Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму
Досліджено динаміку накопичення транскриптів РІР2- гену аквапорину в листках S. latifolium протягом доби за допомогою методу ПЛР в реальному часі. Об'єктами досліджень були повітряно-водні та суходольні рослини S. latifolium, які росли в природних умовах на р. Псьол в околицях м. Велика Багачка...
Saved in:
| Published in: | Український ботанічний журнал |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178472 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму / Д.А. Блюма // Український ботанічний журнал. — 2017. — Т. 74, № 1. — С. 80-85. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859790637111443456 |
|---|---|
| author | Блюма, Д.А. |
| author_facet | Блюма, Д.А. |
| citation_txt | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму / Д.А. Блюма // Український ботанічний журнал. — 2017. — Т. 74, № 1. — С. 80-85. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Український ботанічний журнал |
| description | Досліджено динаміку накопичення транскриптів РІР2- гену аквапорину в листках S. latifolium протягом доби за допомогою методу ПЛР в реальному часі. Об'єктами досліджень були повітряно-водні та суходольні рослини S. latifolium, які росли в природних умовах на р. Псьол в околицях м. Велика Багачка Полтавської області. Найвищий рівень експресії PIP2-гену спостерігався з 6:00 до 12:00 год у повітряно-водних та суходольних рослин і поступово знижувався до кінця дня. Динаміка експресії гену РІР2-аквапорину подібна такій в повітряно-водних та суходольних рослин протягом доби, не зважаючи на різні умови водозабезпечення рослин і корелює зі зміною інтенсивності транспірації в листках обох рослин.
Исследована динамика накопления транскриптов РIР2-гена аквапорина в листьях S. latifolium в течение суток с помощью метода ПЦР в реальном времени. Объектами исследований были воздушно-водные и суходольные растения S. latifolium, которые произрастали в естественных условиях на р. Псел в окрестностях г. Большая Багачка Полтавской области. Самый высокий уровень экспрессии PIP2-гена наблюдался с 6:00 до 12:00 ч у воздушно-водных и суходольных растений и постепенно снижался до конца дня. Динамика экспрессии гена РIР-аквапорина одинакова у воздушно-водных и суходольных растений в течение суток, несмотря на разные условия их водоснабжения и коррелирует с изменением интенсивности транспирации в листьях обоих растений.
The dynamics of PIP-transcripts accumulation in S. latifolium leaves during twenty-four hours was demonstrated using RT-PCR method. Sium latifolium plants were sampled in nature in the Psyol River (aquatic plants) and on the riverside (terrestrial plants) near Velyka Bagachka settlement (Poltava Region, Ukraine). The highest level of PIP-expression observed during 6 am to 12 pm in both aerial-aquatic and terrestrial plants, and it gradually decreased to the end of the daylight hours. We assume that PIP-aquaporin gene expression increase in the beginning of daylight hours is the result of increased demand of plant for water since the transpiration rate increased at this time.
|
| first_indexed | 2025-12-02T11:41:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
80 Ukr. Bot. J., 2017, 74(1)
Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин
Plant Physiology, Biochemistry, Cell and Molecular Biology
doi: 10.15407/ukrbotj74.01.080
Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках
Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму
Дмитро А. БЛЮМА
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
вул. Терещенківска, 2, Київ 01004, Україна
dbluma@ukr.net
Blyuma D.A. Diurnal dynamics of PIP2-aquaporin gene expression in leaves of aerial-aquatic and terrestrial plants of Sium
latifolium (Apiaceae) under different water supply. Ukr. Bot. J., 2017, 74(1): 80–85.
M.G. Kholodny Institute of Botany, National Academy of Sciences of Ukraine
2, Tereshchenkivska Str., Kyiv 01004, Ukraine
Abstract. The dynamics of PIP-transcripts accumulation in S. latifolium leaves during twenty-four hours was demonstrated
using RT-PCR method. Sium latifolium plants were sampled in nature in the Psyol River (aquatic plants) and on the riverside
(terrestrial plants) near Velyka Bagachka settlement (Poltava Region, Ukraine). The highest level of PIP-expression observed
during 6 am to 12 pm in both aerial-aquatic and terrestrial plants, and it gradually decreased to the end of the daylight hours.
We assume that PIP-aquaporin gene expression increase in the beginning of daylight hours is the result of increased demand of
plant for water since the transpiration rate increased at this time.
Keywords: aquaporins, gene expression, water deficit
Вступ
Згід но до су час них уяв лень, вода над хо дить у рос-
ли ну трьо ма шля ха ми: 1) по апо пласту (во да ру ха-
єть ся по між клі тин но му просто ру); 2) по сим пласту
(во да ру ха єть ся че рез ци то плаз му клі тин по плаз-
мо дес мах); 3) вода ру ха єть ся від клі ти ни до клі ти ни
че рез ци то плаз ма тич ну мем бра ну (Johansson et al.,
2000).
Ві до мо, що про цес транс пор ту води че рез ци то-
плаз ма тич ну мем бра ну за без пе чу ють зде біль шо го
ак ва по ри ни, які є мем бран ни ми біл ка ми, що фор-
му ють спе ціа лі зо ва ні вод ні ка на ли (Luu, Maurel,
2005). На да ний час чис ло ві до мих ак ва по ри нів
пе ре ви щує двісті, при чо му знач ну час ти ну ста-
нов лять ак ва по ри ни рос лин. У ге но мі Arabidopsis
thaliana (L.) Heynh. зна йде но 35 ге нів, які ко ду ють
ак ва по ри ни, в Zea mays L. – 33 гени (Jang et al.,
2004; Maurel et al., 2008). Най чи сель ні ша ро ди на
ак ва по ри нів у рос лин – це РІР-ак ва по ри ни (ак ва-
по ри ни ци то плаз ма тич ної мем бра ни), яка ді лить ся
на 2 під ро ди ни: РІР1 та РІР2. Ак ва по ри ни під ро-
ди ни РІР2 ха рак те ри зу ють ся знач но біль шою вод-
© Д.А. БЛЮМА, 2017
ною про пу ск ною здат ністю ніж РІР1-ак ва по ри ни
(Chaumont et al., 2000)
Ос кіль ки РІР-ак ва по ри ни ві ді гра ють важ ли-
ву роль у транс пор ті води крізь ци то плаз ма тич ну
мем бра ну, рі вень екс пре сії їх ніх ге нів може бу ти
од ним з ме ха ніз мів ре гу ля ції внут рішньо клі тин-
но го вод но го ба лан су під час адап та ції рос ли ни
до змін вод но го ре жи му. Зруч ним об'єктом для
до слі джен ня впли ву по мір но го вод но го де фі ци ту
на екс пре сію ге нів ак ва по ри нів є по віт ря но-вод ні
рос ли ни (ге ліо фі ти), які мо жуть та кож зроста ти на
су хо до лі, по бли зу во дойм, де су хо доль ні рос ли ни
зна хо дять ся в умо вах по мір но го вод но го де фі ци ту,
по рів ня но з по віт ря но-вод ни ми, про тя гом он то ге-
не зу. В по пе редньо му до слі джен ні ми вия ви ли під-
ви ще ний рі вень екс пре сії гену РІР2-ак ва по ри нів у
лист ках су хо доль них рос лин на фа зах ве ге та ції: бу-
то ні за ції–цві тін ня та цві тін ня–пло до но шен ня за
умов по мір но го вод но го де фі ци ту про тя гом трьох
ро ків та зро би ли ви сно вок, що ак ва по ри ни ро ди ни
РІР бе руть участь в адап та ції рос лин до змін вод но-
го ре жи му в при род них умо вах (Bliuma, 2010).
У да ній ро бо ті ми пос та ви ли за мету до слі ди ти
до бо ву ди на мі ку екс пре сії гену РІР2-ак ва по ри-
https://doi.org/10.15407/ukrbotj74.01.080
mailto:dbluma@ukr.net
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
81Укр. бот. журн., 2017, 74(1)
ну в су хо доль них і по віт ря но-вод них рос лин Sium
latifolium L. та з'ясувати, чи є різ ни ця між ними в
ди на мі ці екс пре сії цих ге нів.
Матеріали та методи
Об'єктами до слі джень були рос ли ни Sium latifolium,
які рос ли в при род них умо вах на р. Псьол в око-
ли цях м. Ве ли ка Ба гач ка Пол тавської обл. Рос ли-
ни цьо го виду є ба га то річ ни ми, утво рю ють по взу чі
під зем ні па го ни і до б ре роз мно жу ють ся ве ге та тив-
но. Зав дя ки сво їй ви со кій адап тив ній пластич ності
рос ли ни S. latifolium нор маль но ве ге ту ють як в при-
бе реж ній вод ній зоні, так і на су хо до лі (Sytnyk et al.,
2003). До слі джен ня про во ди ли в 3-х біо ло гіч них та
3-х ана лі тич них по втор ностях. Ма те рі ал зби ра ли в
лип ні з трьох по віт ря но-вод них і трьох су хо доль-
них рос лин. З кож ної рос ли ни бра ли по три листка
2–3-го яру су ва гою 80–100 мг. Лист ки зби ра ли
про тя гом 24 год з ін тер ва лом у 3 год, по чи наю чи з
шос тої го ди ни ран ку та за ну рю ва ли в рід кий азот.
Для ви зна чен ня за галь но го вмісту води й су хої ре
чо ви ни в ор га нах рос лин. Сиру ма су 1 г ви сі чок лист-
ко вих пласти нок без се ред ніх жи лок зва жу ва ли на
тор сій них те ре зах WT-4000 без по се редньо в польо-
вих умо вах, по мі ща ли в бюк си з по пе редньо ви зна-
че ною ма сою, ви су шу ва ли в су шиль ній шафі при
85 °С до ста ло го, з точ ністю 0,00003 г, зна чен ня, ви-
зна че но го на ана лі тич них те ре зах ВЛР-200, і ви ра-
жа ли у від сот ках (Vekirchyk, 1984).
Від нос ний вміст води. Ви ра хо ву ва ли як від но-
шен ня різ ни ці си рої та су хої маси ви сі чок лист ків
до різ ни ці си рої маси ви сі чок, на си че не них дис-
тильо ва ною во дою, та їхньої су хої маси, ви ра же-
не у від сот ках згід но до рів нян ня: ВВВ = [(си ра
маса–су ха маса) / (на си че на во дою сира ма са–су ха
маса)]·100 (Vekirchyk, 1984).
Ви зна чен ня за галь но го вмісту води й су хої ре чо ви
ни в грун ті, на яко му зроста ли до слі джу ва ні рос ли ни.
На важ ки си рої ре чо ви ни (1 г) по мі ща ли в бюк си з
по пе редньо ви зна че ною ма сою, ви су шу ва ли в су-
шиль ній шафі при 103 °С до ста ло го, з точ ністю
0,00003 г, зна чен ня, ви зна че но го на ана лі тич них
те ре зах ВЛР-200, і ви ра жа ли у від сот ках (Vekirchyk,
1984).
Вод ний по тен ці ал клі тин лист ків. Ви зна ча ли ме-
то дом стру ми нок, що грун ту єть ся на ви зна чен ні
кон цен тра ції роз чи ну са ха ро зи, яка не змі ню єть ся
пі сля пе ре бу ван ня в ньо му ви сі чок лист ків до слі-
джу ва но го об'єкту (Vekirchyk, 1984).
Вив чен ня ін тен сив ності транс пі ра ції. Здій сню ва-
ли за ме то дом, роз роб ле ним Л.А. Іва но вим (Ivanov,
1950).
ПЛР в ре аль но му часі. Ви ді лен ня РНК. Про во ди-
ли за до по мо гою TRI-REAGENT (Sigma) за від по-
від ним про то ко лом із дея ки ми змі на ми. Всі роз-
чи ни, що ви ко ристо ву ва лись для ро бо ти з РНК,
були по пе редньо об роб ле ні діе тил пі ро кар бо на том
(DEPC). Рос лин ний ма те рі ал го мо ге ні зу ва ли в рід-
ко му азо ті у від по від ній кіль кості TRI-REAGENT з
роз ра хун ку 1 мл на 100 мг си рої маси лист ка. Цен-
три фу гу ва ли впро довж 10 хв при 12000 g і тем пе-
ра ту рі 4 °С та від би ра ли су пер на тант. Пі сля до да-
ван ня хло ро фор му ви три му ва ли 10 хв за кім нат ної
тем пе ра ту ри та цен три фу гу ва ли (10 хв, 12000 g, 4 °С).
Пре ци пі та цію РНК здій сню ва ли за до по мо гою ізо-
про па но лу про тя гом 24 год при тем пе ра ту рі 4 °С.
Пі сля цен три фу гу ван ня (10 хв, 12000 g, 4 °С) зли ва-
ли су пер на тант та від ми ва ли РНК 75%-ним роз чи-
ном спир ту. Фі наль не цен три фу гу ван ня здій сню-
ва ли про тя гом 5 хв при 7500 g та тем пе ра ту рі 4 °С.
Осад ви су шу ва ли та роз чи ня ли у сте риль ній воді.
Кіль кість РНК ви мі рю ва ли за оп тич ною щіль ністю
при дов жи ні хви лі 260 нм. Мат рич ну РНК ана лі-
зу ва ли за до по мо гою ЗТ-ПЛР-ме то ду (по лі ме раз на
лан цю го ва ре ак ція зво рот ніх транс крип тів), який
про во ди ли за ме то ди кою про то ко лу FERMENTAS
на ам п лі фі ка то рі «Тер цик» (ДНК-тех но ло гия),
та ме то ду ПЛР у ре аль но му часі. Для от ри ман-
ня кДНК, 1 мкг то таль ної РНК та 100 пмоль олі-
го (dT) прай ме ра ін ку бу ва ли 5 хв при 65 °С, далі
до да ва ли 4 мкл 5Х бу фе ру, 1 мкл 10 мМ dNTP mix
(су міш де зок си нук ле о зид три фос фа тів), 1 мкл ін гі-
бі то ру РНКаз та ін ку бу ва ли ще впро довж 5 хв при
37 °С. Пі сля цьо го до да ва ли 1 мкл M-MuLV зво-
ротньої транк ск рип та зи, до во ди ли об'єм ре ак ції
до 20 мкл і ін ку бу ва ли су міш про тя гом 1 год при
42 °С. Зу пи ня ли ре ак цію на грі ван ням до 70 °С
впро довж 10 хв. От ри ма ну кДНК ви ко ристо ву ва ли
для се к ве ну ван ня та по даль шо го про ве ден ня ПЛР
у ре аль но му часі. Ос тан нє про во ди ли на ПЛР-ам-
п лі фі ка то рі в ре аль но му часі Real-Time PCR IQ-
Cycler(Biorad) з ви ко ристан ням на бо ру ре ак ти вів
Maxima SYBR Green/Fluorescein qPCR Master Mix
(2Х), (Fermentas) та прай ме рів, сконст ру йо ва-
них з ви ко ристан ням бази да них NCBI, IDTDNA
та про гра ми ClustalW. Прай ме ри були сконст ру-
йо ва ні на ос но ві ві до мих пос лі дов ностей мРНК
PIP2-ак ва по ри нів дво доль них рос лин (NCBI:
http://library.univer.kharkov.ua/OpacUnicode/index.php?url=/auteurs/view/223296/source:default
82 Ukr. Bot. J., 2017, 74(1)
EU287448.1, AB058680.1, AY189974.1, DQ358107.1,
NM_001111555, AB206102.1, AF118382.1|AF118,
AB012045.1, NM_129273.4, DQ914525.1)
5’ CAC ATT AAC CCG GCG GTG AC-3’
5’ CGC AGA GAA GAC GGT GTA GAC -3’
Ам п лі фі ка цію про во ди ли в ре жи мі, ре ко мен до-
ва но му ви роб ни ком: 95 °°С – 10 хв ,1 цикл; 95 °С –
30 с, 57 °С – 30 с, 72 °C – 1 хв, 25 цик лів; 72 °С – 10 хв,
10 °C – збе рі ган ня.
Про дук ти ЗТ-ПЛР роз ді ля ли у 2%-му ага роз-
но му гелі, ві зуа лі зу ва ли в УФ-світ лі та фо то гра-
фу ва ли за до по мо гою сис те ми ві зуа лі за ції ге лів
(Bio-Vision).
От ри ма на кДНК у по даль шо му була вбу до ва на
в плаз мі ду pJET 1.2/blunt cloning vector (ви роб ник
FERMENTAS) та кло но ва на за до по мо гою шта му
E. coli DH10b. Пі сля кло ну ван ня кДНК була очи-
ще на за до по мо гою на бо ру FlexiPrep (GE Helthcare)
і пре па рат було се к ве но ва но на се к ве на то рі Applied
Biosystems 3130 Genetic Analyzer
Ре зуль та ти та об го во рен ня
Вод ний ба ланс. До слі джен ня вод но го ба лан су рос-
лин S. latifolium по ка за ли, що лист ки по віт ря-
но-вод них рос лин у фазі бу то ні за ції мали за галь-
ний вміст води на 2,3% біль ше, а від нос ний вміст
води – на 5% біль ше по рів ня но з су хо доль ни ми.
Та кож вид но, що по віт ря но-вод ні рос ли ни по рів-
ня но з су хо доль ни ми ха рак те ри зу ва ли ся ви щим
зна чен ням вод но го по тен ціа лу (табл. 1)
За галь ний вміст води в ґрун ті, на яко му зроста-
ли по віт ря но-вод ні рос ли ни на фазі бу то ні за ції,
ста но вив 39,8 ± 0,9% в по рів нян ні 26,3 ± 0,3% для
су хо доль них рос лин. Отже, зраз ки ґрун ту по віт ря-
но-вод них рос лин міс ти ли на 13,5% біль ше води
по рів ня но з су хо доль ни ми.
Та ким чи ном, до слі джен ня за галь но го вмісту
води та су хої ре чо ви ни, які до зво ля ють вия ви ти
за галь ні за ко но мір ності вод но го об мі ну в рос ли-
нах, свід чать про те, що по віт ря но-вод ні рос ли ни
S. latifolium по рів ня но із су хо доль ни ми впро довж
до слі джу ва но го часу ха рак те ри зу ва ли ся ви щим
вмістом води і від по від но ниж чим вмістом су хої
ре чо ви ни.
Ви мі рю ван ня ін тен сив ності транс пі ра ції. З рис. 1
вид но, що ін тен сив ність транс пі ра ції в лист ках по-
віт ря но-вод них рос лин плав но зроста ла з 9:00 до
15:00, а о 18:00 та 21:00 спос те рі га лось її різ ке зни-
жен ня до рів ня, що був о 9:00. Ди на мі ка транс пі-
ра ції в лист ках су хо доль них рос лин про тя гом дня
в ці ло му по вто рю ва ла ди на мі ку по віт ря но вод них
рос лин, але була на тро хи ви що му рів ні, та зроста-
ла не плав но, а з різ ки ми ко ли ван ня ми. Так, о 9:00
вона пе ре ви щу ва ла ін тен сив ність транс пі ра ції по-
віт ря но-вод них рос лин у 3 рази, о 10:30 вона різ-
ко зни жу ва лась май же до рів ня по віт ря но-вод них
рос лин в цей час. Че рез го ди ну, о 11:30, її рі вень
зно ву різ ко зростав, а о 13:00 – різ ко зни жу вав ся.
В 15:00 зно ву рі вень транс пі ра ції під ви щу вав ся, а о
18:00 та 21:00 знач но зни жу вав ся.
Екс пре сія гену РІРак ва по ри ну. От ри ма на роз-
шиф ро ва на пос лі дов ність кДНК пі сля по рів нян-
ня з ві до ми ми пос лі дов ностя ми ак ва по ри нів у базі
NCBI вия ви ла схо жість з ак ва по ри на ми PIP-під-
ро ди ни ін ших рос лин:
Glycyrrhiza uralensis PIP – схо жість 80%.
Schizolobium parahyba PIP2 – схо жість 77%
Juglans regia PIP1;2 – схо жість 77%
Tulipa gesneriana PIP1;2 – схо жість 78%
Таблиця 1. Загальний і відносний вміст води та водний
потенціал клітин у листках повітряно-водних та
суходольних рослин Sium latifolium (фаза бутонізації)
Table 1. Water content, relative water content and cell water
potential in leaves of aquatic and terrestrial plants of Sium
latifolium (budding stage)
Рослини
Загальний вміст води
й сухої речовини,
% біомаси
Відносний
вміст води, %
Водний
потенціал,
МПа
повітряно-
водні
87,0 ± 0,2 96,0 ± 0,6 –0,84 ± 0,02
суходольні 84,7 ± 0,4 91,0 ± 1,4 –0,92 ± 0,2
Рис. 1. Добова динаміка інтенсивності транспірації в
листках повітряно-водних та суходольних рослин Sium
latifolium
Fig. 1 Diurnal transpiration rate in leaves of aerial-aquatic
and terrestrial Sium latifolium plants
83Укр. бот. журн., 2017, 74(1)
З от ри ма них да них вид но, що най ви щий рі вень
екс пре сії РІР-ге ну у су хо доль них рос лин спос те рі-
гав ся в 6:00 та 9:00 год ран ку. О 12:00 рі вень екс пре-
сії дещо зни зив ся (рис. 2). Че рез 3 год, о 15:00 екс-
пре сія знач но зни зи лась, її рі вень скла дав 13,5%
по рів ня но з та ким о 6:00. Че рез 3 год, о 18:00, рі-
вень екс пре сії скла дав всьо го 4,9%. О 21:00 він ста-
но вив 0,38%, о 24:00 – 0,18% рів ня екс пре сії, яка
була о 6:00, у 3:00 насту но го дня він скла дав 2,85%.
Зно ву знач не під ви щен ня рів ня екс пре сії РІР-ге ну
до 92,71% спос те рі га лось о 6:00. У по віт ря но-вод-
них рос лин най ви щий рі вень екс пре сії від бу вав ся
та кож у ран ко вий час – о 6:00 та о 9:00 (рис. 2). У 12:00
рі вень екс пре сії зни жу вав ся і ста но вив 73,34%.
О 15:00 екс пре сія різ ко зни зи лась і ста но ви ла
6,02% рів ня екс пре сії, що спос те рі гав ся о 6:00. Рі-
вень екс пре сії на 18:00 скла дав 2,44%, на 21:00 –
0,38%, на 24:00 – 0,11% та на 3:00 наступ но го дня –
1,84%. У 6:00 він знач но під ви щу вав ся і по вер тав ся
на рі вень, який спос те рі гав ся 24 го ди ни ра ні ше. Як
вид но з от ри ма них ре зуль та тів, ди на мі ка екс пре-
сії РІР-ге ну про тя гом доби по діб на у рос лин, що
зроста ли за різ них умов во до за без пе чен ня. Та ким
чи ном, ми при пус кає мо, що іс нує пев ний ме ха нізм
ре гу ля ції екс пре сії ге нів ак ва по ри нів рос лин про-
тя гом доби.
У лі те ра ту рі на сьо го дні іс нує ба га то ек спе ри-
мен таль них да них сто сов но того, що рі вень екс-
пре сії ге нів ак ва по ри нів знач но під ви щу вав ся за
дії світ ла, що ко ре лю ва ло із зростан ням вод ної
про ник ності ци то плаз ма тич ної мем бра ни (Tyree
et al., 2005; Kim, Steudle, 2007; Voicu et al., 2008;
Nardini et al., 2005; Cochard et al., 2007; Moshelion
et al., 2002). По діб ні до на ших ре зуль та ти було от-
ри ма но при до слі джен ні екс пре сії ге нів ак вапо ри-
ну NtAQP1 у че реш ках лист ків Nicotiana tabacum L.
Най ви щий рі вень екс пре сії NtAQP1 спос те рі гав ся
вран ці, пос ту по во зни жую чись до кін ця світ ло во го
дня (Siefritz et al., 2004). У до слі жен ні до бо вої ди на-
мі ки екс пре сії ге нів McPIP1;1 McPIP2;1 McPIP2;3
у лист ках Mesembryanthemum crystallinum L. було
ви яв ле но, що кіль кість мРНК цих ге нів, на впа ки,
знач но збіль шу ва лась до 15:00 по рів ня но з 12:00 і
про дов жу ва ла зроста ти до 21:00 (Abdeeva, 2008).
Мож ли во, така різ ни ця в ди на мі ці екс пре сії ге-
нів РІР-ак ва по ри нів M. crystallinum та S. latifolium
пов'язана із тим, що ці рос ли ни на ле жать до різ них
еко ло гіч них груп.
Не ви клю че но та кож, що екс пре сія ге нів ак ва-
по ри нів чут ли ва до змі ни ос віт лен ня та зна хо дить-
ся під кон тро лем фі то хром ної сис те ми, яка, як ві-
до мо, ре гу лює екс пре сію ба гатьох світ ло чут ли вих
ге нів у рос лин (Tobin, Silverthorne, 1985). Фі то хром
за дії світ ла здій снює транс дук цію сиг на лу до ядра
клі ти ни і че рез кас кад транс крип цій них фак то-
рів (bHLH-ро ди на, RTF-фак тор, RR-фак тор) та
за до по мо гою нук лео со мо-зв'язуючого ком плек-
су DET1/DDB1 ре гу лює екс пре сію ге нів (Schäfer,
Bowler, 2002).
При пус ка єть ся, що ін тен сив ність екс пре сії ге-
нів ак ва по ри нів ві доб ра жає пот ре бу рос ли ни в за-
без пе чен ні її клі тин во дою про тя гом доби. Так, у
до слі джен ні РІР-ге нів ак ва по ри нів ко ре нів Oryza
sativa L. та кож було ви яв ле но до бо ву ди на мі ку в
Рис. 2. Добова динаміка
накопичення транскриптів
PIP2-аквапорину в
листках повітряно-водних
та суходольних рослин
Sium latifolium:
у.о. – умовні одиниці
(кількість мРНК-
аквапоринів відносно
кількості мРНК бета-
актину)
Fig. 2. Diurnal dynamics
of PIP-gene transcript
accumulation in leaves of
aerial-aquatic and terrestrial
Sium latifolium plants.
у.o. – relative expression
levels normalized to beta-
actin
84 Ukr. Bot. J., 2017, 74(1)
їх ній екс пре сії. По ка за но, що екс пре сія OsPIP2;2,
OsPIP2;3, OsPIP2;4 та OsPIP2;5 ге нів різ ко зроста-
ла на по чат ку світ ло во го пе ріо ду, далі пос ту по во
зни жу ва лась і в тем но во му пе ріо ді три ма лась на
низько му рів ні та зно ву зроста ла на по чат ку наступ-
но го світ ло во го пе ріо ду. Було вста нов ле но, що ди-
на мі ка екс пре сії цих ге нів за ле жа ла від рів ня транс-
пі ра ції, який зростав на по чат ку світ ло во го пе ріо ду
і різ ко зни жу вав ся пі сля настан ня тем но во го. Та-
кож було ви яв ле но, що до бо ва ди на мі ка екс пре сії
різ них ізо форм ак ва по ри нів O. sativa від різ ня лась в
ко ре нях і лист ках (ізо фор ми, ло ка лі зо ва ні в клі ти-
нах ко ре нів – OsPIP2;4 та OsPIP2;5 ха рак те ри зу ва-
лись ко рот ко ча со вим, але знач ним під ви щен ням
екс пре сії на по чат ку світ ло во го пе ріо ду; ізо фор ми,
ло ка лі зо ва ні як в клі ти нах лист ків, так і в клі ти нах
ко ре нів – OsPIP2;1 та OsPIP2;2, ха рак те ри зу ва лись
не знач ним під ви щен ням ес пре сії ге нів із по си-
лен ням ос віт лен ності). Крім того, ав то ри зро би ли
ви сно вок, що до бо ва ди на мі ка екс пре сії РІР-ге нів
O. sativa та кож мен шою мі рою за ле жа ла від цир кад-
но го рит му, ос кіль ки ін тен сив ність екс пре сії РІР-
ге нів, а та кож біл ків-ак ва по ри нів по чи на ла зроста-
ти за дея кий час до по чат ку світ ло вої фази й знач но
зни жу ва лась до по чат ку тем но вої (Sakurai-Ishikawa
et al., 2011).
Наші ре зуль та ти та кож по ка за ли, що най ви щий
рі вень екс пре сії гену ак ва по ри ну в клі ти нах лист-
ків від бу вав ся в пер шій по ло ви ні дня з 6.00 до 12:00
і пос ту по во зни жу вав ся до кін ця дня, тоб то мав
ди на мі ку, по діб ну до екс пре сії РІР-ге нів O. sativa.
Рі вень транс пір ції в лист ках по віт ря но-вод них
та су хо доль них рос лин S. latifolium та кож зростав
у пер шій по ло ви ні світ ло во го дня і до кін ця дня
зни жу вав ся. Ми вва жає мо, що ди на мі ка екс пре сії
гену ак ва по ри ну в лист ках пов'язана із ди на мі кою
ін тен сив ності транс пі ра ції та ос віт лен ня про тя гом
дня, і під ви щен ня рів ня екс пре сії гену ак ва по ри-
ну в пер шій по ло ви ні дня в клі ти нах лист ків по-
віт ря но-вод них та су хо доль них рос лин S. latifolium
ви кли ка но збіль шен ням пот ре би рос лин у воді в
зв'язку із зростан ням ін тен сив ності транс пі ра ції в
цей час.
Ви снов ки
За до по мо гою зконст ру йо ва них нами прай ме рів
впер ше роз шиф ро ва но фраг мент кон сер ва тив ної
ді лян ки РІР2-ге ну ак ва по ри ну у S. latifolium. Вста-
нов ле но, що по віт ря но-вод ні рос ли ни S. latifolium
по рів ня но із су хо доль ни ми ха рак те ри зу ють ся ви-
щим вмістом води і від по від но ниж чим вмістом
су хої ре чо ви ни. Ви яв ле но змі ни в на ко пи чен ні
транс крип тів гену РІР-ак ва по ри нів у лист ках по-
віт ря но-вод них і су хо доль них рос лин S. latifolium
впро довж доби. Рі вень ін тен сив ності транс пі ра-
ції та кож ко ли вав ся про тя гом світ ло во го дня в
лист ках по віт ря но-вод них і су хо доль них рос лин
S. latifolium. Ди на мі ка екс пре сії гену РІР2-ак ва по-
ри ну по діб на в по віт ря но-вод них та су хо доль них
рос лин про тя гом доби, не зва жаю чи на різ ні умо ви
во до за без пе чен ня рос лин і ко ре лює зі змі ною ін-
тен сив ності транс пі ра ції в лист ках обох рос лин.
СПИСОК ПОСИЛАНЬ
Abdeeva A.R. Differential gene expression of Mesem
bryanthemum crystallinum aquaporins under water salt and
copper and zink impact: Cand. Sci. Diss. Abstract, Moscow,
2008, 24 pp. [Абдеева А.Р. Диф ференциальная экспрес
сия генов аквапоринов в растениях Mesembryanthemun
crystallinum L. в условиях солевого стресса и при дей
ствии меди и цинка: автореф. дис. … канд. біол.
наук, Москва, 2008, 24 с.].
Bliuma D. А. Nauk. zap. Ternop. nats. ped. untu, Ser. Biol.,
2010, 45(4): 3–8. [Блюма Д.А. Експресія генів аква-
поринів підгрупи PIP2 в рослинах Sium latifolium L.
в умовах різного водного режиму. Наук. зап. Терноп.
нац. пед. унту, Сер. Біол., 2010., 45(4): 3–8].
Cochard H., Venisse J.-S., Barigah T.S., Brunel N.,
Herbette S., Guilliot A., Tyree M.T., Sakr S. Putative role
of aquaporins in variable hydraulic conductance of leaves
in response to light. Plant Physiol., 2007, 143: 122–133.
Chaumont F., Barrieu F., Jung R., Chrispeels M. Plasma
membrane intrinsic proteins from maize cluster in two
sequence subgroups with differential aquaporin activity.
Plant Physiol., 2000, 122: 1025–1034.
Ivanov L.A., Silina A.A., Tselniker Yu.L. Bot. Zhurn., 1950,
35(2): 75–83. [Иванов Л.А., Силина А.А., Цельни-
кер Ю.Л. О методе быстрого взвешивания для опре-
деления транспирации в естественных условиях.
Бот. журн., 1950, 35(2): 75–83].
Jang J.Y., Kim D.G., Kim Y.O. An expression analysis of
a gene family encoding plasma membrane aquaporins in
response to abiotic stresses in Arabidopsis thaliana. Plant
Mol. Biol., 2004, 54: 713–725.
Johansson I., Karlsson M., Johanson U., Larsson C.,
Kjellbom P. The role of aquaporins in cellular and whole
plant water balance. BBA–Biomemb., 2000, 1465(1–2):
324–342.
Kim Y.X., Steudle E. Light and turgor affect the water
permeability (aquaporins) of parenchyma cells in the
midrib of leaves of Zea mays. J. Experim. Bot., 2007, 58:
4119–4129.
Luu D.T., Maurel C. Aquaporins in a challenging
environment: molecular gears for adjusting plant water
status. Plant Cell Environ., 2005, 28(1): 85–96.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273600001474
http://www.sciencedirect.com/science/journal/00052736/1465/1
85Укр. бот. журн., 2017, 74(1)
Maurel C., Verdoucq L., Luu D.T., Santoni V. Plant
aquaporins: membrane channels with multiple integrated
functions. Annu. Rev. Plant Biol., 2008, 59: 595–624.
Moshelion M., Becker D., Biela A., Uehlein N., Hedrich R.,
Otto B., Levi H., Moran N., Kaldenhoff R. Plasma
membrane aquaporins in the motor cells of Samanea
saman: diurnal and circadian regulation. Plant Cell, 2002,
14: 727–739.
Nardini A., Salleo S., Andri S. Circadian regulation of leaf
hydraulic conductance in sunflower (Helianthus annuus
cv. Margot). Plant Cell Environ., 2005, 28: 750–759.
Reizer J., Reizer A., Saier M. The МІР family of integral
membrane channel proteins: sequence comparisons,
evolutionary relationships, reconstructed pathway of
evolution, and proposed functional differentiation of the
two repeated halves of the proteins. Crit. Rev. Biochem.
Моl. Biol., 1993, 28: 235–257.
Schäfer E., Bowler C., Phytochrome-mediated photopercep-
tion and signal transduction in higher plants. EMBO Rep.,
2002, 3(11): 1042–1048.
Sakurai-Ishikawa J., Murai-Hatano M., Hayashi H.,
Ahamed A., Fukushi K., Matsumoto T., Kitagawa Y.
Transpiration from shoots triggers diurnal changes in
root aquaporin expression. Plant Cell Environ., 2011, 34:
1150–1163.
Siefritz F., Otto B., Bienert G.P., van der Krol A.,
Kaldenhoff R. The plasma membrane aquaporin
NtAQP1 is a key component of the leaf unfolding
mechanism in tobacco. Plant J., 2004, 37: 147–155.
Sytnyk K.M., Baranenko V.V., Belyavskaya N.A.,
Klymchuk D.A., Nedukha E.M. Kletochnye mekhanyzmy
adaptatsyi rastenyi k neblahopryyatnym vozdeystvyyam
ekolohycheskykh faktorov v estestvennykh uslovyyakh.
Ed. E.L. Kordyum, Kyiv: Naukova Dumka, 2003,
277 pp. [Сытник К.М., Бараненко В.В., Беляв-
ская Н.А., Климчук Д.А., Недуха Е.М. Клеточные
механизмы адаптации растений к неблагоприятным
воздействиям экологических факторов в естествен
ных условиях. Ред. Е.Л. Кордюм, Киев: Наук. думка,
2003, 277 с.].
Tobin E., Silverthorne J. Light regulation of gene expression
in higher plants. Annu. Rev. Plant Physiol., 1985, 36:
569–593.
Tyree M.T., Nardini A., Salleo S., Sack L., El Omari B. The
dependence of leaf hydraulic conductance on irradiance
during HPFM measurements: any role for stomatal
response?. J. Experim. Bot., 2005, 56: 737–744.
Vekirchik K.M. Fiziologija roslyn: Praktykum, Kyiv:
Vischa shkola, 1984, 240 pp. [Векірчик К.М. Фізі
ологія рослин: Практикум, Київ: Вища шк., 1984,
240 с.].
Voicu M., Zwiazek J., Tyree M. Light response of hydraulic
conductance in bur oak (Quercus macrocarpa) leaves.
Tree Physiol., 2008, 28: 1007–1015.
Рекомендує до друку Надійшла 10.08.2016
І.В. Косаківська
Блюма Д.А. Добова динаміка експресії гену PIP2-
аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов
різного водного режиму. Укр. бот. журн., 2017, 74(1):
80–85.
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
вул. Терещенківська, 2, Київ 01004, Україна
Досліджено динаміку накопичення транскриптів РІР2-
гену аквапорину в листках S. latifolium протягом доби
за допомогою методу ПЛР в реальному часі. Об'єктами
досліджень були повітряно-водні та суходольні рослини
S. latifolium, які росли в природних умовах на р. Псьол в
околицях м. Велика Багачка Полтавської області. Най-
вищий рівень експресії PIP2-гену спостерігався з 6:00
до 12:00 год у повітряно-водних та суходольних рослин і
поступово знижувався до кінця дня. Динаміка експресії
гену РІР2-аквапорину подібна такій в повітряно-водних
та суходольних рослин протягом доби, не зважаючи на
різні умови водозабезпечення рослин і корелює зі змі-
ною інтенсивності транспірації в листках обох рослин.
Ключові слова: аквапорини, експресія генів, водний
дефіцит
Блюма Д.А. Суточная динамика экспрессии гена PIP2-
аквапорина в листьях Sium latifolium (Apiaceae) в условиях
различного водного режима. Укр. бот. журн., 2017, 74(1):
80–85.
Институт ботаники им. Н.Г. Холодного НАН Украины
ул. Терещенковская, 2, Киев 01004, Украина
Исследована динамика накопления транскриптов
РIР2-гена аквапорина в листьях S. latifolium в течение
суток с помощью метода ПЦР в реальном времени. Объ-
ектами исследований были воздушно-водные и сухо-
дольные растения S. latifolium, которые произрастали в
естественных условиях на р. Псел в окрестностях г. Боль-
шая Багачка Полтавской области. Самый высокий уро-
вень экспрессии PIP2-гена наблюдался с 6:00 до 12:00 ч
у воздушно-водных и суходольных растений и постепен-
но снижался до конца дня. Динамика экспрессии гена
РIР-аквапорина одинакова у воздушно-водных и сухо-
дольных растений в течение суток, несмотря на разные
условия их водоснабжения и коррелирует с изменением
интенсивности транспирации в листьях обоих растений.
Ключевые слова: аквапорины, экспрессия генов,
водный дефицит
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Maurel C%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18444909
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Verdoucq L%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18444909
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Luu DT%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18444909
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Santoni V%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18444909
http://library.univer.kharkov.ua/OpacUnicode/index.php?url=/auteurs/view/223296/source:default
http://library.univer.kharkov.ua/OpacUnicode/index.php?url=/auteurs/view/282934/source:default
http://library.univer.kharkov.ua/OpacUnicode/index.php?url=/auteurs/view/282935/source:default
http://library.univer.kharkov.ua/OpacUnicode/index.php?url=/auteurs/view/282936/source:default
http://library.univer.kharkov.ua/OpacUnicode/index.php?url=/auteurs/view/282937/source:default
file:///F:/%d0%a0%d0%b0%d0%b1%d0%be%d1%82%d0%b0/Botany%20journal/74(1)/%d0%92%d0%b5%d1%80%d1%81%d1%82%d0%ba%d0%b0%201/%d0%91%d0%bb%d1%8e%d0%bc%d0%b0/bliuma-2%d0%b8%d1%81%d0%bf%d1%80.22.02..files/
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-178472 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0372-4123 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T11:41:14Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Блюма, Д.А. 2021-02-19T12:32:08Z 2021-02-19T12:32:08Z 2017 Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму / Д.А. Блюма // Український ботанічний журнал. — 2017. — Т. 74, № 1. — С. 80-85. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 0372-4123 DOI: https://doi.org/10.15407/ukrbotj74.01.080 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178472 Досліджено динаміку накопичення транскриптів РІР2- гену аквапорину в листках S. latifolium протягом доби за допомогою методу ПЛР в реальному часі. Об'єктами досліджень були повітряно-водні та суходольні рослини S. latifolium, які росли в природних умовах на р. Псьол в околицях м. Велика Багачка Полтавської області. Найвищий рівень експресії PIP2-гену спостерігався з 6:00 до 12:00 год у повітряно-водних та суходольних рослин і поступово знижувався до кінця дня. Динаміка експресії гену РІР2-аквапорину подібна такій в повітряно-водних та суходольних рослин протягом доби, не зважаючи на різні умови водозабезпечення рослин і корелює зі зміною інтенсивності транспірації в листках обох рослин. Исследована динамика накопления транскриптов РIР2-гена аквапорина в листьях S. latifolium в течение суток с помощью метода ПЦР в реальном времени. Объектами исследований были воздушно-водные и суходольные растения S. latifolium, которые произрастали в естественных условиях на р. Псел в окрестностях г. Большая Багачка Полтавской области. Самый высокий уровень экспрессии PIP2-гена наблюдался с 6:00 до 12:00 ч у воздушно-водных и суходольных растений и постепенно снижался до конца дня. Динамика экспрессии гена РIР-аквапорина одинакова у воздушно-водных и суходольных растений в течение суток, несмотря на разные условия их водоснабжения и коррелирует с изменением интенсивности транспирации в листьях обоих растений. The dynamics of PIP-transcripts accumulation in S. latifolium leaves during twenty-four hours was demonstrated using RT-PCR method. Sium latifolium plants were sampled in nature in the Psyol River (aquatic plants) and on the riverside (terrestrial plants) near Velyka Bagachka settlement (Poltava Region, Ukraine). The highest level of PIP-expression observed during 6 am to 12 pm in both aerial-aquatic and terrestrial plants, and it gradually decreased to the end of the daylight hours. We assume that PIP-aquaporin gene expression increase in the beginning of daylight hours is the result of increased demand of plant for water since the transpiration rate increased at this time. uk Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Український ботанічний журнал Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму Суточная динамика экспрессии гена PIP2-аквапорина в листьях Sium latifolium (Apiaceae) в условиях различного водного режима Diurnal dynamics of PIP2-aquaporin gene expression in leaves of aerial-aquatic and terrestrial plants of Sium latifolium (Apiaceae) under different water supply Article published earlier |
| spellingShingle | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму Блюма, Д.А. Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| title | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму |
| title_alt | Суточная динамика экспрессии гена PIP2-аквапорина в листьях Sium latifolium (Apiaceae) в условиях различного водного режима Diurnal dynamics of PIP2-aquaporin gene expression in leaves of aerial-aquatic and terrestrial plants of Sium latifolium (Apiaceae) under different water supply |
| title_full | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму |
| title_fullStr | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму |
| title_full_unstemmed | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму |
| title_short | Добова динаміка експресії гену PIP2-аквапорину в листках Sium latifolium (Apiaceae) за умов різного водного режиму |
| title_sort | добова динаміка експресії гену pip2-аквапорину в листках sium latifolium (apiaceae) за умов різного водного режиму |
| topic | Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| topic_facet | Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178472 |
| work_keys_str_mv | AT blûmada dobovadinamíkaekspresíígenupip2akvaporinuvlistkahsiumlatifoliumapiaceaezaumovríznogovodnogorežimu AT blûmada sutočnaâdinamikaékspressiigenapip2akvaporinavlistʹâhsiumlatifoliumapiaceaevusloviâhrazličnogovodnogorežima AT blûmada diurnaldynamicsofpip2aquaporingeneexpressioninleavesofaerialaquaticandterrestrialplantsofsiumlatifoliumapiaceaeunderdifferentwatersupply |