Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами

Изучена динамика индуцированного накопления каллозы в клетках томатов. Методами флюоресцентной микроскопии исследована локализация каллозы в клетках и оптимизировано время ее количественного определения. Установлено количество каллозы в клетках томатов при их обработке разными биотическими элиситора...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2008
Main Authors:	Емельянов, В.И., Кравчук, Ж.Н., Поляковский, С.А., Дмитриев, А.П.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2008
Subjects:	Оригинальные работы
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8080
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:	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами / В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев // Цитология и генетика. — 2008. — Т. 42, № 2. — С. 21-28. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860006730061053952
author	Емельянов, В.И. Кравчук, Ж.Н. Поляковский, С.А. Дмитриев, А.П.
author_facet	Емельянов, В.И. Кравчук, Ж.Н. Поляковский, С.А. Дмитриев, А.П.
citation_txt	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами / В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев // Цитология и генетика. — 2008. — Т. 42, № 2. — С. 21-28. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
collection	DSpace DC
description	Изучена динамика индуцированного накопления каллозы в клетках томатов. Методами флюоресцентной микроскопии исследована локализация каллозы в клетках и оптимизировано время ее количественного определения. Установлено количество каллозы в клетках томатов при их обработке разными биотическими элиситорами. Установлена нелинейная зависимость отложения каллозы от концентрации олигомеров хитина, содержащих 3–5 остатков N-ацетилглюкозамина и пропорциональное увеличение содержания каллозы в клетках при повышении концентрации димера хитина и хитозана в культуральной среде. Вивчено динаміку накопичення калози в клітинах томатів. Методами флуоресцентної мікроскопії досліджено локалізацію калози в клітинах та оптимізовано час її кількісного визначення. Встановлено кількість накопиченої калози при обробці клітин різними біотичними еліситорами. Визначено нелінійну залежність відкладання калози від концентрації олігомерів хітину, які складаються з 3–5 залишків N-ацетилглюкозаміну, та пропорційне збільшення накопичення калози в клітинах, при підвищенні концентрації димера хітину та хітозану в культуральному середовищі. Time-course of induced accumulation of callose in tomato cells has been studied. Localization of callose in L. esculenthum cells was investigated by fluorescent microscopy technique, and the optimal time for its determination was found. Callose accumulation in tomato cells treated with different biotic elicitors was determined. Nonlinear dependence between callose accumulation and concentration of chitin oligomers (with 3–5 N-acetylglucosamine fragments) was established. Increasing of callose accumulation in tomato cells was proportional to the increase of concentration of chitin dimer and chitosan in the culture medium.
first_indexed	2025-12-07T16:38:47Z
format	Article
fulltext	21ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 Изучена динамика индуцированного накопления кал� лозы в клетках томатов. Методами флюоресцентной микроскопии исследована локализация каллозы в клетках и оптимизировано время ее количественного определения. Установлено количество каллозы в клетках томатов при их обработке разными биотическими элиситорами. Установлена нелинейная зависимость отложения калло� зы от концентрации олигомеров хитина, содержащих 3–5 остатков N�ацетилглюкозамина, и пропорциональ� ное увеличение содержания каллозы в клетках при повы� шении концентрации димера хитина и хитозана в куль� туральной среде. Введение. Растения в природе окружены огромным количеством потенциально патоген� ных микроорганизмов, однако устойчивы к большинству из них [1]. Это определяется способностью растений своевременно распоз� навать метаболиты проникающего патогена – биотические элиситоры [2]. Благодаря системе вторичных мессенджеров происходит последо� вательная трансдукция элиситорного сигнала в клетке, что вызывает изменения процессов фосфорилирования/дефосфорилирования бел� ков [3], активацию факторов регуляции транс� крипции и экспрессию защитных генов [4]. Одной из наиболее важных защитных реак� ций растительных клеток на биотический стресс является механическое укрепление кле� точной стенки за счет отложения β�1,3�глюка� на – каллозы [5]. Уже через 20 мин после рас� познавания рецепторами плазматической мем� браны водорастворимых элиситоров патогена в растительных клетках обнаруживаются первые вкрапления каллозы [6, 7]. Ее роль как актив� ной защитной реакции в ответ на инфицирова� ние хорошо иллюстрирует образование «пап� пил» – утолщений клеточной стенки растения, которые препятствуют проникновению расту� щей гифы гриба [8, 9]. Каллоза откладывается на внешней стороне плазматической мембра� ны, смежной с клеточной стенкой [10, 11]. Яр� ким примером защитного действия каллозы является «запечатывание» плазмодесм уже че� рез несколько минут после инфицирования клеток вирусами [12]. В процессе цитокинеза каллоза накапливается в местах образования клеточной стенки между сестринскими клет� ками, а также образуется при механическом повреждении клеток на первом этапе репара� ции их структур [8]. Каллоза впервые обнаружена более ста лет назад. Ее химическая структура была изучена значительно позже Аспинелем и Кеслером [1]. Оказалось, что это линейный β�1,3�глюкан, отличающийся по структуре от целлюлозы, главного компонента клеточных стенок расте� ний. Обнаружено, что в процессе образования каллозы принимает участие β�1,3�глюкансин� таза (калозосинтаза ІІ), которая является трансмембранным белком плазматической мембраны [6]. Результаты многих исследова� ний свидетельствуют о том, что около 80 % индуцированного накопления каллозы явля� ется кальций�зависимым процессом, причем УДК 581.1:581.2:581.137.3:576.3 В.И. ЕМЕЛЬЯНОВ, Ж.Н. КРАВЧУК, С.А. ПОЛЯКОВСКИЙ, А.П. ДМИТРИЕВ Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, 03143, Киев, ул. Заболотного, 148 E�mail: dmyt@iatp.org.ua ОТЛОЖЕНИЕ КАЛЛОЗЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ КЛЕТОК ТОМАТОВ (LYCOPERSICON ESCULENTUM L.) БИОТИЧЕСКИМИ ЭЛИСИТОРАМИ © В.И. ЕМЕЛЬЯНОВ, Ж.Н. КРАВЧУК, С.А. ПОЛЯКОВСКИЙ, А.П. ДМИТРИЕВ, 2008 22 В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 для ее синтеза в клетках необходимо измене� ние ионной проводимости плазмалеммы [13] и процессов фосфорилирования/дефосфори� лирования белков [1]. Вместе с тем Нишимура и др. [14] показали, что при быстром отложе� нии каллозы в клетках репрессируются более поздние защитные реакции, которые кодиру� ются ядерным геномом, что предполагает от� сутствие деполяризации плазматической мем� браны и изменения ионных токов [4]. Таким образом, в растительных клетках наряду с кальций�зависимым синтезом каллозы за счет изменения проводимости плазмалеммы может реализовываться и другой механизм, при ко� тором не происходит внутриклеточное увели� чение концентрации ионов кальция за счет периплазматического пула. В этом случае на� копление каллозы может определяться конфор� мационными изменениями каллозосинтазы за счет кальция, поступающего из внутриклеточ� ных депо. По нашему мнению, также не исклю� чена возможность ее аллостерической регуля� ции за счет элиситор�связывающего эффекта, который может вызывать изменение активнос� ти каталитического домена каллозосинтазы. Несмотря на большое количество экспери� ментальных данных, механизм индуцирован� ного накопления каллозы в растительных клетках остается не совсем понятным. Какую роль в реализации того или иного механизма отложения каллозы в клетках играет химичес� кое строение и концентрация биотических элиситоров – остается пока неизвестным. Целью нашей работы было проведение ис� следований индуцированного накопления каллозы у томатов в ответ на обработку клеток отличающимися по химическому строению биотическими элиситорами с использованием полного диапазона их активных концентраций. Материалы и методы. Суспензионная куль� тура. Для получения суспензионной культуры клеток томатов брали 10–12�дневные клетки каллусной ткани, выращивали их в жидкой питательной среде Т+ c фитогормонами БАП (0,6 мг/л) и НУК (3 мг/л). Длительность куль� тивирования клеток в суспензии на протяже� нии пассажа составляла 13–15 сут. Лог�фаза продолжалась от 2 до 9 сут. Клетки инкубиро� вали на ротационном шейкере (60 об/мин) при 25 °С в темноте. Перед использованием в экспериментах суспензию клеток культиви� ровали в течение двух�трех пассажей. Пере� садку осуществляли через каждые 4–6 дней. Индукцию накопления каллозы в суспензи� онной культуре клеток томатов стимулировали добавлением биотических элиситоров олиго� меров хитина (N�ацетилглюкозамин) с разной длиной цепи – от 2 до 5 остатков (Хт2�, Хт3�, Хт4�, Хт5�), а также хитозаном (поли�β�1,4 – D� глюкозамин, 6·106 Da, («Sigma»), приготовлен� ным по методу Каусса [9]. Олигомеры хитина были любезно предоставлены нам проф. Тома� сом Боллером (Базель, Швейцария). Отложение каллозы в клетках томатов изу� чали при помощи люминесцентной микро� скопии при окрашивании анилиновым голу� бым. Готовили 0,1%�ный раствор анилинового голубого (м/о) в 1 М буфере глицин/NaOH (pH 9,5). Краситель к суспензии клеток добав� ляли непосредственно на микроскопическом стекле. Клетки предварительно адгезировали нанесенным на стекло 0,01%�ным раствором поли�L�лизина и выдерживали их во влажной камере в течение 1–1,5 ч, после чего промы� вали дистиллированной водой и оставляли еще на 30 мин. Затем на стеклянные пластин� ки наносили по 10 мкл суспензии клеток и опять выдерживали 40 мин во влажной камере. Микроскопические исследования отложения каллозы проводили при помощи люминесцен� тного микроскопа «ЛОМО» (Санкт�Петербург, Россия). Используя систему фильтров, наблю� дали голубовато�зеленую люминесценцию [9]. Количество каллозы определяли с помощью модифицированного нами метода Каусса [9]. Для этого отбирали 300 мг клеток и ресуспен� дировали в 20 мл свежеприготовленной пита� тельной среды Т+. Добавляли 200 мкл элисито� ра и инкубировали на ротационном шейкере в течение 4,5 ч в темноте. Затем клетки осажда� ли на капроновом фильтре и трижды промывали стерильной дистиллированной водой. Для уда� ления автолюминесцентного материала клетки выдерживали 1 ч в 70%�ном этаноле. Трижды промывали дистиллированной водой. Капро� новый фильтр подсушивали на фильтроваль� ной бумаге. В фарфоровой ступке 300 мг кле� ток гомогенизировали с 3 мл 1 М NaOH. Для растворения каллозы полученный гомогенат выдерживали 15 мин на водяной бане при 80 °С. 23 Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 Остатки клеточных структур осаждали цент� рифугированием (380 g, 5 мин). Для определения содержания каллозы к 200 мкл супернатанта прибавляли 400 мкл 0,01%�ного водного раствора анилинового го� лубого. Раствор приобретал интенсивную фио� летово�красную окраску. После этого к раст� вору добавляли 200 мкл 1 н HCl и 600 мкл 1 М буфера глицин/NaOH (рН 9,5). Окраска раст� вора становилась ярко�голубой. Смесь встря� хивали и помещали на водяную баню. Выдер� живали 20 мин при 50 °С, после чего еще 30 мин при комнатной температуре. Люминес� ценцию раствора измеряли на спектрофлюо� риметре СДЛ�2 («ЛОМО», Россия). Длина волны возбуждения (λэх) составляла 397 нм, длина волны измерений (λem) – 490 нм. Для построения калибровочной кривой использо� вали свежеприготовленный раствор β�1,3�глю� кана – пахимана, растворенного в 1 М NaOH, диапазон концентраций от 2 до 30 мкг/мл. Со� держание каллозы выражали в мкг�экв. пахи� мана/мг белка. Содержание белка в суперна� танте определяли по методу Лоури [16]. Результаты исследований и их обсуждение. Микроскопические исследования показали, что хитозан индуцировал отложение каллозы в суспензионной культуре клеток томатов в кон� центрациях от 0,5 до 2 мг/г. Первые вкрапле� ния каллозы появлялись через 30 мин после добавления элиситора. Участки, содержащие каллозу, имели яркую голубовато�зеленую лю� минесценцию, которая возрастала со временем и достигала максимума своей интенсивности через 10–12 ч после обработки хитозаном (рис. 1, д). Существенным для такого рода эксперимен� тов является время фиксации отложения кал� лозы. В ряде работ показано, что через 5–6 ч после обработки хитозаном в растительных клетках синтезируется значительное количест� во вторичных метаболитов, которые при окра� шивании анилиновым голубым могут быть ошибочно приняты за вкрапления каллозы [6]. Некоторые вторичные метаболиты имеют сход� ные с каллозой спектры эмиссии и экстинкции [9], что существенно влияет на люминесцен� цию клеток и препятствует ее выявлению. По� этому, чтобы достоверно отличить исследуе� мый глюкан от других люминесцирующих веществ, изучение отложения каллозы в клет� ках томатов проводили через 4,5 ч после элиси� тации. Обработка клеток хитозаном показала, что с увеличением его концентрации содержа� ние каллозы в обработанных клетках возраста� ло. Через 4,5 ч после добавления хитозана в концентрации 2 мг/г на поверхности клеток наблюдали многочисленные точечные вкрап� ления каллозы, которые составляли непре� рывные цепочки (рис. 1, в). В клетках, обрабо� танных хитозаном при его концентрации в культуральной среде 1 мг/г, наблюдали лишь точечные вкрапления (рис. 1, б). Добавление наномолярных концентраций (10–10–10–6 М) олигомеров хитина с разной длиной цепи к суспензии L. esculentum индуци� ровало отложение каллозы в клетках томатов. Количество и размер вкраплений каллозы, от� ложенных клетками в ответ на обработку эти� ми элиситорами, не имели четкой линейной зависимости от длины цепи и концентрации. Следует отметить, что во всех эксперименталь� ных образцах, к которым добавляли олигоме� ры хитина, точечных вкраплений каллозы было больше, чем в клетках, обработанных хитоза� ном, но при этом они имели небольшой раз� мер. Вкрапления сосредоточивались практи� чески по всей поверхности клетки (рис. 1, г). В контрольных вариантах наблюдали оди� ночные небольшие вкрапления каллозы, в основном в зонах межклеточного взаимодейст� вия (рис. 1, а). Это, вероятно, связано с конс� титуционной активностью каллозосинтазы, Рис. 1. Микроскопические исследования каллозы через 4,5 ч (а–г) и 10 ч (д) после элиситации: а – контроль; б – хитозан 1 мг/г; в – хитозан 2 мг/г; г – Хт 10–8 М; д – хи� тозан 1 мг/г 24 В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 которая обеспечивает синтез каллозы, необхо� димый для нормального роста и развития кле� ток [9, 15]. Результаты микроскопических исследова� ний индуцируемого хитозаном отложения каллозы показали, что интенсивность ее на� копления в суспензионной культуре клеток томатов зависит от концентрации этого эли� ситора. Увеличение концентрации хитозана выше 2 мг/г существенно не влияло на содер� жание каллозы и интенсивность ее люминес� ценции. При обработке клеток олигомерами хитина было невозможно определить четкий концен� трационный порог, при превышении которого увеличения ее накопления не происходит. В од� них случаях он составлял 10–8 М, в других даже 10–9 М. Таким образом, микроскопические ис� следования не оказались достаточно информа� тивными для установления четкой зависимости количества накопленной каллозы в клетках то� матов от концентрации отдельно взятого эли� ситора, но позволили выбрать оптимальное время для ее дальнейшего количественного оп� ределения. Количество каллозы в суспензионной куль� туре клеток L. esculentum определяли через 4,5 ч после их обработки биотическими элиситора� ми в тех же концентрациях. Полученные ре� зультаты свидетельствуют о том, что индукция накопления каллозы зависела от концентра� ции использованного индуктора. В диапазоне концентраций 0,5–1,5 мг/г хи� тозан индуцировал отложение каллозы в коли� чествах, которые имели зависимость, близкую к линейной (рис. 2). При увеличении концент� рации элиситора выше 1,5 мг/г дальнейшего увеличения индуцируемого отложения калло� зы в клетках не наблюдали. Олигомеры хитина индуцировали отложе� ние каллозы в суспензионной культуре клеток томатов в концентрациях 10–10–10–6 М. Обра� ботка клеток димером хитина (Хт2 ) приводила к постепенному увеличению синтеза каллозы от 6 до 10,7 мкг�экв./мг белка. Максимальное количество каллозы Хт2�фрагмент индуциро� вал при его концентрации в культуре 10–6–10–7 М (рис. 3). Добавление к клеткам олигомера хитина с тремя остатками N�ацетилглюкозамина (Хт3) показало иную картину. При его концентрации 10–10 и 10–9 М количество отложенной в клетках каллозы составляло 7,9 и 8,6 мкг�экв./мг белка соответственно. При добавлении Хт3�элиси� тора в концентрации 10–8 М наблюдали макси� мальное для упомянутого индуктора количество каллозы – 13,3 мкг�экв./мг белка. Дальнейшее повышение его концентрации в культураль� ной среде приводило к снижению накопления каллозы клетками (рис. 4). При добавлении этого элиситора в концентрации 10–7 М коли� чество каллозы в клетках составляло 8,4 мкг� экв./мг белка, а при увеличении его концент� рации в исследуемом образце до 10–6 М – снижалось до 8 мкг�экв./мг белка. Таким об� разом, наивысшую индуцирующую актив� ность этот элиситор проявляет в концентра� ции 10–8 М. Максимальную активность Хт4�элиситора наблюдали в исследуемых образцах при его концентрации 10–9 и 10–8 М. Количество обра� зующейся каллозы при этом составляло соот� ветственно 10,25 и 9,25 мкг�экв./мг белка. Дальнейшее повышение концентрации этого элиситора, как и в случае обработки клеток томатов Хт3�фрагментами, приводило к сниже� нию накопления каллозы (рис. 5). Аналогичную картину наблюдали при добавлении к клеткам олигомеров хитина с пятью остатками N�ацетилглюкозамина (Хт5). В отличие от Хт3� и Хт4�фрагментов, наивыс� шую индуцирующую активность Хт5�элиситор проявлял в концентрации 10–9 М. При его концентрации в суспензии 10–6 М количество Рис. 2. Индукция отложения каллозы хитозаном: по вертикали – каллоза, мкг�экв./мг белка; по горизон� тали – концентрация хитозана, мг/г клеток 25 Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 каллозы в клетках составляло лишь 6,3 мкг� экв./мг белка. Обработка культуры Хт5�эли� ситором в концентрации 10–10 М приводила к накоплению клетками 9,3 мкг�экв./мг белка каллозы, а при повышении его концентрации до 10–9 М количество глюкана достигало мак� симума – 11,6 мкг�экв./мг белка (рис. 6). Дальнейшее увеличение концентрации Хт5� элиситора приводило к постепенному сниже� нию количества образующейся в клетках каллозы. Результаты проведенных экспериментов по� казали, что олигомеры хитина при повышении их концентрации в культуральной среде инду� цировали постепенное увеличение отложения каллозы в клетках. При достижении элиси� тором определенной концентрации количество синтезируемого клетками глюкана начинало постепенно уменьшаться с увеличением кон� центрации индуктора. При сравнении влияния одинаковых кон� центраций олигомеров хитина с разной дли� ной цепи нами отмечена следующая законо� мерность. Добавление олигомеров хитина в концентрации 10–10 М приводило к постепен� ному увеличению накопления каллозы клет� ками (рис. 7). При этом, чем больше была дли� на хитинового фрагмента, тем больше каллозы накапливалось в клетках L. esculentum. Исклю� чением стали экспериментальные образцы, обработанные Хт3� и Хт4�фрагментами. До� бавление к клеткам томатов олигохитиновых фрагментов в концентрации 10–9 М вызывало последующее увеличение отложения каллозы, которое зависело от длины цепи элиситора. Так, при обработке клеток томатов Хт2�фраг� ментом синтезировалось 8 мкг�экв./мг белка, Хт3�фрагментом – 8,4, Хт4�фрагментом – 10,25, Хт5�фрагментом – 11,6 мкг�экв./мг бел� ка (рис. 7). Повышение концентрации олигомеров хи� тина в суспензионной культуре клеток томатов до 10–8 М приводило к увеличению отложения каллозы в пробах, к которым добавляли Хт2� и Хт3�фрагменты, и снижению синтеза каллозы в пробах, к которым добавляли Хт4� и Хт5� фрагменты (рис. 7). При обработке клеток олигомерами хитина в концентрации 10–8 М накопление каллозы в пробах составляло: Хт2� фрагментом – 8,6 мкг�экв./мг белка, Хт3� Рис. 3. Индукция отложения каллозы Хт2�элиситором: по вертикали – каллоза, мкг�экв./мг белка; по горизон� тали – концентрация элиситора, М Рис. 4. Индукция отложения каллозы Хт3�элиситором: по вертикали – каллоза, мкг�экв./мг белка; по горизон� тали – концентрация элиситора, М Рис. 5. Индукция отложения каллозы Хт4�элиситором: по вертикали – каллоза, мкг�экв./мг белка; по горизон� тали – концентрация элиситора, М 26 В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 фрагментом – 13,3 мкг�экв./мг белка. В то же время обработка клеток Хт4�фрагментом вы� зывала отложение каллозы, которое составля� ло 9,25 мкг�экв./мг белка, а Хт5�фрагментом – 7,7 мкг�экв./мг белка (рис. 7). Повышение концентрации олигомеров хи� тина в суспензии клеток томатов до 10–7 М при� водило к последующему увеличению отложения каллозы в пробе, к которой добавляли Хт2�фраг� мент. Количество накопленной клетками калло� зы при этом составляло 10,5 мкг�экв./мг белка. В образцах, к которым прибавляли олигомеры хитина с другой длиной цепи в этой же концен� трации, количество накопленной клетками кал� лозы снижалось при увеличении длины элиси� торного фрагмента (рис. 7). Повышение концентрации олигомерных элиситоров до 10–6 М показало такую же зако� номерность, как и в случае обработки клеток томатов предыдущей концентрацией. После добавления Хт2�фрагмента количество каллозы в клетках возрастало до 10,7 мкг�экв./мг бел� ка, а в клетках, обработанных другими олиго� мерами хитина, продолжало снижаться по сравнению с их действием в концентрации 10–7 М (рис. 7). Таким образом, резюмируя полученные ре� зультаты можно отметить, что при добавлении хитозана к суспензии томатов в концентраци� ях 0,5–2,0 мг/г происходило постепенное уве� личение количества накопленной клетками каллозы с повышением его концентрации в культуральной среде. Обработка клеток олиго� мерами хитина позволила выявить нелиней� ную зависимость накопления каллозы при по� вышении концентрации элиситоров. Исклю� чением стал Хт2�фрагмент, при повышении концентрации которого отложение каллозы в клетках томатов продолжало увеличиваться с повышением его концентрации в культуре, что можно объяснить его более слабой элиси� торной активностью. Однако остается невы� ясненным, с чем связано нелинейное накоп� ление каллозы у томатов при их обработке олигомерами хитина. Не исключено, что уменьшение количества каллозы в клетках томатов при увеличении концентрации олигомеров хитина в культу� ральной среде связано с тем, что элиситоры достигли своего порогового уровня в реакции отложения каллозы. Возможно, что при таком развитии событий в клетках могут происхо� дить опосредованные сигнальными система� ми биохимические изменения, которые, в ко� нечном счете, приводят к формированию более эффективных ответных реакций – син� тезу фитоалексинов и накоплению PR�белков [1]. Результаты наших более ранних работ по� казали, что добавление олигомеров хитина к суспензионной культуре клеток томатов инду� цировало увеличение хитиназной активности [17]. Ингибирование кальциевой сигнальной системы при индуцировании хитиназной ак� Рис. 6. Индукция отложения каллозы Хт5�элиситором по вертикали – каллоза, мкг�экв./мг белка; по горизон� тали – концентрация элиситора, М Рис. 7. Индуцируемое отложение каллозы при обработ� ке клеток разными концентрациями биотических эли� ситоров: по вертикали – каллоза, мкг�экв./мг белка; по горизонтали – концентрация элиситоров (Моль) и хитозана (мг/г клеток) 27 Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 тивности олигомерами хитина существенно снижало активность хитиназы [18]. Блокиров� ка потенциал�зависимых кальциевых каналов и хелатирование периплазматического пула кальция в клетках лука и томатов приводили к значительному снижению накопления калло� зы [15]. Полученные данные свидетельствуют о том, что увеличение концентрации цитозоль� ного кальция за счет поступления его из пе� риплазматического пула является важным условием индукции защитных реакций. Каль� циевая сигнальная система играет ключевую роль в индукции накопления каллозы в клет� ках томатов. Выводы. Нами изучена способность сус� пензионной культуры клеток томатов (L. escu� lentum) накапливать каллозу в ответ на обра� ботку биотическими элиситорами. Различия в накоплении каллозы при обработке томатов активными концентрациями отличающихся по химическому строению элиситоров зави� сят, по�видимому, от механизмов трансдукции сигнала ее синтеза. Пороговые концентрации олигомеров хитина могут вызывать опосредо� ванную сигнальными системами активацию факторов регуляции транскрипции и последу� ющую экспрессию генов более эффективных защитных реакций, что в свою очередь может приводить к уменьшению синтеза каллозы в клетках. SUMMARY. Time�course of induced accumulation of callose in tomato cells has been studied. Localization of cal� lose in L. esculenthum cells was investigated by fluorescent microscopy technique, and the optimal time for its determi� nation was found. Callose accumulation in tomato cells treated with different biotic elicitors was determined. Non� linear dependence between callose accumulation and con� centration of chitin oligomers (with 3–5 N�acetylglu� cosamine fragments) was established. Increasing of callose accumulation in tomato cells was proportional to the increase of concentration of chitin dimer and chitosan in the culture medium. РЕЗЮМЕ. Вивчено динаміку накопичення калози в клітинах томатів. Методами флуоресцентної мікро� скопії досліджено локалізацію калози в клітинах та оптимізовано час її кількісного визначення. Вста� новлено кількість накопиченої калози при обробці клітин різними біотичними еліситорами. Визначено нелінійну залежність відкладання калози від концент� рації олігомерів хітину, які складаються з 3–5 залишків N�ацетилглюкозаміну, та пропорційне збільшення на� копичення калози в клітинах, при підвищенні концен� трації димера хітину та хітозану в культуральному се� редовищі. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Дмитриев А.П. Фитоалексины и их роль в устой� чивости растений. – К.: Наук. думка, 2000. – 208 с. 2. Дмитриев А.П. Сигнальные системы иммунитета растений // Цитология и генетика. – 2002. – 36, № 3. – С. 58–68. 3. Дячок Ю.В., Дмитриев А.П., Гродзинский Д.М. Роль Са2+ как вторичного мессенджера в индукции син� теза фитоалексинов и каллозы в культуре клеток Allium cepa L. // Физиология растений. – 1997. – 44. – С. 385–391. 4. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток рас� тений. – М.: Наука, 2002. – 298 с. 5. Kauss H. Role of the plasma membrane in host�pathogen interactions // The Plant Plasma Membrane – Structure, Function and Molecular Biology. – Berlin : Springer, 1990. – P. 126–143. 6. Kauss H. Callose synthesis // Membranes: Specialized Functions in Plants. – Guildford : Bios Sci. Publ., 1996. – P. 77–92. 7. Aist J.K. Papillae and related wound plugs of plant cells // Annu. Rev. Phytopathol. – 1976. – 14. – P. 145–165. 8. Hong Z., Zhang Z., Olson J.M., Verma D.P. A novel UDP�glucose transferase is part of the callose syn� thase complex and interacts with phragmoplastin at the forming cell plate // Plant Cell. – 2001. – 13. – P. 769–779. 9. Kauss H., Jeblick W., Domard A. The degrees of polimerization and N�acetylation of chitosan determine its ability to elicit callose formation in suspension cells and protoplasts of Catharanthus roseus // Planta. – 1989. – 178. – P. 385–393. 10. Woodward S., Pegg G.F. Rishitin accumulation elicited in resistant and susceptible isolines of tomato by mycelial extracts and filtrates from cultures of Verticillium alboatrum // Physiol. Mol. Plant Pathol. – 1986. – 29. – P. 337–347. 11. Conrath U., Domard A., Kauss H. Chitosan�elicited synthesis of callose and of coumarin derivatives by parsley cell suspensions // Plant Cell Rep. – 1989. – 8. – P. 152–155. 12. Iglesias V.A., Meins F.J. Movement of plant viruses is delayed in a beta�1,3�glucanase�deficient mutant showing a reduced plasmodesmatal size exclusion limit and enhanced callose deposition // Plant J. – 2000. – 21. – P. 157–166. 13. Kudlicka K., Brown R.M. Cellulose and callose biosyn� thesis in higher plants. 1. Solubilization and separation 28 В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2008. № 2 of (1–3) and (1–4)�β�glucan synthase activities from mung bean // Plant Physiol. – 1997. – 115. – P. 643–656. 14. Nishimura M.T., Stein M., Hou B.H., Vogel J.P., Edwards H., Somerville S. Loss of callose synthase result in salicylic acid�dependent disease resistance // Science. – 2003. – 301. – P. 969–972. 15. Ємельянов В.И., Кравчук Ж.Н. Сравнительная ха� рактеристика индукции каллозообразования в сус� пензионных культурах клеток лука и томата // Вісн. Дніпропетр. ун�ту. – 2001. – № 2. – С. 235–241. 16. Скоупс Р. Методы очистки белков : Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 260 с. 17. Ємельянов Ж.Н., Дмитрієв О.П., Гродзінський Д.М. Індукція хітиназної активності хітиновими фраг� ментами різної довжини в суспензійній культурі клітин томату (Lycopersicon esculentum) // Доп. НАН України. – 1999. – 11. – С. 156–158. 18. Ємельянов В.І., Ноздренко Д.М., Семенець В.А. Участь кальцієвої сигнальної системи в індуко� ваному накопиченні калози та зростанні хітиназ� ної активності // Проблеми регуляції фізіологіч� них функцій : Вісн. Київ. нац. ун�ту. – 2006. – 11. – С. 47–49. Поступила 15.02.07
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8080
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0564-3783
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:38:47Z
publishDate	2008
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
record_format	dspace
spelling	Емельянов, В.И. Кравчук, Ж.Н. Поляковский, С.А. Дмитриев, А.П. 2010-04-29T11:08:47Z 2010-04-29T11:08:47Z 2008 Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами / В.И. Емельянов, Ж.Н. Кравчук, С.А. Поляковский, А.П. Дмитриев // Цитология и генетика. — 2008. — Т. 42, № 2. — С. 21-28. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8080 581.1:581.2:581.137.3:576.3 Изучена динамика индуцированного накопления каллозы в клетках томатов. Методами флюоресцентной микроскопии исследована локализация каллозы в клетках и оптимизировано время ее количественного определения. Установлено количество каллозы в клетках томатов при их обработке разными биотическими элиситорами. Установлена нелинейная зависимость отложения каллозы от концентрации олигомеров хитина, содержащих 3–5 остатков N-ацетилглюкозамина и пропорциональное увеличение содержания каллозы в клетках при повышении концентрации димера хитина и хитозана в культуральной среде. Вивчено динаміку накопичення калози в клітинах томатів. Методами флуоресцентної мікроскопії досліджено локалізацію калози в клітинах та оптимізовано час її кількісного визначення. Встановлено кількість накопиченої калози при обробці клітин різними біотичними еліситорами. Визначено нелінійну залежність відкладання калози від концентрації олігомерів хітину, які складаються з 3–5 залишків N-ацетилглюкозаміну, та пропорційне збільшення накопичення калози в клітинах, при підвищенні концентрації димера хітину та хітозану в культуральному середовищі. Time-course of induced accumulation of callose in tomato cells has been studied. Localization of callose in L. esculenthum cells was investigated by fluorescent microscopy technique, and the optimal time for its determination was found. Callose accumulation in tomato cells treated with different biotic elicitors was determined. Nonlinear dependence between callose accumulation and concentration of chitin oligomers (with 3–5 N-acetylglucosamine fragments) was established. Increasing of callose accumulation in tomato cells was proportional to the increase of concentration of chitin dimer and chitosan in the culture medium. ru Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Оригинальные работы Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами Article published earlier
spellingShingle	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами Емельянов, В.И. Кравчук, Ж.Н. Поляковский, С.А. Дмитриев, А.П. Оригинальные работы
title	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами
title_full	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами
title_fullStr	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами
title_full_unstemmed	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами
title_short	Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами
title_sort	отложение каллозы при обработке клеток томатов (lycopersicon esculentum l.) биотическими элиситорами
topic	Оригинальные работы
topic_facet	Оригинальные работы
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8080
work_keys_str_mv	AT emelʹânovvi otloženiekallozypriobrabotkekletoktomatovlycopersiconesculentumlbiotičeskimiélisitorami AT kravčukžn otloženiekallozypriobrabotkekletoktomatovlycopersiconesculentumlbiotičeskimiélisitorami AT polâkovskiisa otloženiekallozypriobrabotkekletoktomatovlycopersiconesculentumlbiotičeskimiélisitorami AT dmitrievap otloženiekallozypriobrabotkekletoktomatovlycopersiconesculentumlbiotičeskimiélisitorami

Отложение каллозы при обработке клеток томатов (Lycopersicon esculentum L.) биотическими элиситорами

Institution

Similar Items