Получение биотехнологическими методами растений пшеницы, толерантных к ионам кадмия, и их физиологическая характеристика

• Автор: Сальва Елсайед Морси Мохамед
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И В РАСТЕНИЯХ..
1.1.1. Содержание тяжелых металлов в окружающей среде
1.1.2. Пути поступления тяжелых металлов в растения
1.1.2.1. Поступление тяжелых металлов через корни
1.1.2.2. Поступление тяжелых металлов через листья
1.1.3. Накопление тяжелых металлов в растениях
1.2. ДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАСТЕНИЯ
1.2.1. Влияние тяжелых металлов на основные физиологические процессы растений
1.2.1.1. Рост и развитие
1.2.1.2. Фотосинтез
1.2.1.3. Дыхание
1.2.1.4. Водный обмен
1.2.1.5. Минеральное питание
1.3. МЕХАНИЗМЫ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К ДЕЙСТВИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

1.3.1.Предотвращение проникновения тяжелых металлов в клетку (.
1.3.1.1 .Клеточная стенка и корневые экссудаты
1.3.1.2.Торможение транспорта тяжелых металлов через плазмалемму
1.3.1.3 .Активное выведение тяжелых металлов из клетки
1.3.2. Внутриклеточные механизмы устойчивости
1.3.2.1. Механизмы детоксикации
1.3.2.2. Компартментация тяжелых металлов в вакуоли
1.3.2.3..Участие стрессовых белков в репарации повреждений
1.4. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ МЕТОДОМ КЛЕТОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ
1. 4.1. Влияние ТМ на культивируемые клетки растений
1. 4.2. Селекция клеточных линий устойчивых к ионам металлов
1. 4.3. Селекция толерантных к ТМ растений
1. 4.4. Отбор растений, толерантных к нескольким стрессовым факторам..
1.5. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ МЕТОДАМИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ
1.5.1. Передача генов, ответственных за преобразование тяжелых металлов
1.5.2. Передача генов, кодирующих метал-связывающие белки или
пептиды
1.5.3.Введение генов, контролирующих трансмембранный транспорт ионов металлов
1.5.4.Перенос генов, контролирующих другие механизмы устойчивости к ТМ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
2.1.Растительный материал
2.2.Стерилизация.семян и выделение зародышей
2.3.Условия получения и культивирования каллуса
2.4.Условия регенерации растений
2.5.0пределение чувствительности каллуса к кадмию
2.6.0пределение чувствительности растений к кадмию
2.7.0пределение содержания эндогенного пролина
2.8.Определение содержания фотосинтетических пигментов
2.9.0пределение содержания МДА
2.10.Определение содержания белка в ферментных препаратах
2.11.Определение активности супероксиддисмутазы
2.12.0пределение содержания кадмия
2.13.Выделение ДНК

2.14.Амплификация ДНК
2.15.Статистическая обработка
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Чувствительность к кадмию разных сортов пшеницы
3.2. Морфогенетическая способность каллусных тканей разных сортов пшеницы
3.3. Получение устойчивых к кадмию клеточных линий и регенерация из них растений
3.4. Характеристика потомства Л] растений-регенерантов
3.5. Характеристика потомства Л2растений-регенерантов
3.6. Определение роли пролина в обеспечении толерантности к кадмию
3.7. Характеристика антиоксидантной системы толерантных к кадмию растений
3.8. Аккумуляция кадмия чувствительными и толерантными растениями
3.9.3аключение
3.Ю.Вывод ы
4.Список литературы

1.5.3.Введение генов, контролирующих трансмембранный транспорт ионов металлов
Эвакуация ионов тяжелых металлов из цитозоля в вакуоли способствует сохранению физиологических функций органелл. Этот механизм является важным компонентом толерантности растений к тяжелым металлам. Выделен и охарактеризован ряд белков, контролирующих транспорт катионов. Среди них ABC, CDF, Nramp, ZIP и Р1В-АТФазы, входящие в большое семейство АТФаз P-типа. Катионные транспортеры плазмалеммы включают ZIP семейство переносчиков цинка и железа. К другому классу транспортеров, локализованных на тонопласте, относятся белки ZAT и MNX. Известно много попыток трансформировать растения генами, кодирующими белки-транспортеры ионов металлов, поставленными под сильные конститутивные промоторы, с целью повышения толерантности к тяжелым металлам.
Например, трансгенные растения с геном ZAT арабидопсиса, кодирующим транспортер цинка, продемонстрировали повышенную устойчивость к этому металлу и более высокое содержание цинка в корнях растений, культивируемых на среде с 200 мкМ/л металла [van der Zaal et al., 1999]. Растения арабидопсиса, трансформированные геном E.coli ZntA, который кодирует Pb/Cd/Zn-транспортирующую АТФазу, были толерантны к ионам свинца и цинка [Lee et al., 2003].
Ген YCF1 кодирует белок дрожжей, который уменьшает токсичность Cd за счет транспортировки его в вакуоли. Анализ трансгенных растений арабидопсиса с суперэкспрессией YCF1 показал, что они более устойчивы к свинцу и кадмию и накапливают большее количество этих металлов, чем растения дикого типа.