Регуляция активности апопластных пероксидаз в колеоптилях кукурузы

• Автор: Суслов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с.

1.1. Биофизический контроль роста растяжением.

1.1.1. Теория Локхарта

1.1.2. Роль осмотического потенциала в контроле растяжения клетки

1.1.3. Роль гидравлической проводимости клеток и тканей

в регуляции роста растений

1.1.4. Растяжимость клеточной стенки как важнейший фактор, контролирующий скоросгь роста растяжением.

1.2. Биохимический контроль растяжимости клеточной стенки

1.2.1. Сравнение состава первичных клеточных стенок I и II типа

1.2.2. Структу ра и функции полимеров клеточной стенки II типа,

определяющих ее растяжимость

1.2.3. Архитектура клеточной стенки II типа

1.2.4. Белковые факторы, участвующие в регуляции растяжимости
клеточной стенки II типа
1.3. Пероксидазы растений
1.3.1. Структура гваяколпероксидаз. Функции простетических групп.
1.3.2. Каталитический механизм пероксидаз
1.3.3. Механизмы инактивации гваякол пероксидаз
1.4. Роль пероксидаз в регуляции роста растений
1.4.1. Участие пероксидаз в катаболизме ауксина
1.4.2. Роль пероксидаз в образовании поперечных связей между
молекулами структурных гликопротеинов клеточной стенки
1.4.3. Роль пероксидаз в образовании диферулатных поперечных
связей между полисахаридами матрикса клеточной сгенки.
1.4.4. Роль лигнификации в контроле роста растяжением
1.5. Механизмы образования Н2О2 в клеточных стенках
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Инкубация растительного материала и концентрирование проб при изучении влияния различных агентов на
изоферментный спектр пероксидаз i viv
2.3. Изучение влияния фитоюрмонов и субстратов пероксидаз на
их изоферментный спектр i vi.
2.4. Инкубация растительного материала при исследовании изменений общей активности апопластных пероксидаз и
скорости роста отрезков колеонтилей ку курузы
2.5. Получение пероксидаз из гомогената отрезков колеонтилей.
2.6. Изоляция апопластных пероксидаз методом вакуумной инфильтрации с последующим низкоскоростным
цент рифу гироваиием.
2.7. Определение общей пероксидазной активности
2.8. Определение активности глюкозо6фосфатдегидрогеназы Г6ФДГ
2.9. Определение содержания II в инкубационной среде
2 Определение изоферментного спектра пероксидаз
2 Статист ическая обработка результатов
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Сегменты колеоптилей без кутикулярноэпидермалыюго слоя клеток как новая система исследования динамики секреции
экстраклет очных пероксидаз в процессе роста растяжением.
3.2. Механизмы регуляции активности пероксидаз апопласта в
процессе гормонзависимого роста колеонтилей кукурузы
3.3. Роль 1Ь и восстанавливающих субстратов в регуляции
активности пероксидаз апопласта.
3.3.1. Влияние феруловой кислоты, Н2О2 и их сочетаний
на активность апопластных пероксидаз i vi
3.3.2. Изменение активности аиопластных пероксидаз при инкубации
с аскорбатом i vi. 1 редсп вращение ипакгивации фермента.
3.3.3. Доказательство инактивации аиопластных пероксидаз i viv.
3.3.4. Влияние феруловой кислоты на изоферментный спектр аиопластных пероксидаз i viv и скорость роста
отрезков колеоптилем
3.3.5. Влияние аскорбиновой кислоты на активность
аиопластных изонероксидаз i viv.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Сейчас известно, что геномы арабидопсиса и кукурузы содержат, соответственно, и гена аквапоринов, которые объединены в 4 подсемейства I, I, I и I . Представители I интегральные белки тонопласта. I находятся в плазмалемме, тогда как локализация 1 и I пока неизвестна. Участие аквапоринов в транспорте воды в клетку не вызывает сомнения, однако их точный вклад в этот процесс по сравнению с переносом воды через липидный бислой до сих пор нс известен , i, . Изменение активности аквапоринов может обеспечивать тонкую регуляцию клеток и тканей и оказывать влияние на скорость растяжения клеток. Гак, в растениях кукурузы экспрессия акванорина тонопласта I наиболее активно идет в зонах деления и растяжения клеток . По мнению авторов, в активно растягивающихся клетках I может поддерживать необходимую для быстрого роста высокую скорость транспорта воды в вакуоль i . I ii, , . С другой стороны, анализ везикул тонопласта и плазмалеммы показал, что последние имеют значительно более низкую проницаемость для воды . Поэтому нельзя исключить, что фактором, лимитирующим скорость трансклеточного переноса воды, является активность аквапоринов плазматической мембраны, которые и участвуют в контроле скорости роста. В настоящее время основным доказательством функциональной активности аквапоринов растений является увеличение проницаемости плазматической мембраны ооцитов шпорцевой лягушки . X vi в результате гет ерологи ческой экспрессии белка в данной системе . Анализ точного вклада аквапоринов в перенос воды между тканями и органами растений затруднен изза отсутствия специфических ингибиторов до сих пор активность аквапоринов подавляют , который влияет на все белки, содержащие группы. Результаты такого ингибиторного анализа сильно варьируют, например, по данным, иолученым независимо в разных лабораториях, в корне акваиорины могут обеспечивать транспорт воды , i, . Дальнейший прогресс в понимании роли аквапоринов в растении требует разработки новых специфических методов анализа их участия в транспорте воды i viv. Создание таких методов позволит экспериментально изменять клеток и тканей, что даст новую ценную информацию об участии гидравлической проводимости в контроле роста растяжением. Пока же роль в регуляции этого процесса остается одной из важнейших нерешенных проблем биофизики роста растений. Растяжимость клеточной стенки как важнейший фактор, контролирующий скорость роста растяжением. Растяжимостью называют способность клеточной стенки необратимо растягиваться во время роста v, а. По многочисленным данным, именно ее быстрые изменения являются непосредственной причиной активации или торможения роста клеток , v, . Во время создания теории Локхарта не было информации о метаболической активности в клеточной стенке, поэтому параметры р и тогда связывали только с ее механическими свойствами. Сейчас известно, что растяжимость зависит как от механических свойств стенки, так и от метаболизма клетки, причем относительный вклад этих двух составляющих не известен. Изменения скорости роста клеток i viv могут быть обусловлены изменениями р. У или обоих параметров одновременно. Активация растяжения клеток в соответствии с уравнением 4 может быть вызвана увеличением ф иили снижением У, тогда как его торможение падением ф иили увеличением У. В течение нескольких десятков лет известно, что ростовой эффект ауксина обусловлен увеличением растяжимости клеточной стенки . Тем не менее, механизм действия ИУК у разных объектов имеет отличия в колеоптилях ржи и мезокотилях кукурузы стимуляция роста была связана только с увеличением ф , i, , . У i . Ростовые эффекты других фитогормонов также обусловлены изменениями Ф и У. В частности, абсцизовая кислота тормозила рост колеоптилей кукурузы, индуцированный кислым буфером, ИУК или фузикокцином, за счет снижения растяжимости клеточной стенки , . Усиление растяжения междоузлий риса в ответ на затопление связано с активацией синтеза эндогенного гиббереллина, увеличивающего растяжимость клеточной стенки , , . Самые разнообразные негормональные факторы оказывают влияние на рост через изменение ф и У. Так, снижение скорости роста интактнмх корней кукурузы.