Вплив червоного світла (660 нм) на проліферативну активність та ростові реакції у проростків рослин з контрастною фотоперіодичною реакцією
Анотація
У роботі представлені результати дослідження впливу опромінення червоним світлом (660 нм) на проліферативну активність кореневих меристем та ростові реакції проростків рослин з контрастною фотоперіодичною реакцією. Як рослинний матеріал в роботі використовували представників родини Бобових (Fabaceae), контрастних за фотоперіодичною реакцією: довгоденні рослини (ДДР) гороху (Pisum sativum L.) сорту Меценат та короткоденні рослини (КДР) сої (Glycine max (L.) Merr.) сорту Корсак. Активацію фітохромів проводили, опромінюючи надземну частину дослідних проростків монохроматичним червоним світлом (ЧС) 660 нм з використанням LED матриці по 30 хвилин протягом 5 діб. Проліферативну активність клітин меристем визначали за аналізом мітотичного індексу (МІ). Ростову реакцію досліджували за показниками лінійного росту: загальною довжиною проростка, довжиною надземної частини та коренів та інтегральним показником ростових і біосинтетичних процесів – накопиченням біомаси. За результатами експериментів показано, що мітотична активність кореневих меристем під впливом опромінення червоним світлом надземної частини у проростках ДДР гороху Меценат незначно знижувалася – на 8 %, а у проростках КДР сої Корсак зростала істотно – на 47 %. Лінійний ріст і накопичення біомаси у надземній частині за дії опромінення ЧС у проростках гороху сорту Меценат і сої сорту Корсак зменшувалися, причому у сої цей ефект був виражений істотніше, ніж у гороху. 3а дії ЧС лінійний ріст коренів і накопичення ними біомаси у ДДР проростків гороху незначно знижувалися, у той же час ці процеси у коренях КДР проростків сої істотно стимулювалися. Під впливом ЧС у проростках гороху швидкість росту у довжину надземної частини не змінювалась, а коренів – зростала, у той час як швидкість накопичення ними біомаси – знижувалася. У проростків сої за опромінення ЧС швидкість росту як надземної частини, так і коренів знижувалася, швидкість накопичення біомаси надземною частиною зростала, а коренями – знижувалася. ДДР гороху Меценат і КДР сої Корсак відрізняються за характером реакції ростових процесів у відповідь на опромінення ЧС. Активація системи фітохромів у надземній частині викликає зміни проліферативної активності та ростових процесів коренів, що може свідчити про системність відповіді рослинного організму на дію цього фактору. Обговорюється зв’язок фотоперіодичної реакції рослин з реалізацією фітохромного сигналінгу у рослинному організмі шляхом активації чи інгібування проліферативної активності кореневих меристем та ростових реакцій.
Завантаження
Посилання
Avksentieva O.A., Zhmurko V.V., Petrenko V.A. et al. (2013). Phytochrome and cryptochromic regulation of photomorphogenesis in vitro culture. News of the Academy of Sciences of Moldova. Life sciences, 3(321), 72–78. (In Russian)
Avksentieva O.A., Moskalev V.B., Kovalev V.V. (2014). Proliferative activity of meristems and root growth of wheat line PPD isogenic genes. The 1st International Academic Conference “Science and Education in Australia, America and Eurasia: Fundamental and Applied Science”: papers and commentaries. Melbourne IADCES Press. Vol.1, pp. 585–588. (In Russian)
Atramentova L.A., Utevskaya O.M. (2008). Statistical methods in biology. Gorlovka: Likhtar. 248 p. (In Russian)
Barykina R.P., Veselova T.D., Devyatov A.G. et al. (2004). Handbook for botanical microtechnology. Principles and methods. Moscow: Publishing House of MSU. 312 p. (In Russian)
Voitsekhovskaja O.V. (2019). Phytochromes and other (photo)receptors of information in plants. Russ. J. Plant Physiol., 66, 351–364. https://doi.org/10.1134/S1021443719030154
Dmitrieva S.A., Minibaeva F.V., Gordon L.K. (2006). Mitotic index of meristematic cells and root growth of Pisum sativum is affected by inositol cycle modulators. Tsitologiia, 48(6), 475–479. (In Russian)
Ivanov V.B. (2011). Cellular mechanisms of plant growth. Moscow: Nauka. 104 p. (In Russian)
Kulayeva O.N. (2001). How light regulates plant life. Soros Educational Journal, 7, 6–12. (In Russian)
Sineshchekov V.A. (2013). Phytochrome A: polymorphism and functionality. Moscow: Scientific World. 162 p. (In Russian)
Smirnova O.G., Stepanenko I.L., Shumny V.K. (2012). Mechanism of action and activity regulation of COP1, a constitutive repressor of photomorphogenesis. Russ. J. Plant. Physiol., 59, 155–166. https://doi.org/10.1134/S102144371202015X
Tvorogova V.Ye., Osipova M.A., Dodueva I.Ye., Lutova L.A. (2012). The interaction of transcription factors and phytohormones in the regulation of the activity of meristems in plants. Ecological Genetics, 10(3), 28–40. (In Russian)
Totskii V.M., Dyachenko L.F., Muterko O.F. et al. (2012). Genetic determination and function of RR proteins, regulators of photoperiodic reactions, and circadian rhythms in plants. Cytol. Genet., 46, 319–334. https://doi.org/10.3103/S009545271205009X
Fedenko E.P., Agamalova S.R., Koksharova T.A. (1999). Transmission of the phytochrome signal and photoperiodism. Usp. Sovrem. Biol., 119(1), 56–69. (In Russian)
Fedorenko O.M., Savushkin A.I. (2006). Genetic aspects of phytochrome regulation of photomorphogenesis processes in higher plants. Usp. Sovrem. Biol., 126(2), 201–212. (In Russian)
Schogolev A.S., Zhmurko V.V. (2015). Growth of tomatoes (Lycopersicon esculentum Mill.) in field upon regulation of phytochrome activity in seedlings. Plant Physiology and Genetics, 47(3), 208–215. (In Ukrainian)
Casal J.J. (2013). Photoreceptor signaling networks in plant response to shade. Annu. Rev. Plant Biol., 64, 403-427. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120221
Franklin K.A., Quail P.H. (2010). Phytochrome functions in Arabidopsis development. J. Exp. Botany, 61, 11–24. https://doi.org/10.1093/jxb/erp304
Franklin K.A., Whitelam G.C. (2005a). The signal transducing photoreceptors of plants. Int. J. Dev. Biol., 49, 653–664. https://doi.org/10.1387/ijdb.051989kf
Franklin K.A., Whitelam G.C. (2005b). Phytochromes and shade-avoidance responses in plants. Ann Bot., 96(2), 169–175. https://doi.org/10.1093/aob/mci165
Kami C., Lorrain S., Hornitsshek P., Fankhauser C. (2010). Light-regulation plant growth and development. Curr. Top. Dev. Biol., 91, 29–66. https://doi.org/10.1016/S0070-2153(10)91002-8
Osugi A., Itoh H., Ikeda-Kawakatsu K. et al. (2011). Molecular dissection of the roles of phytochrome in photoperiodic flowering in rice. Plant Physiology, 157, 1128–1137. https://doi.org/10.1104/pp.111.181792
Parks B.M. (2003). The red side of photomorphogenesis. Plant Physiology, 133, 1437–1444. https://doi.org/10.1104/pp.103.029702
Quail P.H. (2010). Phytochromes. Current Biology, 20(12), R504–R507. https://doi.org/10.1016/j.cub.2010.04.014
Singh R.J. (2016). Plant cytogenetics. CRC PRESS. 528 р.
Wang H., Wang H. (2015). Phytochrome signaling: time to tighten up the loose ends. Molecular Plant, 8, 540–551. https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.11.021
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
