Механизмы регуляции разобщенного и несопряженного дыхания в проростках и культуре клеток томата: роль активных форм кислорода, света и пониженной температуры

• Автор: Мальцева, Елена Витальевна
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Г лава 1. Обзор литературы

1.1 .Фотосинтез и дыхание

1.1.1. Взаимосвязь фотосинтеза и дыхания

1.1.2. Световая регуляция темпового дыхания

1.1.3. Участие фитохромов в регуляции генов

1.2. Активные формы кислорода в растительной клетке

1.2.1. Характеристика активных форм кислорода

1.2.2. Образование активных форм кислорода в условиях

стресса
1.2.3. Влияние активных форм кислорода на геном клеток
1.2.4. Образование активных форм кислорода в
митохондриях
1.2.5. Образование активных форм кислорода в
пероксисомах
1.2.6. Образование активных форм кислорода в
хлоропластах
1.2.7. Образование активных форм кислорода в
цитоплазме
1.2.8. Антиоксидантные механизмы защиты клеток
1.3. Особенности митохондриальных белков высших растений
1.3.1. Особенности митохондрий высших растений
1.3.2. Ротенон-нечувствительные Е1АД(Ф)Н-
дегидрогеназы
1.3.3. Регуляторные особенности альтернативной цианидрезистентной оксидазы

20 23

33 37 37

1.3.4. Функциональные особенности разобщающих белков растений
1.3.5. АДФ/АТФ-антипортер высших растений
1.3.6. Устойчивость растений к стрессовым воздействиям с участием белков несопряжённого и разобщённого дыхания
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Цели и задачи
2.2. Объекты и методы исследования
2.2.1. Объекты исследования
2.2.2. Постановка эксперимента по созданию светового
режима
2.2.3. Постановка эксперимента по изучению влияния пониженной температуры
2.2.4. Постановка эксперимента по изучению влияния пероксида водорода и антимицина А
2.2.5. Определение активности ферментов
2.2.6. Определения концентрации малонового диальдегида
2.2.7. Определение количества белка
2.2.8. Выделение суммарной клеточной РНК
2.2.9. Обратная транскрипция
2.2.10. Разработка праймеров
2.2.11. Полимеразная цепная реакция
2.2.12. Аналитический электрофорез нуклеиновых кислот в агарозном геле
2.2.13. Определение концентрации нуклеиновых кислот
2.2.14. Количественный ПЦР-анализ
2.2.15. Определение уровня экспрессии генов
2.2.16. Компьютерные методы анализа
2.2.17. Статистическая обработка данных
2.3. Результаты и их обсуждение
2.3.1. Получение каллусной культуры томата и её физиологические характеристики
2.3.2. Изучение регуляции альтернативных путей дыхания в культуре томата in vitro и in vivo
2.3.2.1. Исследование активности ферментов окислительного метаболизма и антиоксидантной защиты в онтогенезе томата и щитках кукурузы
2.3.2.2. Органоспецифическая экспрессия генов, кодирующих белки разобщённого и несопряжённоо дыхания
2.3.2.3. Уровень органоспецифической экспрессии генов ndal, ndbl, aoxla, pump, ant, nadp-red и sod3-l
2.3.2.4. Динамика активности ряда ферментов в зелёных листьях растений при смене светового режима
2.3.2.5. Динамика экспрессии генов ndal, ant, nadp-red, sod3-l и mt-mdh в зелёных листьях растений при смене светового режима
2.3.2.6. Динамика активности ферментов в листьях томата при воздействии пониженной темперетуры
2.3.2.7. Влияние пониженной температуры на экспрессию генов ndal, ndbl, aoxla, ant,pump и nadp-red
2.3.2.8. Влияние пероксида водорода на экспрессию генов альтернативных путей дыхания в культуре ткани томата in vitro
2.3.2.9. Влияние антимицина А на экспрессию генов альтернативных путей дыхания в культуре ткани томата in vitro
Заключение
Выводы

разное количество форм СОД. Так, в кукурузе найдено 7 форм, тогда как в овсе и горохе — только 3. Количество изоформ меняется в зависимости от стадии развития растения. Так, у амаранта на стадии пяти листьев присутствует одна, а на стадии 10 листьев — две формы СОД [41].
Активация СОД при неблагоприятных воздействиях является ответом на увеличение продукции радикалов супероксида в этих условиях, что обеспечивает защиту клеток и тканей растений от окислительных повреждений. Изучение поведения фермента в растениях, различающихся по устойчивости к тому или иному воздействию, показывает, что устойчивые растения по сравнению с восприимчивыми характеризуются более высокими активностями СОД и менее выраженными окислительными повреждениями. Так, в условиях солевого стресса отмечено увеличение активности СОД в митохондриях и пероксисомах листьев толерантного сорта томата Lycopersicum pennellii, тогда как у растений обычного сорта (Lycopersicum esculentum) происходило снижение активности фермента в митохондриях, а в пероксисомах изменения отсутствовали [178]. Снижение активности фермента может происходить и без его предварительной активации в случае довольно интенсивного воздействия, что отмечено при обработке растений тяжелыми металлами, UV-облучения, солевом стрессе, охлаждении, тепловом стрессе. Постепенное снижение активности СОД отмечено в клетках и тканях растений при их старении [150]. Кроме того, поскольку активность СОД является результатом как её синтеза, так и деградации, уменьшение активности может быть следствием снижения синтеза и повышения деградации молекул СОД. В инактивации и деградации СОД могут принимать участие АФК — гидроксильные радикалы и пероксид водорода. В частности, Н2О2 может восстанавливать Си2+ в активном центре фермента до Си+, который, взаимодействуя с новой молекулой пероксида водорода, образует Си2+ОН*. Этот связанный in situ радикал ОН* вызывает окислительную модификацию аминокислотных последовательностей в