Реакция культивируемых клеток на анаэробный стресс и получение in vitro устойчивых к затоплению растений : На примере сахарного тростника и пшеницы

• Автор: Степанова, Анна Юрьевна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил

1. Влияние избыточного увлажнения на почву

2. Влияние избыточного увлажнения на растения.

3. Метаболическая адаптация к условиям кислородной недостаточности

3.1. Метаболическая теория устойчивости к затоплению

3.2. Гипотеза Дэвиса Робертса. Уклонение от цитоплазматического закислсния

3.3. Поддержание энергетического метаболизма

в анаэробных условиях.

3.3.1. Подкормка экзогенной глюкозой для стимуляции энергетического обмена

3.3.2. Роль углеводов в поддержании устойчивости клеток к условиям анаэробиоза.

3.3.3. Синтез белков в анаэробных условиях.

4. Предгипоксическая предобработка.

5. Анатомические приспособления к условиям кислородной недостаточ ности
6. Стратегии адаптации растений к условиям затопления
7. Клеточная селекция.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.Объекты исследования.
2. Получение каллуса и регенерация растений
3. Создание условий анаэробиоза
4. Определение интенсивности роста каллуса сахарного тростника и пшеницы
5. Определение митотического индекса.
6. Электронномикроскопическое изучение каллуса сахарного тростника
7. Определение содержания этанола
8. Количественное определение углеводов в каллусной ткани сахарного тростника
9. Тестирование проростков сахарного тростника и пшеницы в условиях затопления
9.1. Проверка в условиях корневого затопления растений регенератов пшеницы
9.2. Проверка в условиях корневого затопления растений регенерантов сахарного тростника.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Глава 1. Характеристика каллусной ткани
сахарного тростника и пшеницы
Глава 2. Реакция на аноксию культивируемых клеток сахарного тростника и пшеницы 2.1. Исследование действия анаэробного стресса
на культивируемые клетки сахарного тростника.
2.2. Исследование действия анаэробного стресса на культивируемые клетки пшеницы.
2.2.1. Сравнение жизнеспособности в условиях
аноксии каллуса сахарного тростника и пшеницы
2.2.2. Сравнение жизнеспособности в условиях.
аноксии каллусов сахарного тростника с другими клетками i vi
2.2.3. Увеличение жизнеспособности каллусов
в условиях аноксии в присутствии экзогенной глюкозы
Глава 3.
3.1. Отбор устойчивых к аноксии клеток и получение.
толерантных к корневому затоплению растений сахарного тростника
3.2. Характеристика резистентной к аноксии
клеточной линии сахарного тростника
3.3. Отбор устойчивых к аноксии клеток и получение толерантных
к корневому затоплению растений пшеницы
Глава 4. Исследование механизмов устойчивости культиви
, руемых клеток к условиям кислородной недостаточности
4.1. Изучение интенсивности гликолиза в анаэробных условиях
4.2. Содержание углеводов в каллусах сахарного тростника
4.3. Динамика расходования углеводов в течение анаэробного
периода
4. 4. Определение интенсивности гликолиза в присутствии циклогексимида у устойчивого каллуса
4.4.1. Биохимические исследования
4.4.2. Электронномикроскопические исследования.
Глава 5. Характеристика растений, регенерированных из устойчивых клеточных линий
5.1. Выживаемость растений регенератов сахарного тростника сорта Р в условиях корневого затопления.
5.2. Выживаемость растений регенератов пшеницы сорта Таежная в условиях корневого затолпения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ


Наряду с торможением роста в длину главного корня, происходят морфологические изменения корневой системы стимулируется рост боковых и придаточных корней Гринева, . В опытах Гриневой и Брагиной показано, что при затоплении кукурузы в первую очередь страдает главный корень, но продолжают развиваться придаточные корни, отходящие от нижней части стебля. В условиях затопления корни утолщаются и не имеют корневых волосков Гринева с соавт. Изменяется направление роста, то есть корни начинают проявлять аэротропизм. Приспособительное значение этого явления очевидно корни растут ближе к поверхности воды, вследствие чего улучшается их снабжение кислородом. Известно, что после образования придаточных корней надземная часть растения начинает лучше расти и развиваться vvi, v , . Затопление корневой системы косвенно влияет на рост и развитие надземной части. Но в отличие от корневой системы рост побегов при недостатке кислорода у некоторых видов может увеличиваться. У риса наблюдали быстрое удлинение колеоптилей, находящихся под водой. Аналогичный рост был обнаружен у рдеста гребенчатого , , . В опытах с кукурузой четырехсуточное затопление стимулировало рост побегов, одновременно увеличивалась длина листовых пластинок Гринева с соавт. Но у большинства видов недостаток кислорода вызывает ингибирование ростовых процессов. В условиях вегетативных опытов затопление снижало высоту и массу растений пшеницы Чиркова, Белоногова, , кукурузы Гринева с соавт. Хотя по данным других авторов , , а сухая масса побегов пшеницы увеличивалась в связи с нарушением оттока фотоассимилятов. Затопление вызывало изменения в строении тканей побегов. В первую очередь происходит разрастание базальной части стебля, что обеспечивает закладку дополнительных придаточных корней и проводящих пучков. У большинства растений, независимо от устойчивости, при затоплении возрастает общий объем газовых полостей . Наблюдаемое в условиях затопления поникание листьев, эпинастии, опадение листьев, подавление побегообразования связано, вероятно, с нарушением регуляции транспорта и распределения веществ гормонов, токсинов, элементов минерального питания, фотоассимилятов. Затопление резко ускоряет старение растений, что было показано у табака, томата, подсолнечника, моркови, ячменя, гороха, пшеницы, кукурузы и сои V i . Причинами этого явления могут быть недостаток микро и макроэлементов, цитокининов, гиббереллинов, закрытие устьиц, накопление этанола и этилена, токсические концентрации фосфора и восстановленных соединений , ,. Например, в течение первого дня затопления концентрация цитокининов в ксилемном соке подсолнечника
заметно уменьшалось . В свою очередь, ускоренное старение ведет к преждевременному опадению листьев, цветков и плодов . Предполагается, что опадение листьев и плодов имеет приспособительное значение, поскольку ведег к понижению интенсивности транспирации, установлению благоприятного соотношения надземная частьжорни, предотвращает попадание инфекции , , . Затопление уменьшает фиксацию азота у бобовых растений в результате уменьшения кислородного снабжения клубеньков, а также процесс нитрификации , , . Степень устойчивости культур к избытку влаги в почве меняется в зависимости от фазы развития. Наибольшее снижение урожайности зерновых культур наблюдалось в критический период роста растений, например, незадолго до цветения горох, кукуруза или в течение микроспорогенеза изза образования стерильной пыльцы ячмень. Такой фактор, как температура почвы оказывает существенное влияние на способности растений переживать гипоксию. Повреждения при более высокой температуре С наступало быстрее, чем при более низкой С , , . По потребности в воде различают несколько категорий растений. Гидрофиты растения, живущие в воде. Нередко эту группу подразделяют на две гидатофиты полностью погруженные в воду, и собственно гидрофиты растения, прикрепленные к субстрату, с выступающими над поверхностью воды верхними частями вегетативных побегов, соцветиями и цветками. К данной категории относятся следующие растения элодея, рдест, кубышка, кувшинка.