experimental Botany, 53(366), 13-25.

204. Wettstein, J. and Nelson J. (2003) Global warming threatens food shortages in developing countries. in the website http://www.futureharvest.org/news/climate.shtn as surfed on May 12,2003, e-mail: jwettstein@futureharvest.org

205. Widoretno, W., Megia R., dan Sudarsono. (2003) Reaksi embrio somatic kedelai terhadap poliethilene glicol dan penggunaannya untuk seleksi in vitro terhadap cekaman kekeringan. Hayati, 10(4), 134-139.

206. Winicov I. (1991) Characterization of salt tolerant alfalfa (Medicago sativa L.) plants regenerated from salt tolerant cell lines. Plant Cell Rep., 10, 561-564.

207. Winicov I. (1996) Characterization of rice (Oryza sativa L.) plants regenerated from salt tolerant cell lines. Plant Science, 113, 105-111.

208. Xu Y, Ashley T, Brainerd EE, Bronson RT, Meyn MS and Baltimore D (1996) Targeted disruption of ATM leads to growth retardation, chromosomal fragmentation during meiosis, immune defects, and thymic lymphoma. Genes Dev., 10,2411-2422.

209. Ye J.M., Kao K.N., Harvey B.L., Rossnagel B.G. (1987) Screening salt-tolerant barley genotypes via Fl-anther culture in salt stress media. Theor. Appl. Genet., 74, 426-429.

210. Yeo A. (1998) Molecular biology of salt tolerance in the context of whole-plant physiology. J. Exper. Bot., 49, 915-929.

211. Yeo H-J, Sawides SN, Iierr AB, Lanka E and Waksman G (2000) Crystal structure of the hexameric traffic ATPase of the Helicobacter pylori type IV secretion system. Mol Cell, 6,1461-1471.

212. Zair I., A. Chlyah K. Sabounji M. Tittahsen and H. Chlyah, (2003) Salt tolerance improvement in some wheat cultivars after application ofin vitro selection pressure. Plant Cell Tissue Organ Cult., 73,237-244.

213. Zaiz I., Chlyah A., Safounji K., Tuttahsen M., Chlyah H. (2003) Salt tolerance improvement in some wheat cultivars after application of in vitro selection pressure. Plant Cell Tissue Organ Culture, 73, 237-244.

214. Zhang, H. -X. and Blumwald, E. (2001) Transgenic salt-tolerant tomato plants accumulate salt in foliage but not in fruit. Nature Biotechnol. 19, 765-768.

215. Zhao C, Johnson b, Kositsup B, Beers E. (2000) Exploiting secondary growth in Arabidopsis. Construction of xylem and bark cDNA libraries and cloning of three xylem endopeptidases. Plant Physiology, 123, 1185-1196.

216. Zhu, B. C., Su, J., Chan, M. C., Verma, D. P. S., Fan, Y. L. and Wu, R. (1998) Over-expression of a A -pyrroline-5-carboxylate synthetase gene and analysis of tolerance to water-stress and salt-stress in transgenic rice. Plant Sci., 139,41-48.

Информация о работе

Хассан Али Мохаммед Аль-Холани
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.01.05

Диссертация

Получение стресс-толерантных растений кукурузы методом клеточной селекции - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы