Устойчивость растений горчицы к засолению и возможная роль пролина

• Автор: Гринин, Антон Леонидович
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие представления об адаптации растений к неблагоприятным факторам окружающей среды

1.2. Засоление, как неблагоприятный фактор окружающей среды

1.3. Особенности влияния засоления на растения разных таксономических групп

1.4 Рост и развитие растений при засолении

1.5. Водный статус растений при засолении

1.6. Осмотический потенциал растительных тканей при засолении

1.7. Аккумуляция ионов в растении при засолении

1.7.1. Поступление Иа+

1.7.2. Поступление С1"
1.7.3. Поступление К+
1.8. Совместимые осмолиты при засолении
1.8.1. Накопление пролина при засолении
1.8.2. Современные представления о функциях пролина
1.8.3. Функционирование пролина в качестве химического шаперона
1.8.4. Метаболизм пролина
1.8.5. Современные представления о возможном токсическом действиях пролина
1.9. Представление о сигнальных системах растений при стрессах
1.9.1. Сигнальные системы растений в условиях засоления при засолении

1.9.2. Участие NO в сигнальных реакциях
1.9.3. Участие NO при засолении и взаимосвязь NO с биосинтезом пролина41
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объект исследования
2.2. Условия выращивания
2.2.1. Посев семян
2.3. Измерение всхожести семян
2.4 . Измерение биомассы
2.5. Определение содержания ионов
2.6. Определение осмотического потенциала
2.7. Определение содержания свободного пролина
2.8. Определение активности пролиндегидрогеназы
2.9. Определение содержания сахаров
2.10. Определение Содержание мРНК P5CS и PDH
2.10.1. Выделение тотальной РНК
2.10.2. Обратная транскрипция
2.10.3. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
2.11. Определение содержания пролина при действии NO в условиях засоления
2.12. Определение функционирования пролина, в качестве химического шаперона in Vitro
2.13. Математическая обработка данных

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Изучение устойчивости различных сортов горчицы к хлоридному засолению
3.1.1. Изучение влияния засоления на всхожесть семян и рост корней проростков
3.1.2. Оценка биомассы листьев, стеблей и корней молодых растений горчицы
3.1.3. Влияние засоления на содержание Ыа+ в листьях горчицы
3.1.4. Влияние засоления на содержание СГ в листьях горчицы
3.1.5. Влияние засоления на содержание К+ в листьях горчицы
3.1.6. Влияние засоления на содержание пролина
3.1.7. Влияние засоления на активность ПДГ
3.1.8. Оценка осмотической роли пролина при засолении
3.2. Изучение возможной роли пролина на разных фазах стрессорного ответа на засоление
3.2.1. Быстрый стрессорный ответ (стресс-реакция)
3.2.2. Этап специализированной (долговременной) адаптации
3.2.3. Этап восстановления
3.3. Регуляция содержания пролина при участии N0
3.4. Функционирование пролина в качестве химического шаперона
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тивность глутамата, с помощью фосфорилирования, и во-вторых, восстановление неустойчивого промежуточного соединения у-глутамил фосфата в гу-тамат семиальдегид (GSA), который спонтанно превращается в Р5С (Hu et al
1992). Альтернативный предшественник для биосинтеза Про - это орнитин (От). Орнитин может быть трансаминирован в Р5С орнитин-5-аминотрансферазой (ОАТ), митохондриальным ферментом. Деградация Про - обратный процесс его биосинтеза, катализируется пролиндегидрогиназой (PDH) и Р5С дегирдрогеназой (P5CDH). Биосинтез Про происходит в цитозоле и в пластидах, тогда как деградация идет в митохондриях (Elthon and Stewart, 1981; Rayapati et al., 1989; Szoke et al., 1992).
Показано что в растениях, в частности в Arabidopsis thaliana, существует два изоэнзима P5CS, которые играют специфическую роль в контроле биосинтеза Про (Fabro et al., 2004; Szekely et al., 2008). P5CS осуществляет лимитирующий этап биосинтеза Про и регулируется обратным ингибированием и транскриптационной регуляцией (Savoure et al., 1995; Yoshiba et al., 1995; Zhang et al., 1995), а также АБК (Savoure et al., 1997; Strizhov et al., 1997; Abraham et al., 2003; Verslues and Bray, 2006;).
Много работ посвящено исследованию генного регулирования синтеза или метаболизма совместимых осмолитов необходимых для устойчивости к абиотическому стрессу (Hare et al., 1998; Rhodes et al., 2002; Chen et al., 2007). Например, низкая экспрессия гена, кодирующего пролиндегидрогина-зу (PDH), может быть одним из факторов солеустойчвости у гликофита Arabidopsis thaliana на сопоставимом уровне с Thellungiella halophita (Kant et al., 2006).
P5CR кодируется одним геном, однако, очевидно, фермент работает как в цитоплазме, так и в хлоропластах (Rayapati et al., 1989; Szoke et al., 1992; Verbmggen et al., 1993). Во время развития растения в отсутствии стресса количество Про может варьировать у разных растений и различается в зависимости от органной локализации. Например, наибольшая концентра-