Fiziologiâ rastenij

В обзоре изложены основные функции оксалатов (щавелевой кислоты и ее солей) в физиологических процессах у растений. Рассмотрено участие эндофитных бактерий – оксалотрофов и/или продуцентов щавелевой кислоты в регуляции ответных реакций растений на воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды биотической и абиотической природы. Сделан вывод о перспективах развития нового направления в исследовании роли эндофитных бактерий в формировании оксалат-опосредованного адаптивного потенциала у растений.

Вегетативное размножение обеспечивает возможность масштабирования ценного растительного материала в наиболее короткие сроки. Особую важность оно приобретает при разведении древесных культур с сохранением ценных биологических и морфологических сортовых особенностей отдельных особей. Использование такого подхода позволяет быстро размножать особо ценные произрастающие в парках и лесах растения, в то время как при семенном воспроизводстве не сохраняются их ценные наследственные признаки. В связи с этим создание и совершенствование надежных способов вегетативного размножения древесных видов не теряет своей актуальности. Как известно, вегетативное размножение деревьев достигается в ювенильной фазе развития, а не на стадии зрелости, что сильно ограничивает использование этого подхода. Такая ситуация может быть преодолена путем применения технологий, основанных на активном использовании реювенилизации – явлении, биологическая природа которого на сегодняшний день остается недостаточно изученной. Тем не менее, накоплен значительный исследовательский опыт инициации реювенилизации, т.е. проведения процедур искусственного возвращения взрослых растений или отдельных их частей в юное состояние. В настоящей статье приводится обзор технологий, позволяющих реализовать процесс переключения стратегии развития растения с фазы зрелости к ювенильному состоянию. К ним относятся культивирование меристем, химическая обработка растительного материала, сильная обрезка и хеджирование, использование корневых отпрысков и коппинг, инициация развития пазушных и эпикормических почек, прививка и микропрививка, повторное субкультивирование, а также соматический эмбриогенез. Для дальнейшего успешного развития этого направления требуется применение комплексного подхода, основанного на совокупности омиксных технологий и методов молекулярной генетики, молекулярной и клеточной биологии.

Исследовали фракционный состав жирных кислот (ЖК) липидов, выявлены основные направления их участия в структурно-функциональных адаптациях у доминирующих и редко встречающихся видов высших сосудистых растений арктических тундр Западного Шпицбергена. Выявлены различия по величине и изменчивости состава ЖК по фракциям: для гликолипидов – от 25 до 76%, для фосфолипидов – 10–28%, для нейтральных липидов – 7–57%. Установлена взаимосвязь между жирнокислотным составом разных фракций липидов и показателем “активность вида” у растений разного географического происхождения и экологии. Основные направления адаптации, связанные с липидной составляющей у арктических растений, включают участие насыщенных и ненасыщенных ЖК в разных соотношениях в зависимости от эколого-географических особенностей видов. Отмечено разнообразие ЖК с очень длинной цепью во фракционном жирнокислотном составе липидов у всех арктических растений. Показано, что в обеих адаптивных стратегиях: “избегание” и “адаптация” активно участвует липидная составляющая, которая обеспечивает соответствующую функциональную активность вида и его представленность в арктических тундрах Западного Шпицбергена.

Проведено сравнительное изучение состава фенольных соединений в растительном сырье копеечника альпийского (Hedysarum alpinum L.), интродуцированного на экосистемной дендрологической территории Сибирского ботанического сада ТГУ, и его каллусной культуры с использованием методов ВЭЖХ-УФ и ВЭЖХ-МС. Установлено, что в полученной на питательной МС-среде с добавлением 1.0 мг/л 2,4-Д и 0.1 мг/л 6-БАП и последующим культивированием на среде с α-НУК (2.0 мг/л) + 6-БАП (0.5 мг/л) каллусной культуре копеечника происходит активация фенилпропаноидного пути с образованием флавоноидов, изофлавонов, ксантонов и др. В результате сравнительного анализа установлено, что в извлечениях каллусной культуры содержание суммы флавоноидов (в пересчете на кверцетин) и формононетина ниже на 35 и 11% соответственно, а содержание мангиферина превышает более чем на 50% в сравнении с извлечением из интродуцированного растения.

Исследовали влияние обработки семян салициловой кислотой (СК, 100 мкМ) на прорастание семян, рост, уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ) и функционирование ряда компонентов антиоксидантной системы у растений пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Злата, выращиваемых при оптимальном (2 мкМ) или избыточном (1500 мкМ) содержании цинка в корнеобитаемой среде. Показано, что избыток цинка оказывает ингибирующее действие на рост корня и побега, а также усиливает накопление одного из индикаторов развития ПОЛ – малонового диальдегида (МДА). При этом структурная целостность мембран сохранялась, на что указывает отсутствие изменения проницаемости мембран, регистрируемое по выходу электролитов. Активность антиоксидантных ферментов – супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ) – в этих условиях не изменялась, а активность гваякол-специфичной пероксидазы (ГвПО) снижалась. Обработка семян СК в концентрации 100 мкМ, стимулирующей их прорастание, усиливала отрицательное воздействие избытка цинка в отношении показателей роста и накопления МДА в листьях пшеницы. Однако и в этом случае выход электролитов не увеличивался, что, предположительно, связано с возрастанием активности СОД и ГвПО. На основании представленных в работе и полученных ранее данных, а также анализа литературы, сделан вывод, что реакция растений на избыток цинка во внешней среде, подобно реакции на другие абиотические стрессы, является не только многокомпонентной и многоэшелонной, но и вариативной, зависящей от многих факторов и обстоятельств – дозы воздействия (концентрации цинка и продолжительности его действия), биологических особенностей вида (сорта) растений, их возрастного состояния и т.д. Обработка семян СК может изменять характер реакции растений на действие избытка цинка, при этом направленность этих изменений будет, в свою очередь, зависеть от концентрации СК, продолжительности ее действия и способа обработки.

Авторами изучено содержание фотосинтетических пигментов и их соотношение в теплый период года (май-октябрь) и в период с устойчивым снежным покровом (апрель) у сфагнового мха Sphagnum papillosum Lindb. на олиготрофном болотном массиве в Архангельской области. Содержание фотосинтетических пигментов уменьшалось от мая к июлю, достигая минимума, а затем вновь возрастало к осени. Содержание пигментов в тканях мха под снегом было сравнимо с июльским минимумом. На основании результатов факторного и кластерного анализов было выдвинуто предположение, что пигментный комплекс S. papillosum в первой половине вегетации адаптирован к высокой инсоляции и длинному фотопериоду, что отражают такие показатели как соотношение хлорофиллов a/b и доля хлорофиллов в светособирающем комплексе. Кроме того, в ходе вегетации, по-видимому, происходит адаптация пигментного комплекса к условиям увлажнения, зависящим от выпадения атмосферных осадков, особенно в период летнего понижения уровня болотных вод, что отражает соотношение Хл/Кар.

В статье излагаются результаты исследования по генетической идентичности генотипов по 21 микросателлитному локусу дерева-донора, полученной от него эмбриогенной клеточной линии (КЛ6), клонов, выращенных из КЛ6 и эмбриогенной КЛ22.27.1, эксплант (зиготический зародыш) для которой был получен в результате контролируемого опыления клона пыльцой материнского дерева-донора. Проведенное генотипирование по ядерным микросателлитным локусам дерева-донора и КЛ6 показало частичную идентичность выявленных аллелей по большинству исследованных локусов. Изменчивость отдельных локусов в образцах свидетельствует о проявлении отцовского генотипа привнесенной пыльцой, которое неизбежно возникает при свободном опылении. Генотипы образцов хвои клонов полностью соответствовали КЛ6. У КЛ22.27.1. по большинству локусов были выявлены аллели, не встречающиеся в родительских генотипах. Только 2 локуса были идентичны родительским генотипам. Высокая частота мутаций в полученной клеточной линии свидетельствует о ее геномной нестабильности.

Изучено влияние состава сахаров и pH питательной среды на рост и развитие пыльцевых трубок у интрогрессивного гибрида ели европейской и сибирской (Picea abies (L.) Karst. × P. obovata Ledeb.) in vitro. Показана динамика роста пыльцевых трубок ели. Установлено, что относительно высокая скорость роста пыльцевых трубок во многом обуславливает особенности физиологии их развития. Описана картина быстрого синтеза целлюлозы в процессе гидратации пыльцевых зерен ели. Выявлены различия компонентного состава пыльцы и пыльцевых трубок. Содержание белков, аминокислот, РНК, ДНК, липидов и полисахаридов по градиенту длины пыльцевых трубок у ели возрастали скачкообразно по направлению к растущему кончику и стабилизировались по достижении примерно половины их максимальной длины. При этом общее содержание углеводов в пыльцевых трубках по градиенту длины практически не изменялось. Описаны процессы формирования на поверхности пыльцевых трубок внешних колец, состоящих в основном из целлюлозы и каллозы. Высказано предположение, что такие кольца могут участвовать в регулировании тургора и в частичной компартментализации протопласта в пыльцевых трубках ели. Каллозу в пыльцевых трубках у ели следует рассматривать как ситуативный антистрессовый полисахарид, который не является постоянным компонентом стенки трубки.