Вы здесь

Вплив аміпрофосметилу і трифлюраліну на стан мікротрубочок, поділ клітин і ріст коренів у чутливих та стійких до цих гербіцидів рослин

Автор: 
Кундельчук Оксана Петрівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
0402U003600
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
ПОРУШЕННЯ РОСТУ, МОРФОЛОГІЇ І ПОДІЛУ КЛІТИН АНТИМІКРОТРУБОЧКОВИМИ РЕЧОВИНАМИ

Деякі речовини (наприклад, рослинні алкалоїди - колхіцин, подофілотоксин, вінбластин, гербіциди - аміпрофосметил, трифлюралін, оризалін, фунгіциди - нокодазол, тіабендазол, беноміл), спроможні специфічно зв`язуватись з молекулами тубуліну, що призводить до порушення процесів полімеризації мікротрубочок de novo і до деполімеризації мікротрубочкових структур, які вже існують [8]. Крім цього, ряд речовин (наприклад, фунгіцид грізеофульвін, фенілкарбаматні гербіциди ізопропіл-N-фенілкарбамат, хлорізопропіл-N-фенілкарбамат) здатні викликати пошкодження центрів організації мікротрубочок (ЦОМТів) у клітинах, що призводить до фрагментації ЦОМТів і до дезорієнтації мікротрубочок, які формуються [8].
При пошкодженні структури мікротубочок і/або центрів організації мікротрубочок антимікротрубочковими речовинами відбувається порушення і їх функцій, що проявляється, зокрема, в пошкодженні поділу клітин і у порушенні процесів формоутворення в тканинах рослини [26, 30].

2.1. Порушення росту і морфології клітин речовинами з антимікротрубочковим механізмом дії
При дії антимікротрубочкових речовин на корені інтактних рослин і на клітини в культурі in vitro розвивається морфологічна реакція (т. з. свелінг), яка проявляється в збільшенні діаметра кореня або в збільшенні діаметра клітин, які культивуються [84-87]. Незважаючи на багаточисельні дослідження процесу свелінгу, на сьогодняшній день немає єдиної точки зору на механізми розвитку цієї морфологічної реакції. Відомо, що свелінгових деформацій можуть зазнавати як клітини зони елонгації коренів і клітини суспензійної культури, які ростуть полярно, так і клітини меристематичної зони кореня, які ростуть ізодіаметрично [26, 30, 84, 87-89]. При цьому дослідники припускають, що рослинний організм при формуванні свелінгу реалізує дві різні стратегії відповіді - в клітинах, які ростуть ізодіаметрично, і в клітинах, які ростуть анізодіаметрично [30].

2.1.1. Механізми формування свелінгу у клітинах, які ростуть полярно
Як згадувалось раніше, формування свелінгу відбувається при обробці рослин речовинами, які деполімеризують мікротрубочки. Так, зміна полярності росту клітин коренів Arabidopsis thaliana, яка викликається обробкою оризаліном, відбувається при частковій або повній (в залежності від концентрації речовини) деполімеризації кортикальних мікротрубочок [30]. З іншого боку, обробка таксолом, речовиною, яка стабілізує мікротрубочки [90-91], також викликає свелінгові деформації у клітинах зони елонгації коренів Arabidopsis thaliana [30] і клітинах суспензійної культури Vicia hajastana [87], які ростуть полярно. У зв`язку з цим було зроблено припущення, що для нормального функціонування кортикальних пучків мікротрубочок важливим є збереження їх динаміки, і саме внаслідок порушення динаміки мікротрубочок формується свелінг у клітинах, які ростуть полярно [87].
Показано, що формування кореневого свелінга також можливо отримати внаслідок обробки коренів рослин інгібіторами протеїнфосфатаз (окадаєвою кислотою, калікуліном А, кантарідином) або інгібітором протеїнкінази стауроспорином [92-93]. При цьому за допомогою непрямого імунофлуоресцентного аналізу в клітинах були виявлені багаточисельні радіально розташовані перінуклеарні мікротрубочки, тоді як кортикальних мікротрубочки були повністю відсутні. Таким чином, обробка коренів інгібіторами фосфорилювання і дефосфорилювання білків призводить до розвитку кореневого свелінгу внаслідок порушення організації кортикальних мікротрубочок. Цікаво відзначити, що описані мутантні рослини, дефектні по полярності росту клітин і по морфогенезу, у яких присутні багаточисельні ендоплазматичні мікротрубочки, проте, втрачена спроможність до організації кортикальних мікротрубочок [59, 61, 94].
Відомо, що для організації кортикальних мікротрубочок важливими є взаємодії між мікротрубочками per se, між мікротрубочками, плазматичною мембраною і клітинною стінкою. Порушення будь-якого з цих компонентів взаємодії може призводити до відсутності організації кортикальних мікротрубочок і, як наслідок, до неконтрольованого клітинного росту [61, 95]. Просторово-часовий контроль організації мікротрубочок здійснюється центрами організації мікротрубочок [34, 96], і такі центри нуклеації мікротрубочок знайдені в безпосередій близькості з плазматичною мембраною [5, 97]. Відомо, що асоціація мікротрубочок з плазматичною мембраною здійснюється через білки, чутливі до деполімеризації. Зокрема, було знайдено, що білок, споріднений ?-тубулину, концентрується в кортексі клітин коренів сої і цибулі [36].
Таким чином, фактори, які викликають деполімеризацію мікротрубочок, повинні викликати також і їх від`єднання від плазматичної мембрани [98] і, як наслідок, призводити до дезорганізації кортикальних мікротрубочок. У зв`язку з вищевикладеним цікаво відзначити, що речовини, які порушують структуру ЦОМТів, також як і речовини, які порушують структуру мікротрубочок, здатні викликати розвиток свелінгових деформацій. Так, обробка суспензійної культури Acer pseudoplatanus фенілкарбаматами - карбетамідом, профамом, хлорпрофамом - призводить до збільшення розмірів клітин, які культивуються [99]. Інкубація проростків Avena sativa L. в присутності профама супроводжується формуванням кореневого свелінгу [100]. При цьому відомо, що фенілкарбаматні гербіциди безпосередньо діють на ЦОМТи, порушуючи орієнтацію мікротрубочок, які формуються [101].
Чому ж саме організація кортикальних мікротрубочок є такою важливою для встановлення полярного росту клітин? Відомо, що орієнтація кортикальних мікротрубочок визначає орієнтацію целюлозних мікрофібрил, а від характеру відкладення знов синтезованих целюлозних мікрофібрил залежить напрямок росту клітини і, таким чином, клітинна форма [2, 50, 55, 102-105]. Проте, в роботі T. Muratа і M. Wada [106] показано, що обробка АПМ або колхіцином призводить до деполімеризації мік