TY - CHAP

T1 - РОЛЬ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕТАБОЛИТОВ, БИОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК В ФОРМИРОВАНИИ ГРАВИТРОПИЗМА ПОБЕГОВ ARABIDOPSIS THALIANA

AU - Суслов, Дмитрий Владимирович

AU - Пожванов, Григорий Александрович

AU - Липчинский, Андрей Анатольевич

AU - Ферни, Алисдар

AU - Виссенберг, Крис

AU - Перссон, Стаффан

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Первичные клеточные стенки должны быть прочными для поддержания единой структуры растения и одновременно растяжимыми для обеспечения его роста. Удобной моделью для изучения того, как реализуются такие противоречивые свойства, является гравитропизм побегов, проявляющийся в виде их роста вверх, против вектора силы тяжести, и изгиба, восстанавливающего направление роста побега после его отклонения от вертикали. Нормальный гравитропизм растущего побега возможен только когда клеточные стенки выдерживают вес данного органа в гравитационном поле. Эта способность определяется не только механической прочностью клеточных стенок, но и тургором (т.е. давлением протопласта на клеточную стенку), который в значительной степени зависит от внутриклеточной концентрации осмотически активных низкомолекулярных метаболитов.Целью исследования было выявление изменений химического состава и механики клеточных стенок, а также профиля низкомолекулярных метаболитов, которые обеспечивают формирование и поддержание гравитропизма гипокотилей арабидопсиса. Сравнивали вариант «Г» – проростки, выращенные на горизонтальных чашках Петри, 55% гипокотилей которых росло «стоя» (подвариант «Г ст» - нормальный гравитропизм), а остальные 45% - «Г лж» - лежали на поверхности агара; вариант «В» – проростки, выращенные на вертикальных чашках Петри, гипокотили которых растут вверх, опираясь на поверхность агара, в силу чего их гравитропизм мало зависит от прочности клеточных стенок; и вариант «ВГ» – растения, выращенные на вертикальных чашках Петри и гравистимулированные поворотом чашек по часовой стрелке на 90 градусов, что индуцирует гравитропический изгиб гипокотилей и сопутствующие изменения в клеточных стенках. Для анализа состава клеточных стенок использовали рутинные методики, включая ГХ-МС. Механику клеточных стенок исследовали методом крипа. Состав метаболитов определяли посредством ГХ-МС их триметилсилильных производных.Поддержание нормального гравитропизма в варианте «Г ст» сопровождалось торможением роста гипокотилей, тогда как формирование гравитропического изгиба у «ВГ» происхоило за счет асимметричного ускорения растяжения клеток. Обнаруженные различия в скорости роста происходили на фоне неизменного состава клеточных стенок у «Г», «В» и «ВГ» в отношении содержания целлюлозы, уроновых кислот и моносахаридного состава полимеров матрикса. Механику клеточных стенок изучали при условиях, оптимизированных для выявления вклада разных белков, модифицирующих межполимерные связи в стенке. Оказалось, что торможение роста у «Г ст» просходит за счет белков, активных при рН 5, предположительно экспансинов, тогда как активация роста у «ВГ» обеспечивается белками, активными при рН 6, вероятно ХТН. В гипокотилях «Г ст» накапливались осмотически активные сахара: глюкоза, фруктоза, сахароза и фукоза, тогда как у «Г лж» увеличивалось содержание глицина и серина, которое обычно происходит в стрессовых условиях, и снижался уровень ди- и полиаминов.Таким образом, важную роль при реализации гравитропизма гипокотилей Arabidopsis thaliana играют торможение роста, связанное со снижением активности экспансинов, и накопление осмотически активных метаболитов, которое вероятно увеличивает тургор клеток в данном органе.

AB - Первичные клеточные стенки должны быть прочными для поддержания единой структуры растения и одновременно растяжимыми для обеспечения его роста. Удобной моделью для изучения того, как реализуются такие противоречивые свойства, является гравитропизм побегов, проявляющийся в виде их роста вверх, против вектора силы тяжести, и изгиба, восстанавливающего направление роста побега после его отклонения от вертикали. Нормальный гравитропизм растущего побега возможен только когда клеточные стенки выдерживают вес данного органа в гравитационном поле. Эта способность определяется не только механической прочностью клеточных стенок, но и тургором (т.е. давлением протопласта на клеточную стенку), который в значительной степени зависит от внутриклеточной концентрации осмотически активных низкомолекулярных метаболитов.Целью исследования было выявление изменений химического состава и механики клеточных стенок, а также профиля низкомолекулярных метаболитов, которые обеспечивают формирование и поддержание гравитропизма гипокотилей арабидопсиса. Сравнивали вариант «Г» – проростки, выращенные на горизонтальных чашках Петри, 55% гипокотилей которых росло «стоя» (подвариант «Г ст» - нормальный гравитропизм), а остальные 45% - «Г лж» - лежали на поверхности агара; вариант «В» – проростки, выращенные на вертикальных чашках Петри, гипокотили которых растут вверх, опираясь на поверхность агара, в силу чего их гравитропизм мало зависит от прочности клеточных стенок; и вариант «ВГ» – растения, выращенные на вертикальных чашках Петри и гравистимулированные поворотом чашек по часовой стрелке на 90 градусов, что индуцирует гравитропический изгиб гипокотилей и сопутствующие изменения в клеточных стенках. Для анализа состава клеточных стенок использовали рутинные методики, включая ГХ-МС. Механику клеточных стенок исследовали методом крипа. Состав метаболитов определяли посредством ГХ-МС их триметилсилильных производных.Поддержание нормального гравитропизма в варианте «Г ст» сопровождалось торможением роста гипокотилей, тогда как формирование гравитропического изгиба у «ВГ» происхоило за счет асимметричного ускорения растяжения клеток. Обнаруженные различия в скорости роста происходили на фоне неизменного состава клеточных стенок у «Г», «В» и «ВГ» в отношении содержания целлюлозы, уроновых кислот и моносахаридного состава полимеров матрикса. Механику клеточных стенок изучали при условиях, оптимизированных для выявления вклада разных белков, модифицирующих межполимерные связи в стенке. Оказалось, что торможение роста у «Г ст» просходит за счет белков, активных при рН 5, предположительно экспансинов, тогда как активация роста у «ВГ» обеспечивается белками, активными при рН 6, вероятно ХТН. В гипокотилях «Г ст» накапливались осмотически активные сахара: глюкоза, фруктоза, сахароза и фукоза, тогда как у «Г лж» увеличивалось содержание глицина и серина, которое обычно происходит в стрессовых условиях, и снижался уровень ди- и полиаминов.Таким образом, важную роль при реализации гравитропизма гипокотилей Arabidopsis thaliana играют торможение роста, связанное со снижением активности экспансинов, и накопление осмотически активных метаболитов, которое вероятно увеличивает тургор клеток в данном органе.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=35684403&pff=1

M3 - тезисы в сборнике материалов конференции

SN - 9785982281722

SP - 27

EP - 28

BT - ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ГЛИКОБИОЛОГИЯ

PB - Вятский государственный университет

CY - Киров

T2 - IV Всероссийская конференция Фундаментальная гликобиология

Y2 - 23 September 2018 through 28 September 2018

ER -