卷 71, 编号 1 (2024)

Разнообразные молекулы патогенного происхождения, такие как бактериальный флагеллин (flg22), распознаются растениями через рецепторы плазматической мембраны и индуцируют как местные, так и системные иммунные реакции. При этом везикулярный транспорт является ключевым в обеспечении быстрого и точного реагирования. При взаимодействии с патогенами, локализованными на поверхности клеток, иммунные рецепторы подвергаются эндоцитозу по общему эндосомальному пути. Какой из везикулярных путей патогены используют для проникновения в ткани и какое значение имеет в этом процессе flot1 остается не до конца изученным. Данное исследование посвящено влиянию биотических факторов стресса на иммунную реакцию растений Arabidopsis thaliana дикого типа и его нокаут-мутанта Atflot1ko. Изучены процессы эндоцитоза под действием разных агентов: 1-нафталинлуксусной кислоты и метил-ß-циклодекстрина. С помощью трансмиссионной электронной микроскопии выявлены различия в ответных реакциях клеток на стресс, индуцированный flg22. Показано, что биотический стресс у нокаут-мутантов активирует секреторный путь (экзоцитоз), необходимый для защиты клеток от действиях патогена на поверхности клетки, тогда как у растений дикого типа активируется эндоцитоз, направленный на перемещение патогена в вакуоль. Полученные данные показали, что обработка мутантов Atflot1ko бактериальным пептидом сохраняет активность работы комплекса Гольджи и способность этой структуры формировать ранние эндосомы, принимающие непосредственное участие в транспорте защитных белков к месту проникновения патогена.

Онтогенетическое развитие и условия среды являются основными факторами, определяющими жизнедеятельность растений. Исследовали активность антиоксидантных ферментов и дыхательных путей в розеточных листьях летне-зимне-зеленого травянистого многолетника Ajuga reptans L. (живучка ползучая) в связи с возрастом и перезимовкой. Сформированные в мае–июне листья перезимовывали и вновь функционировали вплоть до появления новой генерации листьев. Содержание продуктов липопероксидации и пероксида водорода в листьях перезимовавших растений было достоверно выше, чем до перезимовки. Активность антиоксидантных ферментов изменялась разнонаправлено. Повышенный уровень активности аскорбатпероксидазы (APX) отмечали сразу после выхода растений из-под снега, каталазы (CAT) – до и в период перезимовки, супероксиддисмутазы (SOD) – до, в период и сразу после перезимовки. На нативных гелях идентифицировали Mn-SOD, Fe-SOD и три изоформы Cu/Zn-SOD, две изоформы APX и одну – CAT. Скорость дыхания, измеренная при 20°С, была максимальной у молодых растущих листьев и снижалась в 3–4 раза к завершению жизненного цикла. Величина соотношения способности цитохромного и альтернативного дыхательных путей изменялась в пределах от 3 до 1 и менее. Коэффициент энергетической эффективности дыхания (Y_{АТФ/глюкоза}, количество молей АТФ, образующихся при окислении в дыхании 1 моля глюкозы) варьировал в пределах от 17 до 25, снижаясь в период перезимовки и на завершающих этапах онтогенеза. Результаты анализа главных компонент свидетельствуют о взаимосвязи исследованных показателей и вовлеченности закономерных изменений про-/антиоксидантного метаболизма и дыхания в процесс адаптации растений, зимующих с зелеными листьями. В совокупности полученные данные дополняют и углубляют представления о физиологических механизмах, способствующих перезимовке и сохранению фотосинтетического аппарата.

Установлено повышение активности фермента в листьях мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) при солевом стрессе, что связано с поддержанием скорости функционирования цикла трикарбоновых кислот за счет притока дополнительных субстратов. Увеличение активности дегидрогеназы полуальдегида янтарной кислоты (ПЯКДГ) в листьях пшеницы при солевом стрессе, вызванном хлоридом натрия (NaCl), достигает максимального значения на 6 ч и составляет 12.2 E/г сырой массы. Активация исследуемого фермента обеспечивает поддержание необходимого уровня АТФ за счет дополнительного поступления дыхательного субстрата в ЦТК при действии стрессового фактора. Установлена генетическая детерминация ПЯКДГ. На основании мРНК гомеологичных генов SSADH разработаны специфические праймеры для оценки уровня их транскриптов. Показано изменение содержания транскриптов генов фермента ПЯКДГ в листьях пшеницы при действии солевого стресса. Сравнительный анализ изменения активности ПЯКДГ и экспрессии исследуемых генов в листьях пшеницы в условиях солевого стресса свидетельствует о регуляции данного энзима за счет изменения их транскрипционной активности. Базовый вклад в изменение содержания транскриптов ПЯКДГ вносит ген SSADH А-субгенома. Выявлено наличие специфического сайта связывания солезависимого транскрипционного фактора WRKY в составе промотора гена SSADHA. Увеличение содержания транскриптов WRKY может обеспечивать регуляцию экспрессии гена SSADHA при адаптации растений к стрессовому воздействию при взаимодействии со специфическим сайтом связывания, расположенном в области инициации транскрипции его промотора.

Исследовали влияние предобработки 0.1 мкМ мелатонином и кратковременного обезвоживания набухающих семян на водный дефицит, уровень ПОЛ и дыхание зародышей, а также последующий рост эпикотилей проростков гороха (Pisum sativum L.) и окислительную активность выделенных из них митохондрий. Две группы зародышей одинакового возраста, но отличающихся по весу и по стадии развития исследовали отдельно: набухшие зародыши, но не прорвавшие оболочки семени (группа 1) и проклюнувшиеся зародыши (группа 2). Уровень водного дефицита зародышей 1 и 2 группы в отсутствие доступа воды повышался на 8.7 и 6.9% соответственно, что оказалось чувствительным для дыхательной активности зародышей. Было показано, что зародыши группы 2, прорвавшие оболочку семени и вступившие в контакт с кислородом воздуха, переживали резкий подъем дыхательной активности, который был сопряжен с повышением уровня ПОЛ, регистрируемого по накоплению продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой. Кратковременное обезвоживание тормозило дыхание зародышей этой группы, связанное с активностью цитохромного пути, но не сопровождалось возникновением окислительного стресса, а напротив, снижало уровень ПОЛ. У набухших, но не прорвавших оболочку семени зародышей группы 1 также отсутствовал окислительный стресс при обезвоживании. Предобработка мелатонином существенно повышала активность цитохромного пути дыхания у обеих групп зародышей, как в контроле, так и у подвергнутых обезвоживанию семян. У митохондрий, выделенных из эпикотилей 5-дневных проростков, выросших из семян, предобработанных мелатонином и подвергнутых обезвоживанию, наблюдалась активация окисления НАД-зависимого субстрата (малата), как в контрольных, так и в стрессовых условиях. Также было показано, что предобработка мелатонином стимулировала рост эпикотилей проростков группы 2 во всех вариантах опытов, тогда как у проростков группы 1 только после действия обезвоживания. Сделан вывод, что предобработка семян мелатонином стимулировала процесс дыхания зародышей за счет активации цитохромного пути, а также активировала окисление малатамитохондриями эпикотилей проростков и действовала как стимулятор роста эпикотилей после обезвоживания. Впервые показано, что кратковременное обезвоживание тканей зародыша может не сопровождаться окислительным стрессом.

Из проростков сорго веничного (Sorghum bicolor L. Moench) впервые выделили минорную катионную пероксидазу (МКП) с относительной электрофоретической подвижностью в ПААГ (Rf) равной 0.03. Ее молекулярная масса, определенная методом гель-фильтрации, была равна 155 кДа. В структуре фермента выявили три субъединицы с молекулярной массой в 35, 25 и 16 кДа. Пероксидазную и оксидазную активность МКП в диапазоне рН от 2.6 до 7.0 анализировали с использованием 2,6-диметоксифенола (ДМФ), 2,2’-азино-бис-(3-этилбензотиазолин-6-сульфоната) аммония (АБТС) и аскорбиновой кислоты (АСК). Максимальные показатели пероксидазной и оксидазной активности получили по отношению к АСК при рН 7.0 и 4.0 соответственно. При этом удельная активность пероксидазной реакции превышала таковую для оксидазной реакции в 68 раз. Значения К_М для АБТС составили 0.23 и 0.32 мкмоль при пероксидазном и оксидазном окислении соответственно. Исследовали влияние некоторых металлов и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) на активность МКП. В присутствии натрия ее активность увеличивалась примерно в 2.5 раза, а в присутствии антрацена – в 8 раз. Фермент эффективно окислял нативные ПАУ с АБТС в качестве медиатора: 90% антрацена, 80% фенантрена, 20% флуорантена и 15% пирена. Установлено, что наиболее активно трансформации подвергались трехкольцевые ПАУ, убыль которых была в 5 раз больше, чем убыль ПАУ с четырьмя кольцами. Таким образом, обнаруженная стимуляция активности МКП в присутствии загрязнителей неорганической и органической природы и способность окислять ряд нативных ПАУ могут свидетельствовать об ее активном участии в защите растения в условиях загрязнения.

Были проведены исследования по подбору условий для спектрофотометрического определения общего содержания алкалоидов с помощью бромкрезолового зеленого (БКЗ): рН буфера, время образования ионной пары БКЗ–алкалоид и время стабильности ионной пары БКЗ–алкалоид. Показано, что метод применим для тропановых, изохинолиновых, индольных, пиридиновых алкалоидов. Метод был использован для экспресс-оценки содержания алкалоидов в биомассе растений-регенерантов Руты душистой (Ruta graveolens L.) и в аптечном препарате “Рута душистая трава”. При использовании минимального объема сухого растительного материала (20 мг) было определено, что содержание алкалоидов в растениях-регенерантах составило 10.55 мг/г сухого веса, что в 1.62 раза меньше, чем в образцах аптечного препарата. Методом обращенно-фазной ВЭЖХ в очищенных фракциях алкалоидов было выявлено 16 соединений разной интенсивности, из них 6 были общими для растений-регенерантов и для аптечного препарата.