Роль углеводного метаболизма в устойчивости растений к гипотермии на примере картофеля, трансформированного геном дрожжевой инвертазы

• Автор: Сабельникова, Елена Павловна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Физиологические и молекулярные механизмы повреждений 6 и устойчивости растений к действию гипотермии

1.2 Инвертазы растений, их физиологическая роль и значение при гипотермии

1.3 Функции углеводов в низкотемпературной адаптации растений

1.4 Трансгенные растения, как модель для изучения стрессовых ответов

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Выращивание растений i vi

2.3 Определение проницаемости мембран

2.4 Определение интенсивности перекисного окисления липидов

2.5 Измерение газообмена растений
2.6 Определение активности разных типов инвертаз в листьях растений
2.7 Определение содержания сахаров в листьях растений
2.8 Исследование ультраструктурной организации
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1 Влияние введенного гена дрожжевой инвертазы на
углеводный метаболизм трансформированных растений картофеля . сорта Дезире
3.1.1 Анализ активности пататинового промотора и разных типов
инвертаз в вегетативных органах ВЗЗшу растений картофеля
3.1.2 Активность инвертаз и содержание сахаров в листьях контрольных и ВЗЗшу растений картофеля
3.1.3 Особенности фотосинтеза, дыхания и роста контрольных и
ВЗЗшу растений картофеля в условиях i vi
3.2 Холодостойкость контрольных и ВЗЗiv растений
картофеля
3.2.1 Изменение интенсивности перекисного окисления
мембранных липидов при охлаждении контрольных и ВЗЗ
шу растений картофеля
3.2.2 Изменение ионной проницаемости клеточных мембран при
охлаждении контрольных и ВЗЗшу растений картофеля
3.3 Изменения в углеводном метаболизме н устойчивости к
гипотермии контрольных и ВЗЗIV растений картофеля в условиях культивирования на средах с разной концентрацией сахарозы
3.3.1 Активность разных типов инвертаз и содержание сахаров в листьях контрольных и Вт растений картофеля в условиях культивирования на средах с разной концентрацией сахарозы
3.3.3 Интенсивность перекисного окисления липидов при гипотермии в листьях контрольных и ВЗЗ1пу растений картофеля, выращенных на средах с разной концентрацией сахарозы
3.4 Действие холодового закаливания на углеводный метаболизм и устойчивость к гипотермии контрольных и ВЗЗIV растений картофеля
3.4.1 Влияние низкой закаливающей температуры на активность разных типов инвертаз в листьях контрольных и Вт растений картофеля
3.4.2 Изменение содержания сахаров в листьях контрольных и ВЗЗшу растений картофеля в условиях холодового закаливания
3.4.3 Интенсивность перекисного окисления липидов в листьях контрольных и ВЗЗшу растений картофеля при холодовом закаливании
3.4.4 Изменение ионной проницаемости клеточных мембран при 0 адаптации контрольных и ВЗЗяу растений картофеля
3.4.5 Влияние низкотемпературной адаптации на 4 ультраструктурную организацию хлоропластов в листьях контрольных и ВЗЗпу растений картофеля
Заключение
Выводы
Список литературы


При этом происходят вторичные изменения, осуществляющиеся с участием специальных медиаторов. Среди них важнейшими являются, очевидно, уже перечисленные кальций, полифосфоинозитиды, гормоны. Как уже отмечалось, увеличение содержания свободных радикалов при стрессах, ПОЛ и активация фосфолипаз вызывают изменение функциональных свойств мембран. В последующий период эта теория получила дальнейшее экспериментальное подтверждение в многочисленных работах, на основании которых изложена последовательность основных процессов протекающих при гипотермии vi, . При снижении температуры изменяются физические свойства липидного бислоя мембран мембрана сжимается, существенно уменьшается ее площадь, увеличивается толщина, снижается гидрофобное и усиливается электростатическое взаимодействия. Все это само по себе приводит к выталкиванию периферических мембранных белков из мембраны, изменению структуры интегральных белков, что, наряду с прямым влиянием низкой температуры на структуру белков, существенно модифицирует их ферментативные свойства i, . Наиболее чувствительными к морозу признаны мембраны плазмалеммы, в то время как мембраны тонопласта и митохондрий более устойчивыми Красавцев, i, , . Существует также мнение, что первоначальным местом реакции на охлаждение является эндоплазматичсская сеть, ферменты которой осуществляют активную перестройку фосфолипидов мембран , . При помощи электронной микроскопии удалось получить прямые доказательства того, что мембраны растительных клеток являются первичной мишенью при воздействии различного рода стрессовых факторов и в них же, прежде всего, формируются адаптивные реакции Ii, . В частности, изменение физического состояния мембранных липидов при экстремальных температурах зависит от длительности экспозиции и скорости изменения температуры. Полагают, что первопричиной перехода липидного бислоя в инвертированную гексагональную фазу является дегидрирование бислоя, способствующее перераспределению в латеральном направлении мембраны слабогидратированных фосфатидилэтаноламинов и сильногидратированных фосфатидилхолинов компонентов . Температура фазового перехода и жидкостные свойства мембранного бислоя в значительной мере зависят от содержания углеводов в окружающем мембрану растворе. Замещение молекул воды молекулами сахаров приводит к снижению температур фазового перехода мембранных липидов, поскольку сахара взаимодействуют с фосфолипидами мембран, образуя водородные связи между ОНгруппами сахаров и фосфатными, а также свободными аминогруппами липидов. Сахара оказывают упорядочивающее воздействие на структуру примыкающего к мембранной поверхности слоя воды, снижают его активность и препятствуют тем самым необратимому фазовому разделению липидного бислоя мембран при высушивании, замораживании и оттаивании тканей i, . Жидкостные свойства мембраны зависят, прежде всего, от липидной составляющей мембраны липидного бислоя. Уменьшение соотношения липидыбелки и увеличение содержания белков в мембране вызывает сдвиг фазового перехода в сторону более высоких температур а. Новицкая, Трунова, . Обогащение мембран фосфолипидами и особенно входящими в их состав ненасыщенными жирными кислотами при холодовом закаливании сдвигают точку фазового перехода мембраны в область более низких температур Кириченко и др. Белоус, Бондаренко, Лось, . Среди липидных форм, способствующих стабилизации бислойной структуры мембран при низких температурах, особенно важное значение имеют фосфатидилхолин и дигалактозилдиацилглицерол. Преимущественный синтез этих липидных форм представляет собой один из механизмов, позволяющих избежать перехода липидного бислоя в отдельных участках мембраны в инвертированную гексагональную фазу. Полярная головка фосфатидилхолина обеспечивает более низкую температуру фазового перехода этого фосфолипида по сравнению с фосфатидилэтаноламином . Более того, преимущественное включение в мембрану сильногидратированного фосфатидилхолина способствует избеганию фазового перехода при сильной дегидратации внутриклеточных мембран , , .