Peculiarities in formation of Arabidopsis Thaliana (L.) Heynh, generative organs under space flight conditions

Peculiarities in the formation of the andrecium and gynecium elements are described for Arabidopsis plants grown from the stages of two cotyledonous leaves in the Svitoblok-1 device on board the Salyut 6 orbital research station and in the laboratory. It is established that flower buds and flowers, normally formed in habitus, contain sterile elements of andrecium and gynecium whose degeneration occurs at different developmental stages of the Arabidopsis plants in the experiment under conditions of weightlessness

Ultrastructure of meristem and root cap of pea seedlings under spaceflight conditions

Data of electron microscopic analysis of meristem and root cap of pea seedlings grown aboard the Salyut-6 orbital research station in the Oazis apparatus and in the laboratory are presented. The main morphological and anatomical characteristics of the test and control plants are shown to be similar. At the same time, some differences are found in the structural and functional organization of the experimental cells as compared to the controls. They concern first of all the plastic apparatus, mitochondria and Golgi apparatus. It is assumed that cell function for certain periods of weightlessness on the whole ensures execution of the cytodifferentiation programs genetically determined on the Earth. Biochemical and physiological processes vary rather markedly due to lack of initially rigorous determination

PIP2;1 aquaporin gene expression in maize hybrids different for drought tolerance to water deficit

At the mRNA level, different PIP2;1 aquaporin gene expressions in roots of drought-tolerant and drought-sensitive maize genotypes with sufficient substrate moisture, as well as their distinct responses towards water deficit, are shown. An analysis of the obtained data allow us to consider PIP2;1 expression as a possible molecular marker in maize breeding for drought tolerance.На рівні mRNA показано відмінності в експресії гена PIP2;1 аквапорину в коренях стійких і чутливих до посухи гібридів кукурудзи при достатній вологості субстрату, а також різні реакції генотипів на водний дефіцит. На підставі одержаних даних експресію гена PIP2;1 можна розглядати як можливий молекулярний маркер в селекції кукурудзи на посухостійкість.На уровне mRNA показаны отличия в експрессии гена PIP2;1 аквапорина в корнях стойких и чувствительных к засухе гибридов кукурузы при достаточной влажности субстрата, а также различные реакции генотипов на водный дефицит. Анализ полученных данных позволяет рассматривать экспрессию гена PIP2;1 в качестве возможного молекулярного маркера в селекции кукурузы на засухоустойчивость

Evolutionary Patterns of the Internal Structures of Generative Organs in Angiosperm Plants

Evolutionary patterns of the internal structures of generative organs in angiosperms are considered in light of the idea on their close dependence on the appearance of angiospermy – formation of the ovary closed cavity by carpels– macrosporophylls. A characteristic feature of the sexual process in gymno- and angiosperms is the independency of water for fertilization, unlike all lower plants and pteridophytes. The main direction of the further evolution of the sexual process consisted in the modification for adaptations that ensure the successful fertilization in new conditions. The guidelines and levels of evolution include aromorphosis, allomorphosis, specialization and reduction which are considered to be concrete examples of microstructure of generative organs

Bioluminescence-based detection of Klebsiella oxytoca VN13 in the environment

The continuous expression of the Photobacterium leiognathi 54D10 lux genes coding for the bioluminescence was obtained in Klebsiella oxytoca VN13. Chromosomally and plasmid-encoded bioluminescence of strains constructed was used to monitor their survival in the barley rhizosphere during a limited field introduction in parallel with the parental strain. Lux+ Derivatives of K. oxytoca VN13, carrying the bioluminescence reporter plasmids survived on roots during the whole vegetative period of the plant and were not isolated from soil.Конститутивну експресію lux-генів Photobacterium leiognathi 64D10, що кодують біолюмінесценцію, отримано в бактерії Klebsiella oxytoca VN13. Для спостерігання за виживанням бактерії у ризосфері ячменю в польових експериментах було сконструйовано штами з закодованою в хромосомі або плазміді біолюмінесценцією. Похідні K. oxytoca VN13, які містили плазміди з біолюмінесцентною ознакою, виживали на коренях ячменю протягом усього періоду вегетації рослини, але їх не було виявлено в грунті.Конститутивную экспрессию lux-генов Photobacterium leiognathi 64D10, кодирующих биолюминесценцию, получено в бактерии Klebsiella oxytoca VN13. Для наблюдения за выживанием бактерии в ризосфере ячменя в полевых экспериментах было сконструировано штаммы с закодированной в хромосоме или плазмиде биолюминесценцией. Производные K. oxytoca VN13, содержащие плазмиды с биолюминесцентные признаком, выживали на корнях ячменя в течение всего периода вегетации растения, но их не было обнаружено в почве

Enhancing the internal plant colonization rate with endophytic nitrogen-fixing bacteria

Several diazotrophic strains of Klebsiella oxytoca and K. terrigena that colonize the plant-host interior were able to produce the plant cell wall depolymerising enzyme pectate lyase (Pel). The activity of the K. oxytoca enzyme was weaker than that of phytopathogenic bacteria, and it was located mainly inside the cells. A small fraction of the cells (10⁻⁶ to 10⁻⁵) in populations grown in nonselective media was able to grow in a selective medium with polygalactorunate (PC) as sole carbon source. After passage through selective medium cells were converted to the Pet+ -phenotype, and total Pet-activity in population of K. oxytoca increased. The increased level of Pelactivity of K. oxytoca and K. terrigena correlated with a 10-fold higher rate of internal colonization of wheat roots. Cultures of K. oxytoca VN13 grown in selective medium with PG also showed increased stimulation of wheat growth. Seedlings inoculated with such cultures exhibited better development resulting in higher biomass.Декілька штамів Klebsiella oxytoca та K. terrigena, здатних колонізувати рослини зсередини, виділяли пектат ліазу (ПЛ) – фермент, який деполімеризус клітинну стінку. Ак­ тивність ПЛ була нижчою, ніж у фітопатогенних бактерій, і зосереджувалась всередині клітин. Невелика кількість клітин популяції (10⁻⁶ –10⁻⁵ ) спроможна рости на селективному се­редовищі з полігалактуронатом натрію (ПГ), який викори­стовували як джерело вуглецю. Після пасажу через селективне середовище всі клітини набували Реl+ -фенотипу, і загальна ПЛ-активність К. oxytoca зростала. Підвищена ПЛ-активність бактерій K. oxytoca та K. terrigena корелювала з посилен­ням у 10 разів внутрішньої колонізації коренів пшениці. Куль­тура бактерій, яка виростала в селективному середовищі з ПГ, краще стимулювала розвиток пшениці, що проявлялося у збільшенні її біомаси, ніж культура, зрощена без селекціїУ нескольких изученных штаммов Klebsiella oxytoca и K. terrigena, способных колонизировать растения изнутри, обна­ружена активность пектат лиазы (ПЛ) –фермента, кото­рый деполимеризует клеточную стенку. Активность ПЛ была ниже, чем у фитопатогенных бактерий, и сосредоточена внутри клетки. Только небольшая часть популяции клеток (10⁻⁶ –10⁻⁵ ) способна расти на селективной среде с полигалактуронатом, который использовали в качестве источника уг­лерода. После пассажа через селективную среду все клетки приобретают Pel+ фенотип, и при этом общая ПЛ-активность K. oxytoca и K. terrigena возрастает Повышенная ПЛ-активность бактерий коррелировала с уусилением в 10 раз внутренней колонизации корней пшеницы. Культура бактерий K. oxytoca VN13, выросшая в селективных условиях, лучше стимулировала развитие пшеницы, что проявлялось в увеличении ее биомассы

Anatomical and functional fеatures of Deschampsia antarctica (Poaceae) leaf blade growing on the Argentine Islands

The objective of the work was to perform the comparative studies of the anatomical structure and reactive oxygen species (ROS) content in leaves of Deschampsia antarctica plants growing in extreme climatic conditions of Antarctica (Skua and Galindez Іslands).Метою роботи було проведення порівняльних досліджень анатомічної структури та вмісту активних форм кисню (АФК) в листках Deschampsia antarctica (Poaceae), що росте в екстремальних кліматичних умовах Антарктики (острови Скуа і Галіндез).Целью работы было проведение сравнительных исследований анатомической структуры и содержания активных форм кислорода (АФК) в листьях растений Deschampsia antarctica (Poaceae), произрастающей в экстремальных климатических условиях Антарктики (острова Скуа и Галиндез)

The interphase chromatin special state zones

The possibility is demonstrated of RecA protein of E. coli introduction into eukaryotic cell with preservation of its biologicall activity. The character of this protein affinity to chromatin of different degree of condensation is shown on cytological level (undirect immunofluorescent method combined with cytophotometry) for different stages of cellular cycle (protein is not tested in meta- and anaphase chromosomes). The presence of bacterial RecA protein in the nuclei and cytoplasm of cells both in vitro and in vivo is confirmed with the help of immunoelectron microscopy. Studies were carried out on cultures of HeLa and Ltk⁻ cells and also in vivo on hepatocytes after direct injection on RecA protein and plasmid pKCR2 enclosed in liposomes into the liver of adult mice line BALB/c. Proceeding from the experimental data obtained and also considering the fact that RecA protein mainly connects with single-stranded DNA, the assumption is done about existence of special state chromatin zones (SSCZ). For these zones the active affinity to RecA protein serum is character with intensive fluorescence, thus they may correspond to some actively expressing genes, gathered in clusters.Показано можливість введення до еукаріотичної клітини RecA-білка Е. coli із збереженням його біологічної активності. На цитологічному рівні (непрямий імунофлюоресцентний метод з цитофотометрією) визначено характер зв'язування RecA- білка з хроматином різного ступеню спіралізації на окремих стадіях клітинного циклу (у мета- і анафазних хромосомах білок не тестується). Присутність бактеріального білка у цитоплазмі і ядрах клітин in vivo та in vitro підтверджена також імуноелектронною мікроскопією. Виходячи з отриманих експериментальних даних та враховуючи переважне зв'язування RecA-білка з онДНК, зроблено припущення про існування зон особливого стану хроматина (ЗOCX), які характеризуються активним зв'язуванням з сироваткою до бактеріального RecA-білка та інтенсивною флюоресценцією і можуть відповідати зібраним у кластери активно експресуючим генам. Експерименти виконано на культурах клітин HeLa і Ltk⁻, а також in vivo на гепатоцитах після прямого введення білка та плазміди pKCR2 у складі ліпосом до печінки дорослих мишей лінії BALB/c.Показана возможность введения в эукариотическую клетку RecA - белка Е. coli с сохранением его биологической активности . На цитологическом уровне (непрямой иммунофлюоресцентный метод с цитофотометрии ) определен характер связывания RecA - белка с хроматином разной степени спирализации на отдельных стадиях клеточного цикла (в мета- и анафазного хромосомах белок не тестируется ) . Присутствие бактериального белка в цитоплазме и ядрах клеток in vivo и in vitro подтверждено также имуноэлектронной микроскопией . Исходя из полученных экспериментальных данных и учитывая преимущественное связывание RecA - белка с онДНК , высказано предположение о существовании зон особого состояния хроматина ( ЗOCX ) , которые характеризуются активным связыванием с сывороткой к бактериальному RecA - белка и интенсивной флюоресценцией и могут соответствовать собранным в кластеры активно экспрессирующим генам . Эксперименты выполнены на культурах клеток HeLa и Ltk⁻ , ??а также in vivo на гепатоцитах после прямого введения белка и плазмиды pKCR2 в составе липосом в печени взрослых мышей линии BALB/c

Gene therapy of mass pathologies

Описан комплекс исследований, которым позволяет пройти путь от идеи до экспериментального решения принципиальной возможности генной терапии массовых патологий, на примере инсулинзависимого сахарного диабета и атеросклероза. Произведен подбор и анализ регуляторных элементов, которые позволяют осуществлять экспрессию экзогенных генов независимо от состояния общей клеточной регуляции . На клетках различных тканей и организмов, а также in vivo показано экспрессию генетического материала , вводимого (как модельного гена бактериальной β-галактозидазы, так и генов инсулина и аполипопротеина высокой плотности Al, которые имеют отношение к вышеупомянутым патологий ) . Отмечено неправомерность экстраполяции результатов, полученных в культуре клеток, на животных; показано неоднозначность экспрессии рекомбинантных молекул в зависимости от генного окружения и типа клеток реципиентов. Как в культуре клеток, так и в организму обнаружено индивидуально– клеточную гетерогенность количественных характеристик экспрессии : введенного извне гена. Кроме того, отмечено индивидуально – организменном и возрастную гетерогенность экспрессии экзогенной информации. Сделан вывод о необходимости индивидуализации генной терапии массовых патологов .Описано комплекс досліджень, яким дозволяє пройти шлях від ідеї до експериментального вирішення принципової можливості генної терапії масових патологій, на прикладі інсулінзалежного цукрового діабету та атеросклерозу. Зроблено добір та аналіз регуляторних елементів, які дозволяють здійснювати експресію екзогенних генів незалежно від стану загальної клітинної регуляції. На клітинах різних тканин та організмів, а також in vivo показано експресію генетичного матеріалу, що вводиться (як модельного гена бактеріальної β-галактозидази, так і генів інсуліну та аполіпопротеїну високої щільності Al, які мають відношення до вищезгаданих патологїй). Відзначено неправомірність екстраполяції результатів, отриманих в культурі клітин, на тварин; показано неоднозначність експресії рекомбінантних молекул залежно від генного оточення і типу клітин реципієнтів. Як в культурі клітин, так і в організмові виявлено індивідуально-клітинну гетерогенність кількісних характеристик експресі: введеного ззовні гена. Крім того, відзначено індивідуально-організмову та вікову гетерогенність експресії екзогенної інформації. Зроблено висновок про необхідність індивідуалізації генної терапії масових патологів.The whole complex of investigations is described that allows to run the way from the idea to experimental realization of a fundamental possibility of gene therapy and its application to mass pathologies on the sample of insulin-dependent diabetes and atherosclerosis. The search and analysis were performed of such regulatory elements that would permit an expression irrespective of the state of a general cell regulation. Expression of the implanted gene material is shown on cells of different tissues and different organisms and also in vivo (both the model gene of β-galactosidase Escherichia coli and insulin- and apolipoprotein high density Al-coding genes related to above stated pathologies). It is concluded that the results obtained in the culture outside the organisms shouldn't be extrapolated on the animals, i. e. on the organism's level. The expression of recombinant molecules is shown to be ambiguous and depend on gene's surroundings and the type of recipient cells. Both in the culture and in the organism the individual cell heterogeneity is observed in the quantitative characteristics of the expression of gene implanted from outside. Besides, an individual organism and age heterogeneity with regard to the expression of the exogenous gene is reported. The conclusion is made about the necessity to individualize gene therapy of mass pathologies

The influence of gravity on structure and function of animals

Gravity is the only environmental parameter that has remained constant during the period of evolution of living matter on Earth. Thus, it must have been a major force in shaping livimg things. The influence of gravitational loading on evolution of the vertebrate skeleton is well recognized, and scale effects have been studied. This paper, however, considers in addition four pivotal events in early evolution that would seem to have been significant for the later success and diversification of animal life. These are evolution of the cytoskeleton, cell motility (flagellae and cilia), gravity detecting devices (accelerometers), and biomineralization. All are functionally calcium dependent in eukaryotes and all occurred or were foreshadowed in prokaryotes. A major question is why calcium was selected as an ion of great importance to the structure and function of living matter; another is whether gravity played a role in its selection.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/24999/1/0000426.pd