Отличия в реорганизации цитоскелета в клетках корней табака у исходного сорта и трансгенной линии с гиперэкспрессией FeSOD1 при засолении

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования - изучить состояние и реакцию элементов цитоскелета (микротрубочек и актиновых филаментов) в клетках корней табака сорта Самсун и его трансгенной линии, экспрессирующий ген FeSOD1 из Arabidopsis thaliana с лидерной последовательностью rbcS гороха для локализации продукта гена в хлоропластах, кодирующих Fe зависимую супероксиддисмутазу, конститутивно индуцирующую внутриклеточный окислительный стресс, путем увеличения пула Н2О2 на продолжительное действие умеренных концентраций NaCl и Na2SO4. Основной гипотезой было выявление положительного защитного действия контролируемого постоянного окислительного стресса на стабильность наиболее чувствительной системы, обеспечивающей рост делением и рост растяжением (тубулиновый цитоскелет), и эффективный внутриклеточный транспорт и стабильность структур (система актиновых филаментов). Электронномикроскопическая и иммуноцитологическая локализация микротрубочкового цитоскелета и актиновых филаментов с использованием антител к тубулину клон DM1α и актину клон 10-В3, выявленных при обработке вторыми антителами конъюгированными с Alexa-488, позволила установить признаки реорганизации и разборки сети актиновых филаментов при действии NaCl и Na2SO4, как у контрольных, так и у трансгенных растений. При этом у трансгенных растений отличия наблюдали и без воздействия, что свидетельствует об эффективности используемого метода для стимуляции защитного ответа. Состояние системы тубулинового цитоскелета и актиновых филаментов может быть индикатором устойчивости трансгенных по FeSOD1 растений к засолению. Установлена связь реорганизации цитоскелета с вакуолизацией особенно при Na2SO4.

Об авторах

Е. Н Баранова

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии;Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева;Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина Российской академии наук

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42;127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49;127276, Москва, ул. Ботаническая, 4

И. А Чабан

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42

Е. М Лазарева

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии;Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: greenpro2007@rambler.ru
127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42;119234, Москва, Ленинские Горы 1, стр. 12

Н. В Кононенко

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42

Л. Р Богоутдинова

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42

Л. В Куренина

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42

А. А Гулевич

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42

П. Н Харченко

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42

Е. А Смирнова

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии;Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 42;119234, Москва, Ленинские Горы 1, стр. 12

Список литературы

  1. Nick P. Microtubules, signaling, and biotic stress // The Plant Journal. 2013. No. 75. P. 309-323. doi: 10.1111/tpj.12102.
  2. Ma X., Liu M. The microtubule cytoskeleton acts as a sensor for stress response signaling in plants // Molecular Biology Reports. 2019. No. 46. P. 5603-5608. doi: 10.1007/s11033-019-04872-x.
  3. Baxter A., Mittler R., Suzuku N. ROS as key players in plant stress signaling // J Exp Bot. 2014. Vol. 65. No. 5. P. 1229-2014. doi: 10.1093/jxb/ert375.
  4. Mhamdi A., Van Breusegem F. Reactive oxygen species in plant development // Development. 2018. Vol. 145. No. 5. Article dev164376. URL: https://journals.biologists.com/dev/article/145/15/dev164376/48468/Reactive- oxygen-species-in-plant- development (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.1242/dev.164376.
  5. ROS-mediated abiotic stress- induced programmed cell death in plants / V. Petrov, J. Hille, B. Mueller- Roeber, et al. // Frontiers in Plant Science. 2015. Vol. 6. No. 69. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2015.00069/full (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.3389/fpls.2015.00069.
  6. Pilon M., Ravet K., Tapken W. The biogenesis and physiological function of chloroplast superoxide dismutases // Biochimica et Biophysica Acta. 2010. Vol. 1807. No. 8. P. 989-998. doi: 10.1016/j.bbabio.2010.11.002.
  7. Ascorbate peroxidase and catalase activities and their genetic regulation in plants subjected to drought and salinity stresses / A. Sofo, A. Scope, M. Nuzzaki, et al. // Int J Nol Sci. 2015. No. 16. P. 13561-13578. doi: 10.3390/ijms160613561.
  8. Activity of the photosynthetic apparatus and antioxidant enzymes in leaves of transgenic Solanum lycopersicum and Nicotiana tabacum plants, with FeSOD1 gene / E. N. Baranova, E. K. Serenko, T. I. Balachina, et al. // Russian Agricultural Science. 2010. Vol. 36. No. 4. P. 242-249. doi: 10.3103/S1068367410040075.
  9. Formation of atypical tubulin structures in plant cells as a nonspecific response to abiotic stress / E. N. Baranova, N. K. Christov, L. V. Kurenina, et al. // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2016. Vol. 22. No. 6. P. 987-992. URL: https://www.agrojournal.org/22/06-17.pdf (дата обращения 25.08.2023).
  10. Root cells structural changes induced by salt stress are mitigated in FeSOD transgenic tomato plants / L. R. Bogoutdinova, E. M. Lazareva, I. A. Chaban, et al. // Biology. 2020. Vol. 9. No. 9. Article 297. URL: https://www.mdpi.com/2079-7737/9/9/297 (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.3390/biology9090297
  11. Time and cell-cycle dependent formation of heterogeneous tubulin arrays induced by colchicine in Triticum aestivum root meristem / E. M. Lazareva, V. Y. Polyakov, Y. S. Chentsov, et al. // Cell Biol Intern. 2003. Vol. 27. No. 8. P. 633-646. doi: 10.1016/S1065-6995(03)00120-3.
  12. Disturbance of reactive oxygen species homeostasis induces atypical tubulin polymer formation and affects mitosis in root-tip cells of Triticum turgidum and Arabidopsis thaliana / P. Livanos, B. Galatis, H. Quader, et al. // Cytoskeleton. 2012. No. 69. P. 1-21. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cm.20538 (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.1002/cm.20538.
  13. Livanos P., Galatis B., Aposolakos P. The interplay between ROS and tubulin cytoskeleton in plants // Plant Signaling Behav. 2014. No. 9. Article e28069 Landes Bioscience. URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.4161/psb.28069 (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.4161/psb.28069.
  14. Bennett M. D., Smith J. B. Colchicine- induced paracrystals in the tapetum of wheat anthers // J Cell Sci. 1979. No. 38. P. 23-32. doi: 10.1242/jcs.38.1.23.
  15. Masurovsky E. B., Horwitz S. B. Ultrastructural effects of colchicne, vinblastibe and taxol in drug-sensitive and multidrug- resistant J774.2 cells // Protoplasma. 1989. No. 148. P. 138-149. doi: 10.1007/BF02079333.
  16. Wang C., Li J., Yuan M. Salt tolerance requires cortical microtubule reorganization in Arabidopsis // Plant Cell Physiol. 2007. No. 48. P. 1534-1547. doi: 10.1093/pcp/pcm123.
  17. The microfilament cytoskeleton plays a vital role in salt and osmotic stress tolerance in Arabidopsis / C. Wang, L. Zhang, M. Yuan, et al. // Plant Biology. 2009. Vol. 12. No. 1. P. 70-78. doi: 10.1111/j.1438-8677.2009.00201.x.
  18. Disrupted actin dynamics trigger an increment in the reactive oxygen species levels in the Arabidopsis root under salt stress / S. G. Liu, D. Z. Zhu, G. H. Chen, et al. // Plant Cell Rep. 2012. No. 31. P. 1219-1226. doi: 10.1007/s00299-012-1242-z.
  19. Lipid signaling requires ROS production to elicit actin cytoskeleton remodelling during plant innate immunity / L. Cao, W. Wang, W. Zhang, et al. // Int J Mol Sci. 2022. No. 23. Article 2447. URL: https://www.mdpi.com/1422-0067/23/5/2447 (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.3390/ijms23052447.
  20. Actin depolymerization is able to increase plant resistance against pathogens via activation of salicylic acid signalling pathway / H. Leontovycova, T. Kalachova, L. Trda, et al. //Scientific Reports. 2019. No. 9. Article 10397. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-019-46465-5 (дата обращения 25.08.2023). doi: 10.1038/s41598-019-46465-5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».