Участие агглютинина зародыша пшеницы в формировании устойчивости пшеницы к токсическому действию кадмия

• Автор: Мурзабаев, Альберт Рустемович
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. АЗП как представитель лектинов злаковых

1.1.1. Общие сведения о лектинах

1.2.2. Структура и физико-химические свойства АЗП

1.1.3. Функции АЗП

1.1.3.1. Участие АЗП в гормональной регуляции ростовых процессов 12 растений пшеницы
1.1.3.2. Участие АЗП в формировании ассоциативных 15 взаимоотношений пшеницы с азотфиксирующими бактериями
1.1.3.3. Защитные функции АЗП
1.1.3.4. Участие АЗП в ответе пшеницы на абиотический стресс
1.2. Защитные механизмы растений в ответ на действие токсических 21 ионов кадмия
1.2.1. Проникновение кадмия и его распределение в органах и тканях 21 растений
1.2.2. Механизмы токсического действия кадмия на растения
1.2.3. Сигналинг
1.2.4 Регуляция гомеостаза
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 3
2.1. Объект исследования
2.2. Постановка опытов при воздействии ацетата кадмия
2.3. Определение митотического индекса в клетках зоны меристемы 38 корней пшеницы
2.4. Определение содержание свободных фитогормонов и АЗП
2.4.1. Экстрагирование фитогормонов и лектина из одной

растительной навески
2.4.2. Метод ИФА для оценки содержания лектина и фитогормонов
2.5. Иммунолокализация АБК и АЗП
2.6. Локализация кадмия в клеточных стенках тканей корней растений
2.7. Отложение лигнина в клеточных стенках
2.8. Определение концентрации кадмия
2.9. Определение концентрации активных форм кислорода
2.10. Определение активности супероксиддисмутазы
2.11. Определение активности пероксидазы
2.12. Оценка гистохимического распределения Н202 и пероксидазы
2.13. Определение содержания малонового диальдегида
2.14. Выделение и очистка РНК из растений
2.15. Полимеразная цепная реакция
2.16. Реакция обратной транскрипции РНК и полуколичественный 47 анализ транскрипции генов
2.17. Электрофорез фрагментов ДНК в агарозном геле
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние ацетата кадмия на рост и гормональный статус проростков 49 пшеницы и количественный уровень АЗП в них

Гормональный статус
Экспрессия АЗП в корнях проростков пшеницы
Экскреция лектина в наружную среду
3.2. Проявления защитного действия АЗП на растения пшеницы в 63 условиях кадмиевого стресса
3.2.1. Влияние предобработки АЗП на рост и гормональный статус 63 растений пшеницы при стрессе
3.2.2. Ко-иммунолокализация АЗП и АБК в тканях корней 4-сут 69 проростков пшеницы, подвергнутых воздействию кадмия

3.2.3. Влияние предобработки АЗП на состояние про- 71 /антиоксидантного статуса проростков при кадмиевом стрессе
3.2.4. Влияния АЗП на отложение лигнина в базальной части корней в 76 условиях кадмиевого стресса и распределение токсических ионов по тканям
3.3. Вклад АЗП в индуцированной салициловой кислотой устойчивости 82 пшеницы к токсическому действию ионов кадмия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ФХ имеют общую формулу (y-Glu-Cys)n-X, где X - Gly, у-А1а, Ser, Gin или Glu и п = 2-11 (Hossain et al., 2012). Благодаря наличию в составе ФХ цистеина они способны формировать несколько комплексов с кадмием весом примерно 2500-3600 Д, тем самым защищая цитозоль от свободных ионов кадмия (Emst et al.,
2008). В корнях не гипертолерантных растений большая часть кадмия связывается ФХ, затем хелаты поступают в вакуоль посредством ABC (Visioli, Marmiroli, 2003) транспортера НМТ1, что было продемонстрировано на растениях S. pombe и
S. cerevisiae с усиленной экспрессией белка НМТ1, характеризующихся повышенной устойчивостью к токсическому действию кадмия (Preveral et al.,
2009). При этом важно отметить, что конъюгаты кадмия с глутатионом также служат субстратом для НМТ1, в связи с чем, развитие устойчивости к этому металлу не ограничивается усилением синтеза ФХ (Gallego et al., 2012). Прямым доказательством вовлечения ФХ в детоксикацию кадмия служат эксперименты с дефектными по синтезу этих пептидов мутантами, которые обладают более низкой устойчивостью к кадмию в сравнении с растениями исходного типа (Clemens, 2006). Вместе с тем в развитии устойчивости растений-гипераккумуляторов ФХ не играют большой роли (Gallego et al., 2012).
Металлотионеины - также хорошо известная группа белков, связывающих ТМ, однако считается, что их роль в детоксикации кадмия вторична, так как МТ высших растений не индуцируются кадмием (Van Belleghem et al., 2007). В то же время в некоторых растениях МТ вносят важный вклад в детоксикацию кадмия (Shim et al., 2009). МТ - это небольшие богатые цистеином белки, способные хелатировать ионы металлов с образованием комплексов МТ-металл. Локализуются МТ, по-видимому, в компартментах цитозоля. В отличие от ФХ, МТ являются продуктом трансляции мРНК в ответ на стресс, вызванный ТМ (Hossain et al., 2012). Выявлено, что МТ2, эктопически экспрессируемый в В. juncea, способствует повышению устойчивости этих растений к кадмию и меди (Zhigang et al., 2006), хотя МТ-дефицитные мутанты A. thaliana mtla mt2b снижают устойчивость к ТМ лишь на фоне ФХ-дефицитной мутации pcsl (Guo et al., 2008). Вместе с тем сверхэкспрессия гена МТ в мутантах A. thaliana и