Физиолого-биохимические механизмы адаптации травянистых растений в условиях Предбайкалья

• Автор: Живетьев, Максим Аркадьевич
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 219 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Адаптация растений к среде обитания
1.1.1. Эволюционно-экологическое значение адаптации
1.1.2. Виды адаптации
1.1.3. Устойчивость растений к ключевым абиотическим факторам внешней среды
1.1.3.1. Холодостойкость и морозоустойчивость
1.1.3.2. Зимостойкость
1.1.3.3. Приспособленность растений к гипертермии и недостаточной влагообеспеченности
1.1.4. Стресс, адаптация и деадаптация
1.1.5. Неспецифические и специфические стрессовые реакции
1.2. Восприятие и передача стрессового сигнала в растениях, роль пероксидаз и АФК в этом процессе
1.2.1. Сенсоры абиотического стресса
1.2.1.1. Регептороподобные киназы
1.2.1.2. Кальциевые каналы
1.2.1.3. Активные формы кислорода
1.2.2. Взаимодействие кальциевой и супероксидсинтазной сигнальных систем
1.2.3. Влияние гормонов и гормоноподобных соединений на работу пероксидазы и генерацию активных форм кислорода (на примере салициловой кислоты)
1.2.4. Передача низкотемпературного сигнала в геном
1.2.5. Важная роль пероксидазы в метаболизме полифенолов растений
1.3. Адаптивные реакции при гипотермии
1.3.1. Накопление низкомолекулярных протекторов (растворимые углеводы)
1.3.2. Жирные кислоты
1.3.3. Синтез стрессовых белков
1.4. Роль эндофитных микроорганизмов в адаптации растения-хозяина
1.5. Выводы из обзора литературы, цель и задачи исследования
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Систематическое положение выбранных видов растений
2.1.2. Краткое описание изучаемых видов
2.1.2.1. Тысячелистник азиатский
2.1.2.2. Одуванчик лекарственный
2.1.2.3. Подорожник большой
2.1.2.4. Вероника дубравная
2.1.2.5. Манжетка городковатая
2.1.3. Практическая значимость изучаемых видов
2.1.4. Химический состав изучаемых растений
2.2. Методы
2.2.1. Выделение пероксидазы из листьев растений
2.2.2. Определение активности пероксидазы фотоколориметрическим методом
2.2.3. Определение термостабильности пероксидазы
2.2.4. Определение оптимальной pH для пероксидазы
2.2.5. Определение молекулярных форм пероксидазы в листьях растений с помощью нативного электрофореза
2.2.6. Определение содержания воды в листьях растений
2.2.7. Определение содержания растворимых углеводов в растениях
фотоколориметрическим методом

2.2.8. Определение жирнокислотного состава и активности ацил-лиггадных десатураз в тканях листьев
2.2.8.1. Определение жирнокислотного состава методом газожидкостной хроматографии
2.2.8.2. Определение активности десатураз
2.2.9. Определение содержания стрессовых белков в листьях растний
2.2.10. Определение содержания флавоноидов в листьях растений
2.2.11. Определение содержания витаминов в листьях растений
2.2.12. Методы исследования эндофитных бактерий
2.2.12.1. Растительный материал
2.2.12.2. Определение гидроокиси калия (КОН) тест
2.2.12.3. Определение каталазной активности
2.2.12.4. Определение окисления ферментации (ОФ) среды
2.2.12.5. Рост на среде Симмонса
2.2.12.6. Восстановление нитратов до нитритов
2.2.12.7. Определение целлюлозной активности бактерий
2.2.12.8. Определение протеолитической активности
2.2.12.9. Определение амилолитической активности
2.2.12.10. Рост на среде Эшби
2.2.12.11. Образование биотенок
2.2.12.12. Определение оптической плотности бактериальной суспензии
2.2.12.13. Влияние эндофитных бактерий на прорастание и развитие семян растений
2.2.12.14. Определение фитотоксичности бактерий
2.2.12.15. Определение содержания сахаров в культуральной жидкости
2.2.13. Статистическая обработка полученных данных
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Климатические показатели в точках отбора проб
3.2. Исследование изменения активности и молекулярных форм пероксидазы, выделенной из тканей исследуемых растений в течение вегетации
3.3. Изучение стрессовых белков в листьях травянистых растений
3.4. Содержание воды, сахаров в тканях листьев исследуемых растений в течение периода вегетации
3.5. Изучение жирных кислот и активности десатураз пяти видов лекарственных растений в связи с осенним понижением температуры воздуха
3.6. Корреляционный анализ между климатическими изменениями в течение вегетации растений и изменением биохимических показателей
3.7. Исследование эндофитных бактерий из листьев изучаемых растений
3.8. Адаптация растений к суточным колебаниям температуры воздуха осенью на примере
манжетки городковатой
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Список используемых в работе сокращений
АБК - абсцизовая кислота
АФК - активные формы кислорода
БТШ - белки теплового шока
БХШ - белки холодового шока
ГЛ - гликолипиды
ЖК - жирные кислоты
ИДС - индекс двойных связей
ИН ЖК - индекс насыщенности жирных кислот
ИУК - индолилуксусная кислота
К - коэффициент ненасыщенности жирных кислот
МННЖК - мононенасыщенные жирные кислоты
МПБ - мясопептонный бульон
НЖК - насыщенные жирные кислоты
НЛ - нейтральные липиды
ННЖК - ненасыщенные жирные кислоты
ОФ - окисление-ферментация
ПААГ - полиакриламидный гель
ПННЖК - полиненасыщенные жирные кислоты
ПОЛ - перекисное окисление липидов
РПО - растворимая пероксидаза
Реакция СВЧ - реакция сверхчувствительности
СК - салициловая кислота
СОД - супероксиддисмутаза
СОС СС- супероксидсинтазная сигнальная система СС - сигнальная система
ССКСП - слабосвязанная с клеточной стенкой пероксидаза
ФЛ - фосфолипиды
ФС - фенольные соединения
COR-белки - cold regulated proteins
Des - десатураза
Hsp - heat-shock protein
HXK - гексокиназа
LDR - ленолеил-десатуразное отношение
МАР-киназа - митоген-активируемая протеинкиназа
ODR - олеоил-десатуразное отношение
Rf- относительная электрофоретическая подвижность
SDR - стераоил-десатуразное отношение
SFA - saturated fatty acid
SOD - супероксиддисмутаза
SUS - сахарозо-синтаза
USFA - unsaturated fatty acid
активности СОД и снижение содержания малонового диальдегида - продукта ПОЛ (Ли и др., 2004; Chen et al., 2004). Кроме того показано, что ионы кальция также повышают активность каталазы, которая обычно действует с СОД как единая ферментативная система (Bakardjieva et al., 2001; Ли и др., 2004; Колупаев и др., 2005; Gao et al., 2005). В то же время кальций играет роль посредника в увеличении активности антиоксидантных ферментов (в том числе ферментов глутатионового цикла) в ответ на действие агентов окислительного стресса. Например, в проростках Arabidopsis thaliana обработка пероксидом запускала двухфазное увеличение содержания ионов кальция в цитозоле и последующую экспрессию гена глутатион-S-трансферазы (Rentel, Knight, 2004).
Имеются также сведения о тесной взаимосвязи и взаимной регуляции кальций-кальмодулинового баланса (кальциевой СС) с липоксингеназной сигнальной системой (Ильинская, Озерецковская, 1998; Гречкин, Тарчевский, 1999; Тарчевский, 2002; Macri et al., 1994; Leshem, 1987), фосфатидокислотной СС (Тарчевский, 2002; Медведев и др., 2006; Wang, 1999; Sang et al., 2001; Munnik, 2001), аденилатциклазной СС (Каримова, Жуков, 1991; Тарчевский, 2002; Ма et al., 2008; Chin et al., 2009) и NO-синтазной сигнальной системой растений (Тарчевский, 2002). Кроме того, помимо генерации оксида азота, вызванного ионами экзогенного кальция, показан аналогичный эффект при обработке проростков кукурузы пероксидом водорода и АБК (Sang et al., 2008). При этом авторы отмечают, что при передаче сигнала экзогенных перекиси и АБК было необходимо участие кальция и кальмодулина, так как блокаторы кальциевых каналов и антагонисты кальмодулина подавляли образование N0.