Цитокинетический и анатомический анализ клеток меристемы Thellungiella botschantzevii в условиях высоких концентраций NaCl и Na2SO4

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучение цитокинетических и анатомических свойств растения экстрамофила Thellungiella botschantzevii (German) при высоких концентрациях NaCl и Na2SO4 и в их отсутствие (контроль) позволило выявить структурно-функциональные преобразования на клеточном уровне и оценить действие засоления. Цитофотометрическим методом показано накопление в корневой меристеме клеток в фазе G1 и S, что свидетельствует об адаптации Thellungiella botschantzevii к высоким концентрациям NaCl и Na2SO4. Высокий уровень плоидности (до 16С) и содержание максимального количества полиплоидных клеток на уровне 4С и 8С придает растению устойчивость. На полутонких и ультратонких срезах получены анатомические характеристики тканей корня и листа Thellungiella botschantzevii, определена аккумуляция в клетке корня липидных и белковых включений. Вид Thellungiella botschantzevii является уникальной моделью для разного рода исследований, в т. ч. генетических, и может использоваться в разработке предложений для повышения устойчивости сельскохозяйственных растений.

Об авторах

Неонила Васильевна Кононенко

Всероссийский НИИ сельскохозяйственной биотехнологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: nilava@mail.ru

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной биологии

Российская Федерация, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 42

Татьяна Геннадиевна Леонова

Всероссийский НИИ сельскохозяйственной биотехнологии

Email: tleon2007@yandex.ru

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории стрессоустойчивости растений

Российская Федерация, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 42

Инна Анатольевна Чабан

Всероссийский НИИ сельскохозяйственной биотехнологии

Email: inna_chaban@rambler.ru

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной биологии

Российская Федерация, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 42

Список литературы

  1. Wu HJ, Zhang Z, Wang JY, Oh DH, Dassanayake M, Liu B, et al. Insights into salt tolerance from the genome of Thellungiella salsuginea. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2012; 109(30):12219-12224. doi: 10.1073/pnas.1209954109
  2. Wang XJ, Shi DC, Wang XY, Wang J, Sun YS, Liu JQ. Evolutionary Migration of the Disjunct Salt Cress Eutrema salsugineum (=Thellungiella salsuginea, Brassicaceae) between Asia and North America. PLOS ONE. 2015; 10(5): e0124010. doi: 10.1371/journal.pone.0124010
  3. Wang J, Zhang Q, Cui F, Hou L, Zhao S, Xia H, et al. Genome-Wide Analysis of Gene Expression Provides New Insights into Cold Responses in Thellungiella salsuginea. Front. Plant Sci. 2017; 8:713. doi: 10.3389/ fpls.2017.00713
  4. Inan G, Zhang Q, Li P, Wang Z, Cao Z, Zhang H, et al. Salt Cress. A Halophyte and Cryophyte Arabidopsis Relative Model System and Its Applicability to Molecular Genetic Analyses of Growth and Development of Extremophiles. Plant Physiology. 2004; 135(3): 1718-1737. doi: 10.1104/pp.104.041723
  5. Orsini F, D’Urzo MP, Inan G, Serra S, Oh DH, Mickelbart MV, et al. A comparative study of salt tolerance parameters in 11 wild relatives of Arabidopsis thaliana. J Exp Bot. 2010; 61(13):3787-3798. doi: 10.1093/jxb/erq188
  6. Wiciarz M., Gubernator B, Kruk J, Niewiadomska E. Enhanced chloroplastic generation of H2O2 in stress-resistant Thellungiella salsugineain comparison to Arabidopsis thaliana. Physiologia Plantarum. 2015; 153(3):467-476. doi: 10.1111/ppl.12248
  7. Yang R, Jarvis D, Chen H, Beilstein M, Grimwood J, Jenkins J, et al. The Reference Genome of the Halophytic Plant Eutrema salsugineum. Front. Plant Sci. 2013; 4:46. doi: 10.3389/fpls.2013.00046
  8. Leonova T, Ovchinnykova V, Souer E, de Boer A, Babakov A. Isolated Thellungiella Shoots do not Require Roots to Survive NaCl and Na2SO4 Salt Stress. Plant Signaling & Behavior. 2009; 4(11):1059-1062. doi: 10.4161/psb.4.11.9799
  9. Radyukina NL, Ivanov YV, Kartashov AV, Pashkovskiy PP, Shevyakova NI, Kuznetsov VV. Regulation of gene expression governing proline metabolism in Thellungiella salsuginea by NaCl and paraquat. Russian Journal of Plant Physiology. 2011; 58:643. doi: 10.1134/S102144371104011X Radyukina N.L., Ivanov Yu.V., Kartashov A.V., Pashkovskiy P.P., Shevyakova N.I., Kuznetsov V.V. Regulation of gene expression governing proline metabolism in Thellungiella salsuginea by NaCl and paraquat // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 4. С. 558-567.
  10. Volkov V, Wang B, Dominy PJ, Fricke W, Amtmann A. Thellungiella halophila, a salt-tolerant relative of Arabidopsis thaliana, possesses effective mechanisms to discriminate between potassium and sodium. Plant, Cell and Environment. 2004; 27(1):1-14. doi: 10.1046/j.0016-8025.2003.01116.x
  11. Fang Q, Xu Z, Song R. Cloning, characterization and genetic engineering of FLC homolog in Thellungiella halophila. Biochem Biophys Res Commun. 2006; 347(3):707-714. doi: 10.1016/j.bbrc.2006.06.165
  12. Qlang XJ, Yu GH, Qlang LL, Sun LL, Zhang SH, Wei LI. Thellungiella halophila ThPIP1 gene enhances the tolerance of the transgenic rice to salt stress. Journal of Integrative Agriculture. 2015; 14(10):1911-1922. doi: 10.1016/S2095-3119(15)61045-0
  13. Wang H, Wang H, Shao H, Tang X. Recent Advances in Utilizing Transcription Factors to Improve Plant Abiotic Stress Tolerance by Transgenic Technology. Front. Plant Sci. 2016; 7:67. doi: 10.3389/fpls.2016.00067
  14. Wong CE, Li Y, Whitty BR, Díaz-Camino C, Akhter SR, Brandle JE, et al. Expressed sequence tags from the Yukon ecotype of Thellungiella reveal that gene expression in response to cold, drought and salinity shows little overlap. Plant Mol Biol. 2005; 58(4):561-574. doi: 10.1007/s11103-005-6163-6
  15. Кононенко Н.В., Леонова Т.Г., Чикида Н.Н., Митрофанова О.П., Поляков В.Ю. Использование метода цитофотометрии для определения солеустойчивости дикорастущих растений // Доклады академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 5. С. 13-15.
  16. Shamustakimova AO, Leonov ТG, Taranov VV, de Boer AH, Babakov AV. Cold stress increases salt tolerance of the extremophytes Eutrema salsugineum (Thellungiella salsuginea) and Eutrema (Thellungiella) botschantzevii. Journal of Plant Physiology. 2017; 208:128-138. doi: 10.1016/j.jplph.2016.10.009
  17. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. М.: Мир, 1998.
  18. Kaul S, Koo HL, Jenkins J, Rizzo M, Rooney T, Tallon LJ. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature. 2000; 408:(6814):796-815. doi: 10.1038/35048692
  19. Chaban IA, Kononenko NV, Gulevich AA, Bogoutdinova LR, Khaliluev MR, Baranova EN. Morphological Features of the Anther Development in Tomato Plants with Non-Specific Male Sterility. Biology. 2020; 9(2):32. doi: 10.3390/biology9020032
  20. Луценко Э.К., Марушко Е.А., Кононенко Н.В., Леонова Т.Г. Влияние фузикокцина на ранние этапы роста сорго при высоких концентрациях NaCl // Физиология растений. 2005. Т. 52. № 3. С. 378-383.

© Кононенко Н.В., Леонова Т.Г., Чабан И.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах