Структурно-функциональные особенности бобово-ризобиального симбиоза

Новикова, Татьяна Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурно-функциональные особенности бобово-ризобиального симбиоза
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональные особенности бобово-ризобиального симбиоза"

На правах рукописи

НОВИКОВА Татьяна Ивановна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО

СИМБИОЗА

03.00.05 — «Ботаника» 03.00.12 — «Физиология и биохимия растений»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Новосибирск — 2004

Работа выполнена в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН, г. Новосибирск.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, проф.

Барахтенова Людмила Алексеевна; доктор биологических наук, с.н.с. Высочина Галина Ивановна;

доктор биологических наук, проф. Наплекова Надежда Николаевна.

Ведущая организация — Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск.

сертационного совета Д ирском ботаническом саде

СО РАН по адресу: ул. Золотодолинская, 101, г. Новосибирск-90, 630090. Факс: (383-2) 301-986.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.

Автореферат разослан « у » ^ 2004 г.

Защита состоится «

часов на заседании дис-

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Ершова Э. А.

Z0G5-4 IQOGO

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблемы сохранения окружающей среды и устойчивого развития сельского хозяйства стимулируют современный мульти-дисциплинарный подход к исследованиям, стратегическая цель которых — повышение интенсивности фиксации азота как за счет азотфиксирующего потенциала бобовых, так и путем создания новых симбиотических ассоциаций с небобовыми селькохозяйственными культурами.

Растения семейства Бобовые (Fabaceae Lindl.), благодаря своей уникальной способности вступать в симбиотические отношения с клубеньковыми бактериями, имеют «встроенный» источник азота, позволяющий им удовлетворять свои потребности в этом основном элементе питания при недостаточном содержании его в почве.

Симбиоз между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями основывается на сложной последовательности морфофизиологических изменений клеток партнеров. Начальные стадии взаимодействия инициируются каскадом сигналов, которыми симбионты обмениваются между собой, и сопровождаются серией молекулярных взаимодействий. Первичным сигналом служат специфические фенольные соединения (ФС), в частности флавоноиды, выделяемые корнями в ризосферу и вызывающие хемотаксис и экспрессию генов нодуляции у ризобий. В ответ бактерии синтезируют липохитоолигосахариды (Nod-факторы), запускающие программу развития корневых клубеньков. Аспекты молекулярного взаимодействия партнеров на начальных стадиях в основном известны, однако комплексный подход к использованию этих знаний для улучшения нодуляции и азотфиксации до сих пор не разработан. Не ясен и механизм регуляции более поздних этапов развития симбиоза.

Электронно-микроскопические исследования корневых клубеньков позволяют проследить взаимосвязь их структуры и функциональной активности. Морфоструктура клубеньков отдельных видов бобовых отражает различия как в инфекционном процессе, так и в программах органогенеза. Более того, эта характеристика симбиотических структур является важным таксономическим признаком и связана с эволюционным положением видов внутри семейства Fabaceae (Corby, 1981, 1988; Sprent, Raven, 1992; Doyle, 1998). Исследования морфологии, анатомии и развития клубеньков многочисленны, но касаются, главным образом, культурных растений. Детали морфоструктуры и онтогенеза клубеньков дикорастущих, особенно сибирских, видов, изучены недостаточно.

Цель и задачи исследования. Цель работы — выявление структурно-функциональных связей бобово-ризобиального симбиоза и определение механизмов повышения его эффективности.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1. Изучить ультраструктуру корневых клубеньков модельных дикорастущих сибирских видов и интродуцентов с помощью методов сканирующей

микроскопии.

2. Определить влияние нодуляции на фенольный метаболизм бобовых растений.

3. Проанализировать действие экзогенных фенольных соединений и физиологически активных веществ на симбиоз.

4. Разработать биотехнологические методы усиления эффективности симбиотической азотфиксации в полевых условиях.

5. Определить пути повышения устойчивости симбиотических ассоциаций при воздействии стрессовых факторов (температуры, засоления, нитратов).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Морфология бактероидов и особенности их распределения в растительных клетках специфичны на уровне вида.

2. Процесс нодуляции бобовых растений сопровождается активизацией метаболизма фенольных соединений, свидетельствующей об их участии в регуляции онтогенеза корневых клубеньков.

3. Ряд природных фенольных соединений в низких концентрациях стимулирует нодуляцию и азотфиксацию, повышает устойчивость симбиоза к стрессам, что является основой для создания биотехнологических препаратов, способствующих увеличению продуктивности бобовых культур.

Научная новизна. Впервые с помощью метода сканирующей микроскопии

проанализирована структура корневых клубеньков 16 модельных видов

(дикорастущих и интродуцентов) из 6 триб подсемейства Рарйюпо1йеае

семейства РаЬасеае и показана ее специфичность на уровне вида. При

изучении фенольного метаболизма в корнях и корневых клубеньках линий

гороха, различающихся по уровню симбиотической активности, впервые

обнаружен специфический фермент флавонолоксидаза. Установлен

стимулирующий эффект низких концентраций ряда фенольных соединений на

нодуляцию и азотфиксацию. Проведен анализ взаимосвязи структуры и

функциональной активности симбиотических систем при различных типах

стрессовых воздействий.

Практическая значимость. Полученные нами данные, касающиеся

особенностей функционирования симбиотических систем в стрессовых

условиях, позволяют определить новые подходы к решению задачи

повышения устойчивости симбиоза к экстремальным факторам среды.

Результаты полевых испытаний, показавшие эффективность комплексного

использования изучаемых фенольных соединений и нитрагина, рекомендуется

учитывать при разработке новых биотехнологических методов повышения

продуктивности бобовых культур.

Апробация работы. Результаты работы были отражены в докладах на

конференциях молодых ученых ботанических садов СССР (Каунас, 1979;

Белая церковь, 1984), IV и V симпозиумах по фенольным соединениям

(Ташкент, 1982; Таллинн, 1987), на 7, 8, и 9 Баховских коллоквиумах по

азотфиксации (Тбилиси, 1983; Кобулети, 1988; Москва, 1995), VII съезде

Всесоюзного микробиологического общества (Алма-Ата, 1985),

Международном симпозиуме по физиологии, биохимии, генетике

солеустойчивбсти растений (Ташкент, 1992), II, III и V съездах физиологов | А*

; ч-ы/яа* 2

: -«.о* ее

растений (Минск, 1992; С.-Петербург, 1993; Москва, 1999), Международном симпозиуме по роли фенольных соединений в устойчивости растений (Германия, 1993), X Международном Конгрессе по азотфиксации (С.-Петербург, 1995), Международном симпозиуме по стрессу (Москва, 1996), VIII Международном Конгрессе по бактериологии и прикладной микробиологии (Иерусалим, 1997), Всероссийском совещании в честь 120-летия ТГУ (Томск, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, включая коллективную монографию.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 225 страницах машинописного текста, состоит из введения, 8 глав, заключения, списка литературы, и включает 57 рисунков и 21 таблицу. Список литературы состоит из 442 источников, в том числе 359 — иностранных авторов.

ГЛАВА I. ГЕНЕАЛОГИЯ БОБОВО-РИЗОБИАЛЫЮГО СИМБИОЗА

Со времени открытия Г. Гельригеля и Г. Вильфарта (Hellriegel, Wilfarth, 1888), обнаруживших, что клубеньковые бактерии являются источником фиксированного азота у бобовых, исследователи задавались вопросом: почему бобовые? Какие уникальные особенности бобовых, отсутствующие у других видов, предрасполагают к нодуляции? Хотя на настоящий момент не у всех видов бобовых обнаружены клубеньки, способность к их формированию считается важнейшей привилегией этого семейства.

В разделе 1.1. приведена схема и подробно описаны стадии морфогенеза клубенька недетерминированного типа. Предполагается, что интегральная программа развития клубеньков составлена не из линейной цепочки стадий, каждая из которых начинается после успешного завершения всех предыдущих, а из нескольких подпрограмм, которые выполняются в определенной степени независимо друг от друга (Provorov et al., 2002).

Далее в разделе 1.2. рассмотрены факты и гипотезы, касающиеся эволюции симбиоза. Ключевым вопросом филогенетических исследований нодуляции бобовых является вопрос: была ли способность бобовых к образованию клубеньков результатом единственного или множественных событий. По мнению Д. Солтиса с соавторами, изучавшими нуклеотидные последовательности rbcL гена ДНК хлоропластов, семейства растений, вступающих в ризобиальный или актиноризный симбиозы, принадлежат к одной большой линии Розидов I (Rosid clade I), возможно, имеющей общего предка и характеризующейся предрасположенностью к нодуляции (Soltis et al., 1995). Однако не ясно, в чем же заключается предрасположенность. Как справедливо замечает Д. Доул, «предрасположенность» и «возникновение» — разные понятия (Doyle, 1998). По мнению исследователя, также изучавшего rbcL последовательности ДНК хлоропластов, нодуляция возникала трижды независимо в каждом подсемействе бобовых: один раз у цезальпиниевых, один раз у мимозовых и один раз у мотыльковых (Doyle et al., 1997). В то же время, по мнению того же автора, трудно представить, что такой сложнейший

феномен, как нодуляция, мог возникнуть независимо много раз. Потеря способности к клубенькообразованию более вероятна у некоторых видов бобовых, чем ее многократное приобретение (Doyle, 1998). В обзоре также анализируется важнейший вопрос о существовании коэволюции бобовых и ризобий. По мнению С. Ферия и Д. Спрент, рассматривающих структуру клубеньков в контексте адаптации растения-хозяина к микросимбионту, клубеньки эволюционно «продвинутых» видов более адаптированы к бактериям и имеют более высокое содержание азотфиксирующих клеток на единицу объема инфицированной ткани по сравнению с «примитивными» (Faria, Sprent, 1994). Однако ситуация с эволюционной «продвинутостью» типов клубеньков хаотична и не до конца ясна (Sprent, 1994). По мнению А. Хирш с соавторами эволюция бобово-ризобиального симбиоза напоминает скорее «переплетенный гобелен», чем непрерывную нить (Hirsch et al., 2001).

В разделе 1.3. рассмотрены вопросы регуляции развития симбиоза. Образование азотфиксирующих клубеньков является сложнейшим событием, требующим тонкой координации экспрессии генов двух организмов с различными уровнями организации — прокариотическим и эукариотическим. Симбиотические отношения демонстрируют высокую степень специфичности, так как, только при определенных комбинациях между растением-хозяином и Rhizobium возможно установление азотфиксирующего симбиоза. Узнавание партнерами друг друга и запуск последовательности событий, ведущих к образованию азотфиксирующих клубеньков, осуществляются посредством обмена молекулярными сигналами, вырабатываемыми каждым из симбионтов. Проведен анализ последних достижений в изучении регуляции начальных стадий узнавания и последующего развития симбиоза, приведена модельная схема регуляции симбиоза (Broughton et al., 2000), показана особая роль фенольных соединений в инициации и формировании клубеньков. В заключение обзора подчеркнута важность использования полученных знаний по основным аспектам молекулярного взаимодействия партнеров для улучшения нодуляции и азотфиксации бобовых.

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Объекты исследования

Объектами исследования для сканирующей микроскопии служили корневые клубеньки 16 модельных видов растений из 6 триб подсемейства Papilionoideae семейства Fabaceae. Для проведения лабораторных опытов использовали Trifolium pratense L., Glycine max (L.) Merr. Полевые испытания проводили на сое сортов Омская-3, Северная-4, Сибниик-1, ВНИИС-1 и люцерне сорта Тулунская. Также в работе использовали уникальную коллекцию сортов и мутантов гороха, различающихся по симбиотической активности, созданную д.б.н. К.К. Сидоровой (ИЦиГ СО РАН).

При проведении лабораторных и полевых опытов в качестве микросимбионтов использовали следующие штаммы клубеньковых бактерий: Bradyrhizobium japonicum (штаммы 877, 648а), Rhizobium trifolii (штаммы — 159,

318, 348), Rhizobium meliloti (штаммы 18, 425a), Rhizobium leguminosarum (250a). Штаммы привлекали из коллекций лаборатории биотехнологии ЦСБС СО РАН и ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии РАСХН (г. С.-Петербург).

Выбор фенольных соединений в опытах по их экзогенному применению определялся присутствием последних в экстрактах бобовых растений. В работе использовали ФС, относящиеся к трем основным группам — флавонолы (кверцетин, кверцетин-3-глюкозид, рутин, дигидрокверцетин), оксикумарины (эскулетин, эскулин) и фенолокислоты (галловая, ванилиновая, салициловая).

Методы исследования

Качественный состав фенольных соединений изучали с помощью методов хроматографии на бумаге, в тонком слое целлюлозы и на колонках полиамида. Количественное содержание растворимых фенольных соединений оценивали по методу Хиллиса и Суэйна (Hillis, Swain, 1959).

Активность фенилаланин-аммиак-лиазы (ФАЛ) определяли спектрофото-метрически, измеряя образование транс-коричной кислоты из L-фенилаланина по поглощению при 290 нм согласно методике Цукера (Zucker, 1968). При определении пероксидазной активности в качестве субстратов использовали кверцетин и кофейную кислоту. Активность оценивали по уменьшению оптической плотности при 375 нм (максимум поглощения кверцетина) и по убыли кофейной кислоты при 287 нм (Жанаева, 1990). Флавонолоксидазную активность определяли аналогично пероксидазной, используя в качестве субстрата кверцетин, но в отсутствие перекиси водорода (Жанаева и др., 1986).

Для измерения уровня азотфиксации использовали газо-хроматографический метод определения активности нитрогеназы (Hardy, 1968).

Структуру клубеньков изучали методами световой, электронной трансмиссионной и сканирующей микроскопии. Компьютерный морфометрический анализ микрофотографий проводили с помощью прибора MOP Videoplan (Германия).

Описание экспериментов

Приведены схемы микровегетационных опытов, вегетационных экспериментов, опытов по тепловому, хлоридному и нитратному стрессам. В каждой серии проведено по 2-3 независимых эксперимента, имеющих 3-5 биологических и 2-3 аналитических повторности. Достоверность различий рассчитывали при помощи критерия Стьюдента. На рисунках и в таблицах представлены средние арифметические и их стандартные ошибки.

ГЛАВА III. МОРФОСТРУКТУРА КОРНЕВЫХ КЛУБЕНЬКОВ

БОБОВЫХ

Исследователи, изучавшие способность растений семейства бобовых образовывать азотфиксирующие клубеньки, неоднократно пытались найти связь между их формой и систематическим положением растений-хозяев. Г. Корби впервые обнаружил морфологическое сходство клубеньков на уровне триб (Corby, 1981). Согласно его классификации, клубеньки делятся на

разветвленные и простые, включающие по 3 типа, названные в соответствии с родами растений, для которых они наиболее характерны: астрагалоидные, кроталариоидные, люпиноидные, эшиноменоидные, десмодиоидные и мукуноидные (Corby, 1981). По мнению автора, существовала определенная эволюционная последовательность появления разных типов клубеньков, поэтому морфоструктура может рассматриваться как один из признаков для определения сходства или различия отдельных таксонов. В этом аспекте нами проведено исследование строения корневых клубеньков нескольких модельных видов бобовых Сибири с помощью метода сканирующей микроскопии, позволяющего изучать морфологию бактероидов, инфекционных нитей, а также некоторых органелл.

Объектами исследований служили корневые клубеньки следующих 16 модельных видов растений из 6 триб подсемейства Papilionoideae: Trifolium pratense L., T. repens L., T. pannonicum L. и T. lupinaster L. (триба Trifolieae, род Trifolium)-, Astragalus cicer L., A. falcatus Lam. (род Astragalus); Oxytropis deflexa Pallas DC, солодка уральская Glyccyrrhiza uralensis Fisch, (триба Galegeae); Genista tinctoria L., Lupinus polyphyllus Lindley (триба Genisteaé)-, Hedysarum austrosibiricum B. Fedtsch., Onobrichis arenaria (Kit.) DC. (триба Hedysareae); Vicia sativa L., Pisum sativum, Lathyrus pratensis L. (триба Vicieae); Lotus ucrainicum Klokov (триба Loteae). Клубеньки собирали в природных условиях и на участках экспозиции кормовых растений природной флоры ЦСБС СО РАН в фазу цветения растений.

Известно, что форма клубеньков определяется в значительной степени типом меристемы. Изучаемые виды бобовых по морфологии клубеньков можно разделить на три группы. Для первой группы, включающей клевера, астрагалы, эспарцет, чину, вику, дрок, остролодочник, солодку, горох, характерны клубеньки с апикальным расположением меристемы. Структура этих клубеньков, однотипна, они содержат все специфичные зоны (коровую, меристематическую, бакте-роидную и дегенеративную), имеют недетерминированный рост и открытый тип проводящей системы. Эти клубеньки соответствуют астрагалоидному или кроталароидному типу по классификации Г. Корби (Corby, 1981).

Клубеньки люпина с базилатеральной меристемой имеют те же зоны, но расположены они от центра к периферии: бактероидная, меристематическая, коровая. Для них также характерен недетерминированный рост и незамкнутая проводящая система, но проводящие пучки располагаются в центре. По классификации Г. Корби они выделены в отдельный люпиноидный тип.

К третьей группе — десмодиоидному типу по Г. Корби — из изучаемых видов следует отнести лядвенец. Инициальные клубеньки имеют сферический тип меристемы, что в дальнейшем дает формирование клубеньков круглой формы. Для лядвенца украинского характерен детерминированный рост и открытый тип проводящей системы.

Инфекционные нити (ИН) являются гранью взаимодействия между макро-и микросимбионтами. У видов с апикальным и сферическим типами меристемы в одной и той же бактероидсодержащей клетке можно наблюдать и гладкие плотные ИН, и шероховатые, и разрыхленные, сквозь которые

видны бактерии (рис. 1). Степень шероховатости нитей может варьировать. Так, нити у солодки уральской отличаются значительными отложениями на поверхности в виде "нашлепок".

Интересные данные получены при изучении ИН люпина. Их далеко не всегда удается обнаружить, поэтому некоторые исследователи вслед за М. Бейеринком (Bejerinck, 1894) считают, что у люпина заражение идет иным путем, не через нити. По нашим данным при изучении молодых клубеньков люпина удается обнаружить ИН (рис. 1). В процессе заражения клеток можно наблюдать выход бактерий через пузыревидные вздутия из гладкой плотной нити. Иную структуру имеют ИН в зрелых бактероидсодержащих клетках. Они представляют собой рыхлый, неплотный тяж, связывающий колонии бактерий, который в дальнейшем распадается.

Явные межвидовые различия обнаружены при изучении морфологии бактероидов. Для Trifolium lupinaster характерны некрупные, палочковидные бактероиды, уложенные в клетке пакетами, связанными между собой (рис. 2). Бактероиды Т. pannonicum также палочковидные, но более вытянуты по продольной оси, лежат в клетке менее упорядоченно. В клубеньках Т. pratense

Рис. 1. Инфекционные нити корневых клубеньков: а — Trifolium lupinaster, 2700х; б — Glycyrrhiza uralensis, бОООх; в, г — Lupinus polyphyllus, в — 1500х, г — 4000х; ин — инфекционная нить, пв — пузыревидное вздутие.

мы наблюдали бактероиды булавовидной формы. Наибольшей полиморф-ностью, отражающей уровень дифференциации, отличаются бактероиды Т repens — палочковидные, булавовидные, разветвленные. По увеличению степени полиморфности бактероидов можно составить ряд Т lupinaster — Т. pannonicum— Т. pratense— Т. repens.

Рис. 2. Морфология бактероидов клубеньков растений рода Trifolium: А — Т. lupinaster, бОООх; Б — Т. pannonicum, ЮООх; В — Т. pratense, 4000х; Г — Т repens, бОООх; б — бактероиды, гк — гранулы крахмала.

У солодки уральской бактероиды имеют палочковидную структуру, они связаны между собой как бы "лоскутами". У остролодочника наклоненного, входящего в одну трибу с солодкой (Са^еае), бактероиды представляют собой короткие, неравномерно утолщенные палочки. Два вида астрагалов из этой же трибы имеют некрупные бактероиды, но если у астрагала нутового они "угловатые", то для астрагала серповидного характерны округлые, иногда продолговатые бактероиды.

Из трибы УШеае нами проанализировано 3 вида, и каждый из них отличался по форме бактероидов от других: у вики — полиморфные бактероиды, у чины бактероиды имеют вид неровных комочков, а у гороха — слегка искривленных палочек. Бактероиды люпина также имеют вид палочек, но, в отличие от гороха, тонких и длинных. Особенностью бактероидов дрока

красильного, входящего в одну трибу (Genisteae) с люпином, является связь со структурами, подобными оболочке растительной клетки.

Из трибы Hedysareae изучены два вида. У копеечника южносибирского бактероиды имеют вид тонких, вытянутых, искривленных палочек, а эспарцет песчаный имеет более крупные бактероиды округлой или палочковидной формы. Бактероиды лядвенца (триба Loteae), представленны палочками, слегка утолщенными на одном конце и связанными между собой нитевидными образованиями.

Полученные нами данные наглядно демонстрируют, что морфология бактероидов является видовым признаком. Явные видовые отличия формы бактероидов показаны как при анализе бактероидной ткани клубеньков в пределах родов (Trifolium, Astragalus), так и при сравнении триб. Отмечены некоторые видовые особенности "упаковки" бактероидов в клетках: так у Trifolium lupinaster бактероиды лежат пакетами, у Glycyrrhiza uralensis — связаны тонкими "лоскутами", а у Genista tinctoria — более плотными фрагментами. Установлено сходство в строении инфекционных нитей у всех изученных видов. Исключение составляет люпин многолистный, у которого нити встречаются только в молодых клубеньках.

ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ НОДУЛЯЦИИ НА ФЕНОЛЬНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ БОБОВЫХ

Проведено исследование метаболизма фенольных соединений в растениях семейства бобовых при инокуляции клубеньковыми бактериями. В работе определяли активность фенилаланин-аммиак-лиазы (ФАЛ), ключевого фермента биосинтеза, содержание и качественный состав ФС, активность окисляющих их ферментов (флавонолоксидазы, пероксидазы) в корнях и клубеньках бобовых в процессе развития симбиоза.

Активность фенилаланин-аммиак-лиазы и содержание растворимых фенольных соединений в проростках сои на ранних стадиях развития симбиоза

Анализ суммарного содержания ФС через 24-96 часов после инокуляции проростков сои клубеньковыми бактериями показал, что на фоне активного роста проростков наибольшее количество фенольных соединений отмечено через 24 часа, затем их содержание уменьшается (48 час), к 96 часам наблюдается незначительное накопление этих соединений. При этом содержание растворимых фенольных соединений в нодулированных проростках выше, чем в контроле в течение всего изучаемого периода. Активность ФАЛ максимальна в проростках через 24 часа после инокуляции, что коррелирует с высоким содержанием ФС. Далее активность фермента снижается, несмотря на возрастание содержания растворимых фенольных соединений. По-видимому, потенциал активности ФАЛ достаточен для их биосинтеза. Следует отметить более высокую активность фермента в нодулированном варианте на всех этапах опыта.

Активность ФАЛ и динамика содержания растворимых фенольных соединений в нодулированных корнях сои в процессе вегетации

При изучении влияния нодуляции на метаболизм ФС в растениях сои в процессе вегетации нами установлено, что по мере роста растений количество ФС увеличивается как в инокулированных, так и неинокулированных корнях. Однако, если в фазе появления первого настоящего листа содержание ФС в контрольном и опытном вариантах близко, то в процессе развития сои различие по этому показателю увеличивается. В фазе бутонизации содержание растворимых ФС в корнях нодулированных растений в 1,3 раза выше, чем в контрольных.

При изучении активности ФАЛ отмечено, что по мере развития растений сои активность фермента растет. Вместе с тем, уровень активности фермента в нодулированных корнях значительно превышает уровень активности в контрольных во все изученные фазы развития растений. Различия между вариантами по активности фермента достигают максимума в фазе бутонизации, что коррелирует с данными по накоплению ФС. Удельная активность фермента в этой фазе в нодулированных корнях увеличилась по сравнению с активностью в фазе раскрытия первого настоящего листа в 3,4 раза

Активность ФАЛ в корневых клубеньках сои в фазе бутонизации в 1,7 раза выше, чем в нодулированных корнях, и в два раза превышает уровень активности фермента в ненодулированных корнях. Высокая активность фермента соответствует накоплению растворимых фенольных соединений.

Изучение фенольного состава корней и клубеньков сортов и мутантных линий гороха, различающихся по симбиотической активности

Дальнейшее исследование фенольного метаболизма бобовых растений при нодуляции проведено на сортах и симбиотических мутантных линиях гороха из коллекции д.б.н. К.К. Сидоровой (ИЦиГ СО РАН).

Анализ этанольных экстрактов корней гороха, отличающихся по симбиотической активности, проведенный с помощью хроматографических методов, показал различия по качественному составу фенольных соединений между линиями и по фазам онтогенеза. Важно заметить, что накопление фенольных соединений к фазе цветения происходит в корнях независимо от способности сорта или линии к инокуляции и связано, по-видимому, с онтогенетическим развитием растений. Эти данные согласуются с результатами Чо и Харпера, показавшими, что по мере роста в корнях как инокулированных, так и неинокулированных растений сои количество изофлавоноидов увеличивается (Cho, Harper, 1991).

Фенольные комплексы клубеньков сортов Рамонский 77 и Торсдаг различаются между собой, но в целом они значительно богаче по составу, чем корни, что указывает на высокую активность метаболизма в клубеньках. Это особенно проявляется в фазу цветения (19 дней), когда уровень азотфиксации максимален (рис. 3). Обнаружены значительные различия качественного состава экстрактов клубеньков изучаемых сортов: клубеньковые фракции Торсдаг, возможно, содержат полиметилированные флавоноиды, отсутствующие в

клубеньках сорта Рамонский 77. Учитывая, что азотфиксация в клубеньках последнего сорта на азотном фоне очень низка в отличие от активной фиксации у Торсдаг, можно предположить участие этих флавоноидов в регуляции процесса.

0.8

Оо О

0 О о

0.6.

0.4-

0.2 .

О О о

О О §

о С> о сэ о

о о о

О О О

о о о> о О О

о о

о сэ

О О о О

О О

СР о о о о

11 16 19 Торсдаг

И 19 19

Рамонский 77 клубеньки

11 15 19 Торсдаг

11 13 19 Рамонский 77

корни

Рис. 3. Схема тонкослойной хроматограммы этанольных экстрактов клубеньков и корней сортов Рамонский 77, Торсдаг, фиксированных через 11, 15 и 19 дней после инокуляции (силикагель 60 ¥254, система бензол:этанол — 92:8).

Активность окислительных ферментов (пероксидазы, флавонолоксидазы) в корнях и клубеньках различных сортов гороха

Исследовали активность ферментов, участвующих в катаболизме фенольных соединений: пероксидазы и флавонолоксидазы. В качестве объектов исследования использовали сорта гороха: Торсдаг, Рамонский 77 и полученный из него суперклубеньковый мутант К301, выращенные на

нитратном фоне. Для анализа ферментативной активности корни и клубеньки отбирали в фазы бутонизации, цветения и зеленых бобов.

Полученные результаты показали усиление катаболизма фенольных соединений в корнях и клубеньках сортов Рамонский 77, Торсдаг и суперклубенькового мутанта К301 на стадии зеленых бобов, когда происходит снижение азотфиксации и начинается старение клубеньков. Хотя флавонолоксидаза и пероксидаза катализируют одну и ту же реакцию, их роли в метаболизме флавонолов различны (Жанаева и др., 1986). Флавонолоксидаза имеет узкую субстратную специфичность — ее действие строго ограничивается флавонолами, незамещенными в положении С3 и имеющими незамещенную 3', 4'- диоксигруппировку в кольце В, в то время как пероксидаза характеризуется широким спектром действия и мощным каталитическим эффектом. Так как, по нашим данным, в корнях и клубеньках обнаружена активность обоих ферментов, следовательно, одновременно происходят и реакции превращения флавоноидов без глубокого разрушения их структуры при участии флавонолоксидазы и глубокое пероксидазное разрушение фенольных соединений. По соотношению активностей мы можем судить о направленности процессов: показан рост активности неспецифического фермента — пероксидазы к фазе зеленых бобов, и в корнях, и в клубеньках у растений всех изученных сортов, тогда как активность флавонолоксидазы увеличивалась только в клубеньках у сорта Рамонский 77 и его суперклубенькового мутанта К301, у сорта Торсдаг существенных изменений не наблюдалось. Важно заметить, что флавонолоксидазная активность обнаружена в корнях и корневых клубеньках впервые. На основе данного опыта трудно определить, участвуют ли бактерии в деградации флавоноидов в клубеньках, однако в целом следует указать на активизацию фенольного метаболизма, особенно в клубеньках суперклубенькового мутанта К301.

Результаты модельного опыта с использованием дифференциального спектрофотометрирования, показавшего, что при наличии двух субстратов — кверцетина и ИУК — происходит окисление кверцетина, свидетельствуют о защитном действии последнего как конкурентного субстрата при окислении ИУК.

ГЛАВА V. ДЕЙСТВИЕ ЭКЗОГЕННЫХ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

НА СИМБИОЗ

Суммируя собственные и литературные данные, следует отметить высокую степень лабильности фенольного метаболизма бобовых растений при нодуляции (Новикова, Цейтлина, 1988; Peters, Verma, 1990; Downie, 1994; Phillips, Streit, 1996; Spaink et al., 1998; Новикова, Сидорова, 2003). М. Йелтон с соавторами установили, что экстракты из некоторых растений индуцируют транскрипцию генов нодуляции в Я meliloti даже когда корневые экссудаты из этих же растений не вызывают экспрессии (Yelton et al., 1987). В связи с этим возникает вопрос о влиянии фенольных соединений, содержащихся в бобовых растениях, на процесс нодуляции и азотфиксации.

Влияние фенолокислот, оксикумаринов, флавонолов на образование клубеньков у клевера лугового

Результаты микровегетационных опытов по экзогенному действию различных ФС на нодуляцию показали, что в низких концентрациях 0,001-1,0 мкМ фенолокислоты (галловая, ванилиновая), кумарины (эскулетин, эскулин), флавонолы (кверцетин и его производные) стимулируют образование клубеньков до 240% по сравнению с контролем (рис. 4). С увеличением концентрации ФС до 10-100 мкМ стимулирующий эффект у большинства испытанных соединений переходит в ингибирующий. Салициловая кислота во всех изученных концентрациях ингибировала нодуляцию клевера лугового (Новикова, Яковлева, 1988;Novikova, 1994).

Действие флавонолов и оксикумаринов на нитрогеназную активность

Полученные нами данные по стимулирующему действию ФС на образование клубеньков привели к необходимости оценки уровня азотфиксации в этих опытах, так как далеко не всегда увеличение количества клубеньков сопряжено с их эффективностью (Haser et al., 1992). Объектом исследования служили растения клевера лугового Trifolium pratense L., инокулированные Rhizobium trifolii (318 штамм, коллекция ЦСБС). Из фенольных соединений использовали флавонолы (кверцетин, рутин) и кумарины (эскулетин, эскулин) в концентрации 0,1 мкМ.

Полученные данные показали, что изучаемые ФС существенно повышают активность нитрогеназы в клубеньках: уровень азотфиксации возрос в 4-6 раз по сравнению с контролем (табл. 1). Усиление азотфиксации происходит не только за счет возрастания количества клубеньков, но и в результате повышения удельной нитрогеназной активности. Это приводит к повышению продуктивности растений: в опытных вариантах отмечено увеличение сухой массы растений и содержания в них белка.

Таблица 1

Влияние ФС на азотфиксирующую активность клевера лугового

Вещества, 0,1 мкМ Количество клубеньков Нитрогеназная активность, нмоль С2Н4 мин^расг'1 Удельная нитрогеназная активность, нмоль С2Н4 мин"' клуб. '1

Кверцетин 32,6+3,1 2,23 ± 0,29 0,068

Рутин 28,3 ± 2,3 1.49 ±0,18 0,053

Эскулетин 32,0 ±2,8 1,82 ±0,19 0,057

Эскулин 30,2 ±2,9 2,31 ±0,23 0,076

Контроль 11,8 ±1,9 0,34 ± 0,04 0,029

Рис. 4. Действие фенолокислот, оксикумаринов и флавонолов на нодуляцию клевера лугового.

Ультраструктура корневых клубеньков при действии ФС

Вопрос о связи эффективности симбиоза с ультраструктурой клубеньковой ткани давно привлекал внимание исследователей. Некоторым из них удалось обнаружить различия в структуре эффективных и неэффективных клубеньков (Pankhurst, 1974; Newcomb et al., 1977; Lin et al., 1987; Андреева, 1985). Другие исследователи, например, Ф. Холл (Holl, 1973), Ф. Бердженсен (Bergersen, 1974), не выявили каких-либо изменений. Сравнение ультраструктуры двух эффективных симбиотических систем, различающихся по уровню фиксации азота, представляется более сложной задачей, чем сравнение эффективного симбиоза с неэффективным. Тем не менее, нам удалось установить некоторые различия этих систем.

При изучении зрелой бактероидной ткани в опытном варианте, в отличие от контрольного, отмечено преобладание клеток, заполненных очень крупными бактероидами, содержащими округлые осмиофильные включения. Возможно, что стимулирующее действие ФС на симбиоз на ультраструктурном уровне проявляется в значительном увеличении объема бактероидов, поскольку известна корреляция эффективности симбиоза с размерами бактериальных клеток (Bergersen, 1955).

Использование модельных ассоциаций Rhizobium-корневые каллусы бобовых для изучения активности ФС

В качестве тест-системы для оценки действия изучаемых ФС использовали ассоциации Rhizobium — корневые каллусы бобовых, моделирующие бобово-ризобиальный симбиоз. В работе исследовали совместимую пару симбионтов (Rhizobium trifolii — каллус Trifolium pratense) и несовместимую (Rhizobium trifolii— каллус Onobrihis sibiricá).

По полученным данным, азотфиксация в контроле максимальна в совместимом варианте. Внесение в среду выращивания рутина (0,1 мкМ) повысило нитрогеназную активность как в совместимой, так и несовместимой комбинациях (табл. 2).

Таблица 2

Уровень нитрогеназной активности в модельных ассоциациях

Ассоциация Вариант Нитрогеназная активность, нмоль С2Н4 mhh'V

Клевер - R trifolii Контроль 3,13 + 0,39

Клевер-/? trifolii Рутин 6,74 + 0,52

Эспарцет-Л trifolii Контроль 0,46 ± 0,04

Эспарцет - Я trifolii Рутин 7,90 ±0,61

Анализ азотфиксации в модельных системах через 4, 8, 12 дней после ее образования при внесении в среду кверцетина показал, что нитрогеназная

активность Rhizobium максимальна через 4 дня, затем снижается (12 дней) как на фоне флавонола, так и в контроле. При этом активность азотфиксации в опытной ассоциации выше, чем в контрольной во все сроки. Кверцетин также увеличил процент прироста каллусной массы. В то же время через 12 дней наблюдали угнетение развития как опытной, так и контрольной ассоциаций, что согласуется с данными об ингибирующем действии бактеризации на рост каллусов при длительном культивировании (Мамедов, 1979).

Изучение химического строения ФС, стимулирующих симбиоз, позволяет проследить связь структуры и функций этих соединений. Г. Стенлид высказал предположение, что незначительные изменения в структуре флавоноидов приводят к изменениям их функциональных свойств (Stenlid, 1970). В проявлении биологической активности флавонолов большую роль играют гидроксильные группы, их количество, местоположение, а также наличие заместителей (сахаров, метальных групп и пр.). В молекуле кверцетина — 5 гидроксильных групп, что обусловливает высокую биологическую активность этого флавонола. Если в высоких концентрациях кверцетин действует как ингибитор многих биологических процессов — роста, энергетики хлоро-пластов и митохондрий (Музафаров, Залецкая, 1977; Harborne,Williams, 2000), то в низких является индуктором экспрессии генов нодуляции у ризобий (Djordjevic et al., 1987). Интересно, что при гликозидировании кверцетина наблюдается усиление стимуляции нодуляции. Экспериментально доказано, что гликозидирование повышает растворимость ФС, их подвижность и является способом детоксикации (Запрометов, 1996).

Показано, что некоторые соединения этого класса вторичных соединений могут ингибировать транспорт ауксина (Jacobs, Rubery, 1988) и его превращения (Stenlid, 1963) in vitro. Причем, поскольку незначительные вариации в структуре ФС приводят к существенному изменению их активности, эти соединения являются гибкими регуляторами ИУК-оксидазы, определяющей уровень ауксина в ткани. Флавоноиды, ингибирующие ИУК-оксидазу, могут действовать как альтернативные субстраты для пероксидазы и защищать ауксин от окисления (Новикова, Сидорова, 2003).

Для фенолкарбоновых кислот, также как и для других фенольных соединений, характерна полифункциональность. В частности многие соединения данной группы, взаимодействуя с фитогормонами, играют заметную роль в процессах роста и развития растений (Ray et al., 1980; Мийдла и др., 1982). Эффект соединений также зависит и от локальной концентрации: в опытах in vitro показано, что феруловая (Gortner et al., 1958) и п-гидроксибензольная кислоты (Pilet, 1966) ингибируют ИУК-оксидазу при высокой концентрации, но ускоряют разрушение ауксина при низкой.

Данные по ингибированию нодуляции клевера лугового салициловой кислотой согласуются с недавней работой голландских исследователей (Van Spronsen et al., 2003), раскрывших механизм действия этой фенолокислоты. Установлено, что салициловая кислота блокирует нодуляцию вики Rhizobium leguminosarum bv. viciae и других бобовых, формирующих недетерминированные клубеньки, ингибируя морфогенное действие Nod факторов.

Напротив, при действии этого соединения на бобовые с детерминированными клубеньками ингибирующего эффекта не наблюдается (Van Spronsen, et al., 2003). Эти данные представляют значительный интерес, так как известно, что Nod факторы, продуцируемые ризобиями, индуцирующими образование недетерминированных клубеньков, имеют в качестве боковых групп цепочки ацилированных полиненасыщенных жирных кислот, в то время как бактерии, вызывающие формирование детерминированных клубеньков, насыщенные или мононенасыщенные ацилированные остатки (Kamst et al., 1998). Салициловая кислота может служить полезным инструментом для изучения фундаментальных различий между сигнальной трансдукцией у растений с детерминированными и недетерминированными клубеньками.

ГЛАВА VI. ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА СИМБИОЗ

Влияние гиббереллинов на образование клубеньков

Растительные фитогормоны занимают особое место в регуляции симбиотических взаимоотношений. В то же время, если участие ауксина и цитокинина, как регуляторов клеточного деления и дифференциации клубеньков, не требует доказательств, то роль гиббереллинов в симбиозе остается не ясной (Hirsch, 1997). Ризобии активно синтезируют эти фитогормоны: содержание гиббереллинов в клубеньках на несколько порядков выше, чем в корнях, однако данных о связи между содержанием гиббереллинов и функциональной активностью симбиоза малочисленны (Dullart, Duba, 1970; Williams, De Mattorca, 1982).

В нашей работе проведено исследование экзогенного действия гиббереллинов А3 и А7 на нодуляцию и азотфиксацию клевера лугового Trifoliium pratense L. в условиях микровегетационных опытов.

Гиббереллин Аз стимулировал нодуляцию в концентрациях 0,001-1,0 мкМ в 1,5-2 раза, при этом увеличилась нитрогеназная активность растений, но удельная нитрогеназная активность, рассчитанная на один клубенек, снижалась. Длина корней меньше, чем в контроле, высота же растений незначительно увеличивалась.

Гиббереллин А7 эффективен в концентрациях 0,001-1,0 мкМ — количество клубеньков увеличивалось на 16-57%, нитрогеназная активность растений повышалась при действии 0,1 мкМ. Удельная нитрогеназная активность ниже, чем в контроле. Ростовые показатели — на уровне контрольного варианта.

Гиббереллин А3 более эффективно воздействует на нодуляцию и азотфиксацию растений, чем А7. По литературным данным гиббереллин Аз присутствует в клубеньках бобовых, и, по-видимому, участвует в регуляции симбиоза (Dobert et al., 1992). Показано, что применение А3 индуцирует образование клубенек-подобных структур на корнях L. japonicus, стимулируя деление клеток перицикла (Kawaguchi et al., 1996). Существует и альтернативная точка зрения на роль гиббереллина в образовании клубеньков.

Предполагается, что этот гормон действует как сигнал для гидролиза крахмала в клубеньках, необходимого для обеспечения энергией ризобий (Ferguson, Mathesius, 2003).

Действие фузикокцина на нодуляцию клевера лугового

Одним из веществ, вызывающих значительный интерес у специалистов в области экспериментальной ботаники в последнее время является фузикокцин (ФК), который также как и гиббереллины относится к классу дитерпеноидов. Высокая физиологическая активность ФК, как регулятора роста растений, отсутствие экспериментальных данных по действию фузикокцина на симбиотические взаимоотношения ризобий и бобовых растений определили следующую задачу: исследовать влияние ФК на бобово-ризобиальный симбиоз в микровегетационных опытах.

При изучении действия ФК на нодуляцию клевера лугового показано, что в концентрациях 0,001-1,0 мкМ препарат стимулировал образование клубеньков на 30-80%. При этом азотфиксация растений увеличилась в 1,4-1,8 раза, удельная нитрогеназная активность — в 1,3-1,4 раза (в концентрациях 0,0010,1 мкМ). В стимулирующих нодуляцию концентрациях ФК незначительно влиял на высоту растений, длина же корней увеличивалась на 10-50%. С увеличением концентрации препарата до 10 мкМ наблюдали как снижение нодуляции, так и угнетение роста растений, что, возможно, связано с фитотоксичными свойствами ФК в этих концентрациях.

Итак, установлено стимулирующее действие ФК на нодуляцию, азотфиксацию и удельную нитрогеназную активность в концентрациях 0,0010,1 мкМ. Наблюдаемый эффект, возможно, связан со стимулирующим действием ФК на новообразование корней, поскольку процесс инициации клубеньков морфологически связан с развитием корневой системы (Шильникова и др., 1975; Mathesius et al., 2000). Нам представляется перспективным дальнейшее исследование действия ФК на бобово-ризобиальный симбиоз (Novikova et al., 1995).

ГЛАВА VII. ИСПЫТАНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КАК СТИМУЛЯТОРОВ СИМБИОЗА В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

Нодуляция растений и процесс азотфиксации в природных условиях находится под воздействием макро- и микро-экологических факторов среды. Хотя комбинации партнеров могут быть оптимально подобраны в лаборатории, успешность нодуляции не гарантирована при выращивании бобовых культур в полевых условиях (Robson, Bottomley, 1991). Так как биосинтез индукторов генов нодуляции и их экссудация в природных условиях могут быть нарушены (Richardson et а., 1988; Zhang et al., 1995), перспективным на наш взгляд является использование ФС, стимулирующих симбиоз, при предпосевной обработке семян нитрагином.

Для проверки эффективности приема в полевых условиях нами в течение нескольких лет проведены испытания действия кверцетина, рутина, эскулетина на посевах сои и люцерны.

Влияние фенольных стимуляторов симбиоза на продуктивность сои

Полевые испытания проводили в Омской и Новосибирской областях, где соя введена в севооборот недавно, а также в Амурской области — районе традиционного выращивания этой ценной зернобобовой культуры. В основе разрабатываемой технологии — предпосевная обработка семян нитрагином с добавлением фенольных соединений, стимулирующих симбиоз.

Анализируя результаты полевых испытаний, можно отметить, что кверцетин, рутин, эскулетин во всех районах и вариантах опытов способствовали повышению урожая семян по сравнению с нитрагином примерно на 2-3 ц/га, т.е. на 10-20 % (табл. 3).

Таблица 3

Сводные данные полевых опытов по действию фенольных соединений

на урожайность сои

Области Сорт Урожай семян (ц/га) Прибавка урожая

нитрагин нитр.+ФС ц/га %

Омская Омская-3 9,6 11,7 2,1 21,8

Новосибирская Сибниик-1 16,8 19,8 3,0 17,8

Северная-4 16,9 19,4 2,5 14,8

Амурская ВНИИС-1 (без азота) 16,8 18,5 1,7 10,1

ВНИИС-1 (+азот) 26,7 29,1 2,4 9,0

Влияние фенольных соединений на продуктивность люцерны

Полевые опыты по определению действия ФС на продуктивность люцерны проводили в течение двух лет в Новосибирской и Омской областях. Прием заключался в предпосевной обработке семян растворами кверцетина и рутина на фоне нитрагинизации, а также в двукратном опрыскивании растений по отрастанию.

Установлено, что кверцетин и рутин стимулируют образование клубеньков и азотфиксирующую активность в полевых условиях. Структурный анализ показал увеличение средней высоты растений, массы побегов, их числа в расчете на квадратный метр опытного варианта. В итоге урожайность сухой массы первого и второго укосов повысилась на 7-18%.

Данные по прибавке урожая семян сорта Тулунская (Омская область) на фоне кверцетина и рутина, свидетельствуют об эффективности предлагаемой технологии для семеноводства.

ГЛАВА VIII. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО СИМБИОЗА ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХ СРЕДЫ

Успешное функционирование систем Rhizobium-бобовыс лимитируется низкой устойчивостью симбиоза к экстремальным факторам. Процесс азотфиксации строго определяется физиологическим состоянием растения-хозяина. Вирулентные и эффективные штаммы ризобий не могут реализовать свой азотфиксирующий потенциал, если лимитирующие факторы ограничивают развитие растения-хозяина (Bottomley, 1991).

Нами проведено изучение влияния ряда экстремальных факторов среды (высокой температуры, засоления, нитратов) на симбиоз, позволяющее проанализировать особенности их специфического действия и установить общие закономерности нарушения развития азотфиксирующих симбиозов.

Влияние теплового стресса на симбиоз

В работе исследовали возможную защитную роль экзогенных фенольных соединений при тепловом стрессе. В качестве объекта исследования использовали симбиотическую систему Rhizobium trifolii—Trifolium pratense. Из фенольных соединений испытывали кверцетин, рутин, эскулетин, эскулин в концентрациях, стимулирующих симбиоз. Выбранный режим стрессового воздействия почти полностью подавлял нитрогеназную активность в клубеньках, но не приводил к необратимым повреждениям системы.

Цитологический контроль, проведенный с помощью транмиссионной электронной микроскопии сразу же после теплового стресса, выявил определенные изменения в ультраструктуре макро- и микро-симбионтов как в контрольном, так и в опытном (на фоне ФС) вариантах.

На электронно-микроскопических снимках отмечена коагуляция цитоплазмы растительных клеток, отложение гранул крахмала вдоль межклетников. В некоторых бактероидах видны гранулы поли-р-оксибутирата. Депонирование углеводов в цитоплазме растения-хозяина (крахмал) и в бактероидах (поли-ß-оксибутират) доказывает, что угнетение азотфиксирующей активности в клубеньках после теплового стресса не связано с дефицитом энергетических субстратов. Изменения в ультраструктуре бактероидов, выражающиеся в появлении мезосомоподобных образований в виде внутриклеточных везикул, указывает на глубокую перестройку мембран.

При сравнении ультраструктуры клубеньков опытного варианта (на фоне ФС) с контрольным, можно отметить, что клубеньки последнего варианта более чувствительны к температурному стрессу. Это выражается в появлении разрывов клеточных оболочек, в результате чего происходит слияние цитоплазмы соседних растительных клеток (рис. 5).

Рис. 5. Разрыв клеточных оболочек после теплового стресса в контроле: А — 4000х, Б — 4000х (ко — клеточная оболочка, эр — эндоплазматический ретикулум, к — крахмал, в — вакуоль, м — митохондрии, мк — межклетник).

Данные по восстановлению активности нитрогеназы после теплового стресса свидетельствуют о том, что ФС оказывают протекторное действие на симбиотическую систему. Так, в варианте с кверцетином, эскулетином, эскулином уровень восстановленной нитрогеназной активности в 2-3 раза выше, чем в контрольном варианте. Рутин оказался менее эффективным. Интересно, что в варианте с кверцетином нитрогеназная активность восстановилась полностью (табл. 4).

Таблица 4

Нит рогеназная активность клубеньков клевера

Вещества Нитрогеназная активность нмоль С2Н4 мин"'раст''

I группа (тепловой стресс) II группа (без теплового стресса)

Рутин 0,26 + 0,054 0,39 ±0,056

Кверцетин 0,63 ± 0,089 0,60 ± 0,076

Эскулетин 0,78 ±0,085 1,04 ±0,112

Эскулин 0,50 ± 0,062 0,64 ±0,071

Контроль 0,24 ±0,034 0,28 ±0,041

Хотя механизм действия растительных фенолов как защитных соединений в стрессовых условиях не до конца ясен, предполагается что протекторное действие ФС связано с их антиоксидантной активностью, зависящей от количества свободных гидроксильных групп. По данным Р. Ларсона (Larson, 1988) кверцетин обладает более высокой антиоксидантной активностью, чем его гликозидированное производное — рутин, что согласуется с полученными нами результатами. Существует предположение, что способность флавоноидов

изменять мембранно-зависимые процессы определяется не только структурой, но и способностью взаимодействовать и проникать в липидные слои мембран (Scalese et al., 1995). Следует подчеркнуть, что антиоксидантные функции не являются специфическим свойством флавоноидов, это общее свойство растительных фенолов (Castellucio et al., 1995). В наших исследованиях репарационную активность показали оксикумарины — эскулетин и его гликозидированное производное эскулин, причем активность эскулетина была выше, что возможно связано с наличием свободной гидроксильной группы в его структуре.

Воздействие хлоридного засоления на азотфиксирующий симбиоз

Известно, что в целом культурные виды бобовых не отличаются высокой солеустойчивостью (Abdel-Wahab, Zahran, 1981). Солодка уральская Glycyrrhiza uralensis Fish, является не только ценным лекарственным, техническим растением, но и способна рассаливать почвы, что позволяет использовать этот вид в фитомелиоративных целях (Закиров, Нигматов, 1986). Необходимой предпосылкой для использования азотфиксирующего потенциала солодки является изучение особенностей функционирования симбиотической системы Rhizobium sp.— Glycyrrhiza uralensis в условиях засоления.

Исследовали действие хлоридного засоления на все стадии развития симбиотической системы солодки уральской: инфицирование, формирование клубеньков и азотфиксацию. Низкие концентрации соли (34 мМ) стимулировали образование клубеньков и азотфиксацию. Повышение хлоридного засоления (102-204 мМ) снижало нодуляцию, ингибируя начальные этапы развития симбиоза — скручивание корневых волосков и образование инфекционных нитей. С помощью световой, трансмиссионной электронной микроскопии и компьютерного морфометрического анализа изучена структура клубеньков, сформировавшихся на фоне 170-204 мМ.

В центральной зоне клубеньков, выращенных на фоне 135, 170 и 204 мМ, наблюдали явление плазмолиза в инфицированных клетках (рис. 6). Компьютерный морфометрический анализ показал, что площадь инфицированных клеток на фоне засоления уменьшается, отношение площади инфицированных клеток к площади неинфицированных также падает по мере увеличения концентрации NaCl в среде выращивания.

На ультраструктурном уровне угнетающее действие высоких концентраций проявляется в увеличении площадей перибактероидных пространств (ПБП), возможно, за счет слияния нескольких ПБП (рис. 7). В результате на фоне 204 мМ NaCl средняя площадь ПБП в 2,4 раза больше, чем в контроле. При этом число заключенных в ПБП бактероидов также увеличивается от 6 до 10, но расположены бактерии реже, их количество на единицу площади и размеры меньше, чем в контроле. Угнетающее действие соли затрагивает в первую очередь растительные бактероид-содержащие клетки, что выражается в появлении сетчатых структур в ПБП, сокращении количества органелл и площади цитозоля. В инфицированных клетках присутствует крахмал, что редко встречается при активной фиксации азота (Novikova, Gordienko, 1995).

Рис. 6. Световая микроскопия бактероидной зоны клубеньков:

а — контроль, б — при действии 204 мМ N80, ЮОх (ИК — инфицированные клетки, НК — неинфицированные клетки. Стрелками показан плазмолиз инфицированных клеток).

Рис. 7. Электронная микроскопия бактероидной зоны клубеньков, образовавшихся на пресном фоне (а) и на фоне 204 мМ №С1 (б); бОООх.

Пороговая концентрация соли, разобщающая симбиоз солодки с клубеньковыми бактериями, составила 238 мМ, при 204 мМ клубеньки еще образовывались и фиксировали азот, хотя и на очень низком уровне, что свидетельствует о довольно высокой солеустойчивости симбиотической системы.

Внесение КаС1 в питательную среду растений солодки с клубеньками, сформировавшимися на пресном фоне, позволило избежать повреждающего действия соли на этапе инфицирования и формирования клубеньков и оценить действие солевого стресса на активно-функционирующую систему. Определение удельной нитрогеназной активности клубеньков через 24, 48, 72 и 96 час после 170 мМ №С1 стресса показало ее резкое подавление. Через 96 час уровень азотфиксации составил 40% от контроля.

Рис. 8. Бактероиды клубеньков, образовавшихся на пресном фоне (а) и после 96 час обработки 170 мМ ЫаС1 (б) ; 18000х. Стрелками указан плазмолиз бактероидов.

По данным световой микроскопии на клеточном уровне отмечен плазмолиз в инфицированных и неинфицированных клетках. Изучение клубеньковой ткани на субклеточном уровне показало, что через 24 час после внесения соли происходит конденсация хроматина в ядрах, дезинтеграция цитоплазмы, появление везикул. Через 48, 72 и 96 час наблюдается постепенное разрушение перибакгероидных мембран, что приводит к нарушению компартментации симбиотической системы. Цитоплазма бактероидов становится гетерогенной, наблюдается явление плазмолиза (рис. 8). Округлая форма бактероидов сменяется угловатой, характерной для стареющих, деградирующих бактероидов.

Таблица 5

Площадь, мкм2 Количество

Вариант опыта ПБП бактероида Бактероидов в ПБП Бактероидов намкм2

Клубеньки,образовав шиеся на фоне 204 мМ №С1 Контроль 5,17+0,66 2,15 + 0,24 0,16+0,02 0,18 ±0,02 10,86±0,90 6,63 ± 0,68 1,75+0,14 2,22 + 0,18

Клубеньки после 96 ч обработки 170 мМ №С1 - 0,16+0,01 - 1,63 + 0,12

Контроль 1,94 + 0,28 0,20 ±0,03 8,15 ±0,71 1,78 ±0,09

Морфометрический анализ электроннограмм показал уменьшение размеров бактероидов через 96 час стрессовой обработки №С1 и некоторое снижение их количества на единицу площади (табл. 5).

Относительно высокая солеустойчивость симбиоза ЯЫгоЫит эр.— ЫусуггЫга игсйепш позволяет рассматривать эту систему как перспективную при решении проблем фитомелиорации засоленных почв (Новикова, Гордиенко, 1999). Плантационное выращивание солодки, как ценного лекарственного сырья, на засоленных землях будет одновременно способствовать и рассолению, и обогащению почв азотом.

Действие нитратов на ультраструктуру клубеньков симбиотических мутантов гороха

Исследование ультраструктуры клубеньков бобовых, различающихся по уровню симбиотической активности и устойчивости к нитратам, позволяет проследить взаимосвязь структуры и функциональной активности.

В работе использовали горох сорта Рамонский 77, образующий клубеньки, неустойчивые к нитратам, и индуцированные из него мутанты — К287 с неэффективными клубеньками и суперклубеньковый К301, характеризующийся интенсивной азотфиксацией и высокой нитрат-устойчивостью из коллекции д.б.н. К.К. Сидоровой (ИЦиГ СО РАН).

По данным сканирующей электронной микроскопии различия между бактероидсодержащей тканью клубеньков сорта Рамонский 77 и двух мутантов, полученных из него, незначительны. Во всех изученных вариантах морфология бактероидов сходна — это палочковидные структуры, иногда слегка искривленные или утолщенные на одном конце. Однако среди бактероидов сорта Рамонский 77 и его неэффективного мутанта К287 наблюдали укороченные, как бы недоразвитые бактерии, отсутствующие у суперклубенькового мутанта. Более информативными оказались данные электронной трансмиссионной микроскопии, выявившей значительные отличия в структуре клубеньков исходного сорта и индуцированных из него мутантных линий. По данным морфометрического анализа, проведенного с помощью прибора МОР-У1с1еор1ап, площади срезов инфицированных клеток бактероидсодержащей ткани у растений сорта Рамонский 77 и мутантных линий, выращенных как на фоне с азотом, так и без азота, варьировали от 2389 до 2922 мкм2. При этом доля незараженных клеток клубеньков составляла от 20 до 24%, только у мутанта К287 на безазотной среде она достигала 42%.

В клубеньках растений исходного сорта, выросших на среде с азотом, одновременно с резким снижением азотфиксирующей активности клубеньков происходят существенные изменения на ультраструктурном уровне: размер бактероидов уменьшается в 4-6 раз по сравнению с контрольным безазотным вариантом (рис. 9, табл. 6). Отмечено быстрое старение бактероидной ткани клубеньков родительского сорта в отличие от эффективно функционирующих клубеньков суперклубенькового мутанта К301. Основой успешной азот-фиксации последнего является сохранение целостности перибактероидных мембран, контролирующей обмен метаболитами между растительной клеткой и бактероидами (рис. 10). Неэффективность клубеньков мутанта К287, по всей видимости, обусловлена отсутствием перибактероидных мембран при выращивании на средах как с минеральным азотом, так и без него (рис. 10).

Таблица 6

Количественные характеристики инфицированных клеток клубеньков гороха _сорта Рамонский 77 и двух индуцированных мутантов

Вариант Среда выращивания Площадь ПБП, Число бактероидов Площадь мкм2 в ПБП бактероида, мкм2 Число бактероидов на единицу площади

Рамонский 77 Без азота 2,63+0,14 1,00 0,95+0,05 0,38+0,01

С азотом 6,69+0,38 7,15+0,60 0,20±0,01 1,11±0,08

Мутант к287 Без азота 0 0 0,16±0,09 1,79+0,12

С азотом 0 0 0,18+0,01 1,58+0,01

Мутант кЗО 1 С азотом 7,89+0,68 7,90 ±0,82 0,23+0,01 1,20+0,09

Рис. 9. Ультраструктура бактероидсодержащей ткани клубеньков гороха сорта Рамонский 77: а — при выращивании на среде без азота, 8000х; б — при выращивании на среде с азотом, бОООх (бк — бактероиды, пбм — перибактероидная мембрана, пбп — перибактероидное пространство, поб — полиоксибутират, ц — цитоплазма).

Рис. 10. Ультраструктура бактероидсодержащей ткани клубеньков суперклубенькового мутанта К301 (а), 7000х, и неэффективного К287 (б), бОООх, выращенных на среде с азотом.

Анализ изменения ультраструктуры клубеньков под действием высокой температуры, хлоридного засоления и нитратов позволяет сделать заключение, что стрессовые воздействия вызывают специфические изменения симбио-тических систем. Выбранный нами температурный режим воздействия приводил к глубоким нарушениям — разрыву клеточных оболочек клубеньков клевера, вызывающему дезинтеграцию всей системы. Хлоридный стресс сопровождался плазмолизом растительных клеток клубеньков солодки, что свидетельствует об осмотическом стрессе и характерно при засолении. Нитратный стресс провоцировал преждевременное старение бактероид-содержащей ткани клубеньков гороха. Для всех изученных типов стрессовых воздействий характерна корреляция между снижением уровня азотфиксации и нарушением компартментации симбиотической системы. В первую очередь изменяется структура ПБП — происходит слияние нескольких ПБП, нарушение целостности мембран. Так как стрессовому воздействию одновременно подвергаются два организма — прокариотический и эукариотический, важен вопрос устойчивости каждого партнера и симбиотической системы в целом. Из проведенного нами исследования можно заключить, что в первую очередь при рассмотренных типах стрессов страдают эукариотические клетки и лишь затем — бактероиды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые с помощью метода сканирующей микроскопии исследована ультраструктура корневых клубеньков 16 модельных видов растений из 6 триб подсемейства РарШопо1с1еае, относящихся в зависимости от положения меристемы, к недетерминированному или детерминированному типам. Установлено сходство в строении инфекционных нитей у всех изученных видов, кроме люпина многолистного, у которого нити встречаются только в молодых клубеньках, а затем распадаются. При изучении морфологии бактероидов и особенностей их расположения в зараженных клетках макросимбионта обнаружена видовая специфичность. Полученные результаты показывают, что генотип растения-хозяина определяет не только структуру клубенька в целом, но и на ультраструктурном уровне влияет на морфологию микросимбионта — клубеньковых бактерий, которые, как известно, в свободноживущем состоянии имеют палочковидную форму (Новикова, Гордиенко, 2001).

Показана особая роль фенольных соединений в регуляции бобово-ризобиального симбиоза. Установлено, что в процессе вегетации сои до стадии бутонизации происходит накопление ФС, что коррелирует с ростом активности ФАЛ, ключевого фермента биосинтеза этих вторичных соединений.

Анализ этанольных экстрактов корней и клубеньков мутантных линий гороха, отличающихся по симбиотической активности, проведенный с помощью хроматографических методов, выявил, что фенольные комплексы клубеньков изучаемых сортов различаются между собой, но в целом они значительно богаче по составу, чем корни. Полученные нами результаты

указывают на высокую активность фенольного метаболизма в клубеньках, особенно в фазу цветения, когда уровень азотфиксации максимален.

Исследования активности ферментов, окисляющих фенольные соединения (пероксидаза, флавонолоксидаза), проведенные на мутантных линиях гороха с различной симбиотической активностью, показали усиление катаболизма фенольных соединений в корнях и клубеньках на стадии зеленых бобов, когда происходит снижение азотфиксации и начинается старение клубеньков. Флавонолоксидазная активность в корневых клубеньках обнаружена нами впервые.

Установлен стимулирующий эффект низких концентраций ряда экзогенных фенольных соединений: флавонолов (кверцетина и его производных), оксикумаринов (эскулетина, эскулина), фенолокислот (галловой, ванилиновой) на нодуляцию и азотфиксацию бобовых растений.

Индуцирующее действие флавонолов (кверцетина, рутина) на активность нитрогеназы показано также и в ассоциациях каллусных культур бобовых с ЮгггоЫит. Моделирование симбиоза с использованием каллусов представляется довольно перспективным, поскольку позволяет создать систему для тестирования действия изучаемых веществ именно на активность процесса азотфиксации, а не на предыдущие стадии развития симбиоза.

Для систематизации представлений о возможном механизме действия фенольных соединений на различные стадии развития симбиоза нами представлена схема, основанная на анализе собственных результатов и литературных данных (рис. 11).

Согласно нашим представлениям, ФС регулируют процесс образования клубеньков, вызывая хемотаксис и экспрессию генов нодуляции у ризобий на стадии преинфекции, и участвуют в регуляции стадии инфицирования и развития клубеньков, являясь вторичными сигналами-посредниками при действии 1Мос1-факторов на перераспределение ауксина, контролирующего процесс формирования клубенька. По полученным данным экзогенные ФС оказывают влияние и на функционирование клубеньков как органов азотфиксации (рис. 11).

Изучение действия на нодуляцию и азотфиксацию регуляторов роста дитерпеноидной природы — фузикокцина и гиббереллинов (А3 и А7) в низких концентрациях — выявило их физиологическую активность в симбиозе.

Существенный прорыв в области фундаментальных исследований по регуляции бобово-ризобиального симбиоза позволяет приступить к практическому использованию полученных знаний.

Нами предлагается использование экзогенных регуляторов симбиоза, например, изученных ФС в низких концентрациях, оптимизирующих функционирование симбиотических систем. Впервые проведены полевые исследования, показавшие эффективность совместного действия экзогенных фенольных соединений, стимулирующих симбиоз (кверцетина, рутина, эскулетина), и нитрагина на однолетних и многолетних бобовых культурах.

нодуляция Rhizobium Бобовые I преинфекция ЙМ/ЯЧь и у® хемотаксис 1 f nod ц инфицирование V гены ^-Уу и развитие клубеньков Nod факторы^ X ^^ ЩиР' А _ ^^активизация ФС- вторичные эффекторы Ж {клеточного ■ деления ^^ ауксин

к S я- 4 ti X 5 ■8-н о « (В Й1 функционирование клубеньков как органов азотфиксации

Рис. 11. Схема действия ФС на бобово-ризобиальный симбиоз.

Предлагаемый метод, повышающий эффективность коммерческих иноку-лянтов, рекомендуется для создания новых экологически чистых, рентабельных технологий.

Анализ действия различных стрессовых факторов (высокой температуры, хлоридного засоления, нитратов) на ультраструктуру корневых клубеньков и уровень азотфиксации позволил проследить взаимосвязь структуры и функциональной активности.

Выявлены особенности специфического действия экстремальных факторов на ультраструктуру клубеньков: показан разрыв клеточных оболочек клубеньков клевера, вызывающий дезинтеграцию всей системы при тепловом стрессе; плазмолиз растительных клеток и бактероидов клубеньков солодки, характерный для хлоридного стресса, преждевременное старение бактероид-содержащей ткани клубеньков гороха, спровоцированное нитратами.

Установлены общие закономерности нарушения развития азотфикси-рующих симбиозов. Для всех изученных видов стрессовых воздействий характерна корреляция между снижением уровня азотфиксации и нарушением компартментации симбиотической системы. В первую очередь при рассмотренных типах стрессов страдают эукариотические клетки (увеличивается площадь перибактероидных пространств, происходит их слияние, нарушается целостность мембран), и лишь затем повреждаются бактероиды.

В качестве приемов, повышающих устойчивость симбиотических ассоциаций, предлагается использование антиоксидатных свойств ФС (на примере теплового стресса), подбор пар микро- и макросимбионтов, проявляющих толерантность в природе (на примере солеустойчивой системы солодки уральской), а также генетический подход — создание суперклубеньковых мутантов, способных успешно фиксировать азот на фоне нитратов.

Проведенные нами исследования установили взаимосвязь структуры и функции симбиотической системы на клеточном и субклеточном уровнях. На молекулярном уровне показана связь между структурой и функцией ФС, являющаяся основой их физиологической активности.

Анализ полученного материала позволяет расширить наши представления о функциональной активности фенольных соединений в бобово-ризобиальном симбиозе. Эти вторичные соединения не только инициируют симбиоз, выступая в роли хемоаттрактантов, и индуцируют транскрипцию генов нодуляции на стадии инфицирования и формирования клубеньков, но и являются регуляторами физиологического состояния симбиотической системы на стадиях азотфиксации и старения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Новикова Т.И., Яковлева З.М. Влияние кверцетина и его производных на инфицирование клевера клубеньковыми бактериями // Тез. IV Всесоюзного симпозиума по фенольным соединениям. Ташкент. 1982. С. 69-70.

Новикова Т.И. Фенольные индукторы бобово-ризобиального симбиоза // Тез. VII съезда Всесоюзного микробиологического общества. Алма-Ата. 1985. Т. 7. С. 52.

Новикова Т.И., Цейтлина В.Р. Активность фенилаланин-аммиак-лиазы и пероксидазы на ранних стадиях инфицирования проростков сои клубеньковыми бактериями // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1988. Вып. 1. С. 83-86.

Новикова Т.Н., Цейтлина В.Р., Макаренко Н.Г., Васякин Н.И., Нечаева В.У. Применение фенольных стимуляторов симбиоза для повышения продуктивности сои // Сибирский вестник с.-х. науки. 1988. № 5. С. 24-27.

Новикова Т.Н., Яковлева З.М. Кверцетин и его производные как стимуляторы бобово-ризобиального симбиоза // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1988. Вып. 1. С. 63-67.

Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Влияние стимуляторов симбиоза на ультраструктуру и азотфиксацию клубеньков клевера лугового // Тез. Всесоюзной конференции «Микроорганизмы — стимуляторы и ингибиторы роста растений». Пущино. 1989. С. 76.

Новикова Т.И., Цейтлина В.Р. Применение модельных ассоциаций клубеньковых бактерий с корневыми каллусами бобовых для выявления стимуляторов симбиоза // Микробиологические исследования в Западной Сибири. Новосибирск: Наука. 1989. С. 99-104.

Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Строение азотфиксирующих клубеньков солодки уральской // Изучение и использование солодки в народном хозяйстве. Алма-Ата.

1991. С. 70-73.

Новикова Т.И., Аветисов J1.A. Физиолого-биохимические аспекты симбиоза // Биологическая фиксация азота. Новосибирск: Наука. 1991. С. 95-112.

Новикова Т.И. Влияние температурного стресса на восстановление азотфиксации после теплового стресса // Тр. II Всесозного съезда физиологов растений. Минск.

1992. С. 149.

Novikova Т. I., Gordienko N.Y. Effect of salinity on licorice—Rhizobium symbiosis // Abstracts of International Symposium «Physiology, biochemistry and genetics of plant salt tolerance». Tashkent: FAN. 1992. P. 52.

Novikova Т. I. Effect of flavonoids on recovery of nitrogenase activity of clover— Rhizobium symbiosis // Abstr. International Symposium «Natural Phenols in Plant Resistance». Germany. 1993. III. P. 7.

Novikova Т. I. Influence of natural phenols on Trifolium pratense—Rhizobium trifolii symbiosis // Acta Horticulturae. 1994. V. 1. № 381. P. 421-424.

Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Строение корневых клубеньков солодки уральской // Цитология. 1995. Т. 37. № 3. С. 208-212.

Сидорова К.К., Гордиенко Н.Я., Новикова Т.И. Ультраструктура корневых клубеньков мутантов гороха с различной эффективностью симбиоза // Цитология, 1995. Т. 37. № 9/10. С. 849-852.

Novikova Т. I., Gordienko N.Y. Effect of sodium chloride on Glycyrrhiza uralensis Rhizobium symbiosis // Nitrogen fixation: Fundamentals and applications. Proceedings of X International Congress on Nitrogen Fixation. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, 1995. P. 717.

Novikova T.I., Gordienko N.Y. Sidorova K.K. Ultrastructure of root nodules of pea mutant grown in the presence of nitrate // Abstr. X International Congress on Nitrogen Fixation. 1995. S.-Petersburg. P. 519.

Novikova T.I., Tseitlina V.R., Koreneva V.M. Effect of fusicocin on trifolium symbiosis // Abstr. X International Congress on Nitrogen Fixation. 1995. S.-Petersburg. P. 288.

Демарчук Г.А., Донова Л.В., Данилов В.П., Новикова Т.И., Цейтлина В.Р. Влияние стимуляторов роста на продуктивность люцерны в лесостепи Западной Сибири // Вестник российской акад. с.-х. наук. 1996. № 4. С. 49-52.

Novikova Т. I., Anchugova E.S., Maistrenko G.G., Gordienko N.Y. Influence of sodium and nitrate stresses on nitrogen fixation and fine structure of legumes N.Y. // Abst. International Symposium On Stress, Moskow. 1996. P. 319.

Novikova Т. I., Gordienko N.Y. Structure of infection threads of lupine root nodules // Abstr. VIII International Congress on Bacteriology and Applied Microbiology, Jerusalem, 1997.

Сидорова K.K., Шумный B.K., Байбородин С.И., Власова Е.Ю., Мищенко Т.М., Болоболова Е.У., Гляненко М.Н., Зимина М.Н., Новикова Т.И., Жанаева Т.А. Исследование генетических, цитологических и физиологических основ симбиоти-ческой азотфиксации // Интеграционные программы фундаментальных исследований СО РАН. Новосибирск: Наука. 1998. С. 435-440.

Демарчук Г.А., Данилов В.П., Майстренко Г.Г., Новикова Т.И., Кожемяков А.П. Агроэкологические и экономические аспекты использования в Сибири симбиоти-ческих и ассоциативных азотфиксаторов на многолетних травах // Сибирский экол. журнал. 1999. № 3. С. 313-316.

Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Особенности функционирования симбиотической системы Rhizobium—Glycyrrhiza uralensis в условиях хлоридного засоления // Сибирский экол. журнал. 1999. № 3. С. 295-302.

Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Особенности ультраструктуры бактероид-содержащей ткани корневых клубеньков некоторых видов бобовых // Тр. V съезда физиологов растений. Москва. 1999. Т. VII. С. 690.

Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Исследование корневых клубеньков некоторых видов подсемейства Мотыльковые методом сканирующей электронной микроскопии // Цитология. 2001. Т. 43. № 2. С. 107-113.

Новикова Т.И., Сидорова К.К. Исследование фенольного состава сортов и мутантных линий гороха, различающихся по симбиотической активности // Сибирский экол. журнал. 2003. № 1. С. 101-106.

Подписано в печать 15.09.2004 Формат 60 х 84'Лб. Уел печ л 2,0 Бумага офсетная. Тираж 100 экз Заказ № 69.

Отпечатано на полиграфическом участке издательского отдела Института катализа им Г К Борескова СО РАН 630090, Новосибирск, пр Лаврентьева, 5

№189 19

РНБ Русский фонд (

2005-4 г'

16060

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Новикова, Татьяна Ивановна

Введение.

Глава I. Генеалогия бобово-ризобиального симбиоза.

1.1. Морфогенез клубенька.

1.2. Эволюция симбиоза: факты и гипотезы.

1.3. Регуляция развития симбиоза.

Глава II. Объекты и методы исследования. Описание экспериментов.

Глава III. Морфоструктура корневых клубеньков бобовых.

3.1. Изучение структуры корневых клубеньков солодки уральской с помощью световой, электронной трансмиссионной и сканирующей микроскопии.

3.2. Исследование корневых клубеньков некоторых видов подсемейства

Papilionoideae методом сканирующей электронной микроскопии.

Глава IV. Влияние нодуляции на фенольный метаболизм бобовых растений.

4.1. Активность фенилаланин аммиак-лиазы (ФАЛ) и содержание растворимых фенольных соединений в проростках сои на ранних стадиях развития симбиоза.

4.2. Активность ФАЛ и динамика содержания растворимых фенольных соединений в нодулированных корнях сои в процессе вегетации.

4.3. Изучение фенольного состава корней и клубеньков сортов и мутантных линий гороха, различающихся по симбиотической активности.

4.4. Активность окислительных ферментов (пероксидазы, флавонол-оксидазы) в корнях и клубеньках различных сортов гороха.

Глава V. Действие экзогенных фенольных соединений на симбиоз.

5.1. Влияние фенолокислот, оксикумаринов, флавонолов на образование клубеньков у клевера лугового.

5.2. Действие флавонолов и оксикумаринов на нитрогеназную активность.

5.3. Ультраструктура корневых клубеньков при действии ФС.

5.4. Использование модельных ассоциаций Rhizobium-корневые каллусы бобовых для изучения активности ФС.

Глава VI. Эффект действия физиологически активных веществ на симбиоз.

6.1. Влияние гиббереллинов на образование клубеньков.

6.2. Действие фузикокцина на нодуляцию клевера лугового.

Глава VII. Испытание фенольных соединений как стимуляторов симбиоза в полевых условиях.

7.1. Влияние фенольных стимуляторов симбиоза на продуктивность сои.

7.2. Действие фенольных соединений на продуктивность люцерны.

Глава VIII. Функционирование бобово-ризобиального симбиоза при неблагоприятных условиях среды.

8.1. Влияние теплового стресса на симбиоз.

8.2. Воздействие хлоридного засоления на азотфиксирующий симбиоз.

8.3. Действие нитратов на ультраструктуру корневых клубеньков симбиотических мутантов гороха.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структурно-функциональные особенности бобово-ризобиального симбиоза"

Проблемы сохранения окружающей среды и устойчивого развития сельского хозяйства стимулируют современный мультидисциплинарный подход к исследованиям, стратегическая цель которых - повышение интенсивности фиксации азота как за счет азотфиксирующего потенциала бобовых, так и путем создания новых симбиотических ассоциаций с небобовыми селькохозяйственными культурами.

Электронно-микроскопические исследования корневых клубеньков позволяют проследить взаимосвязь их структуры и функциональной активности. Морфоструктура клубеньков отдельных видов бобовых отражает различия как в инфекционном процессе, так и в программах органогенеза. Более того, эта характеристика симбиотических структур является важным таксономическим признаком и связана с эволюционным положением видов внутри семейства Fabaceae. (Corby, 1981,1988; Sprent, Raven, 1992; Doyle, 1998). Исследования морфологии, анатомии и развития клубеньков многочисленны, но касаются, главным образом, культурных растений. Детали морфоструктуры и онтогенеза клубеньков дикорастущих, особенно сибирских видов, изучены недостаточно.

Цель и задачи исследования. Цель работы - выявление структурно-функциональных связей бобово-ризобиального симбиоза и определение механизмов повышения его эффективности.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить ультраструктуру корневых клубеньков модельных дикорастущих сибирских видов и интродуцентов с помощью методов сканирующей микроскопии.

2. Определить влияние нодуляции на фенольный метаболизм бобовых растений.

3. Проанализировать действие экзогенных фенольных соединений и физиологически активных веществ на симбиоз.

5. Определить пути повышения устойчивости симбиотических ассоциаций при действии стрессовых факторов (температуры, засоления, нитратов). Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Морфология бактероидов и особенности их распределения в растительных клетках специфичны на уровне вида.

Научная новизна. Впервые с помощью метода сканирующей микроскопии проанализирована структура корневых клубеньков 16 модельных видов (дикорастущих и интродуцентов) из 6 триб подсемейства Papilionoideae семейства Fabaceae и показана ее специфичность на уровне вида. При изучении фенольного метаболизма в корнях и корневых клубеньках линий гороха, различающихся по уровню симбиотической активности, впервые обнаружен специфический фермент флавонолоксидаза. Установлен стимулирующий эффект низких концентраций ряда фенольных соединений на нодуляцию и азотфиксацию. Проведен анализ взаимосвязи структуры и функциональной активности симбиотических систем при различных типах стрессовых воздействий.

Практическая значимость. Полученные нами данные, касающиеся особенностей функционирования симбиотических систем в стрессовых условиях, позволяют определить новые подходы к решению задачи повышения устойчивости симбиоза к экстремальным факторам среды.

Результаты полевых испытаний, показавшие эффективность комплексного использования изучаемых фенольных соединений и нитрагина, рекомендуется учитывать при разработке новых биотехнологических методов повышения продуктивности бобовых культур.

Апробация работы. Результаты работы были отражены в докладах на конференциях молодых ученых ботанических садов СССР (Каунас, 1979; Белая церковь, 1984), IV и V симпозиумах по фенольным соединениям

Ташкент, 1982; Таллинн, 1987), на 7, 8, и 9 Баховских коллоквиумах по азотфиксации (Тбилиси, 1983; Кобулети, 1988; Москва, 1995), VII съезде Всесоюзного микробиологического общества (Алма-Ата, 1985), Международном симпозиуме по физиологии, биохимии, генетике солеустойчивости растений (Ташкент, 1992), II, III и V съездах физиологов растений (Минск, 1992; С.-Петербург, 1993; Москва, 1999), Международном симпозиуме по роли фенольных соединений в устойчивости растений (Германия, 1993), X Международном Конгрессе по азотфиксации (С.Петербург, 1995), Международном симпозиуме по стрессу (Москва, 1996), VIII Международном Конгрессе по бактериологии и прикладной микробиологии (Иерусалим, 1997), Всероссийском совещании в честь 120-летия ТГУ (Томск, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, включая коллективную монографию.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Новикова, Татьяна Ивановна

Заключение

Впервые с помощью метода сканирующей микроскопии исследована ультраструктура корневых клубеньков 16 модельных видов растений из 6 триб подсемейства Papilionoideae, относящихся в зависимости от положения меристемы, к недетерминированному или детерминированному типам. Установлено сходство в строении инфекционных нитей у всех изученных видов, кроме люпина многолистного, у которого нити встречаются только в молодых клубеньках, а затем распадаются. При изучении морфологии бактероидов и особенностей их расположения в зараженных клетках макросимбионта обнаружена видовая специфичность. Полученные результаты показывают, что генотип растения-хозяина определяет не только структуру клубенька в целом, но и на ультраструктурном уровне влияет на морфологию микросимбионта - клубеньковых бактерий, которые, как известно, в свободноживущем состоянии имеют палочковидную форму (Новикова, Гордиенко, 2001).

Индуцирующее действие флавонолов (кверцетина, рутина) на активность нитрогеназы показано также и в ассоциациях каллусных культур бобовых с Rhizobium. Моделирование симбиоза с использованием каллусов представляется довольно перспективным, поскольку позволяет создать систему для тестирования действия изучаемых веществ именно на активность процесса азотфиксации, а не на предыдущие стадии развития симбиоза.

Согласно нашим представлениям, ФС регулируют процесс образования клубеньков, вызывая хемотаксис и экспрессию генов нодуляции у ризобий на стадии преинфекции, и участвуют в регуляции стадии инфицирования и развития клубеньков, являясь вторичными сигналами-посредниками при действии Nod-факторов на перераспределение ауксина, контролирующего процесс формирования клубенька. По полученным данным экзогенные ФС оказывают влияние и на функционирование клубеньков как органов азотфиксации (рис. 57).

Изучение действия на нодуляцию и азотфиксацию регуляторов роста дитерпеноидной природы- фузикокцина и гиббереллинов (А3 и А7) в низких концентрациях - выявило их физиологическую активность в симбиозе.

Rhizobium

Бобовые

I преинфекция nod гены

II инфицирование и развитие клубеньков

Nod факторы

ФС- вторичные эффекторы ауксин гивацня клеточного деления

Ш функционирование клубеньков как органов азотфиксации

Рис. 57. Схема действия ФС на бобово-ризобиальный симбиоз.

Существенный прорыв в области фундаментальных исследований по регуляции бобово-ризобиального симбиоза позволяет приступить к ^ практическому использованию полученных знаний.

Выявлены особенности специфического действия экстремальных факторов на ультраструктуру клубеньков: показан разрыв клеточных оболочек клубеньков клевера, вызывающий дезинтеграцию всей системы при тепловом * стрессе, плазмолиз растительных клеток и бактероидов клубеньков солодки, характерный для хлоридного стресса, преждевременное старение бактероидсодержащей ткани клубеньков гороха, спровоцированное нитратами.

Установлены общие закономерности нарушения развития азотфиксирующих симбиозов. Для всех изученных видов стрессовых воздействий характерна корреляция между снижением уровня азотфиксации и нарушением компартментации симбиотической системы. В первую очередь при рассмотренных типах стрессов страдают эукариотические клетки ф (увеличивается площадь перибактероидных пространств, происходит их слияние, нарушается целостность мембран), и лишь затем повреждаются бактероиды.

В качестве приемов, повышающих устойчивость симбиотических ассоциаций, предлагается использование антиоксидатных свойств ФС (на примере теплового стресса), подбор пар микро- и макросимбионтов, проявляющих толерантность в природе (на примере солеустойчивой системы солодки уральской), а также генетический подход - создание суперклубеньковых мутантов, способных успешно фиксировать азот на фоне нитратов.

184

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Новикова, Татьяна Ивановна, Новосибирск

1. Андреева И.Н. Структурно-функциональная организация взаимоотношений растительной клетки и эндофита в клубеньках бобовых и небобовых актиноризных растений: Автореф. дис.докт. биол. наук. М.:ИФР РАН, 1986. 50 с.

2. Андреева И.Н., Кожаринова Г.М., Измайлов С.Ф. Старение клубеньков бобовых // Физиология растений. 1998. Т. 45. С. 117-130.

3. Арутюнова Н.В, Шевякова Н.И. Роль источника азота в повышении солеустойчивости Arachis hypogaea L. II Изв. акад. наук СССР. Сер.биол. 1984. № 10. С. 495-501.

4. Бабаков А.В., Абрамычева Н.Ю., Билуши С.В., Шевченко В.П. Исследования взаимодействия фузикокцина с плазматическими мембранами высших растений // Биол. Мембраны. 1990. Т. 7. С. 107-112.

5. Бленда И.Ф. Фенольные соединения плодов яблони и их биологическая активность // Автореф. дис.канд. биол. наук. Киев., 1972. 29 с.

6. Бондаренко А.И. Влияние пониженной температуры на содержание биологически активных веществ в изолированных листьях донника лекарственного // Биологически активные вещества в жизни растений и животных. Минск:Высшая школа, 1973. С. 71-74.

7. Вернер А.Р., Гордиенко Н.Я. Корневые клубеньки дикорастущих бобовых растений Горного Алтая // Микроорганизмы и зеленое растение. Новосибирск:Наука, 1967. С. 23-27.

8. Гончаров П.Л. Научные основы травосеяния в Сибири. М.:Агропромиздат, 1986. 288 с.

9. Гордиенко Н.Я., Яковлева З.М. Топография инфекционных нитей в корневых клубеньках бобовых растений // Изв. АН СССР. Сер. биол. наук. 1975. №3. С. 466-471.

10. Гордиенко Н.Я. Изучение инфекционных нитей в клубеньках клевера методом сканирующей электронной микроскопии // Изв. АН СССР. Сер. биол. наук. 1982. № 1.С. 148-152.

11. Гродзинский A.M., Гродзинский Д.М. Краткий справочник по физиологии растений. Киев:Наукова думка, 1964. 387 с.

12. Гукова М.М. Усвоение азота бобовыми растениями при различной температуре почвы // Докл. ТСХА. 1960. Вып. 67. С. 77-85.

13. Гукова М.М. Источники питания бобовых растений азотом и их использование в онтогенезе // Докл. ТСХА. 1974. Вып.203. С. 39-55.

14. Демарчук Г.А., Донова J1.B., Данилов В.П., Новикова Т.И., Цейтлина В.Р. Влияние стимуляторов роста на продуктивность люцерны в лесостепи Западной Сибири // Вестник российской акад. с.х. наук. 1996. № 4. С. 49-52.

15. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985. 386. с.

16. Енкен В.Б. Соя. М.:Сельхозгиз, 1959. 622 с.

17. Жанаева Т. А., Минаева В. Г., Запрометов М. Н. О флавонолокисляющих ферментах гречихи // Физиология и биохимия культур, растений. 1986. Т. 18. № 1.С. 82-86.

18. Закиров К.З., Нигматов С.Х. Солеустойчивость и мелиоративный эффект солодки и других сырьевых растений на засоленных землях // Материалы IV Всесоюзного симпозиума по солеустойчивости растений. ФАН, 1986. С. 156.

19. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. М:Высшая школа, 1974. 214 с.

20. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения. М.:Наука., 1996. 45 с.

21. Кореньков Д.А. Агрохимия азотных удобрений. М:Наука., 1976. 145 с.

22. Крогулевич Р. Е. К методике отбора растений на солеустойчивость // Физиология и биохимия культ, растений. 1990. Т. 22. № 6. С. 602-607.

23. Кузин В.Ф. Возделывание сои на Дальнем Востоке. Благовещенск: Хабаровское кн.изд-во., 1976. 246 с.

24. Лебедев Е.М. Возможные экологические последствия избыточного применения азотных удобрений // Минеральный и биологический азот в земледелии СССР. М.:Наукова думка, 1985. С. 41-49.

25. Майстренко Г.Г., Гордиенко Н.Я. Анчугова Е.С. Эффект высоких доз азотной подкормки на симбиоз сои с клубеньковыми бактериями // Сибирский экол. журнал. 1999. №3. С. 303-313.

26. Майстренко Г.Г., Новикова Т.Н., Гордиенко Н.Я. Экологические аспекты функционирования бобово-ризобиального симбиоза // Материалы Всероссийского совещания в честь 120-летия ТГУ. Томск, 1999. С. 88-91.

27. Макарова Л.Е., Лузова Г.Б., Ломоватская Л.А. Роль эндогенных фенольных соединений в инфицировании Rhizobium leguminosarum корней гороха при низкой температуре // Физиология растений. 1998. Т.45. С. 824-832.

28. Мамедов К.Ю.О. Моделирование симбиотической ассоциации клубеньковые бактерии — бобовые растения (на примере инфицированных каллусов люцерны): Автореф. дис.канд. биол. наук. М:ТСХА, 1979. 17 с.

29. Мийдла X., Халдре Ы., Паду Э., Яакма Ю. О влиянии фенолкарбоновых ♦ кислот на вызываемый ауксином рост растений // Физиология растений. 1982.1. Т. 29. С. 649-654.

30. Мишустин Е.Н., Шильникова В.К. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс. М., 1973. 288 с.

31. Моржина Е.В., Борисов А.Ю., Куликова О.А., Лебский В.К. Ультраструктурный анализ эффективных и неэффективных клубеньков гороха // Цитология. 1991. Т. 33. № 3. С. 3-6.

32. Муромцев Г.С. Фузикокцин новый фитогормон? // Физиология растений. 1996. Т. 43. С. 478-492.

33. Муромцев Г.С., Коренева В.М., Краснопольская JI.M. О некоторых физиологических эффектах нового регулятора роста фузикокцина // С.-х. биол. 1980. Т. 15. №6. С. 699-701.

34. Муромцев Г.С., Пеньков JI.A. Гиббереллины. М., 1962. 231 с.

35. Муромцев Г.С., Чкаников Д.И., Кулаева О.Н., Гамбург К.З. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. М., 1987. 383 с.

36. Муромцев Г.С., Агнистикова В.Н. Гиббереллины. М., 1973. 270 с.

37. Ничик М.М. Старченков Е.П. Условия, определяющие азотфиксирующую способность клубеньковых бактерий в ассоциации с клетками растений // Изв. АН СССР. Сер биол. наук. 1981. № 5. С. 691-697.

38. Новикова Т.И., Яковлева З.М. Влияние кверцетина и его производных на инфицирование клевера клубеньковыми бактериями // Тезисы IV Всесоюзного симпозиума по фенольным соединениям. Ташкент, 1982. С. 69-70.

39. Новикова Т.И. Фенольные индукторы бобово-ризобиального симбиоза //Тез. VII съезда Всесоюзного микробиологического общества. Алма-Ата, 1985. Т. 7. С. 52.

40. Новикова Т.И., Цейтлина В.Р. Активность фенилаланин-аммиак-лиазы и пероксидазы на ранних стадиях инфицирования проростков соиклубеньковыми бактериями //Изв. СО АН СССР. Сер. биол.наук. 1988. Вып. 1. С. 83-86.

41. Новикова Т.И., Цейтлина В.Р., Макаренко Н.Г., Васякин Н.И., Нечаева В.У. Применение фенольных стимуляторов симбиоза для повышения продуктивности сои // Сибирский вестник с.х. науки. 1988. № 5. С.24-27.

42. Новикова Т.И., Яковлева З.М. Кверцетин и его производные как стимуляторы бобово-ризобиального симбиоза // Известия СО АН СССР. Сер.биол.наук. 1989. Вып. 1. С. 63-67.

43. Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Влияние стимуляторов симбиоза на ультраструктуру и азотфиксацию клубеньков клевера лугового // Тез. Всесоюзной конференции «Микроорганизмы -стимуляторы и ингибиторы роста растений». Пущино, 1989. С. 76.

44. Новикова Т.И. Цейтлина В.Р. Применение модельных ассоциаций клубеньковых бактерий с корневыми каллусами бобовых для выявления стимуляторов симбиоза // Микробиологические исследования в Западной Сибири., Наука:Новосибирск, 1989. С. 99-104.

45. Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Строение азотфиксирующих клубеньков солодки уральской // Изучение и использование солодки в народном хозяйстве. Алма-Ата, 1991. С. 70-73.

46. Новикова Т.И. Аветисов J1.A. Физиолого-биохимические аспекты симбиоза // Биологическая фиксация азота. Наука:Новосибирск, 1991. С. 95-112.

47. Новикова Т.И. Влияние температурного стресса на восстановление азотфиксации после теплового стресса // Труды II Всесозного съезда физиологов растений. Минск, 1992. С. 149.

48. Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Строение корневых клубеньков солодки уральской // Цитология. 1995. Т. 37. № 3. с. 208-212.

49. Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Особенности ультраструктуры бактероидсодержащей ткани корневых клубеньков некоторых видов бобовых// Труды V съезда физиологов растений. Москва, 1999. Т. VII. С. 690.

50. Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Особенности функционирования симбиотической системы Rhizobium-Glycyrrhiza uralensis в условиях хлоридного засоления//Сибирский экол. журнал. 1999. № 3. С. 295-302.

51. Новикова Т.И., Гордиенко Н.Я. Исследование корневых клубеньков некоторых видов подсемейства Мотыльковые методом сканирующей электронной микроскопии // Цитология. 2001. Т. 43. № 2. С. 107-113.

52. Новикова Т.И., Сидорова К.К. Исследование фенольного состава сортов и мутантных линий гороха, различающихся по симбиотической активности // Сибирский экол. журнал. 2003. № 1. С. 101-106.

53. Обручева Н.В., Антипова О.В. Фузикокцин как вероятный эндогенный фактор прорастания семян // Докл. РАН. 1992. Т. 325. С. 412-415.

54. Панкова И.А., Никитин А.А. О клубеньках камеденосных астрагалов // Тр.Ботан. ин-та. 1961. Сер. 5. С.256-261.

55. Пленник Р.Я. Морфологическая эволюция бобовых Юго-Восточного Алтая (на примере родовых комплексов Astragalus L. И Oxytropis DC.). НовосибирскгНаука, 1976. 216 с.

56. Пленник Р.Я. Стратегии биоморфологической микроэволюции полиморфного вида Medicago falcata L. в Сибири. Новосибирск:Наука, 2002. 94 с.

57. Полевой В.В. Роль ауксина в системах регуляции у растений. Л., 1982. 79 с.

58. Проворов Н.А. Эволюция генетических систем симбиоза у клубеньковых бактерий // Генетика. 1996. Т. 32. № 8. С. 1029-1040.

59. Сидорова К.К., Ужинцева Л.П. Использование мутантов для выявления генов, контролирующих симбиотические признаки у гороха // Генетика. 1992. Т. 28. №4. С. 144-151.

60. Сидорова К.К., Гордиенко Н.Я., Новикова Т.И. Ультраструктура корневых клубеньков мутантов гороха с различной эффективностью симбиоза // Цитология. 1995.Т. 37. № 9/10. С. 849-852.

61. Сидорова К.К., Шумный В.К. Новый ген гороха (Pisum sativum L.) Nods-nods, контролирующий нодуляцию // ДАН. 1997. Т. 353. С. 703-704.

62. Сидорова К.К., Шумный В.К. Генетика симбиотической азотфиксации и основы селекции для самоопыляющихся бобовых культур (на примере Pisum sativum L.) // Генетика. 1999. Т. 35. С. 1550-1557.

63. Сидорова К. К., Шумный В. К., Т.М. Мищенко Т.М. Хромосомная локализация гена Nod5, контролирующего нодуляцию у гороха {Pisum sativum L) // ДАН. 1999. Т. 367. С. 851-852.

64. Тихонович И.А. Проворов Н.А. Генетика симбиотической азотфиксации с основами селекции. С.Петербург.: Наука, 1998. 194 с.

65. Трепачев Е.П. Значение биологического и минерального азота в проблеме белка // Минеральный и биологический азот в земледелии СССР. М.:Наукова думка. 1985. С. 27-37.

66. Уикли Б. Электронная микроскопия для начинающих. М.:Мир., 1975. 324 с.

67. Федорова Е.Э., Жизневская Г.Я., Альжанпарова Ж.К., Измайлов С.Ф. Фитогормоны в азотфиксирующих клубеньках бобовых растений // Физиология и биохимия культ, растений. 1991. Т. 23. № 4. С. 426-438.

68. Хавкин Э.У., Переляева А.И. Фенилаланин-аммиак-лиаза и накопление растворимых фенольных соединений в растущих и зрелых клетках корня и колеоптиля кукурузы // ДАН СССР. 1970. Т. 193. С. 227-231.

69. Хайлова Г.Ф., Ларькова Т.П. Действие хлоридного засоления на формирование и активность симбиотической системы люцерны // Физиология растений. 1992. Т. 39. С. 326-333.

70. Хайлова Г.Ф., Мамедов Л.Ю., Шильникова В.К., Ильясова В.Б. Симбиотическая ассоциация каллусов корней люцерны с Rhizobium meliloti II Изв.ТСХА. 1977. Вып.4. С. 18-22.

71. Шапошников Г.Л. Газохроматографическое определение азотфиксирующей активности нитрогеназы // Биохимические методы. М.:Наука, 1980. С. 207-210.

72. Шемаханова Н.М., Бонарцева Г.А. Нитрогеназная активность штаммов Rhizobium meliloti при совместном культивировании с тканью донника // Изв. АН СССР. Сер. биол. наук. 1979. №. 1. С. 151-154.

73. Шильникова В.К., Ярыгин Л.А., Шатта A.M. Начальные этапы инфицирования люцерны клубеньковыми бактериями // Изв. АН СССР. Сер. биол. наук. 1975. № 2. С. 307-314.

74. Шипилова С.В., Запрометов М.Н. Локализация фенилаланин-аммиак-лиазы в хлоропластах кукурузы // Физиология растений. 1980. Т. 27. С. 67-73.

75. Юркова Г.Н., Ничик М.М., Левенко Б.А., Старченков Е.П. Фиксация молекулярного азота клубеньковыми бактериями люпина в ассоциации с клетками табака и пшеницы .// ДАН СССР. Т. 230. С. 1006-1008.

76. Яковлев Г.П. Бобовые земного шара. Л., 1991. 144 с.

77. Яковлева З.М. Бактероиды клубеньковых бактерий. Новосибирск:Наука, 1975. 172 с.

78. Яковлева З.М., Майстренко Г.Г. Влияние минерального азота на бобово-ризобиальный симбиоз и его утилизацию посредством симбиоза // Минеральный и симбиотический азот в земледелии СССР. М.:Наука,1985. С.190-193.

79. Abdel-Wahab Н. Н., Zahran Н.Н. Effects of salt stress on nitrogenase activity and growth of four legumes // Biol. Plant (Prague). 1981.V. 23. P. 16-23.

80. Abdel-Wahab S. M., El-Mokadem M. Т., Helemish F. A., Abou El-Nour M. M.

81. The symbiotic performance of Bradyrhizobium japonicum under stress of salinized irrigation water // Ain. Shams. Sci. Bull. 1991. V. 28B. P. 469-488.

82. Aguilar J. M. M., Ashby A. M., Richards A. J. M., Loake G. J., Watson M. D., Shaw C.H. Chemotaxis of Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli towards flavonoid inducers of symbiotic nodulation genes // J. Gen. Microbiol. 1988.V. 134. P. 2741-2746.

83. Albrecht C., Geurts R., Bisseling T. Legume nodulation and mycorrhizae formation: two extremes in host specifity meet // EMBO J. 1999. V. 18. P. 281-288.

84. Alexandre G, Greer-Phillips S, Zhulin I.B. Ecological role of energy taxis in microorganisms // FEMS Microbiol Rev. 2004.V. 28. P. 113-126.

85. Allan G.J., Porter J.M. Tribal delimitation and phylogenic relationships of1.teae and Coronilleae (Fabaceae) with special reference to Lotus: evidence from nuclear ribosomal ITS sequences // Amer. J. Bot. 2000. V. 87. P. 1871-1881.

86. Allen E.K., Allen O.N., Newman A.S. Pseudonodulation of leguminous plants induced by 2-bromo-3,5-dichlorobenzoic acid // Amer. J. Bot. 1953. V. 40. P. 429435.

87. Allen E.K., Allen O.N. The Leguminosae. A sourse book of characteristics, uses and nodulation. Madison:The University of Wisconsin Press, 1981. 800 p.

88. Alibert G., Ranjeva R., Boudet A.M. Organization subcellulaire des voies desynthese des composes phenoligues // Physiol, veg. 1977. V. 15. P. 279-301.

89. Appelbaum E. The Rhizobium/Bradyrhizobium -legume symbiosis // Molecular biology of symbiotic nitrogen fixation. CRC Press: Boca Raton, 1990. P. 131-158.

90. Armitage J.P., Gallagher A., Johnston A.W. Comparison of the chemotactic behaviour of Rhizobium leguminosarum with and without the nodulation plasmid. //Mol Microbiol. 1988. V. 2. P. 743-748.

91. Arora N., Skoog F., Allen O.N. Kinetin-induced pseudonodules on tobacco roots // Amer. J.Bot. 1959. V. 46. P. 610-613.

92. Baker В., Zambryski P., Staskawicz В., Dinesh-Kumar S. P. Signaling in plant microbe interactions // Science. 1997. V. 276. P. 726-733.

93. Baker M.E. Evolution of regulation of steroid-mediated intercellular communication in vertebrates: insights from flavonoids, signals that mediate plant-rhizobia symbiosis//J Steroid Biochem. Mol. 1992. V. 41. P. 301-308.

94. Ballio A., Chain E.B., De Leo P., Erlanger B.F., Mauri M., Tonolo A.щ

95. Fusicoccin: a new wilting toxin produced by Fussicoccum amygdali Del. // Nature. 1964. V. 203. P. 297.

96. Bandyopadhyay A. K., Jain V., Nainawatee H. S. Nitrate alters the flavonoid profile and nodulation in pea {Pisum sativum L.) // Biol. Fertil. Soils. 1996. V. 21. P. 189-192.

97. Bauer P., Ratet P., Crespi M.D., Schultze M., Kondorosi A. Nod factors and cytokinins induce similar cortical cell division, amyloplast deposition and msenod 12a expression patterns in alfalfa roots // Plant J. 1996. V. 10. P. 91-105.

98. Bauer W.D. Infection of legumes by Rhizobia II Annu Rev Plant Physiol. 1981. V. 32. P. 407-449.

99. Bauer P., Ralet P., Crespi M.D., Schultze M., Kondoroshi A. Nod factors and cytokinins induce similar cortical cell division, amyloplast deposition and * MsEnodl2A expression patterns in alfalfa roots // Plant J. 1996. V. 10. P. 91-105.

100. Becana M., Aparicio-Tejo P.M., Sanchez-Diaz M. Nitrate and nitrite reduction inthe plant fraction of alfalfa root nodules // Physiol. Plant. 1985. V. 65. P. 185-188.

101. Bejerinck M.W. Uber die Natur der Faden Papilionaceen-knollchen // Zbl.Bacterid. 1894. Bd. 15(19/20). S. 728-732.

102. Bender G.L., Nayudu M., Strange K.K.L., Rolfe B.G., The nodDl gene from Rhizobium strain NGR234 is a key determinant in the extention of host range to the nonlegume Parasponia II Mol.Plant-Microbe Interact. 1988. V. 1. P. 259-266.

103. Bergersen F.J. The cytology of bacteroids from root nodules of subterranean clover//J.Gen.Microbiol. 1955. V. 13. P. 411-419.

104. Bergensen F.J. Some Australian studies relating to the longterm effects of the inoculation of the legume seeds // Plant and Soil. 1970. V. 32. P. 726-736.

105. Bergersen F.J. Formation and function of bacteroids // The biology of nitrogen fixation. Amsterdam, 1974. P. 473-498.

106. Bladergroen M.R., Spaink H.P. Genes and signal molrcules involved in the r\\\zoh\a-Leguminoseae symbiosis // Current Opinion in Plant Biology. 1998. V. 1. P. 353-359.

107. Bohlool B.B., Schmidt E.L. Lectins: a possible basis for specificity in the Rhizobium-legume root nodule symbiosis // Science. 1974. V. 185. P. 269-271.

108. Bors W., Heller W., Michel C., Saran M. Flavonoids as antioxidants: determination of radical-scavenging efficiencies // Methods Enzymol. 1990. V. 186. P. 343-355.

109. Bors W., Michel C., Saran M. Flavonoid antioxidants: rate constants for reactions with oxygen radicals // Methods Enzymol. 1994. V. 234. P. 420-429.

110. Bottomley P. Ecology of Rhizobium and Bradyrhizobium II Biological nitrogen fixation / G. Stacey, R. H. Burris, and H. J. Evans (ed.). Chapman & Hall: New York, 1991. P. 292-347.

111. Brewin N.J. Rhizobium-legume symbiosis: plant morphogenesis in a nodule // Seminars in Cell Biology. 1993. V. 4. P. 149-156.

112. Brewin N.J. Tissue and cell invasion by Rhizobium: the structure and development of infection threads and symbiosomes // The Rhizobiaceae / Eds. Spaink HP, Kondorosi A. Kluwer, 1998. P. 417-429.

113. Broughton W.J., Perret X. Genealogy of legume-Rhizobium symbiosis // Current opinion in Plant Biology. 1999. V. 2. P. 305-311.

114. Broughton W.J., Jabbouri S., Perret X. Key to symbiotic harmony // J. Bact., 2000. V. 182 P. 5641-5652.

115. Browmick P.K., Basu P.S. Contents of hormones and indole acetic acid metabolism in root nodules of Erythrine indica Lame., Sesbania grandiflora Pers. and Pterocarpus santallines Lill // Biochem. Physiol.Pflanz. 1984. V. 179. P. 455462.

116. Burg D.,Guillaume J.,Tailliez R. Chemotaxis by Rhizobium meliloti II Arch. Microbiol. 1982. V. 133. P. 162-163.

117. Caba J.M., Centeno M.L., Fernandez В., Gresshoff P.M., Ligero F. Inoculation and nitrate alter phytohormone levels in soybean roots: differences between a supernodulating mutant and the wild type // Planta. 2000. V. 211. P. 98-104.

118. Caetano-Anolles G., Wrobel-Berber E., Bauer W.D. Growth and movement of spot inoculated Rhizobium meliloti on the root surface of alfalfa // Plant physiol. 1992. V. 9. P. 1181-1189.

119. Caetano-Anolles G., Joshi P.A., Gresshoff P.M. Nodulation in the absence of Rhizobium И Plant Biotechnology and Development. CRC Press, 1992. P. 61-70.

120. Carroll B.J. Gresshoff P.M. Nitrate inhibition and nitrogen fixation in white clover // Z.Pflanzenphysiol. 1983. V. 110. P. 77-88.

121. Carroll В .J., Mathews A. Nitrate inhibition of nodulation in legumes // Molecular Biology of Symbiotic Nitrogen Fixation / Ed. Gresshoff P.M. CRC Press: FL, 1990. * P. 159-180.

122. Castelluccio C., Paganga G., Melikian N., Bolwell G.P., Pridham J., Sampson J., Rice-Evans C. Antioxidant potential of intermediates in phenylpropanoid metabolism in higher plants // FEBS Lett. 1995. V. 368. P. 188-192.

123. Charon C., Johansson C., Kondorosi E., Kondorosi A., Crespi M. Enod 40 induces dedifferentiation and division of root cortical cells in legumes // Proc Natl Acad Sci USA. 1997. V. 94. P. 8901-8906.

124. Child J.J., LaRue T.A. A simple technique for the establishment of nitrogen in soybean callus culture // Plant Physiol. 1974. V. 53. P. 88-92.

125. Child J.J. Nitrogen fixation by a Rhizobium sp. Association with nonleguminous plant cell cultures // Nature. 1975. V. 253. P. 350-357.

126. Cho M., Harper J. Effect of inoculation and nitrogen on isoflavonoid concentration in wild-type and nodulation-mutant soybean roots // Plant Physiol. 1991 a. V. 95. P. 435-442.

127. Cho M., J. Harper J. Root isoflavonoid response to grafting between wild-type and nodulation-mutant soybean plants // Plant Physiol. 1991 b. V. 96. P. 1277-1282.

128. Chen P., Phillips D.A. Induction of root nodule senescence by combined % nitrogen in Pisum sativum L. // Plant Physiol. 1977. V. 59. P. 440-442.

129. Cheng H.-P., Walker G.C. Succinoglycan is required for initiation and elongation of infection threads during nodulation of alfalfa by Rhizobium meliloti II J.Bacteriol. 1998. V. 180. P. 5183-5191.

130. Cohna J., Daya R.B., Stacey G. Legume nodule organogenesis // Trends Plant Sci. 1998. V. 3: P. 105-110.

131. Coronado C., Sanchez-Andujar В., Palomares A.J. Rhizobium extracellular structures in the symbiosis // World J. Microbiol. Biotechnol. 1996. V. 12. P. 127* 136.

132. Cote R., Bordeleau L. M., Lapointe J., Grodzinski B. Carbon partitioning in nodulated alfalfa in the presence of nitrate // Can. J. Microbiol. 1989. V. 67. P. 19982004.

133. Corby H.D.L. The systematics value of leguminous root nodules // Advance in Legume Systematics. Kew, 1981. V. 2. P. 657-669.

134. Corby H.D.L. Types of rhizobial nodules and their distribution among the Leguminosae . Kirkia, 1988. V. 13. P. 53-123.

135. Cordovilla M. P., Ocana A., Ligero F., C. Lluch C. Salinity effects on growth analysis and nutrient composition in four grain \egumes-Rhizobium symbiosis // J. Plant Nutr. 1995. V. 18. P. 1595-1609.

136. Cooper J.E., Rao J.R. Localized changes in flavonoids biosynthesus in roots of Lotus pedunculatus after infection by Rhizobium loti И Plant Physiol. 1992. V. 100. P. 444-450.

137. Cooper J.B., Long S.R. Morphogenetic rescue of Rhizobium meliloti nodulation mutants by trans-zeatin secretion // Plant Cell. 1994. V. 6. P. 215-225.

138. Cooper J. E., Rao , J. R., Everaert E., De Cooman L. Nitrogen Fixation: Fundamental and Applications. Kluwer Academic Publishers:

139. Dordrecht/Boston/London, 1995. P. 287-293.

140. Csonka, L. N., Hanson A. D. Prokaryotic osmoregulation: genetics and physiology // Annu. Rev. Plant Physiol. 1991. V. 45. P. 569-606.

141. Cullimore J.V., Ranjeva R., Bono J.-J. Perception of lipo-chitooligosaccharidic Nod factors in legumes // Trends in Plant Science. 2001. V. 6. P. 24-30.

142. Dakora F.D., Joseph C.M., Phillips D.A. Alfalfa {Medicago sativa L.) root exudates contain isoflavonoids in the presence of Rhizobium meliloti II Plant physiol. 1993. V. 101. P. 819-824.

143. Dart P.J. Scanning electron microscopy of plant roots // J. Exp. Bot. 1971. V. 22 P. 163-168.

144. Dart P.J. The infection process // Biol, nitrogen fixation. Amsterdam, 1974. P. 381-429.

145. Date R.A. Microbiological problems in the inoculation and nodulation of legumes // Plant and Soil. 1970. V. 32. P. 703-725.

146. Davidson, I. A., Robson M. J. Effect of contrasting patterns of nitrate uptake, N2-fixation, nodulation and growth of white clover // Ann. Bot. 1986. V. 57 P. 331-338.

147. Day R.B., McAlvin C.B., Loh J.T., Denny R.L., Wood T.C., Young N.D., Stacey G. Differential expression of two soybean apyrases? One of which early nodulin // Mol. Plant-Microbe Interact. 2000. V. 13. P. 1053-1070.

148. Dazzo F.B., Hubbell H.D. Cross-reactive antigens and lectins as determinants of symbiotic specifity in the Rhizobium-clover association // Appl Microbiol. 1975. V. 30. P. 1017-1033.

149. Dharmatilake A.J., BauerW.D. Chemotaxis of Rhizobium meliloti towards nodulation gene-inducing compounds from alfalfa roots //Appl. Environ.Microbiol. 1992. V. 58. P. 1153-1158.

150. Delgado M. J., Ligero F., Lluch C. Effects of salt stress on growth and nitrogen fixation by pea, faba-bean, common bean and soybean plants // Soil. Biol. Biochem. 1994. V. 26. P. 371-376.

151. Denarie J., Debelle F., Rosenberg C. Signaling and host range variation in nodulation // Annu. Rev. Microbiol. 1992. V. 46. P. 497-531.

152. Dellaporta S.L.,Calderon-Urrea A. Sex determination in flowering plants // Plant cell. 1993. V. 5. P. 1241-1251.

153. Denarie J., Debelle F., Rosenberg C. Signaling and host range variation in nodulation // Annu. Rev. Microbiol. 1992. V. 46. P. 497-531.

154. Denarie J., Debelle, F., Prome J.-C. Rhizobium lipochitooligosaccharide nodulation factors: signaling molecules mediating recognition and morphogenesis // Ann.Rev.Biochem. 1996. V. 65. P. 503-525.

155. Diaz C.L., Melchers L.S., Hookaas P.J.J., Lugtenberg E.J.J., Kijene J.W. Root lectin as a determinant of host-plant specificity in the Rhizobium-legume symbiosis. Nature. 1989. V. 338. P. 579-581.

156. Dixon M.W., Jacobson J.A., Cady C.T., Muday G.K. Cytoplasmic orientation of the naphtylphthalamic acid-binding protein in zucchini plasma membrane vesicles // ^ Plant physiol. 1996. V. 112. P. 421 -432.

157. Djordjevic M.A., Redmond J.W., Batley M., Rolfe B.G. Clovers secret specific phenoloc compounds which either stimulate or repress nod gene expression in Rhizobium trifolii IIEMBO J. 1987. V. 6. P. 1173-1179.

158. Dobert R.C., Rood S.B., Blevins D.G. Gibberellins and the legume-Rhizobium symbiosis.I. Endogenous gibberellins of lima bean {Phaseolus lunatus L.) stem and nodules // Plant physiol. 1992, a. V. 98. P. 221-224.

159. Dobert R.C., Rood S.B., Blevins D.G. Rhizobial-induced increase in internode length and identification of endogenous Gas of cowpea (Vigna unguiculata L.) stem and nodules // Journal of plant regulation. 1992 б. V. 11. P. 155-164.

160. Dobert R.C., Rood S.B., Blevins D.G. Zanewich K. Gibberellins and the legume-Rhizobium symbiosis III. Quantification of gibberellins from stem and nodules of lima and cowpea // Plant physiol. 1992 в. P. 1994-2001.

161. Downie J.A., Surin B. Either of two nod gene loci can complement the nodulation defect of a nod deletion mutant of Rhizobium leguminosarum bv. Viciae I/ Mol.Gen.Genet. 1990. V. 222. P. 81-86.

162. Doyle J.J. Phylogenetic perspectives on nodulation: evolving views of plants and * symbiotic bacteria// Trends Plant Science. 1998. V. 3. P. 473-478.

163. Doyle J.J, Doyle J.L., Ballenger J.A., Dickson E.E., Kajita T. Ohashi. H. A phylogeny of the chloroplast gene rbcL in the Leguminosae: Taxonomic Correlations and insights into the evolution of nodulation // Am. J.Bot. 1997. V. 84. P. 541-554.

164. Downie J.A. Signaling strategies for nodulation of legumes by rhizobia // Trends Microbiol. 1994. V. 2. P. 318-324.

165. Downie J.A., Walker S.A. Plant responses to nodulation factors // Curr.Opin.- Plant Biol. 1999. V. 2. P. 483-489.

166. Dullaart J., Duba L.I. Presence of gibberellin-like substances and their possible role in auxin bioproduction in root nodules and root of Lupinus luteus L. // Acta Bot.Neerl. 1970. V. 19. P. 877-883.

167. Eriksson J. Studier ofVer Leguminosernas rotknolar // Acta Univ. 1873. Bd. 10. S. 1-30.

168. Estabrook E. M, Yoder J.I. Plant-Plant Communications: Rhizosphere Signaling between Parasitic Angiosperms and Their Hosts // Plant Physiol. 1998. V. 116. P. 17.

169. Estabrook E.M., Sengupta-Gopalan C. Differential expression of phenylalanine ammonia-lyase and chalcone synthase during soybean nodule development // Plant Cell. 1991. V. 3.P. 299-308.

170. Etzler M.E., Kalsi G., Ewing N.N., Roberts N.J., Day R.B., Murphy J.B. A nod factor binding lectin with apyrase activity from legume roots // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. V. 96. P. 5856-5861.

171. Faria S.M. de, Sprent J.I. Legume nodule development: an evolutionary hypothesis // Advances in Legume Systematics. Kew, V. 5. 1994. P. 33-39.

172. Feinbaum R.L., Storz G., Ausubel F.M. High intensity and blue light regulated expression of chimeric chalcone synthase genes in transgenic Arabidopsis thakiana plants // Mol. Gen.Genet., 1991. V.226. P. 449-456.

173. Fellay R., Perret X., Viprey V., Broughton W.J., Brenner S. Organization of host-inducible transcripts on the symbiotic plasmid of Rhizobium sp. NGR234 // Mol. Microbiol. 1995. V. 16. P. 657-667.

174. Ferguson B.J., Mathesius U. Signalling interactions during nodule development // J. Plant Growth. Regul. 2003. V. 22. P. 47-72.

175. Firmin J.L., Wilson K.E., Rosen L., Johnston A.W.B. Flavonoid activation of nodulation genes in Rhizobium reversed by other compounds present in plants // Nature. 1986. V. 324. P. 90-92.

176. Fritzemeier K.H., Kindl H. Coordinate induction by UV light of stilbene synthase? Phenylalanine ammonia-lyase and cinnamate 4-hydroxylase in leaves of Viticeae II Planta. 1981. V. 151. P. 48-52.

177. Fyson A., Sprent J. The devepment of primary root nodules on Vicia faba L. at two temperatures // Ann. Bot. 1982. V. 50. P. 681-688.

178. Gage D.J. Handing by a thread: invasion of legume plants by rhizobia // Current Opinion in Microbiology. 2000. V. 3. P. 613 617.

179. Georgiev, G. I., and C. A. Atkias. Effects of salinity on N2 fixation, nitrogen metabolism and export and diffusive conductance of cowpea root nodules // Symbiosis. 1993. V.15. P. 239-255.

180. Geurts R., Bisseling T. Rhizobium Nod factor perception and signalling // Plant Cell. 2002. V. 14. P. 8239-8249.

181. Geurts R. R. Heidstra, Hadri A. E., Downie J. A., Franssen H., van Kammen A., Bisseling T. Sym2 of pea is involved in a nodulation factor-perception that controls the infection process in the epidermis // Plant Physiol. 1997. V. 115. P. 351-359.

182. Gibson A.H. Root temperature and symbiotic nitrogen fixation // Nature. 1961. V. 191. P. 1080-1098.

183. Gibson A.H., Pagan J.D. Nitrate effects on the nodulation of legumes inoculated with nitrate-reductase deficient mutants of Rhizobium II Planta. 1977. V. 134. P. 17

184. Giovanetti M., Avio L., Sbrana C., Citernesi A.S. Factors affecting appresorium development in the vesicular-arbuscular mycorrhizal fungus Glomus mosseae И New Phytol. 1993. V. 123. P. 115-122.

185. Goedhart J., Hink M.A.,Visser A.J.W.G., Bisseling Т., Gadella T.W.J. Jr. In vivo fluorence correlation microscopy (FCM) reveals accumulation and immobilization of Nod factors in root hair cell walls // Plant J. 2000. V. 2. P. 109-119.

186. Gonsalez L. Solvent-dependent conformational behaviour of lipochitoligosaccharides related to Nod factors // Carbohydrate Res. 1999. V. 318. P. 10-19.

187. Gonsalez J.E., Reuhs B.L., Walker G.C. Low molecular weight EPS II of Rhizobium meliloti allows nodule invasion in Medicago sativa II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 8636-8641.

188. Gortner W.A., Kent M.J., Sutherland G.K. Ferulic and p-coumaric acids in pineapple tissue as modifiers of pineapple indolacetic acid oxidase // Nature. V.181. P. 630.

189. Gottfert M.,Grob P., Hennecke H. Proposed regulatory pathway encoded by the nodV and NodW genes, determinants of host specificity in Bradyrhizobium japonicum II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. V. 87. P. 2680-2684.

190. Gottfert M.D., Holzhauser D., Bani D., Hennecke H. Structural and functional analysis of two different nodD genes in Bradyrhizobium japonicum USDA 110// Mol. Plant-Microbe Interact. 1992. V. 5. P. 257-265.

191. Glazebrook J., Walker G.C. A novel exopolysaccharide can function in place of the calcofluor-binding exopolysaccharide in nodulation of alfalfa by Rhizobium meliloti II Cell. 1989. V. 56. P. 661-672.

192. Grady H., Palmer R.G., Imsande J. Isoflavonoids in root and hypocotyls of soybean seedlings (Glycine max, Fabaceae) // Amer. J. Bot. 1995. V. 82. P. 964968.

193. Graham T.L. Flavonoid and isoflavonoid distribution in developing soybean seedling tissues and in seed and root exudates // Plant Physiol. 1991. V. 95. P. 594603.

194. Graham P. H. Stress tolerance in Rhizobium and Bradyrhizobium, and nodulation under adverse soil conditions // Can. J. Microbiol. 1992. V. 38. P. 475-484.

195. Gronevald J.W., Cheeseman J.M., Hanson J.B. Comparison of the responses of corn root tissue to fusicoccin and washing // Plant Physiol. 1979. V. 63. P. 255-259.

196. Gualtieri G., Bisseling T. The evolution of nodulation // Plant mol. biol. 2000. V. 42. P. 181-194.

197. Gupta R.P., Kalra M.S., Bajaj P.S. Nitrogen fixation cell cuptures of some legumes and non-legumes // Indian J. Exp. Biol. 1984. V.22. P. 560-563.

198. Gyorgypal Z., Kondorosi E. Kondorosi A. Diverse signal sensitivity of NodD protein homologs from narrow and broad host range rhizobia // Mol. Plant-Microbe Interact. 1991. V. 4. P. 356-364.

199. Hadri A.E., Spaink H.P., Bisseling Т., Brewin N.J. Diversity of root nodulation and rhizobial infection processes // Rhizobeaceae. 1998. P.347-360.

200. Hamblin J., Kent S.P. Possible role of phytohemagglutinin in Phaseolus vulgaris L. // Nat New Biol. 1973. V. 245 P. 28-29.

201. Harborne J.B., Williams C.A. Advances in flavonoid research since 1992 // Phytochemistry. 2000. V. 55. P. 481-504.

202. Hardarson G., Jones D.G. Effect of temperature on competition amoung strains of Rh.trifolii for nodulation of white clover varieties // Annales of Appl.Biol. 1979. V. 92. P. 229-236.

203. Hardy R.W.F., Burns R.C., Holsten R.D. Applications of acetylene-ethylene assay for measurement of nitrogen fixation // Soil.Biol.Biochem. 1973. V.5. P. 4781.

204. Harrison M.J. Molecular and cellular aspects of the arbuscular mycorrhizal symbiosis // Annu. Rev.Plant. Physiol. Plant mol Biol. 1999. V. 50. P. 361-389.

205. Hartel P. G., Alexander M. Temperature and desiccation tolerance of cowpea rhizobia // Can. J. Microbiol. 1984. V. 30. P. 820-823.

206. Hartwig U.A., Maxwell C.A., Joseph C.M., Phillips D.A., Effects of alfalfa nod gene-indusing flavonoids on nodABC trascription in Rhizobium meliloti strains containing different nodD genes // J. Bacteriol. 1990. V. 172. P. 2769-2773.

207. Hartwig H.A., Phillips D.A. Release and modification of nod-gene-inducing flavonoids from alfalfa seeds // Plant Physiol. 1991. V. 95. P. 804-807.

208. Haser A., Robinson D.L., Due G., Vance C.P. A mutation in Vicia faba results ineffective nodules with impaired bacteroid differentiation and reduced synthesis of late nodulins // J. Exp.Botany. 1992. V. 43. P. 1397-1407.

209. Hellriegel H., Wilfarth H. Untersuchungen uber die Stickstoff-nahrung der Gramineen und Leguminosen. Beilageheft zu der Zeitschrift des Vereins fur die Rubenzucker-Industrie des Deutschen Reiches, Buchdruckerei der "Post". Berlin, 1888.

210. Henson I.E., Wheeler C.T. Hormones in plants bearing nitrogen-fixing root nodules: gibberellin-like substances in Alnus glutinosa (L.) // New Phytol. 1977. V. 78. P. 373-381.

211. Herdina P. H., Silsbury J. H. Nodulation and early growth of faba bean (Vicia faba L.) and pea {Pisum sativum L.) as affected by strain of Rhizobium, N03 supply, and growth temperature // Aust. J. Agric. Res. 1989. V. 40. P. 991-1001.

212. Hernandes G., Ramirez M., Suarez R., Fuentes S. Root exuded nod-gene inducing signals limit the nodulation capacity of different alfalfa varieties with Rhizobium meliloti II Plant cell rep. V. 14. P. 626-629.

213. Hillis W.E., Swain Т. The phenolic constituents of Prumes domestica. II The analysis of tissues of Victoria plum-tree // J.Sci. Food Agric. 1959. V. 10. P. 135-« 144.

214. Hinson K. Nodulation responses from nitrogen applied to soybean half-root systems // Agron.J. 1975. V. 67. P. 799-804.

215. Hirsch A.M., Developmental biology of legume nodulation // New Phytol. 1992. V. 122. P. 211-237.

216. Hirsch A.M., FangY. Plant hormones and nodulation:What's the connections? // Plant Mol. Biol. 1994. V. 26. P. 5-9.

217. Hirsch A.M., Fang Y., Asad S., Kapulnik Y. The role of phytohormones in plant-microbe symbiosis // Plant Soil. 1997.V. 194. P. 171-184.

218. Hirsch A.M., McFall-Ngai M.J. Fundamental concepts in symbiotic interactions:light and dark, day and night, squid and legume // J.Plant Growth. Regul. 2000. V. 19. P. 113-130.

219. Hodnick W.F., Milosavjevic E.B., Nelson J.H., Pardini R.S. Electrochemistry of * flavonoids // Biological pharmacology. 1988. V. 37. P. 2607-2611.

220. Holl F.B. A nodulating strain of Pisum unable to fix nitrogen // Plant physiol. (suppl.). 1973. V. 51. P. 35-38.

221. Holsten R.D., Burns R.C., Hardy R.W.F., Herbert R.R. Establishment of symbiosis between Rhizobium and plant cells in vitro II Nature. 1971. V. 232. P. 173-176.

222. Huq I.S.M., Lahrer F., Z. Effect of NaCl on the growth and the nitrogen status of nodulated cowpea (Vigna sinensis L.) and mung bean (Phaseolus aureus L.) // Pflanzenphysiol. 1983. V. 112. P. 75-79.

223. Hungria M., Franco A. A. Effects of high temperature on nodulation and nitrogen fixation by Phaseolus vulgaris L. // Plant Soil. 1993. V. 149. P. 95-102.

224. Hungria M., Phillips D.A. Effects of a seed color mutation on rhizobial nod-gene-inducing flavonoids and nodulation in common bean // Mol. plant-microbe interact. V. 6. P 418-422.

225. Hungria M., Stacey G. Molecular signals exchanged between host plants and rhizobia: basic aspects and potential application in agriculture // Soil Biol.Biochem. 1997. V. 29. P. 819-830.

226. Jacobs M., Rubery P.H. Naturally-occuring auxin transport regulators // Science. 1988. V. 241. P. 346-349.

227. Jacobs T. Why do plant cells divide? // Plant cell., 1997. V. 9. P. 1021-1029.

228. Jangaard N.O. The characterization of phenylalanine ammonia lyase from several plant species // Phytochemistry. 1974. V. 13. P. 1765-1768.

229. Jones F.R., Tisdalt W.B.J. Effect of soil temperature upon the development of nodules on the roots of certain legumes // J.Agr.Res. 1981. V. 22. P. 17-23.

230. Kamst E., Spaink H.P., Kafetzopoulos D. Biosynthesis and secretion of rhizobial lipochitin-oligosaccharide signal molecules // Plant microbe interactions. 1998. Plenum Press:New York, P. 29-71.

231. Kapulnik Y., Joseph C.M., Phillips D.A. Flavone limitation to root nodulation and symbiotic nitrogen fixation in alfalta // Plant Physiol. 1987. V. 84. P. 11931196.

232. Karanja N. К., M. Wood. Selecting Rhizobium phaseoli strains for use with beans (Phaseolus vulgaris L.) in Kenya. Tolerance of high temperature and 4 antibiotic resistance // Plant Soil. 1988. V. 112. P. 15-22.

233. Katznelson H., Cole S.E. Production of gibberellin-like substances by bacteria and actinomycetes // Can J. Microbiol. 1965. V. 11. P. 733-741.

234. Kawaguchi M., Imaizumi-Anraku H., Fukai S., Syono K. Unusual branching in the seedling of Lotus japonicus gibberellins reveal the nitrogen-sensitive cell divisions within the pericycle on roots // Plant cell physiol. 1996. V. 37. P. 461-470.

235. Kawai Y., Yamamoto Y. Increase in the formation and nitrogen fixation of soybean nodules by vesicular-arbuscular mycorrhiza // Plant Cell Physiol. V. 27. P. 399-405.

236. Kende H., Zeevaart, J.A.D. The five "classical" plant hormones // Plant Cell. 1997. V. 9. P. 1197-1210.

237. Kijene J.W., Bauchrowitz M.A., Diaz C.L. Root lectins and rhizobia // Plant Physiol. 1997.V. 115. P. 869-873.

238. Kosslak R.M., Bohlool B.B. Suppression of nodule development of one side of a split-root system of soybeans caused by prior inoculation of the other side // Plant Physiol. V. 84. P. 1193-1196.

239. Kosslak R.M., Joshi R.S., Bowen B.A. Strain-specific inhibition of nod gene induction in Bradyrhizobium japonicum by flavonoid compounds // Appl. Environ.Microbiol. 1990.V. 56. P. 1333-1341.

240. Koucol J., Conn E. The metabolism of aromatic compounds in higher plants. IV. Purification and properties of the phenylalanine deaminase of Hordeum vulgare II The J. Biol. Chem. 1961. V. 236. P. 2692-2698.

241. Mabry T. J., Markham K. R., Thomas M. B. The Systematic Identification of Flavonoids. Berlin Heidelberg,New York: Springer-Verlag, 1970. 345 p.

242. Mader M. Compartmentation of peroxidase isoenzymes in plant cells // Plant peroxidases. University of Geneva, 1992. P. 37-46.

243. McClure J.W. Physiology and function of flavonoids //The Flavonoids. Academic Press:New York, 1975. P. 970-1055.

244. Malik N.S.A., Calvert H.E., Bauer W.D. Nitrate induce regulation of nodule formation in soybean // Plant physiol. 1987. V.84. P. 266-271.

245. Marigo G., Boudet P. Relations polyphenols-croissance: mise en evidence d'un effect inhibiteur des composes phenoliques sur le trasport polarize de l'auxine // Physiol Plant. V. 41. P. 197-202.

246. Martinez E. Recent developments in Rhizobium taxonomy // Plant and Soil.1994. V. 161. P. 11-20.

247. Mathesius U. Weinman J.J., Rolfe B.G., Djordjevic M.A. Rhizobia can induce nodules in white clover by "hijacking" mature cortical cells activated during lateral root development // Mol.plant Microbe Interact. 2000. V. 13. P. 170-182.

248. Mathesius U. Flavonoids induced in cells undergoing nodule organogenesis in white clover of auxin breakdown by peroxidase // J. Exp. Bot. 2001. V. 52. P. 419426.

249. Mellor R.B. Bacteroids in the Rhizobium-legume symbiosis inhabit a plant internal lytic compartment: implications for other microbial endosymbioses // J. Exp. Bot. 1989. V. 40. P. 831-839.

250. Michiels J. C. Verreth, Vanderleyden J. Effects of temperature stress on bean nodulating Rhizobium strains // Appl. Environ. Microbiol. 1994. V. 60. P. 12061212.

251. Miller E., Schreirier P. Studies of flavonoid degradation by peroxidase (donor: H202- oxidoreductation, EC 1.11.1.7). Part 1 :kaemmpferol // Food Chem. 1985. V. 17. P. 143-154.

252. Minamikawa Т., Uritani J. Phenylalanine deaminase and tyrosine deaminase in sliced or black-rot-infected sweet potato roots // Arch.Biochem.Biophys. 1964. V. 108. P. 573-579.

253. Minchin F.R. Regulation of oxygen diffusion in legume nodules // Soil Biol. Biochem. 1997. V. 29. P. 881-888.

254. Mohammad M, Campbell W.F, Rumbaugh M.D. Variation in salt tolerance of alfalfa // Arid soil rehabil. 1989. V. 3. P. 11-20.

255. Moran J.F., Klucas R.V., Grayer R.J., Abian J., Becana M. Complexes of iron with phenolic compounds from soybean nodules and other legume tissues:prooxidant and antioxidant properties // Free Radic. Biol. Med. 1997. V. 22. P. 861870.

256. Morris P., Ward E. Chemoattraction of zoospores of the soybean pathogen, Phytophtora Sojae, by isofalvones // Physiol. Mol. Plant Pathol. 1992. V. 40. P. 1722.

257. Mulligan J.T., Long S.R. Induction of Rhizobium by plant exudates requires nod D // Pros. Nat. Acad. Sci. USA. 1985. V. 82. P. 6609-6613.

258. Mulligan J.T., Long S.R. A family of activator genes regulates expression of Rhizobium meliloti nodulation genes // Genetics. 1989. V. 122. P. 7-18.

259. Munevar F., Wollum A.G. Response of soybean plants to high root temperature as affected by plant cultivar and Rhizobium strain // Agron.J. 1982. V. 74. P. 138142.

260. Munns D.N. Nodulation of Medicago sativa in solution culture. III. Effects of nitrate on root hairs and infection // Plant soil. 1968. V. 29. P. 33-49.

261. Munns, D. N., H. H. Keyser, V. W. Fogle, J. S. Hohenberg, T. L. Righetti, D. L. Lauter, M. G. Zaruog, K. L. Clarkin, Whitacre K. W. Tolerance of soil acidity in symbiosis of mung bean with rhizobia // Agron. J. 1979. V. 71. P. 256-260.

262. Muromtsev G.S., Voblikova V.D., Kobrina N.S., Koreneva V.M., Krasnopolskaya L.M., Sadovskaya V.L. Occurrence of fusicoccanes in plants and fungi // J.Plant Grown Regul. 1994. V. 13. P. 39-49.

263. Murphy A., Peer W., Taiz L. Regulation of auxin trasport by aminopeptidases and endogenous flavonoids // Planta. 2000. V. 211. P. 315-324.

264. Newcomb W., Syono K., Torrey J.G. Development of an ineffective root nodule: morphogenesis, fine structure and cytokinin biosynthesis // Can.J. Bot. 1977. V. 55. P. 1891-1907.

265. Niehaus K.D., Kapp D., Puhler A. Plant defence and delayed infection of alfalfa pseudonodules induced by exopolysaccharide (EPS I)-deficient Rhizobium meliloti mutant //Planta. 1993. V. 190. P. 415-425.

266. Norris D.O. Legumes and Rhizobium symbiosis // Empire J.Exp.Agric., 1956. V. 24. P. 247-270.

267. Nover L., Hellmund D., NeumannD. The heat shock response of eukaryotic cells // Biol Zentralbl. 1984. Bd. 1034. S. 357-435.

268. Novikova Т. I., Gordienko N.Y. Effect of salinity on licorice -Rhizobium symbiosis // Abstracts of International Symposium «Physiology, biochemistry and genetics of plant salt tolerance». Tashkent:FAN, 1992. P. 52.

269. Novikova Т. I. Effect of flavonoids on recovery of nitrogenase activity of clover-Rhizobium symbiosis // Abstr. International Symposium "Natural Phenols in Plant Resistance". Germany, 1993. III. P.7.

270. Novikova Т. I. Influence of natural phenols on Trifolium pratense-Rhizobium trifolii symbiosis // Acta Horticulturae. 1994. V. 381. P. 421-424.

271. Novikova Т. I., Gordienko N.Y. Sidorova K.K. Ultrastructure of root nodules of pea mutant grown in the presence of nitrate // Abstracts of X International Congress on Nitrogen Fixation, S.-Petersburg, 1995. P. 519.

272. Novikova T. I.,Tseitlina V.R., Koreneva V.M. Effect of fusicocin on trifolium symbiosis IIII Abstracts of X International Congress on Nitrogen Fixation. S.Petersburg, 1995. P. 288.

273. Novikova Т. I., Anchugova E.S., Maistrenko G.G., Gordienko N.Y. Influence of sodium and nitrate stresses on nitrogen fixation and fine structure of legumes N.Y. // Abst.International Symposium On Stress. Moskow, 1996. P. 319.

274. Novikova Т. I., Gordienko N.Y. Structure of infection threads of lupine root nodules // Abstr. VIII Intern. Congress on Bacteriology and Applied Microbiology. Jerusalem, 1997.

275. Оке V., Long S.R. Bacteroid formation in the Rhizobium-legume symbiosis // Curr.Opinion Microbiol. 1999. V. 2. P. 641-646.

276. Oldroyd G.E.D., Engstrom E.M., Long S.R. Ethylene inhibition the Nod factor signal transduction pathway of Medicago truncatula II Plant cell. 2001. V. 13. P. 1835-1849.

277. Pan В., Smith D.L. Preincubation of B.japonicum cells with genestein reduces the inhibitory effects of mineral nitrogen on soybean nodulation and nitrogen fixation under field conditions // Plant and soil. 2000. V. 223. P. 235-242.

278. Pandya S., Iyer P., Gaitonde V., Pakekh Т., Desai A. Chemotaxis of Rhizobium sp.S2 towards Cajanus cajan root exudates and its major components // Curr. Microbiol. 1999. V. 38. P. 205-209.

279. Pankhurst C.E. Ineffective Rhizobium trifolii mutants examined by immune-diffusion, gel-electrophoresis and electron microscopy // J.Gen.Microbiol. 1974. V. 82. P. 405-413.

280. Pankhurst C.E., Craig A.S., Jones W.T. Effectiveness of lotus root nodules I. Morphology and flavolan content of nodules for med on Lotus pedunculatus by fast-growing lotus rhizobia // J. Exp. Bot. 1979. V. 30. P. 1085-1093.

281. Parsons R. Sunley R. Nitrogen and the role of root-shoot nitrogen signaling particularly in symbiotic systems // J. Exp. Bot. 2001. V. 52. P. 435-443.

282. Pate J.S. Perennial nodules on native legumes in the British Isles // Nature. 1961. V. 192. P. 376-377.

283. Peer W.A., Murphy A.S., Brown D.E., Tague B.W., Muday G.K., Taiz L. Flavonoid accumulation patterns of transparent testa mutants of Arabidopsis II Plant Physiol. 2001. V. 126. P. 536-548.

284. Penmetsa R.V., Cook D.R. A legume ethylene-insensitive mutant hyperinfected by its rhizobial symbiont // Science. 1997. V. 275. P. 527-530.

285. Perret X. Staehelin C., Broughton W.J. Molecular basis of symbiotic promiscuity // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2000. V. 64. P. 180-201.

286. Peters N.K., Frost J.W., Long S.R. A plant flavone, luteolin, induces expression of Rhizobium meliloti nodulation genes // Science. 1986. V. 233. P. 977-980.

287. Peters N.K., Long S.R. Alfalfa root exudates and compounds which promote or inhibit induction of Rhizobium meliloti nodulation genes // Plant Physiol. 1988. V. 88. P. 396-400.

288. Peters N.K., Verma D. P. S. Phenolic compounds as regulators of gene expression in plant-microbe interactions // Mol. Plant Microbe Interact. 1990. V. 3. P. 4-8.

289. Phillips D.A. Promotion of acetylene reduction by Rhizobium soybean cell associations in vitro // Plant Physiol. 1974. V.54. P. 654-655.

290. Phillips D.A., Streit W.R.// Plant Microbe Interactions/ Stacey G., Keen NT. eds. Chapman&HalkNew York, 1996. P. 236-271.

291. Piha, M. I., D. N. Munnus. 1987. Sensitivity of the common bean (Phaseolus vulgaris L.) symbiosis to high soil temperature // Plant Soil. V. 98. P. 83-194.

292. Pilet P.E. Effects of p-hydroxybenzoic acid on growth, auxin content and auxin catabolism // Phytochemistry. 1966. V. 5. P. 77-82.

293. Polhill R.M., Raven P.H., Stirton C.H. Evolution and systematics of the Leguminosae II Advances in Legume Systematics. 1981. Kew, V. 1. P. 1-26.

294. Prome J.C. Signalling events elicited in plants by defined oligosaccharide structures // Current Opinion in Structure Biol. 1996. V. 6. P. 671-678.

295. Provorov N.A. Coevolution of rhizobia with legumes: facts and hypotheses // Symbiosis. 1998. V. 24. P. 337-367.

296. Provorov N.A., Borisov A.Yu., Tikhonovich I.A. Developmental genetics and evolution of symbiotic structures in nitrogen-fixing nodules and arbuscular mycorrhiza // J. Theor. Biol. 2002. V. 214. P. 215-232.

297. Pueppke S.G., Broughton W.J. Rhizobium sp.NGR234 and R.fredii USDA257 share exceptionally broad, nested host-ranges // Mol. Plant-Microbe Interact. 1999. V. 12. P. 293-318.

298. Raggio M., Raggio N., Torrey J.G. The nodulation of isolated leguminous roots // Amer. J. Bot. 1957. V. 44. P. 325-334.

299. Ray S.D., Guruprasad K.N., Laloraya M.N. Antagonistic action of phenolic compounds on abscisic acid influenced inhibition of hypocotyls growth // J. Exp. Bot. 1980. V. 31. P. 1651-1656.

300. Reed J.W., Glazebrook J., Walker G.C. The exoR gene of Rhizobium meliloti affects RNA levels of other exo genes but lacks homology to known transcriptional regulators // J. Bacteriol. 1991. V. 173. P. 3789-3794.

301. Relic В., Talmont F., Kopcinska J., Golinowsky W., Prome J.-C., Broughton W.J. Biological activity of Rhizobium sp. NGR234 Nod-factors on Macroptillium atropurpureum И Mol. Plant-Microbe Interact. 1993. V. 6. P. 764-774.

302. Relic В., Perret X., Estrada-Garcia M.T., Kopsinska J., Golinowski W., Krishnan H.B., Pueppke S.G., Broughton WJ. Nod factors of Rhizobium are the key to legume door // Mol. Microbial. 1994. V. 13. P. 171-178.

303. Reuber T.L., Walker G.C. Biosynthesis of succinoglucan, a symbiotically impotant exopolysaccharide of Rhizobium meliloti II Cell. 1993. V. 74. P. 269-280.

304. Reynolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaquestain in electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. V. 17. P. 208-212.

305. Richardson A.E., Simpson R.J., Djordjevic M.A., Rolfe B.G. Expression of nodulation genes in Rhizobium leguminosarum biovar trifolii is affected by low pH and by Ca and Al ions //Applied and Enviromental Microbiology. 1988. V. 54. P. 2541-2548.

306. Rigaud J., Puppo A. Effect of nitrate upon leghemoglobin and interaction with nitrogen fixation // Biochem. Biophys. Acta. 1977. V. 497. P. 702-706.

307. Robson A.D., Bottomley P. J. Limitations in the use of legumes in agriculture and forestry // Biology and biochemistry of nitrogen fixation. Amsterdam:Elsevier, 1991. P. 320-349.

308. Rohrig H., Scmidt J., Walden R. Grown of tobacco protoplasts stimulated by synthetic lipo-chitooligosaccharides // Science., 1995.V.269. P. 841-843.

309. Ross J.J., O'Neil D.P., Smith J.J., Kerckhoffs H.J., Elliot R.C. Evidence that auxin promotes gibberellin A. biosynthesis in pea //Plant J. 2000. V. 21. P. 547-552.

310. Roth L.E., Stasey G. Bacterium release into host cells of nitrogen-fixing soybean nodules: the symbiosome membrane comes from three sources // Eur.J.Cell.Biol. 1989. V. 49. P. 13-23.

311. Roughley, R. J. 1970. The influence of root temperature, Rhizobium strain and host selection on the structure and nitrogen-fixing efficiency of the root nodules of Trifolium subterraneum II Ann. Bot. V. 34. P. 631-646.

312. Roughley, R. J., Dart P. J. Root temperature and root-hair infection of Trifolium subterraneum L. cv. Cranmore // Plant Soil., 1970. V. 32. P. 518-520.

313. Rubery P.H., Northcote D.H. Site of phenylalanine ammonia-lyase activity and synthesis of lignin during xylem differentiation // Nature. 1968. V. 219. P. 12301234.

314. Sagan M., Huguet Т., Due G. Phenotypic characterization and classification ofnodulation mutants of pea (Pisum sativum L.) // Plant sci. 1994. V. 100. P. 59-70.

315. Sakuta M. transcriptional control of chalcone synthase by environmental stimuli // J. Plant Res. 2000. V. 113. P. 327-333.

316. Savoure A., Magyar Z., Pierre M., Brown S., Schultze M., Dudits D., Kondorosi

317. A., Kondorosi E. Activation of cell cycle machinery and the isoflavonoid biosynthesis pathway by active Rhizobium meliloti signal molecules in Medicago microcallus suspensions // EMBO Journal. 1994. V. 13. P. 1093-1102.

318. Scalese M., Marzullo D., Castelli F., Lanza M., Saija A., Bonina F. Flavonoids as antioxidant agents: importance of their interaction with biomembranes // Free radical biology and medcine. 1995. V. 19. P. 481-486.

319. Scheres В., McKhanann H.I., Zalensky A., Lobler M., Bisseling Т., Hirsch A.M. The PsENOD12 gene is expressed at two different sites in Afganistan pea pseudonodules induced by auxin transport inhibitors // Plant Physiol. 1992. V. 100. P. 1649-1655.

320. Schlaman H.R., Phillips D.A., Kondorosi E. Genetic organization and transcriptional regulation of rhizobial nodulation genes // The Rhizobiaceae / Eds. Spaink HP, Kondorosi E. Kluwer, 1998 a. P. 361-386.

321. Schlaman H.R., Gisel A.A., Quaedlieg N.E.M., Bloemberg G.V., Lugtenberg

322. B.J.J., Kijene J.W., Potrykus I., Spaink H.P., Sautter C. Chitin oligosaccharides can induce cortical cell ballistic microtargeting // Development. 1998 б. V. 124. P. 48874895.

323. Schmid J., Doerner P.W., Clouse S.D., Dixon R.A., Lamb C.J. Development and environmental regulation of bean chalcone synthase promoter in transgenic tobacoo // Plant cell. 1990. V. 2. P. 619-631.

324. Schmidt J.S, Harper J.E., Hoffman Т.К., Bent A.F. Regulation of soybeannodulation independent of ethylene signaling // Plant Physiol. 1999. V. 119. P. 951960.

325. Schreirier P., Miller E., Studies of flavonoid degradation by peroxidase (donor:

326. H202- oxidoreductation, ЕС 1.11.1.7).Part 2: quercetin // Food Chem. 1985. P. 301317.

327. Schuller K.A., Day, D.A., Gibson A.H., Gresshoff P.M. Enzymes of ammoniaassimilation and ureide biosynthesis in soybean nodules: effect of nitrate // Plant Physiol. 1986. V. 80. P. 646-650.

328. Schultze M., Kondorosi E., Ratet P., Buire M.,Kondorosi A. Cell and molecular biology of Rhizobium-p\ant interactions // Int. rev.Cytol. 1994. V. 156. P. 1-75.

329. Schultze M., Kondorosi A. Regulation of symbiotic root nodule development // Annu. Rev. Genet. 1998. V. 32. P. 33-57.

330. Shirley B.W. Flavonoid biosyncesis: "new" functions for an "old" pathway // Trends Plant Sci. 1996. V.l. P.377-382.

331. Shirley B.W., Kubasek W.L., Storz G., Bruggermann E., Koornneef M., Ausubel F.M., Goodman H.M. Analysis of Arabidopsis mutants deficient in flavonoid biosynthesis. Plant J, 1995. V.8. P. 659-671.

332. Singleton P.W. Bohlool B.B. Effect of salinity on the functional components of the soyhean-Rhizobium japonicum symbiosis//Crop science. 1983. V. 23. P. 815818.

333. Singleton P.W., El Swaley S.A., Bohlool B.B. Effect of salinity on Rhizobium growth and survival. Isolated from sand growing legumes, Hawaii // Appl.Environ.Microbiol. 1982. V. 44. P. 884-890.

334. Smit G., De Koster C.C., Schripsema J., Spaink H.P., Van Brussel A.A., Kijene J.W. Uredine, a cell division factor in pea roots // Plant Mol. Biol. 1995. V. 29. P. 869-873.

335. Spaink H.P., Kondorosi A., Hooykaas P.JJ. The Rhizobiaceae: Molecular Biology of Model Plant-Associated Bacteria. Kluwer Academic Publishers : Dordrecht, 1998.

336. Spaink H.P., Wijffelman C.A., Pees E., Okker R. J.H., Lugtenberg B.J.J. Rhizobium nodulation gene nodD as a determinant of host specificity // Nature. 1987. V. 328. P. 337-340.

337. Spratt E.R. A comparative account of the root-nodules of the Leguminosae II Ann.Bot. 1919. V. 33. P. 189-199.

338. Sprent J.I. Functional evolution in some papilionoid nodules // Advances in Legume Systematics. Kew, 1981. V. 2 P. 671-677.

339. Sprent J.I., Sutherland J.M., Faria S.M. Some aspects of biology of nitrogen fixing organisms // Phil.Trans.Ser.B. 1987. V.317. P. 111-129.

340. Sprent J.I., Sutherland J.M., Faria S.M. Structure and function of root nodules from woody legumes //Advance in legume biology.Monogr.Syst.Biol.Missouri Bot.Gard. 1989. V.29. P. 559-578.

341. Sprent J.I. Raven J.A. Evolution of nitrogen-fixing symbiosis // Biological Nitrogen Fixation/ Eds. Stacey G., Burris R.H., Evans H. Chapman and Hall, 1992. P. 461-496.

342. Sprent J. I., Zahran H. H. Infection, development and functioning of nodules under drought and salinity // Nitrogen fixation by legumes in Mediterranean agriculture / Eds. Beck D. P., L. A. Materon L. A. Dordrecht, 1988. P. 145-151.

343. Sprent J.I. Evolution and diversity in the legume-rhizobium symbiosis — chaos theory? // Plant and Soil., 1994. V. 161. P. 1-10.

344. Stafford H.A. Flavonoid metabolism. Boca Raton:CRC Press, 1990.

345. Stafford H.A. Roles of flavonoids in symbiotic and defense functions in legume roots //The Botanical Review. 1997. V. 63. P. 27-39.

346. Stacey G., Evans H., Burris R. Biological nitrogen fixation. Chapman &Hall:New York, 1992 .

347. Stenlid G. Effects of flavonoids on polar trasport of auxins // Physiol Plant. 1976. V. 38. P. 262-266.

348. Stenlid G. The effect of flavonoid compounds on oxidative phosphorilation and on enzymatic destruction of indolacetic acid // Physiol. Plantarum. 1963. V. 16. P. 110-121.

349. Stephens, B. D., Neyra C. A. Nitrate and nitrite reduction in relation to nitrogenase activity in soybean nodules and Rhizobium japonicum bacteroids // Plant Physiol. 1983. V. 71. V. 731-735.

350. Stougaard J. Regulators and regulation of legume root nodule development // Plant Physiol. 2000. V. 124. P. 531-540.

351. Strozycki P.M., Legocki A.B. Leghemoglobins from an evolutionarily old legume, Lupinus luteus II Plant Science. 1995. V. 110. P. 83-93.

352. Subba-Rao N.S., Lakshmi-Kumari M., Singh G.S., Magu S.P., Nodulation of lucerne (Medicago sativa L.) under the influence of chlorides of magnesium and potassium // Ind. J. Agron. Res. 1972. V. 42. P. 384- 386.

353. Suganuma N, Yamauchi H, Yamamoto K. Enhanced production of ethylene by soybean roots after inoculation with Bradyrhizobium japonicum II Plant Sci. 1995. V. 111. P. 163-168.

354. Sutherland J.M., Mclnroy S.G., James E.K., Naisbitt T. Nodule structure with special reference to the Tribes Sophoreae, Genisteae and Thermopsideae II Advances in Legume Systematics. Kew, V. 5: 1994. P. 41-55.

355. Sutton J.M., Lea E.J., Downie J.A. The nodulation-signalling protein NodO from Rhizobium leguminosarum biovar viciae forms ion channels in membranes // Proc.Natl.Acad.Sci. 1994. V. 9. P. 671-680.

356. Swensen S.M., Mullin B.C. The impact of molecular systematics on hypotheses for the evolution of root nodule symbioses and implications for expanding symbioses to new host plant genera // Plant and Soil. V. 194. P. 185-192.

357. Syono K., Newcomb W.,Torrey J.G. Cytokinin production in relation to the development of pea root nodules // Can.J.Bot. 1976. V.54. P. 2155-2162.

358. Tagu D., Lapeyrie F., Martin F. The ectomycorrhizal symbiosis: genetics and development // Plant and Soil. 2002. V. 244. P. 97-105.

359. Takahama U. A role of hydrogen peroxide in the matabolism of phenolics in mesophyll cells of Vicia faba L. // Plant Cell Physiol. 1989. V. 30. P. 295-301.

360. Takahama U., Egashira T. Peroxidase in vacuoles of Vicia faba leaves // Phytochemitry. 1991. V. 30. P. 73-77.

361. Tanner J.W., Anderson I.C. External effect of combined nitrogen on nodulation. // Plant Physiol. 1964. V. 39. P. 1039-1046.

362. Тепа M., Valbuena R.L. Increase in phenylalanine ammonia-lyase activity caused by Plasmopara bastedii in sunflower seedlings resistant and susceptible to downy mildew // Phytopathol. Z. 1983.V. 107. P. 47-56.

363. Thimann K.V. On physiology of the formation of nodules on legume roots // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1936. V. 22. P. 511-513.

364. Thomas C., Sun Y., Naus K., Lloyd A., Roux S. Apyrase functions in plant phosphate nutrition and mobilize phosphate from extracellular ATP // Plant Physiol. 1999. V.119. P. 543-551.

365. Timmers A.C., Auriac M.C., de Billy F., Truchet G. Nod factor internalization and microtubular cytoskeleton changes occur concomitantly during nodule differentiation in alfalfa// Development. 1998. V. 125. P. 339-349.

366. Torrey J.G. Endogenous and exogenous infiiences on the regulation of lateral root formation // New Root Formation in Plants and Cuttings. Dordrecht, 1986. P. 31-66.

367. Trewavas A. Resource allocation under poor grown conditions. A major role for growth substances in developmental plasticity// Plasticity in Plant. 1986. P. 31-76.

368. Trinchant, J.C., Rigaud J. Nitrate inhibition of nitrogenase from soybean bacteroids // Arch. Microbiol. 1980.V. 124. P. 49-54.

369. Truchet G., Barker D.G., Camut S., de Billy F., Vasse J., Huguet T. Alfalfa nodulation in the absence of Rhizobium II Molec. Gen. Genet. 1989. V. 219 P. 6568.

370. Tu J.C. Effect of salinity on Rhizobium-root hair interaction, nodulation andgrowth of soybean // Can.J. Plant Sci. 1981. V. 61. P. 231-239.

371. Turgeon В., Bauer W.D. Early events in the infection of soybean by Rhizobium ^ japonicum. Fine course and cytology of the initial infection process // Can. J. Bot.1982. V. 60. P. 152-173.

372. Turner S.L., Young J.P.W. The glutamine synthetases of rhizobia: phylogenetics and evolutionary implications // Mol Biol. Evol. 2001. V. 17. P. 309-319.

373. Vance C. P. Comparative aspects of root and root nodule secondary metabolism in alfalfa // Phytochemistry. 1978. V. 17. P. 1889-1891.

374. Van Rhjin P., Vandeleyden J. The Rhizobium plant symbiosis // Microbiol. Rev. 1995. V. 59. P. 124-142.

375. Van P.C. Spronsen, Так Т., Rood A.M.M., van Brussel A.A.N., Kijne J.W., Boot K.J.M. Salicylic acid inhibits indeterminate -type nodulation but not determinate-type nodulation // Mol.Plant-Microbe Interact. 2003. V.16. P. 83-91.

376. Viprey V., Del Greco A., Golinowski W., Broughton W.J., Perret X. Symbiotic implications of type III protein secretion machinery in Rhizobium II Mol. Microbiol. и 1998. V. 28. P. 1381-1389.

377. Wagner G.R., Youngman R.Y., Estner E.F. Inhibition of chloroplast photooxidation by flavonoids and mechanisms of the antioxidative action // J. Photochem. Photobiol. B. 1988. V. 1. P. 451-460.

378. Wang L.X., Wang Y., Pellock В., Walker G.C. Structural characterization of the symbiotically important low-molecular-weight succinoglycan of Sinorhizobium meliloti II J. Bacteriol. 1999. V.181. P. 6788-6796.

379. Walker S.A. Dissection of nodulation signaling using pea mutants defect calcium spiking induced by Nod factors and chitin oligomers // Pros. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. P. 13413-13418.

380. Walsh, К. B. 1995. Physiology of the legume nodule and its response to stress // Soil Biol. Biochem. V. 27. P. 637-655.

381. Weisshaar В., Jenkins G.I. Phenylpropanoid biosynthesis and its regulation //Current opin. plant, biol. 1998. V.l. P. 251-257.

382. Werner D. Physiology of nitrogen-fixing legume nodules: compartments and functions // Biological nitrogen fixation. New York, 1992. P.399-431.

383. Williams P.M., De Mallorca M.S. Effect of gibberellins and the growth retardant CCC on the nodulation of soya //Plant and Soil. 1984. V.77. P. 19-26.

384. Winkel-Shirley B. Flavonoid biosynthesis. A colorful model for genetics, biochemistry, cell biology and biothechnology // Plant Physiol. 2001. V. 126. P.485-493.

385. Wojtaszek P., Stobiecki M., Gulewicz K. Role of nitrogen and planr growth regulators in the exudation and accumulation of isoflavonoids by roots of intact white lupin (Lupinus albus L.) plants // J Plant Physiol. 1993. V. 142. P. 689-694.

386. Wopereis J., Pajuelo E., Dazzo F.B., Jing Q., Gresshoff P.M., de Bruijn F.J., Stoagaard J., Szczglowski K. Short root mutants of Lotus japonicus with a dramatically altered symbiotic phenotype // Plant J. 2000. V. 23. P. 97-114.

387. Wu C.F., Dickstein R., Cary A.J., Norris J.H. The auxin transport inhibitor N-(1-naphthyl)phtalamic acid elicits pseudonodules on nonnodulating mutants of white sweetclover // Plant physiol. 1966. V. 110. P. 502-510.

388. Wu Y., Qui X., Du S., Erickson L. Cloning and characterization of P022, a pollen gene in alfalfa//Plant Mol. Biol. 1996. V. 32. P. 1205-1207.

389. Yamasaki H., Uefuji H., Sakihama Y. Bleaching of the red anthocyanin induced by superoxide radical // Arch Biochem Biophys. 1996. V. 332. P. 183-186.

390. Yamasaki H., Sakihama Y., Ikehara N. Flavonoid-peroxidase reaction as a detoxication mechanism of plant cells against H202 // Plant Physiol. 1997. V. 115. P. 1405-1412.

391. Yang W.-C., Cremers H.C.J., Higendijk P., Katinakis P., Wijffelman C.A., Franssen H., Kammen A.V., BisselingT. In situ localization of chalcone synthase mRna in pea root nodule development // Plant J. 1992. V. 2. P. 143-151.

392. Yelton M.M., Mulligan J.T., Long S.R. Expression of Rhizobium meliloti nod genes in Rhizobium and Agrobacterium backgrounds // J. Bacteriol. 1987. V. 169. P. 3094-3098.

393. Young J.P.W., Haukka K.E. Diversity and phylogeny of rhizobia // New Phytologist. 1996. V. 133. P. 87-94.

394. Zahran, H. H. Conditions for successful Rhizobium-legume symbiosis in saline environments //Biol. Fertil. Soils. 1991. V. 12. P. 73-80.

395. Zahran, H. H., M. A. Abu-Gharbia. Development and structure of bacterial root-nodules of two Egyptian cultivars of Vicia faba L. under salt and water stresses // Bull. Fac. Sci. AssiutUniv. 1995. V.24. P. 1-10.

396. Zahran H.H., Sprent J.I. Effects of sodium chloride and polyethylene glycol on root hair infection and nodulation of Vicia faba L. plants by Rhizobium leguminosarum //Planta. 1986. V. 167. P. 303-309.

397. Zahran H.H. Rhizobium-iegume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and in an arid climate // Micr.Mol.Biol.Rev. 1999. V. 63. P. 968-989.

398. Zhang F., Smith D.L. Preincubation of Bradyrhizobium japonicum with genestein accelerates nodule development of soybean at suboptimal root zone temperatures // Plant physiol. 1995. V. 108. P. 961-968.

399. Zhang F., Lynch D.H., Smith D.L. Impact of low root zone temperature in soybean {Glycine max L. Merr.) on nodulation and nitrogen fixation // Environ. Exp. Bot. 1995. V. 63. P. 968-989.

400. Zhang F., Smith D.L. Application of genistein to inocula and soil to overcome low spring soil temperature inhibition of soybean nodulation and nitrogen fixation // Plant and soil. 1997. V. 192. P. 141-151.

401. Zimny H. Brodawkowanie niektorych gatunkow roslin motykowych w zbiorowiskah lesnych I lakowych Bialowiezy // Fragm.floristica et geobatanica. 1962. V. 8. P. 157-183.

402. Zucker M. Induction of phenylalanine ammonia-lyase in Xanthium leaf disks; photosynthetic requirement and effect of daylength // Plant physiol. 1969. V. 44. P. 912-922.

Информация о работе

Новикова, Татьяна Ивановна
доктора биологических наук
Новосибирск, 2004
ВАК 03.00.05

Диссертация

Структурно-функциональные особенности бобово-ризобиального симбиоза - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы