Взаимосвязь физиолого-биохимических механизмов устойчивости и лигнификации клеточных стенок растений в условиях стресса (на примере растений Zinnia elegans)
Аннотация
Изучена взаимосвязь между общими физиолого-биохимическими механизмами устойчивости и лигнификации клеточных стенок растений цинии в тканях корня и стебля в условиях стресса, вызванного присутствием ионов меди и NaCl в субстрате. Показано, что в длительном эксперименте внесение в субстрат 100 и 200 мкМ Cu2+ оказывало стимулирующий эффект на рост растений. Клетки корневой системы адаптировались к окислительному стрессу за счет роста активности изоформ пероксидаз на 20 день день, каталазы и гваяколовой пероксидазы на 40 день. Наблюдали увеличение количества транскриптов гена ZPO-C, что положительно коррелировало с активностью пероксидаз третьего класса, увеличением количества лигнина. Лигнификация клеточных стенок могла способствовать депонированию ионов меди в тканях корня. В тканях стебля усиление лигнификации обусловлено ростом активности пероксида третьего класса, экспрессией гена PAL (r= 0,73) и ZPO-C (r= 0,73). В условиях 200 мкМ Cu2+ накопление фенольных соединений могло приводить к снижению окислительного стресса.
Растения отличались низким уровнем устойчивости к хлоридному засолению субстрата. Это проявилось в снижении высоты растений и абсолютной скорости роста в условиях 50 мМ NaCl. В тканях корня наблюдали снижение общего лигнина, ингибирование экспрессии генов фенилпропаноидного пути, что может являться следствием нарушения структуры белков. Растения адаптировались к действию стрессового фактора за счет накопления пролина, увеличения активности пероксидаз на ранних этапах, каталазы на поздних. В тканях стебля наблюдали увеличение активности пероксидаз третьего класса, накопление лигнина и фенольных соединений, увеличение количества транскриптов генов PAL, C4H, ZPO-C, LAC, ERF1 и MYB1. Усиление лигнификации и активность антиоксидантных ферментов привело к снижению количества АФК в тканях стебля. Вероятно, в условиях осмотического стресса, усиление ригидности клеточных стенок стебля вследствие отложения лигнина, способствовало оптимальному транспорту воды.
Растения отличались низким уровнем устойчивости к хлоридному засолению субстрата. Это проявилось в снижении высоты растений и абсолютной скорости роста в условиях 50 мМ NaCl. В тканях корня наблюдали снижение общего лигнина, ингибирование экспрессии генов фенилпропаноидного пути, что может являться следствием нарушения структуры белков. Растения адаптировались к действию стрессового фактора за счет накопления пролина, увеличения активности пероксидаз на ранних этапах, каталазы на поздних. В тканях стебля наблюдали увеличение активности пероксидаз третьего класса, накопление лигнина и фенольных соединений, увеличение количества транскриптов генов PAL, C4H, ZPO-C, LAC, ERF1 и MYB1. Усиление лигнификации и активность антиоксидантных ферментов привело к снижению количества АФК в тканях стебля. Вероятно, в условиях осмотического стресса, усиление ригидности клеточных стенок стебля вследствие отложения лигнина, способствовало оптимальному транспорту воды.