Адаптация трансгенных растений рапса (Brassica napus L.) со встроенным геном транс-фактора Osmyb4 риса к тяжелым металлам

• Автор: Мухаммед Мукбель Тахер Мареай
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Накопление тяжелых металлов растениями
1.2. Пути поступления тяжелых металлов в растения
1.3. Влияние высоких концентраций тяжелых металлов на растения
1.4. Биологическая роль меди и цинка в растениях
1.5. Общие представления об адаптации растений к неблагоприятным факторам окружающей среды
1.6. Клеточные механизмы детоксикации тяжелых металлов
1.6.1. Детоксикация тяжелых металлов (ТМ) путем
внутриклеточной компартментации
1.6.2. Клеточная стенка и экссудаты корня
1.6.3. Роль плазматической мембраны в детоксикации ТМ
1.6.4. Белки теплового шока (БТШ)
1.6.5. Хелатирование
1.6.5.1 Фитохелатины
1.6.5.2. Металлотионеины
1.6.7. Органические кислоты и аминокислоты
1.7. Совместимые осмолиты
1.8. Стрессорные белки
1.9. Транскрипционные факторы
1.9.1. МУВ-факторы в растениях
1.10. Окислительный стресс и антиоксидантная система
1.10.1. Ферменты антиоксидантного комплекса
1.10.2. Неферментативные антиоксиданты

1.11. Повышение устойчивости растений к тяжелым металлам с помощью генной инженерии
1.11.1. Создание растений с гетерологическими генами
металлотранспортеров
1.11.2.1. Встраивание в растения генов металлотионеинов
1.11.2.2. Встраивание в растения гетерологических генов
фитохелатинсинтазы
1.11.3. Перенос генов другие механизмы устойчивости к ТМ
1.11.4. Трансгенные растения с повышенным содержанием пролина
1.11.5. Встраивание генов, ответственных за преобразование тяжелых металлов в менее токсичные формы
ГЛАВА II. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика Brassica napus L. в качестве модельного объекта исследования
2.2. Условия выращивания растений и проведения опытов
2.2.1. Выращивание растений рапса в водной культуре
2.2.2. Среды для культивирования растений
2.2.3. Выращивание растений рапса в условиях in vitro
2.2.4. Выращивание растений из семян
2.2.5. Условия проведения опытов
2.3. Физиологические методы исследований
2.3.1. Измерение оводненности листьев рапса
2.3.2. Измерение биомассы растений
2.3.3. Определение содержания пигментов
2.3.4. Определение содержания тяжелых металлов в тканях растений
2.3.5. Определение интенсивности перекисного окисления липидов
2.3.6. Определение активности СОД
2.3.7. Определение активности пероксидазы
2.3.8. Определение эндогенного содержания пролина

2.3.9. Определение содержания растворимых фенольных соединений
2.3.10. Определение содержания флавоноидов
2.3.11. Определение содержания антоцианов
2.3.12. Определение содержания белка
2.4. Методы молекулярно-биологического анализа
2.4.1. Описание конструкции, использованной для трансформации растений рапса
2.4.2. Выращивание трансгенных растений
2.4.3. Выделение тотальной растительной ДНК
2.4.4. Подбор праймеров к генам исследования
2.4.5. Определение количества и качества нуклеиновых кислот
2.4.6. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
2.4.7. Электрофорез ДНК
2.4.8. Выделение тотальной РНК
2.4.9. Электрофорез РНК
2.4.10. Обратная транскрипция
2.5. Математическая обработка данных
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Влияние тяжелых металлов на растений рапса двух сортов
3.1.1. Рост и накопление биомассы
3.1.2. Измерение оводненности растений
3.1.3. Измерение содержания свободного пролина
3.1.4. Аккумуляция ТМ в листьях растений рапса
3.2. Влияние Си804 и 2п804 на трансгенные растения рапса с геном ОзтуЫ
риса
3.2.1. Наследование трансгена 08туЬ4 и его экспрессия в условиях
действия ТМ
3.2.2. Накопление сырой биомассы и оводнённость растений
3.2.3. Влияние меди и цинка на содержание пигментов

участвуют в ответах растения на неблагоприятные факторы. У Arabidopsis ген МуЪ68 активируется при высоких температурах, а растения-мутанты по этому гену не способны жить при повышенных температурах (Feng et al., 2004).
R2R3 Myb гены участвуют в путях передачи сигнала салициловой кислоты (Raffaele et al., 2006), АБК, гиббереллинов и жасмоновой кислоты (Lee et al., 2001; (Borevitz et al., 2000; Jin et al., 1999). Получено множество экспериментальных данных об участии Myb белков в метаболизме фенилпропаноидов, что показано на таких объектах, как кукуруза, табак, петуния, арабидопсис, соя, львиный зев и др. (Moyano et al., 1996; Cocciolone et al., 2001).
В целом транскрипционные факторы играют заметную роль в жизни растения. Они являют собой тонкий и точный механизм управления множеством процессов, единовременно протекающих в растении.
1.10. Окислительный стресс и антиоксидантная система
В процессе жизнедеятельности организмов генерируются активные формы кислорода (АФК), которые представляют собой свободные радикалы и перекиси, отличающиеся по продолжительности жизни.
Свободные нестабильные радикалы активно окисляют любые органические соединения, находящиеся рядом с местом образования радикалов, тогда как перекись может распространяться на значительные расстояния и вызывать повреждения далеко от места своего образования (Мерзляк, 1989).
Основными источниками образования АФК являются реакции одноэлектронного восстановления кислорода, прежде всего связанные с взаимодействием с электрон-транспортной цепью (ЭТЦ) хлоропластов и митохондрий; реакции, катализируемые липоксигеназой, оксалатоксидазой; облучение и химические реакции (синтетические, реакции Фентона и Хабера-Вейсса), процессы фотодыхания и др. Избыток АФК может привести к серьезным повреждениям, называемым окислительным стрессом, хотя в физиологических концентрациях они могут оказывать положительный эффект.