Гравиметрический анализ полисахаридного состава стебля томата на фоне действия гравитационного и фитогормонального сигналов

The dynamics of the content of various groups of cell wall polysaccharides in the cells of tomato stems during the development of the plant’s response to gravitational stimulation and phytohormonal treatment was studied. It has been shown that gravitational stimulation causes changes in the relative content of stem cell wall polysaccharides in the zone of gravitropic bending over a period of 3–6 hours. At the same time, predominantly multidirectional changes occur in the upper and lower halves of the stem, which ultimately leads to noticeable biochemical differences between the two parts of the stem, which allows it, in all likelihood, to bend due to an uneven growth of cells in different parts of the stem. Under the action of gravitational stimulation and epibrassinosteroid epine, changes in the polysaccharide composition appear earlier (already 1 hour after exposure) in time than with a single gravitational stimulation, and under the influence of ethephon and gravitational stimulation later (only from 6 hours of exposure).Изучена динамика содержания различных групп полисахаридов клеточной стенки в клетках стеблей томата при развитии ответа растений на гравистимуляцию и фитогормональную обработку. Показано, что гравистимуляция вызывает изменения относительного содержания полисахаридов клеточной стенки стебля в зоне гравитропического изгиба в период времени 3–6 ч. При этом в верхней и нижней частях стебля происходят преиму- щественно разнонаправленные изменения, приводящие в конечном итоге к заметным биохимическим различиям между двумя частями стебля, что и позволяет ему изгибаться за счет неравномерного роста клеток в разных частях стебля. При действии гравистимуляции и эпибрассиностероида эпина изменения в полисахаридном составе проявляются раньше (уже через 1 ч после воздействия) во времени, чем при одиночной гравистимуляции, а при воздействии этефона и гравистимуляции позже (лишь с 6 ч воздействия)

Зависимость экспрессии генов кальциевой сигнальной системы в клетках верхушечных листьев растений томата от гравистимуляции и обработки этефоном

The sensitivity of expression at the level of transcription of genes encoding proteins involved in calcium signal transduction to gravistimulation was revealed using real-time RT-PCR. For three genes SCA2, РВР2, САМ2, the increase in the transcript formation was shown at early response stages, starting from 15–60 minute gravistimulus. The treatment of plants before the start of gravistimulation with an ethephon (source of exogenous ethylene) led to a change in the modulation of expression of the studied genes in response to gravistimulus. The role of calcium metabolism in realization of final steps of gravitropism reaction is considered.С использованием ОТ-ПЦР в режиме реального времени выявлена чувствительность к гравистимуляции экспрессии на уровне транскрипции трех генов, кодирующих белки, участвующие в сигнальной кальциевой трансдукции. На ранних этапах ответа, начиная с 15–60 мин действия гравистимула для трех генов (SCA2, РВР2, САМ2) показано увеличение образования транскриптов. Обработка растений перед началом гравистимуляции этефоном (источником экзогенного этилена) приводила к изменению характера модуляции экспрессии изученных генов в ответ на гравистимул. Рассматривается роль кальциевого метаболизма в клетке в реализации финальных стадий гравитропического ответа растения

Сахарозависимая регуляция активности фосфолипазы D в проростках овса

The dependence of the phospholipase D (PLD) activity, catalyzing the catabolism of glycerophospholipids, on exogenous soluble sugars under the conditions of sugar starvation caused by darkening of plants was studied in oat (Avena sativa L.) seedlings. It was found that the PLD activity in etiolated oat seedlings was suppressed by the treatment of plants with mono- and disaccharides: glucose, sucrose and mannose. These sugars neutralized the activating effect of darkening on the activity of PLD in green oat seedlings. The treatment of oat seedlings with inorganic phosphate also led to the modulation of the PLD activity similar to that with sugars. In this case, the action of the tested sugars mimicked the light modulation of the PLD activity. Sequencing the partial mRNA sequence of oat PLD gene showed more than 80 % homology with the sequences PlDαof other cereal species. Illumination of etiolated oat seedlings with red light and darkening of green seedlings in darkness inhibited or induced the PLD expression, respectively. Thus, the expression of PLD and the enzymatic activity of PLD showed the sensitivity to changes in the light conditions of a plant growth. Consequently, these data indicate that PLD plays an important role in adaptation of oat plants to darkening and sugar starvation.Исследовали зависимость активности фосфолипазы D (ФлD), катализирующей катаболизм глице-рофосфолипидов, от действия экзогенных растворимых сахаров в условиях сахарного голодания растений, вызванного затемнением. Обнаружено, что активность ФлD в этиолированных проростках овса (Avena sativa L.) подавляется обработкой растений моно- и дисахаридами: глюкозой, сахарозой и маннозой. Эти же сахара нивелируют активирующее действие затемнения на активность фермента в зеленых проростках овса. Обработка проростков неорганическим фосфатом также приводит к модуляции активности данного фермента, сходной с действием сахаров. При этом действие протестированных сахаров имитирует световую модуляцию активности ФлD. Секвенирование частичной последовательности мРНК гена ФлD овса показывает более чем 80 %-ное сходство с последовательностями ФлDa других видов злаковых. Облучение этиолированных проростков овса красным светом и затемнение зеленых проростков ингибируют или индуцируют экспрессию выявленного гена ФлD соответственно. Таким образом, экспрессия гена ФлD овса и ферментативная активность продукта его экспрессии (ФлD) проявляют чувствительность к изменениям световых условий роста растений. Следовательно, эти данные указывают на то, что ФлD играет важную роль в адаптации растений к действию затемнения и связанного с ним сахарного голодания

Сравнительный анализ структурно-функциональных изменений эндодермальных клеток черешков листьев томата после гравистимуляции и действия фитогормонов

The sedimentaion of amyloplasts in tomato leaf petiole cells, when influenced by gravistimulation, gravistimulation and phytohormone epine, gravistimulation, and by an exogenous source of ethylene ethephon for a period of 0.25–24 h, was demonstrated. Ethephone significantly slowed down the sedimentation of amyloplasts serving as statolytes in cells, which correlates with its inhibitory effect on the formation of the gravitropic bending of the stem.Продемонстрировано осаждение (седиментация) амилопластов в клетках черешков листьев томата при воздействии гравистимуляции в направлении вектора силы тяжести, а также модулирующее влияние на этот процесс фитогормонов брассиностероидного ряда (эпин) и этилен-продуцента этефона в период времени 0,25–24 ч после начала гравистимуляции. Этефон, предшественник этилена, значительно замедлял осаждение амилопластов, выполняющих функцию статолитов в клетках, что коррелирует с его ингибирующим действием на формирование гравитропического изгиба стебля

ЗАВИСИМОСТЬ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БРАССИНОСТЕРОИДОВ И ЭТИЛЕНА В КЛЕТКАХ РАСТЕНИЙ ТОМАТА, ОТ ГРАВИСТИМУЛЯЦИИ ИХ ВЕРХУШЕЧНЫХ ЛИСТЬЕВ

The influence of gravistimulation on the gene expression level in tomato leaf cells at early (15 minutes – 3 hours) and late (more than 3 hours – 24 hours) stages of the gravitropic response was assessed. The sensitivity of expression of genes coding proteins associated with brassinosteroid and ethylene functioning was determined using real-time RT-PCR. The pre-treatment of tomato plants with ethephon (the source of exogenous ethylene) led to an increase in the relative level of expression of the investigated genes under gravistimulation in the plants.Исследовали влияние гравистимуляции на изменение экспрессии генов в клетках листьев томата на ранних (15 мин – 3 ч) и поздних (более 3 ч – 24 ч) этапах гравитропического ответа. С использованием ОТ-ПЦР в режиме реального времени показана чувствительность к гравистимуляции экспрессии генов, ассоциированных с функционированием фитогормонов брассиностероидов и этилена. Предварительная обработка растений перед началом гравистимуляции этефоном (источником экзогенного этилена) приводила к увеличению относительного уровня экспрессии изученных генов в ответ на гравистимул.