Действие избыточных концентраций тяжелых металлов на экспрессию хлоропластных генов растений ячменя

• Автор: Зарипова, Нелли Раилевна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
2. Обзор литературы
2.1 Влияние тяжелых металлов на онтогенез растений
2.1.1 Кадмий, медь и никель в растении
2.1.1.1 Физико-химические свойства и биологическая роль
2.1.1.2 Поглощение, транспорт
2.1.1.3 Накопление и распределение металлов в растении
2.1.2 Стресс-реакция растения и изменение метаболизма
при воздействии кадмия, меди и никеля
2.1.2.1 Прорастание семени, рост и развитие растения
2.1.2.2 Активация защитных механизмов
2.1.3 Влияние тяжелых металлов на развитие и функционирование хлоронластов
2.1.3.1 Влияние металлов на содержание пигментов
2.1.3.2 Изменение ультраструктуры пластид и процесса фотосинтеза
2.2 Регуляция транскрипции в хлоропластах
2.2.1 Организация пластидного генома
2.2.2 РНК-полимеразы пластид
2.2.3 Транскрипционные факторы
2.2.4 Промоторы
2.2.5 Регуляция транскрипции
3. Материалы и методы исследования
3.1 Объект исследования и условия выращивания растений
3.2 Исследование биометрических параметров
3.3 Анализ содержания пигментов

3.4 Анализ содержания металлов
3.5 Бактериальные штаммы и векторы, содержащие последовательности хлоропластных генов
3.6 Выделение плазмид из бактериальных клеток
3.7 Электрофорез ДНК в агарозном геле
3.8 Полимеразная цепная реакция
3.9 Метод run-on транскрипции
3.9.1 Нанесение фрагментов ДНК на нейлоновую мембрану
3.9.2 Выделение хлоропластов из листьев ячменя
3.9.3 Подсчет количества хлоропластов
3.9.4 Синтез меченых транскриптов в хлоропластном лизате
3.9.5 ДНК-РНК гибридизация
3.9.6 Экспозиция нейлоновой мембраны с рентгеновской
пленкой и анализ результатов
3.10 Нозерн (Northern) гибридизация
3.10.1 Выделение тотальной растительной РНК с помощью триозола
3.10.2 Электрофорез РНК в агарозном геле
3.10.3 Перенос РНК на нейлоновую мембрану
3.10.4 Элюция фрагментов ДНК из геля
3.10.5 Синтез меченого зонда
3.10.6 РНК-ДНК гибридизация
3.10.7 Экспозиция нейлоновой мембраны с рентгеновской пленкой
и анализ результатов
4. Результаты и обсуждение
4.1 Влияние солей кадмия, меди и никеля на рост и развитие
молодых растений ячменя
4.1.1 Воздействие на прорастание зерновок

4.1.2 Воздействие на рост
4.1.3 Влияние кадмия, меди и никеля на биомассу
4.2 Накопление и распределение металлов в растении ячменя
4.3 Влияние кадмия, меди и никеля на уровень фотосинтетических пигментов
4.4 Влияние кадмия, меди и никеля на процесс транскрипции
и процессинг мРНК хлоропластных генов растений ячменя
4.4.1 Дифференциальная регуляция транскрипции некоторых
хлоропластных генов при воздействии тяжелых металлов
4.4.2 Влияние кадмия, меди и никеля на процесс созревания мРНК
5. Заключение
6. Выводы
7. Список литературы

бактериального типа - все они составляют так называемую группу генов «домашнего хозяйства», то есть продукты их необходимы для функционирования аппараюв транскрипции и трансляции. Другую группу составляют гены, продукты которых необходимы для фотосинтеза - в пластоме закодированы субъединицы АТФ-синтазного, NADFH-дегидрогеназного, цитохромного ЬгД комплекса, а также фотосистем I и II. Известен ряд «открытых рамок считывания», функции полипептидов, кодируемых такими генами пока не выяснены.
В настоящее время известна нуклеотидная последовательность более 100 пластндных геномов наземных растений, из которых более 80 относятся к покрытосеменным растениям. Из класса однодольных растений определена полная нуклеотидная последовательность пластидной ДНК для двух видов риса - Oryza sativa (Japonica cultivar-group) и Oiyza nivara, кукурузы (Zea mays) и пшеницы (Triticum auestivum), ячменя (Hordeum vulgare) и др. На рисунке 4 показана оперонная организация генов пластома риса посевного (Kanno, Hirai, 1993).
В геноме риса идентифицировано 16 полицистронных транскрнптов, ряд генов транскрибируется моноцистронно, гены распложены компактно, транскрибируются также полимеразой бактериального типа и имеют соответствующее строение промоторов. Все эти черты, свойственные бактериальному геному, хлоропласты. по-видимому, унаследовали их от своих предков - цианобактерий. Однако некоторые черты организации пластома сходны с организацией эукариотических генов - это наличие примерно в 15 генах интронов и, соответственно, наличие процессов созревания матриц, а так же редактирование некоторых РНК. Это не единственные изменения, прошедшие, вероятно, после внедрения предков хлоропластов в эукариотическую клетку. Значительная часть генетического материала была перенесена в ядро, а система транскрипции дополнилась еще одной полимеразой, которая кодируется ядром и транспортируется в хлоропласты (Даниленко, Давыденко, 2003).