Токсическое действие меди и механизмы ее детоксикации растениями рапса

• Автор: Иванова, Елена Михайловна
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1. Нахождение меди в природе, основные источники поступления

в почву и растения

1.2. Биологическая роль меди

1.2.1. Физико-химические свойства меди

1.2.2. Функции меди в растениях

1.2.3. Поглощение и транспорт меди

1.2.3.1. Общая характеристика представителей семейства СОРТ

1.2.3.2. Общая характеристика представителей семейства ZIP

1.2.3.3. Характеристика семейства Рц,-тип АТФаз; основные представители, участвующие в транспорте меди
1.2.3.4. Другие возможные транспортеры меди
1.2.3.5. Шапероны меди
1.2.3.6. Хелатирующие агенты, участвующие в дальнем транспорте меди
1.3. Токсическое действие меди и внутриклеточные механизмы ее детоксикации
1.3.1. Симптомы токсического действия
1.3.2. Внутриклеточные механизмы детоксикации
1.3.2.1. Детоксикация меди путем внутриклеточной компартменгации
1.3.2.1.1. Иммобилизация меди клеточной стенкой
1.3.2.1.2. Роль плазматической мембраны в детоксикации меди
1.3.2.1.3. Компартментация меди в вакуоли
1.3.2.5.Хелатирование в цитозоли
1.3.2.5.1. Металлотионеины
1.3.2.5.2. Фитохелатины
1.3.2.5.3. Органические кислоты
1.4. Фиторемедиация
1.4.1. Стратегий накопления тяжелых металлов растениями
1.4.2. Проблема поиска видов гипераккумуляторов меди

Глава II. Объект и методы исследования
2.1. Характеристика Brassica napus L. в качестве модельного объекта исследования
2.2. Условия выращивания растений и проведения опытов
2.2.1. Обработка семян и работа с проростками
2.2.2. Посев и начальный этап выращивания ювенильных растений
2.2.3. Пересадка и выращивание растений
2.2.4. Условия проведения опытов
2.3. Физиологические методы исследований
2.3.1. Измерение всхожести семян и длины корня
2.3.2. Измерение биомассы растений
2.3.3. Определение содержания воды в листьях
2.3.4. Определение содержания пигментов
2.3.5. Определение содержания тяжелых металлов в тканях растений
2.3.5.1. Отмывка корней от ТМ
2.3.5.2. Кислотное озоление и измерение
2.4. Методы молекулярно-биологического анализа
2.4.1. Подбор праймеров к генам исследования
2.4.2. Выделение тотальной растительной ДНК
2.4.3. Определение количества и качества нуклеиновых кислот
2.4.4. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
2.4.5. Электрофорез ДНК в агарозном геле
2.4.6. Элюция фрагментов ДНК электрофоретическим методом
2.4.7. Секвенирование ДНК
2.4.8. ПЦР после обратной транскрипции
2.4.8.1. Выделение тотальной РНК
2.4.8.2. Электрофорез РНК в агарозном геле
2.4.8.3. Обратная транскрипция
2.4.8.4. ПЦР после обратной транскрипции
2.4.8.5. Обработка результатов ПЦР после обратной транскрипции
2.5. Математическая обработка данных
Глава III. Результаты и обсуждение
3.1. Изучение влияния меди на проростки растений рапса

3.1.1. Прорастание
3.1.2. Рост корня
3.2. Условия постановки опытов на ювенильных растениях
3.3. Токсическое действие меди в высоких концентрациях на растения рапса при длительном выращивании
3.3.1. Влияние меди на накопление биомассы листьев и корней растений рапса
3.3.2. Изменение водного статуса растений при действии меди
3.3.3. Влияние меди на содержание пигментов
3.3.4. Влияние меди на поглощение и транслокацию ряда эссенициальных элементов
3.3.5. Аккумуляция меди растениями рапса
3.3.5.1. Динамика накопления меди в органах растений рапса
3.3.5.2. Распределение меди по органам растений рапса 8
3.3.5.3. Фактор транслокации
3.4. Влияние избыточных концентраций меди на экспрессию генов системы ее
детоксикации
3.5. Аккумуляция меди и система ее детоксикации в растениях рапса, выросших в
условиях «дефицита» Си804
Заключение
Выводы
Список литературы

1.З.2.1.2. Роль плазматической мембраны в детоксикации меди
Плазмалемма играет важную роль в поддержании низкой концентрации ТМ не только за счет предотвращения или снижения интенсивности их поступления в клетку, но и за счет выноса наружу ранее поступивших в клетку ТМ. Рядом авторов показано, что у бактерий наиболее эффективной защитой от избытка ТМ является их активный транспорт из цитоплазмы через плазматическую мембрану (Silver, 1996).
В растениях механизмы транспорта ТМ, в том числе меди, наружу довольно слабо изучены. Считается, что основным транспортером, участвующим в обеспечении устойчивости растительных клеток к меди за счет выноса ионов из цитозоля в апопласт является НМА5, представитель семейства Р1Ь-тип АТФаз (См. Рис. 1).
НМА5 (Heavy Metal Associated 5) транспортер меди, который играет важную роль в удалении ее избытка из цитоплазмы тканей корня (Andres-Colas et al., 2006; Kobayashi et al., 2008). Л/НМА5 экспрессируется, главным образом, в корнях, листьях, цветках и пыльце. Andres-Colas et al. (2006) показали, что экспрессия /ЙНМА5 сильно и специфично повышается в ответ на действие меди. В тканях корня hma5 мутантов накапливались повышенные концентрации меди по сравнению с растениями дикого типа, что делало их более чувствительными к данному металлу (Andres-Colas et al., 2006). Повышенная экспрессия в корнях растений дикого типа говорит о том, что белок НМА5 играет ключевую роль в трансмембранном транспорте и, главным образом, в детоксикации Си в корнях (Andres-Colas et al., 2006).
Показано, что hma5 мутанты проявляют себя противоположно растениям с СОРТ антисенсовой линии, что свидетельствует о разнонаправленном транспорте Си между .4/СОРТ1 и /ТНМА5. Л/НМЛ5 поставляет Си к внеклеточным белкам -апопластной Си оксидазе и лакказе (Woeste, Kieber, 2000).