Том 10, №4

Описаны всевозможные варианты проведения конвекционной ПЦР, основанной на термогравитационных конвективных ячейках, в реакционных сосудах разных типов, среди которых большинство представлено капиллярами различных видов и форм, включая стандартные микропробирки. В меньшей степени для конвекционной ПЦР используются шланги и микрофлуидные устройства, вкупе с их вращением, а также иные типы реакционных сосудов. Рассмотрены способы и места подвода тепла к реакционным сосудам для формирования конвективных потоков жидкости. Значительное внимание уделено типам конвективных ячеек, включая исторические аспекты их открытия и изучения. Приведены оценки чувствительности разных вариантов конвекционной ПЦР, в том числе для коммерчески производимых моделей, включая приборы, работающие в режиме реального времени. Собрана практически вся литература по конвекционной ПЦР, среди которой немалая часть представлена патентами и заявками на патенты на различные способы амплификации нуклеиновых кислот с помощью термоконвекции.

Получены трансгенные растения табака, экспрессирующие ген GORL лектина козлятника восточного Galega orientalis под контролем 35S промотора вируса мозаики цветной капусты. Исследование адгезии на корнях данных растений флуоресцентно меченых бактерий Rhizobium galegae (микросимбионтов козлятника восточного) показало, что на корнях табаков, трансгенных по гену лектина GORL сорбировалось в 4 раза больше бактерий R. galegae, по сравнению с контрольными нетрансгенными растениями. Полученные результаты свидетельствуют об участии лектина GORL в прикреплении бактерий к поверхности корней трансгенных растений, однако, данное взаимодействие носит малоспецифичный характер. Тем не менее, подобная стратегия, основанная на использовании лектинов бобовых растений в качестве трансгенов для инициации процессов узнавания, может быть использована в дальнейшем для получения новых ассоциативных систем экономически ценных несимбиотрофных видов растений и бактерий, обладающих различными полезными свойствами.

Хорошо известно, что растения реагируют на атаку патогенов интенсивной генерацией активных форм кислорода (АФК) - окислительным взрывом, и показано, что АФК играют центральную роль в иммунитете растений. Про-/антиоксидантный статус растений находится под строгим контролем фитогормонов. Среди них этилен, роль которого при биотическом стрессе неоднозначна и зависит от типа патогена и вида растения. Целью настоящей работы являлось изучение роли этилена в регуляции генерации АФК в инфицированных возбудителем септориоза (Stagonospora nodorum Berk.) листьях контрастных по устойчивости к патогену сортов мягкой яровой пшеницы (Triticum aestivum L.)., а также исследование влияния этилена и АФК на развитие и рост патогена. Гистохимический анализ супероксид радикала (О2•ˉ) и перекиси водорода (Н2О2) показал, что обработка растений этефоном (химическим предшественником этилена) приводила к снижению накопления О2•ˉ и почти полному ингибированию генерации Н2О2 в местах проникновения патогена и общему низкому содержанию Н2О2 в инфицированных листьях, что способствовало интенсивному размножению мицелия гриба и обширному поражению растений. Так показано, что низкие концентрации АФК являются индукторами морфогенеза у грибов и способствуют их усиленному росту и развитию. Подавление генерации АФК, скорее всего, происходило за счет снижения активности оксалатоксидазы, уменьшения накопления мРНК генов TaRbohD и TaRbohF, кодирующих изоформы НАДФН-оксидазы, и увеличения активности каталазы при инфицировании. При ингибировании рецепции этилена с помощью 1-метилциклопропена наблюдали противоположный результат - интенсивная локальная генерация О2•ˉ и Н2О2 и общая высокая генерация Н2О2 в листьях приводили к ингибированию роста мицелия патогена, что происходило за счет активации прооксидантных ферментов. Пероксидазы при этом выполняли различные функции на разных этапах инфекционного процесса. Таким образом, этиленовый сигнальный путь отрицательно влиял на генерацию АФК в инфицированных растениях пшеницы на биотрофной стадии развития патогена. Подавляя накопление Н2О2 и снижая генерацию О2•ˉ за счет регуляции работы различных ферментов про-/антиоксидантной системы на транскрипционном и посттрансляционном уровнях, этилен обеспечивал тем самым благоприятные условия для развития S. nodorum и проникновения патогена в ткани пшеницы.

Изучали влияние соотношения концентраций эндогенных фитогормонов (ИУК, АБК и цитокининов) в каллусах пшеницы сорта Башкирская 26 и ячменя сорта Steptoe и его АБК-дефицитного мутанта AZ34. Установлено, что в каллусах с различной способностью к эмбриоидогенезу наиболее сильно изменялось относительное содержание ИУК в сравнении с другими гормонами. Относительные содержания АБК и цитокининов изменялись незначительно. Абсолютные значения содержания цитокининов были сходными во всех типах каллусов у обоих изученных злаков. Эмбриоидогенные каллусы характеризовались повышенным уровнем содержания ИУК по отношению к АБК и цитокининам. В неэмбриоидогенных каллусах наблюдалось значительное увеличение относительного содержания ИУК по отношению к АБК и цитокининам. Обсуждается роль эндогенных фитогормонов в индукции эмбриоидогенеза. Сделан вывод об определяющей роли баланса ИУК и АБК в эмбриоидогенной способности каллусов.

Иммуногистохимическое окрашивание срезов корня растений гороха с помощью специфических антител к липид-транспортирующим белкам (ЛТБ) выявило их присутствие по периметру клеток, расположенных преимущественно в зоне флоэмы. Добавление хлорида натрия в прикорневую среду растений до концентрации 50 мМ приводило к повышению уровня ЛТБ в области флоэмы. Гистохимическое окрашивание срезов на суберин с помощью судана обнаружило ускорение формирования поясков Каспари в области эндодермы под влиянием засоления, что соответствовало повышенному уровню окрашивания на ЛТБ. Эти данные подтверждают гипотезу об участии ЛТБ гороха в отложении суберина. Засоление вызывало повышение иммуноокрашивания на АБК клеток корня. Однако, распределение данного гормона отличалось от локализации ЛТБ в корнях. Следовательно, это не могло подтвердить предположение о прямом влиянии АБК на накопление ЛТБ в клетках корня гороха при засолении. Обсуждается разнообразие предполагаемых функций ЛТБ в растениях.

Soil salinity inhibits growth of glycophyte plants, to whom cultivated plants belong, resulting in their decreased productivity. The area of salinized soil increases due to aridness of climate and watering, demanding the study of the mechanisms of growth inhibiting action of salinity and an increase in salt resistance. Application of growth promoting bacteria is a mean to increase plant resistance to salinity and the study of the mechanisms of their action attracts great attention. The goal of the present work was in testing suggestion that the increase in salt resistance brought about by growth promoting bacteria is due to plant protection from oxidative stress. We performed bacterization of wheat seeds with phosphate mobilizing bacteria Advenella kashmirensis IB-K1, cytokinins producing Bacillus subtilis IB-22 and Pseudomonas extremaustralis IB-K13-1 characterized by high level of phosphate mobilization and auxins production. Seeds of wheat Omskaya 35 (Triticum aestivum L.) were places into Petri dishes on water or 100 mM NaCl. On the third day of experiment, seedlings were weighted and MDA, proline concentration was estimated. On the background of 100 мМ NaCl, seed treatment with phosphate mobilizing bacteria did not influence the growth of wheat seedlings, whereas the treatment with hormone producing bacteria resulted in positive effect. Presence hormone producing bacteria protected plants from oxidative stress suggested by lower levels of MDA, but the best results were obtained with cytokinins producing bacteria. Maximal accumulation of proline was detected in the plants treated with A. kashmirensis IB-K1 that was 2.5 higher than in the variants with the seed treatment with B. subtilis IB-22 and 1.5 higher in the variant with P. extremaustralis IB K13 1A treatment. It is concluded that the effect of microbial hormones on the reduction of the level of reactive oxygen species and that the increase in growth rate during bacterization of wheat seeds by hormone-producing microorganisms is not associated with proline accumulation.

С помощью метода иммуногистохимической локализации оценено распределение аквапоринов, абсцизовой кислоты и ИУК в прорастающих семенах дефицитного по АБК мутанта ячменя (AZ34) и его исходного сорта (Steptoe). Обнаружено большее содержание аквапоринов в корнях прорастающих зародышей Steptoe по сравнению с AZ34. Выявлено более интенсивное окрашивание на АБК в колеоризе прорастающих семян зародышей Steptoe. Не зафиксировано отличий по окрашиванию на ИУК между Steptoe и AZ34 ни в колеоризе, ни в корнях растений. Обсуждается влияние аквапоринов, АБК и ИУК на прорастание семян ячменя.

Изучали влияние лектинов двух штаммов ассоциативных азотфиксирующих бактерий рода Azospirillum – A. brasilense Sp7 (эпифит) и A. brasilense Sp245 (эндофит) на активность ферментов антиоксидантного комплекса корней четырехдневных проростков пшеницы при кратковременном (2 ч) гипо- и гипертермическом воздействии. Показано, что оба лектина вызывали увеличение активности пероксидазы, супероксиддисмутазы и уменьшение активности каталазы при действии стрессовых факторов, но временная и концентрационная зависимости отличались. Вероятной причиной различающейся функциональной активности лектинов может быть неодинаковая углеводная специфичность и структура белков. Результаты настоящей работы свидетельствуют об участии лектинов азоспирилл в адаптационных изменениях в корнях проростков пшеницы, что способствует нормальному ходу метаболических процессов и обеспечивает регуляцию взаимодействия растений с азоспириллами при абиотических воздействиях.

В представленной работе проведена оценка генотоксичности белого фосфора. Для этой цели используется целая серия тестов. SOS-lux тест продемонстрировал генотоксичность. Этот результат получен впервые – во всех найденных нами источниках сообщается об отсутствии генотоксических свойств у данного вещества. Мы впервые исследовали негативное влияние белого фосфора на клеточный цикл эукариот методом Allium теста. Оказалось, что белый фосфор даже в очень низких концентрациях, порядка 0.01%, на порядок увеличивает количество хромосомных аберраций.

Система мисс-матч репарации поддерживает целостность генома путем коррекции неспаренных оснований, возникших в результате синтеза или повреждений ДНК, но ограничивает рекомбинацию между гомеологичными последовательностями ДНК. Подавление экспрессии гена мисс-матч репарации MSH2 может повысить частоту кроссинговера между хромосомами разных видов томатов. Для эффективной РНК-интерференции генов MSH2 у межвидовых гибридов необходимы знания об их нуклеотидных последовательностях в разных видах. В настоящей работе впервые установлены нуклеотидные последовательности, частично кодирующие II и IV, и полностью кодирующие III домены белка Msh2 у пяти дикорастущих видов томатов и культурного томата сорта «Марглоб». Показано наличие консервативной последовательности в III домене с ключевым остатком аргинина. Сравнение нуклеотидных и аминокислотных последовательностей подтвердило высокую степень консервативности генов MSH2. Обсуждаются возможности РНК-интерференции генов MSH2 за счет использования нового промотора pro-SmAMP2, высокая активность которого отмечена в репродуктивных органах трансгенных растений.

Смородина черная (Ribes nigrum L.) относится к числу наиболее ценных ягодных кустарников. Разработка протоколов клонального микроразмножения in vitro R. nigrum башкирской селекции направлена на массовое получение особо ценных сортов и гибридов. Одним из важных моментов в клональном микроразмножении является этап укоренения растений, полученных в условиях in vitro. В статье представлены результаты подбора оптимальных условий для укоренения микропобегов R. nigrum башкирской селекции в условиях in vitro. Объекты исследования - сорта R. nigrum башкирской селекции Караидель и Чишма. В качестве контроля при культивировании in vitro использован сорт Сеянец Голубки. Для укоренения микропобегов сортов R. nigrum Сеянец Голубки и Чишма благоприятными являются относительно высокие концентрации ИУК 0,75 мг/л, для сорта Караидель – относительно низкие концентрации ИУК 0,1-0,25 мг/л. При относительно низких (0,25 мг/л) концентрациях ИУК в питательной среде у всех исследованных сортов наблюдали формирование корневой системы от 1,3±0,4 до 2,9±0,5 см в зависимости от сорта. Возрастание концентрации ИУК от 0,75 до 1,0 мг/л в питательной среде приводило к формированию коротких корней у всех изученных сортов. Максимальные показатели длины побега и числа листьев у исследованных сортов R. nigrum башкирской селекции выявлены в вариантах опыта с относительно высокой (0,5 - 1,0 мг/л) концентрацией ИУК в питательной среде. У сорта Сеянец Голубки на рост побега позитивно влияют низкие концентрации ИУК 0,1-0,25 мг/л. Для укоренения R. nigrum башкирской селекции в условиях культуры in vitro возможно использовать микропобеги длиной 1,0-1,5 см.

Ризобии козлятника (Neorhizobium galegae) – удобная модель для изучения эволюции и видообразования у симбиотических бактерий. Этот вид ризобий состоит из двух биотипов (bv. orientalis, bv. officinalis), которые образуют N2-фиксирующие клубеньки с разными видами козлятника (Galega orientalis, G. officinalis), тогда как перекрестная инокуляция между ними приводит к образованию клубеньков, лишенных нитрогеназной активности. Мы изучили нуклеотидный полиморфизм 11 штаммов N. galegae, выделенных из экосистем Северного Кавказа, где G. orientalis характеризуется гораздо более высоким разнообразием, чем G. officinalis. Оказалось, что как для симбиотически специализированных плазмидных sym-генов, контролирующих образование клубеньков (nod) и N2-фиксацию (nif/fix), так и для симбиотически неспециализированных хромосомных генов, кодирующих разнородные клеточные функции, полиморфизм у bv. orientalis выше, чем у bv. officinalis, что указывает на ведущую роль растений-хозяев в эволюции этих симбионтов. Дивергенция bv. orientalis и bv. officinalis по nif/fix-генам выражена сильнее, чем по nod-генам и по “несимбиотическим” генам, указывая на ключевую роль хозяин-специфичной N2-фиксации в эволюции N. galegae.