Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana
Влияние распространенного поллютанта почв — кадмия (Cd²⁺) на актиновые филаменты растительной клетки в настоящее время недостаточно изучены. В нашей работе показано, что NdSO₄ ингибирует рост главных корней проростков Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), вызывает различные нарушения морфологии корней,...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88263 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana / И.И. Горюнова, Ю.А. Красиленко, В.А. Заславский, А.И. Емец // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 9. — С. 127-133. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859644761552453632 |
|---|---|
| author | Горюнова, И.И. Красиленко, Ю.А. Заславский, В.А. Емец, А.И. |
| author_facet | Горюнова, И.И. Красиленко, Ю.А. Заславский, В.А. Емец, А.И. |
| citation_txt | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana / И.И. Горюнова, Ю.А. Красиленко, В.А. Заславский, А.И. Емец // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 9. — С. 127-133. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Влияние распространенного поллютанта почв — кадмия (Cd²⁺) на актиновые филаменты растительной клетки в настоящее время недостаточно изучены. В нашей работе
показано, что NdSO₄ ингибирует рост главных корней проростков Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), вызывает различные нарушения морфологии корней, причиной которых (наряду с другими) является нарушение организации актиновых филаментов.
В частности, было установлено, что обработка проростков NdSO₄ в концентрациях
5–20 мкмоль/л вызывает реориентацию и деполимеризацию актиновых филаментов
в клетках меристемы, переходной зоны и зоны роста главных корней, что может быть
причиной изменений темпов их роста и морфологии. Следовательно, микрофиламенты
являются одной из внутриклеточных мишеней Cd²⁺ при реализации клеточных механизмов его фитотоксичности.
Вплив поширеного полютанту грунтiв — кадмiю (Cd²⁺) на актиновi фiламенти рослинної
клiтини на сьогоднi недостатньо вивчено. У нашiй роботi показано, що NdSO₄ iнгiбує рiст
головних коренiв проросткiв Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), викликає змiну морфологiї
коренiв, причиною яких (поряд з iншими) є порушення органiзацiї актинових фiламентiв.
Зокрема, було встановлено, що обробка проросткiв NdSO₄ у концентрацiях 5–20 мкмоль/л
викликає реорiєнтацiю i деполiмеризацiю актинових фiламентiв у клiтинах меристеми,
перехiдної зони i зони росту головних коренiв, що може бути причиною змiн темпiв їхнього
зростання i морфологiї. Отже, мiкрофiламенти є однiєю з внутрiшньоклiтинних мiшеней
Cd²⁺ при реалiзацiї клiтинних механiзмiв його фiтотоксичностi.
The effects of cadmium (Cd²⁺) as a widespread soil pollutant on the organization of plant actin
filaments have not been elucidated. It is revealed that CdSO₄ inhibits the growth of Arabidopsis
thaliana (GFP-FABD2) primary roots that is accompanied by morphological alterations and disturbances of actin filaments organization in primary root cells. It is found that the treatment of
seedlings with NdSO₄ (5–20 μM) lead to the reorientation and/or depolymerization of actin filaments in cells of the meristematic, transition, and elongation root zones. Hence, actin filaments
are supposed to be one of the intracellular targets for Cd²⁺ in the realization of cellular mechanisms of its phytotoxicity.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:25:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 581.17+576.311.348.7+546.95+632.95.02
И.И. Горюнова, Ю.А. Красиленко, В. А. Заславский, А. И. Емец
Влияние кадмия на организацию актиновых
филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana
(Представлено академиком НАН Украины Я. Б. Блюмом)
Влияние распространенного поллютанта почв — кадмия (Cd2+) на актиновые филамен-
ты растительной клетки в настоящее время недостаточно изучены. В нашей работе
показано, что NdSO4 ингибирует рост главных корней проростков Arabidopsis thali-
ana (GFP-FABD2), вызывает различные нарушения морфологии корней, причиной ко-
торых (наряду с другими) является нарушение организации актиновых филаментов.
В частности, было установлено, что обработка проростков NdSO4 в концентрациях
5–20 мкмоль/л вызывает реориентацию и деполимеризацию актиновых филаментов
в клетках меристемы, переходной зоны и зоны роста главных корней, что может быть
причиной изменений темпов их роста и морфологии. Следовательно, микрофиламенты
являются одной из внутриклеточных мишеней Cd2+ при реализации клеточных меха-
низмов его фитотоксичности.
Кадмий (Cd2+) является одним из наиболее распространенных водорастворимых поллю-
тантов, который накапливается как в корнях, так и в побегах растений, ингибируя их рост,
нарушая поглощение и транспорт воды, кальция, магния, фосфора и калия [1]. На кле-
точном уровне Cd2+ накапливается в вакуолях цитоплазмы, при этом образуя наполнен-
ные Cd2+ везикулоподобные структуры [2] и нарушая функциональность цитоплазматичес-
ких мембран [1]. Наравне с ингибированием роста при обработке семян Pisum sativum L.
Cd(CH3COO)2 ·2H2O происходит задержка и/или нарушение митоза (появление κ-митозов,
одинарных и двойных мостов, преждевременное расхождение хромосом и т. д.), в том чис-
ле и вследствие деполимеризации веретен деления [3]. В научной публикации [4] показано,
что в меристематических клетках корней Vicia faba L. Cd2+ вызывает развитие мультипо-
лярности, полиплоидию, появление хромосомных мостов и фрагментацию веретен деления.
CdSO4 в широком диапазоне концентраций обладает анеугенным действием (нарушает про-
хождение митоза и цитокинеза) при обработке клеток меристемы Allium cepa L., а также
способствует образованию двуядерных клеток, одной из причин чего, как предпологалось,
является нарушение цитоскелета клетки [5]. Ранее было установлено [6], что реориентация
и частичная деполимеризация микротрубочек происходят в клетках меристемы A. cepa L.
под воздействием ионов кадмия, что может быть объяснено инициацией ионами Cd2+ зна-
чительной реорганизации микротрубочек, вследствие сокращения свободных сульфигид-
рильных групп тубулина, наличие которых играет важную роль в полимеризации микро-
трубочек. Обработка проростков Allium sativum L. Cd2+ нарушает механизмы организации
кортикальных микротрубочек интерфазных клеток меристемы корней, а именно, процессы
их обратимой сборки, что проявляется в зависимой от дозы и времени обработки рандоми-
зации или же частичной деполимеризации микротрубочек [7]. В культуре одноклеточных
водорослей Spirogyra decimina CdCl2 вызывает обратимую реориентацию и фрагментацию
актиновых филаментов [8], а также нарушение организации актиновых филаментов (АФ)
© И.И. Горюнова, Ю.А. Красиленко, В. А. Заславский, А.И. Емец, 2014
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №9 127
в корневых волосках корней Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), что впоследствии вызывает
нарушения везикулярного транспорта кальция и его градиента в клетках [9]. Поэтому пред-
ставлялось целесообразным изучить особенности влияния Cd2+ на составляющую часть ци-
тоскелета — АФ, которые играют важную роль в делении клеток, поддержании их формы,
движении органелл, осуществлении внутриклеточного транспорта, гравиперцепции. В связи
с этим нами было детально изучено влияние кадмия на рост и морфологию главного корня
A. thaliana, а также на организацию актиновых филаментов в его различных типах клеток.
Эксперименты проводили на четырехсуточных проростках линии A. thaliana (L.)
H e y n h ., экспрессирующей химерный ген gfp-fabd2 (F-актинсвязывающий домен (ABD)
гена фибрина (AtFIM1) из A. thaliana, слитый с геном gfp), что позволяет прижизненно
визуализировать АФ [10]. Семена A. thaliana (GFP-FABD2) были любезно предоставлены
проф. Ж.-П. Вербеленом (Университет Антверпена, Бельгия). Для поверхностной стери-
лизации семена A. thaliana выдерживали в 6%-м (v : v) растворе гипохлорита натрия в те-
чение 10–15 мин с последующим пятикратным отмыванием стерильной дистиллированной
водой, затем их переносили на твердую питательную среду, содержащую половинный набор
макро- и микросолей (2,2 г/л) Мурасиге-Скуга (MС) [11], сахарозу (10 г/л), тиамин гидро-
хлорид (В1) (0,1 мг/л), миоинозитол (100 мг/л), джелрайт (4 г/л), pH 5,7. Высаженные
семена сначала стратифицировали при +4 ◦C в течение 24 ч, а затем проращивали при
постоянной температуре +22 ◦C и 16/8-часовом фотопериоде.
Проростки обрабатывали CdS04 (“Sigma-Aldrich”, USA) в концентрациях 5, 10
и 20 мкмоль/л на протяжении 1, 6, 24, 48 и 72 ч. Для изучения влияния CdS04 на рост
главных корней A. thaliana определяли показатели относительного прироста корней, рас-
считанные как соотношение фактического прироста обработанных корней к фактическому
приросту корней контроля, которое вычисляли по формуле ∆ = ((Lср − L0)/L0) · 100%
в программе Microsoft Office Excel 2010, где ∆ — показатель относительного прироста глав-
ных корней, %; Lср — средние значения длин корней обработанных проростков, мм; L0 —
средние значения длин корней необработанных проростков (контроль), мм [12]. Значение
длин корней приводили как среднее арифметическое ± погрешность среднего отклонения
(M ±m). Изображения получали с помощью цифровой фотокамеры Сanon Power Shot G6
(Сanon, Тайвань) в режиме макросъемки сразу после завершения обработки проростков,
а затем через 24, 48 и 72 ч. Длину корней определяли с помощью программы ImageJ (вер-
сия 1.38 d; http://rsb.info.nih.gov/ij/.
Изменения морфологии главных корней проростков A. thaliana изучали с помощью све-
тового микроскопа Axioskop 40 (“Carl Zeiss”, Германия), объективы Plan-Neofluar 10x/0.30,
20x/0.5 и 40x/1.30 Oil DIC. Организацию АФ в эпидермальных клетках меристемати-
ческой, переходной (дистальной зоны растяжения (центральной части), после обработки
CdSO4 в течение 2 ч, изучали in vivo с помощью лазерного сканирующего конфокального
микроскопа LSM 5 PASCAL (“Carl Zeiss”, Германия). Для получения трехмерного изобра-
жения использовали аргоновый лазер с длиной волны 488 нм, разделительный фильтр
HFT 405/488, эмиссионный фильтр ВР 505–570, объективы Plan Apochromat 40x/1.4 DIC
и 60x/1.4 Oil DIC. Индивидуальную конфигурацию определяли для каждого объекта пу-
тем изменения параметров скорости сканирования, точечной диафрагмы и детектора луча.
С помощью программного обеспечения версии 4SP2 LSM 510 METА (“Carl Zeiss”, Герма-
ния) получены трехмерные структуры организации АФ на основе серии оптических срезов
(Z-стеков) с интервалом 0,2–0,7 мкм. Все исследования проводили в 3–5 повторах с исполь-
зованием не менее 10 проростков для каждой концентрации.
128 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №9
Рис. 1. Влияние Cd2+ на рост главных корней A. thaliana (GFP-FABD2): 1 — контроль; 2 — 5 мкмоль/л;
3 — 10 мкмоль/л; 4 — 20 мкмоль/л
Рис. 2. Морфология главных корней A. thaliana (GFP-FABD2) после обработки проростков CdSO4 в течение
24 ч: а — контроль; б — 5 мкмоль/л; в — 10 мкмоль/л, г — 20 мкмоль/л, д — 5 мкмоль/л.
Масштаб : а. . . г — 200 мкм; д — 20 мкм
В результате проведенных нами исследований было установлено ингибирующее влияние
CdSO4 на рост главных корней проростков A. thaliana. Так, через 24 ч обработки C2SO4
прирост главных корней уменьшался примерно в 1,8–1,9 раза (рис. 1) при 5 мкмоль/л,
в 1,9 раза, при 10 мкмоль/л, в 2,1 раза при 20 мкмоль/л. В свою очередь, обработка CdSO4
на протяжении 48 и 72 ч приводила к ингибированию роста корней приблизительно в 2,3
и 2,5 раза после обработки 5 мкмоль/л, в 2,5 и 2,8 раза при 10 мкмоль/л, в 3,2 и 3,6 раза
при 20 мкмоль/л соответственно.
Полученные нами данные согласовываются с результатами других исследований. Так,
например, ранее было показано [8], что СdCl2 в диапазоне концентраций 5–40 мкмоль/л
ингибирует рост главных корней и появление корневых волосков у проростков A. thali-
ana (GFP-faBD2), а в диапазоне концентраций 1–1000 мкмоль/л ингибирует рост глав-
ных корней A. sativum L. [4, 12]. Нами наблюдались изменения морфологии корней
после их обработки 5–20 мкмоль/л CdSO4, в частности увеличение количества корне-
вых волосков (рис. 2, в, г), а также частичное отмирание меристематических клеток
и клеток колумеллы (24 ч) (см. рис. 2, б, в, г), количество которых значительно уве-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №9 129
Рис. 3. Организация актиновых филаментов (указано стрелками) в эпидермальных клетках корневого апе-
кса корней A. thaliana (GFP-FABD2) после обработки проростков CdSO4 в течение 1 ч: а — контроль; б —
5 мкмоль/л; в — 10 мкмоль/л; г — 20 мкмоль/л.
Масштаб : 20 мкм
Рис. 4. Организация актиновых филаментов (указано стрелками) в эпидермальных клетках переходной
зоны корней A. thaliana (GFP-FABD2) после обработки проростков CdSO4 в течение 1 ч: а — контроль;
б — 5 мкмоль/л; в — 10 мкмоль/л; г — 20 мкмоль/л.
Масштаб : 20 мкм
личивалось при увеличении времени обработки (48 и 72 ч). В единичных случаях дан-
ный эффект наблюдался уже после 6-часовой обработки CdSO4. Через 24 ч обработки
5 мкмоль/л CdSO4 у некоторых образцов наблюдали анизотропное увеличение (набуха-
ние) размеров эпидермальных клеток зоны растяжения (см. рис. 2, б, д). Данные измене-
ния можно частично объяснить повышенной вакуолизацией эпидермальных клеток корне-
вого апекса (набухание эпидермальных клеток) и изменениями организации микрофила-
ментов.
Известно, что одной из причин изменений роста и морфологии корней является наруше-
ние организации компонентов цитоскелета, в том числе и АФ, поскольку при нефизиологи-
ческих концентрациях тяжелых металлов существенно замедляется рост корня [4], который
в зоне растяжения обеспечивают микрофиламенты [14]. Поэтому следующим этапом рабо-
ты было изучение организации АФ in vivo у разного типа клеток A. thaliana (GFP-FABD2)
после обработки CdSO4.
Так, нами установлено, что актиновые филаменты (микрофиламенты) в интерфазных
меристематических клетках необработанных корней A. thaliana (GFP-FABD2) представ-
ляют собой тонкую и высокодинамическую сетчатую структуру, а в эпидермальных клетках
(рис. 3, а) и клетках кортекса зон растяжения и дифференциации (рис. 4, а) — удлиненные
закруженные толстые тяжи.
130 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №9
После обработки 5 мкмоль/л CdSO4 актиновые филаменты в клетках меристемы пред-
ставляли собой утолщенные пучки, расположенные вокруг ядра в виде сетчатой структуры,
в то время как CdSO4 в концентрации 10–20 мкмоль/л вызывал частичную или полную их
деполимеризацию. В эпидермальных клетках корневого апекса под действием CdSO4 также
наблюдалось изменение ориентации АФ (см. рис. 3, б –г) по сравнению с клетками необра-
ботанных проростков (см. рис. 3, а). Так, после обработки 5 мкмоль/л CdSO4 они фор-
мировали утолщенные пучки преимущественно с продольной ориентацией (см. рис. 3, б ),
тогда как при обработке 10 и 20 мкмоль/л CdSO4 наблюдался анизотропный рост клеток,
в которых актиновые филаменты организовывались в толстые пучки, образуя густую сеть
сложноорганизованных структур (см. рис. 3, в, г). Также 20 мкмоль/л CdSO4 вызывал
частичную деполимеризацию АФ (см. рис. 3, г). Следует отметить, что после двухчасой
обработки увеличивалось количество клеток с частичной деполимеризацией, а в некоторых
случаях наблюдали их полную деполимеризацию.
Как и в эпидермальных клетках корневого апекса, так и в эпидермальных клетках зо-
ны растяжения главных корней A. thaliana (GFP-FABD2) микрофиламенты представляют
собой систему длинных и толстых пучков филаментных структур, заполняющих кортекс
клетки (см. рис. 3, а и рис. 4, а). В эпидермальных клетках зоны растяжения после обра-
ботки 5 мкмоль/л CdSO4 в течение 1 ч актиновые филаменты представляли собой тонкую
сеть с более выраженной продольной ориентацией по сравнению с контролем (см. рис. 4, а).
После обработки 10 мкмоль/л CdSO4 сеть микрофиламентов приобретала в основном ко-
сую и продольную ориентации, а при обработке 20 мкмоль/л CdSO4 АФ формировали
в основном тонкую сеть преимущественно поперечно ориентированных филаментов (см.
рис. 4, г). Однако после 2 ч обработки 20 мкмоль/л CdSO4 наблюдалась частичная депо-
лимеризация микрофиламентов, чего не происходило при использовании 5 и 10 мкмоль/л
CdSO4.
Ранее были показаны только изменения организации АФ в корневых волосках A. thali-
ana в ответ на действие CdCl2 [10] и высказано предположение, что возможным механиз-
мом действия кадмия на клетки корней A. thaliana является избыточное прохождение его
по Ca2+-каналам (поскольку Ca2+ и Cd2+ имеют схожие ионные радиусы) при этом на-
рушается внутриклеточный кальциевый градиент и происходит замещеие Ca2+ в клетках,
далее активизируется деполимеризация актина. Также показано [9], что Cd2+ способен за-
менять кальций в гельзолине, активизируя его деполимеризирующие свойства по отноше-
нию к актину. Поскольку актин является высококонсервативным белком, то результаты,
полученные с актином животных клеток, могут в известной степени объяснять механизмы
воздействия Cd2+ на АФ растительных клеток. Так, было продемонстрировано, что внесе-
ние CdCl2 в концентрации 10 ммоль/л в клеточную культуру нефронов собаки приводит
к необратимой деполимеризации микрофиламентов [15].
Таким образом, нами впервые проведено исследование влияния кадмия на различные
типы клеток главных корней проростков A. thaliana, установлена взаимосвязь между ин-
гибированием роста главных корней, изменениями их морфологии и реорганизацией АФ
в клетках. Установлено, что наиболее чувствительными к действию CdSO4 являются АФ
эпидермальных клеток корневого апекса и клеток меристемы и в меньшей мере микро-
филаменты эпидермальных клеток зоны растяжения. Среди возможных механизмов дей-
ствия Cd2+ на эти цитоскелетные структуры следует рассматривать реорганизацию АФ
вследствие конкурирования Cd2+ с Ca2+, необходимого для функционирования гельзоли-
на, а также через опосредованные механизмы действия Cd2+, среди которых следует выде-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №9 131
лить кальмодулинзависимые пути. Еще одним общим для токсических металлов молеку-
лярным механизмом действия Cd2+ на белки цитоскелета может быть присоединение его
ионов к свободным сульфгидрильным группам актина, а также связывание металлов со
специфичными сайтами, что целесообразно показать путем создания трехмерных моделей
подобных взаимодействий методами in silico.
Исследования, результаты которых представлены в данной публикации, частично поддержи-
вались Грантом для молодых ученых от компании ОПТЕК (2013 г.).
1. Nagajyoti P. C., Lee K.D., Sreekanth T.V.M. Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review //
Environ. Chem. Lett. – 2010. – 8. – P. 199–216.
2. Leintemeir B., Kupper H. Cadmium uptake and sequestration kinetics in individual leaf cell protoplasts of
the Cd/Zn hyperaccumulator Thlaspi caerulescens // Plant Cell Environ. – 2001. – 34. – P. 208–219.
3. Siddiqui S., Meghvansi M.K., Wani M.A., Jabee F. Evaluating cadmium toxicity in the root meristem of
Pisum sativum L // Acta Phys. Plant. – 2009. – 31. – P. 531–536.
4. Parween T., Jan S., Sharma M.P.M. et al. Genotoxic impact of cadmium on root meristem of Vicia faba
L // Russ. Agricult. Sci. – 2011. – 37. – P. 115–119.
5. Довгалюк А.И., Калиняк Т. Б., Блюм Я.Б. Оценка фито- и цитотоксической активности соединений
тяжелых металлов и алюминия с помощью корневой апикалярной меристемы лука // Цитология и
генетика. – 2001. – 1. – С. 3–8.
6. Dovgalyuk A., Kalynyak T., Blume Ya. B. Heavy metals have a different action from aluminium in disrupti-
ng microtubules in Allium cepa L. meristematic cells // Cell Biol. Int. – 2003. – 27. – P. 193–195.
7. Xu P., Liu D., Jiang W. Cadmium effects on the organization of microtubular cytoskeleton in interphase
and mitotic cells of Allium sativum // Biol. Plantarum. – 2009. – 53(2). – P. 387–390.
8. Pribyl P., Cepák V., Zachleder V. Cytoskeletal alterations in interphase cells of the green alga Spirogyra
decimina in response to heavy metals exposure: I. The effect of cadmium // Protoplasma. – 2005. – 226. –
P. 231–240.
9. Fan J.-L., Wei X.-G., Wan L.-C. et al. Disarrangement of actin filaments and Ca2+ gradient by CdCl2
alters cell wall construction in Arabidopsis thaliana root hairs by inhibiting vesicular trafficking // J. Plant
Physiol. – 2011. – 168. – P. 1157–1167.
10. Voigt B., Timmers A.C. J., Samaj J. et al. GFP-FABD2 fusion construct allows in vivo visualization of
the dynamic actin cytoskeleton in all cells of Arabidopsis seedlings // Eur. J. Cell Biol. – 2005. – 84. –
P. 95–608.
11. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures //
Physiol Plant. – 1962. – 15(3). – P. 473–497.
12. Yemets A., Sheremet Y., Vissenberg K. et al. Effects of tyrosine kinase and phosphatase inhibitors on
microtubules in Arabidopsis root cells // Cell Biol. Int. – 2008. – 32(6). – P. 630–637.
13. Liu D., Jiang W., Gao X.Effects of cadmium on root growth, cell division and nucleoli in root tip cells of
garlic // Biol. Plant. – 2003–2004. – 47. – P. 79–83.
14. Rahman A., Bannigan A., Sulaman W. et al. Auxin, actin and growth of the Arabidopsis thaliana primary
root // Plant J. – 2007. – 50. – P. 514–528.
15. Dı̀az-Barriga F., Carrizalaens L., Yanez. L. Interaction of cadmium with actin microfilaments in vitro //
Toxicol. In Vitro. – 1989. – 3(4). – P. 277–284.
Поступило в редакцию 12.02.2014ГУ “Институт пищевой биотехнологии
и геномики НАН Украины”, Киев
Институт ботаники им. Н. Г. Холодного
НАН Украины, Киев
132 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №9
I. I. Горюнова, Ю.А. Красиленко, В.А. Заславський, А. I. Ємець
Вплив кадмiю на органiзацiю актинових фiламентiв у клiтинах
коренiв Arabidopsis thaliana
Вплив поширеного полютанту грунтiв — кадмiю (Cd2+) на актиновi фiламенти рослинної
клiтини на сьогоднi недостатньо вивчено. У нашiй роботi показано, що NdSO4 iнгiбує рiст
головних коренiв проросткiв Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), викликає змiну морфологiї
коренiв, причиною яких (поряд з iншими) є порушення органiзацiї актинових фiламентiв.
Зокрема, було встановлено, що обробка проросткiв NdSO4 у концентрацiях 5–20 мкмоль/л
викликає реорiєнтацiю i деполiмеризацiю актинових фiламентiв у клiтинах меристеми,
перехiдної зони i зони росту головних коренiв, що може бути причиною змiн темпiв їхнього
зростання i морфологiї. Отже, мiкрофiламенти є однiєю з внутрiшньоклiтинних мiшеней
Cd2+ при реалiзацiї клiтинних механiзмiв його фiтотоксичностi.
I. I. Goriunova, Yu. A. Krasylenko, V. A. Zaslavsky, A. I. Yemets
Cadmium effects on the organization of actin filaments in Arabidopsis
thaliana primary root cells
The effects of cadmium (Cd2+) as a widespread soil pollutant on the organization of plant actin
filaments have not been elucidated. It is revealed that CdSO4 inhibits the growth of Arabidopsis
thaliana (GFP-FABD2) primary roots that is accompanied by morphological alterations and di-
sturbances of actin filaments organization in primary root cells. It is found that the treatment of
seedlings with NdSO4 (5–20 µM) lead to the reorientation and/or depolymerization of actin fi-
laments in cells of the meristematic, transition, and elongation root zones. Hence, actin filaments
are supposed to be one of the intracellular targets for Cd2+ in the realization of cellular mechani-
sms of its phytotoxicity.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №9 133
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-88263 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:25:44Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Горюнова, И.И. Красиленко, Ю.А. Заславский, В.А. Емец, А.И. 2015-11-11T15:38:32Z 2015-11-11T15:38:32Z 2014 Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana / И.И. Горюнова, Ю.А. Красиленко, В.А. Заславский, А.И. Емец // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 9. — С. 127-133. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88263 581.17+576.311.348.7+546.95+632.95.02 Влияние распространенного поллютанта почв — кадмия (Cd²⁺) на актиновые филаменты растительной клетки в настоящее время недостаточно изучены. В нашей работе показано, что NdSO₄ ингибирует рост главных корней проростков Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), вызывает различные нарушения морфологии корней, причиной которых (наряду с другими) является нарушение организации актиновых филаментов. В частности, было установлено, что обработка проростков NdSO₄ в концентрациях 5–20 мкмоль/л вызывает реориентацию и деполимеризацию актиновых филаментов в клетках меристемы, переходной зоны и зоны роста главных корней, что может быть причиной изменений темпов их роста и морфологии. Следовательно, микрофиламенты являются одной из внутриклеточных мишеней Cd²⁺ при реализации клеточных механизмов его фитотоксичности. Вплив поширеного полютанту грунтiв — кадмiю (Cd²⁺) на актиновi фiламенти рослинної клiтини на сьогоднi недостатньо вивчено. У нашiй роботi показано, що NdSO₄ iнгiбує рiст головних коренiв проросткiв Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2), викликає змiну морфологiї коренiв, причиною яких (поряд з iншими) є порушення органiзацiї актинових фiламентiв. Зокрема, було встановлено, що обробка проросткiв NdSO₄ у концентрацiях 5–20 мкмоль/л викликає реорiєнтацiю i деполiмеризацiю актинових фiламентiв у клiтинах меристеми, перехiдної зони i зони росту головних коренiв, що може бути причиною змiн темпiв їхнього зростання i морфологiї. Отже, мiкрофiламенти є однiєю з внутрiшньоклiтинних мiшеней Cd²⁺ при реалiзацiї клiтинних механiзмiв його фiтотоксичностi. The effects of cadmium (Cd²⁺) as a widespread soil pollutant on the organization of plant actin filaments have not been elucidated. It is revealed that CdSO₄ inhibits the growth of Arabidopsis thaliana (GFP-FABD2) primary roots that is accompanied by morphological alterations and disturbances of actin filaments organization in primary root cells. It is found that the treatment of seedlings with NdSO₄ (5–20 μM) lead to the reorientation and/or depolymerization of actin filaments in cells of the meristematic, transition, and elongation root zones. Hence, actin filaments are supposed to be one of the intracellular targets for Cd²⁺ in the realization of cellular mechanisms of its phytotoxicity. Исследования, результаты которых представлены в данной публикации, частично поддерживались Грантом для молодых ученых от компании ОПТЕК (2013 г.). ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біохімія Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana Вплив кадмiю на органiзацiю актинових фiламентiв у клiтинах коренiв Arabidopsis thaliana Cadmium effects on the organization of actin filaments in Arabidopsis thaliana primary root cells Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana Горюнова, И.И. Красиленко, Ю.А. Заславский, В.А. Емец, А.И. Біохімія |
| title | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana |
| title_alt | Вплив кадмiю на органiзацiю актинових фiламентiв у клiтинах коренiв Arabidopsis thaliana Cadmium effects on the organization of actin filaments in Arabidopsis thaliana primary root cells |
| title_full | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana |
| title_fullStr | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana |
| title_full_unstemmed | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana |
| title_short | Влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней Arabidopsis thaliana |
| title_sort | влияние кадмия на организацию актиновых филаментов в клетках корней arabidopsis thaliana |
| topic | Біохімія |
| topic_facet | Біохімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88263 |
| work_keys_str_mv | AT gorûnovaii vliâniekadmiânaorganizaciûaktinovyhfilamentovvkletkahkorneiarabidopsisthaliana AT krasilenkoûa vliâniekadmiânaorganizaciûaktinovyhfilamentovvkletkahkorneiarabidopsisthaliana AT zaslavskiiva vliâniekadmiânaorganizaciûaktinovyhfilamentovvkletkahkorneiarabidopsisthaliana AT emecai vliâniekadmiânaorganizaciûaktinovyhfilamentovvkletkahkorneiarabidopsisthaliana AT gorûnovaii vplivkadmiûnaorganizaciûaktinovihfilamentivuklitinahkorenivarabidopsisthaliana AT krasilenkoûa vplivkadmiûnaorganizaciûaktinovihfilamentivuklitinahkorenivarabidopsisthaliana AT zaslavskiiva vplivkadmiûnaorganizaciûaktinovihfilamentivuklitinahkorenivarabidopsisthaliana AT emecai vplivkadmiûnaorganizaciûaktinovihfilamentivuklitinahkorenivarabidopsisthaliana AT gorûnovaii cadmiumeffectsontheorganizationofactinfilamentsinarabidopsisthalianaprimaryrootcells AT krasilenkoûa cadmiumeffectsontheorganizationofactinfilamentsinarabidopsisthalianaprimaryrootcells AT zaslavskiiva cadmiumeffectsontheorganizationofactinfilamentsinarabidopsisthalianaprimaryrootcells AT emecai cadmiumeffectsontheorganizationofactinfilamentsinarabidopsisthalianaprimaryrootcells |