ответная реакция клеток на температуру и абк в зависимости от

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Том 155, кн. 3
Естественные науки
2013
Ларская И.А., Трофимова О.И., Барышева Т.С., Заботин А.И. Ответная реакция клеток
на температуру и АБК в зависимости от стадии развития суспензионной культуры //
Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2013. – Т. 155, кн. 3. – С. 40–52.
УДК 581.1
ОТВЕТНАЯ РЕАКЦИЯ КЛЕТОК НА ТЕМПЕРАТУРУ
И АБК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТАДИИ РАЗВИТИЯ
СУСПЕНЗИОННОЙ КУЛЬТУРЫ
И.А. Ларская, О.И. Трофимова, Т.С. Барышева, А.И. Заботин
Аннотация
Использование в качестве объекта исследования суспензионной культуры Triticum
thimopheevii Zhuk. позволило охарактеризовать ответ клеток на закаливающую температуру в зависимости от стадии развития культуры. Клетки на 4–5-е сутки культивирования, находящиеся в стадии активного клеточного деления, показывали более высокую способность к закаливанию низкими положительными температурами (2 °С, 7 сут)
и отвечали на действие температуры более значительной и длительной активацией гидролитических ферментов клеточной стенки (β-глюкозидазы, β-фукозидазы). Добавление
абсцизовой кислоты (50 мкМ) без холодового воздействия также вызывало увеличение
морозоустойчивости клеток суспензионной культуры. При этом максимальный уровень
устойчивости достигался на 5-е сутки, если абсцизовую кислоту вносили в начале пассажа, и через сутки при добавлении гормона к клеткам 4-дневного возраста. Предполагается, что закаливание растений обусловлено субпопуляцией клеток, находящихся в
определенной стадии клеточного цикла.
Ключевые слова: Triticum thimopheevii, суспензионная культура клеток, низкотемпературная адаптация, ферменты клеточной стенки, абсцизовая кислота.
Литература
1.
2.
3.
4.
Guy C., Kaplan F., Kopka J., Selbig J., Hincha D.K. Metabolomics of temperature stress //
Physiol. Plant. – 2008. – V. 132, No 2. – P. 220–235. – doi: 10.1111/j.1399-3054.2007.
00999.x.
Thomashow M.F. Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. – 1999. – V. 50. – P. 571–599.
Pearce R.S., Houlstoun C.E., Atherton K.M., Rixon J.E., Harrison P., Hughes M.A.,
Alison Dunn M. Localization of expression of three cold-induced genes, blt101, blt4.9,
and blt14, in different tissues of the crown and developing leaves of cold-acclimated cultivated barley // Plant Physiol. – 1998. – V. 117, No 3. – P. 787–795.
Fennel A., Li P.H., Markhart A.H. Influence of air and soil temperature on water relations and freezing tolerance of spinach (Spinacia oleracea) // Physiol. Plant. – 1990. –
V. 78, No 1. – P. 51–56.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Gusta L.V., Fowler D.B., Tyler N.J. Factors influencing hardening and survival in winter
wheat // Plant Cold Hardiness and Freezing Stress / Eds. P.H. Li, A. Sakai. – N. Y.: Acad.
Press, 1982. – V. 2. – P. 33–40.
Сопина Н.Ф., Карасев Г.С., Трунова Т.Н. АБК как фактор закаливания суспензионной культуры пшеницы к морозу // Физиология растений. – 1994. – Т. 41, № 4. –
С. 546–551.
Sasaki Y., Takahashi K., Oono Y., Seki M., Yoshida R., Shinozaki K., Uemura M. Characterization of growth-phase-specific responses to cold in Arabidopsis thaliana suspensioncultured cells // Plant Cell Environ. – 2008. – V. 31, No 3. – P. 354–365.
Chen T.H., Gusta L.V. Abscisic acid-induced freezing resistance in cultured plant cells //
Plant Physiol. – 1983. – V. 73, No 1. – P. 71–75.
Yoshida S., Hattanda Y., Suyama T. Variations in chilling sensitivity of suspensioncultured cells of mung bean (Vigna radiata [L.] Wilczek) during the growth cycle // Plant
Cell Physiol. – 1993. – V. 34, No 5. – P. 673–678.
Зоринянц С.Э., Смоленская И.Н., Носов А.В. Быстрорастущая суспензионная культура клеток и протопласты пшеницы Тимофеева // Физиология растений. – 1993. –
Т. 40, № 2. – С. 300–306.
Schenk R.U., Hildebrandt A.C. Medium and techniques for induction and growth of
monocotyledonous and dicotyledonous plant cell cultures // Can. J. Bot. – 1972. – V. 50,
No 1. – P. 199–204.
Towill L.E., Mazur P. Studies on the reduction of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride as
a viability assay for plant tissue cultures // Can. J. Bot. – 1975. – V. 53, No 11. – P. 1097–
1102.
Uemura M., Steponkus P.L. Parallel effects of freezing and osmotic stress on the ATPase
activity and protein composition of the plasma membrane of winter rye seedlings // Plant
Physiol. – 1989. – V. 91, No 3. – P. 961–969.
Ларская И.А., Барышева Т.Б., Заботин А.И. Особенности изменения внеклеточного
матрикса клеток в процессе развития суспензионной культуры Triticum timopheevii
Zhuk. // Цитология. – 2005. – Т. 47, № 7. – С. 602–608.
Заботин А.И., Барышева Т.С., Заботина О.А., Ларская И.А., Лозовая В.В., Белдман Г.,
Вораген А.Дж. Вовлеченность матрикса клеточной стенки в процесс низкотемпературной адаптации озимой пшеницы // Физиология растений. – 1998. – Т. 45. –
С. 425–432.
Барышева Т.С., Заботина О.А., Заботин А.И. Влияние циклогексимида на синтез
полисахаридов клеточной стенки и активность гликозидаз корней пшеницы при закаливании к морозу // Физиология растений. – 1999. – Т. 46, № 4. – С. 633–638.
Egierszdorff S., Kacperska A. Low temperature effects on growth and actin cytoskeleton
organisation in suspension cells of winter oilseed rape // Plant Cell Tiss. Org. Cult. –
2001. – V. 65, No 2. – P. 149–158.
Иванов В.Б. Использование корней как тест-объектов для оценки биологического
действия химических соединений // Физиология растений. – 2011. – Т. 58, № 6. –
С. 944–952.
Swiatek A., Lenjou M., van Bockstaele D., Inzé D., van Onckelen H. Differential effect of
jasmonic acid and abscisic acid on cell cycle progression in tobacco BY-2 cells // Plant
Physiol. – 2002. – V. 128, No 1. – C. 201–211.
Dudits D., Ábrahám E., Miskolczi P., Ayaydin F., Bilgin M., Horváth G.V. Cell-cycle
control as a target for calcium, hormonal and developmental signals: the role of phosphorylation in the retinoblastoma-centred pathway // Ann. Bot. – 2011. – V. 107, No 7. –
P. 1193–1202. – doi: 10.1093/aob/mcr038.
21. Xu J., Gao G., Du J., Guo I., Yang C. Cell cycle modulation in response of the primary
root of Arabidopsis to ABA // Pak. J. Bot. – 2010. – V. 42, No 4. – P. 2703–2710.
22. Peres A., Churchman M.L., Hariharan S., Himanen K., Verkest A., Vandepoele K., Magyar Z., Hatzfeld Y., Van Der Schueren E., Beemster G.T., Frankard V., Larkin J.C., Inzé D.,
de Veylder L. Novel plant-specific cyclin-dependent kinase inhibitors induced by biotic
and abiotic stresses // J. Biol. Chem. – 2007. – V. 282, No 25. – P. 25588–25596.
Поступила в редакцию
05.07.13
Ларская Ирина Алексеевна – кандидат биологических наук, научный сотрудник,
Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань, Россия.
E-mail: [email protected]
Барышева Тальмира Сергеевна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань,
Россия.
Трофимова Оксана Игоревна – кандидат биологических наук, младший научный
сотрудник, Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань, Россия.
E-mail: [email protected]
Заботин Алексей Иванович – кандидат биологических наук, старший научный
сотрудник, Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, г. Казань, Россия.
E-mail: [email protected]