ВЛИЯНИЕ ИЗБЫТКА ЦИНКА НА АПЕКС ПОБЕГА И ТЕМПЫ ОРГАНОГЕНЕЗА У РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ
Аннотация
В условиях вегетационного опыта изучали влияние избытка цинка в корнеобитаемой среде (160 мг/кг субстрата) на состояние апекса побега и темпы органогенеза у ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Нур во время прохождения растениями фазы выхода в трубку. Обнаружено, что у 30-дневных растений, находящихся в начале данной фазы развития, цинк в изученной концентрации тормозит рост апекса побега, отрицательно влияет на его дифференциацию и задерживает органогенез. Предполагается, что подобный эффект связан с прямым воздействием металла на меристематическую. активность клеток апекса, а также с его опосредованным действием, обусловленным изменениями в клеточном метаболизме. Спустя 45 сут, при завершении растениями фазы выхода в трубку, негативный эффект цинка на апекс побега практически полностью нивелировался, что, по всей видимости, связано с активацией внутриклеточных механизмов детоксикации металла и, как следствие, восстановлением меристематической активности клеток. При этом за счет сокращения времени прохождения VI этапа органогенеза опытные растения догоняли в своем развитии растения контрольного варианта и переходили к VII этапу органогенеза практически одновременно с ними. Из полученных результатов также следует, что морфофизиологический метод наблюдения за состоянием апекса побега и темпами органогенеза позволяет быстро и с высокой степенью надежности выявлять влияние тяжелых металлов на развитие злаков, причем даже в тех случаях, когда различий в наступлении фенофаз между опытными и контрольными растениями не наблюдается.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Аветисова Л. В. Гистохимическое изучение конуса нарастания пшеницы в связи с задержкой роста и развития растений // Экспериментальная биология сельскохозяйст-венных растений. М.: Наука, 1971. С. 132–143.
Батова Ю. В., Лайдинен Г. Ф., Казнина Н. М., Титов А. Ф. Влияние загрязнения кадмием на семенную продуктивность однолетних злаков // Агрохимия. 2012. № 6. C. 74–79.
Бессонова В. В. Клеточный анализ роста корней Lathyrus odoratus L. при действии тяжелых металлов // Цитология и генетика. 1991. Т. 25. № 6. С. 18–24.
Довгалюк А. И., Калиняк Т. Б., Блюм Я. Б. Цитогенетические эффекты солей то-сичных металлов в клетках апикальной меристемы корней проростков Allium cepa L. // Цитология и генетика. 2001. Т. 35, № 2. С. 3–10.
Зубов Д. А. Стволовые клетки растений и животных: две стороны одной медали. Часть 1 // Гены & клетки. 2016. Том XI, № 3. С. 14–22.
Иванов В. Б., Быстрова Е. И., Серегин И. В. Сравнение влияния тяжелых метал-лов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия // Физиология растений. 2003. Т. 50, № 3. С. 445–454.
Казнина Н. М., Лайдинен Г. Ф., Титов А. Ф. Влияние кадмия на апикальные ме-ристемы стебля растений ячменя // Онтогенез. 2006. Т. 37, № 6. С. 444–448.
Казнина Н. М. Физиолого-биохимические и молекулярно-генетические меха-низмы устойчивости растений семейства Poaceae к тяжелым металлам: Автореф. дис…докт. биол. наук. Санкт-Петербург, 2016. 48 с.
Кравец Е. А., Михеев А. Н.,Овсянникова Л. Г., Гродзинский Д. М. Критический уровень радиационного повреждения апикальной меристемы корня и механизмы ее восстановления у Pisum sativum L. // Цитология и генетика. 2011. № 1. С. 24–34.
Куперман Ф. М. Морфофизиология растений. Морфофизиологический анализ этапов органогенеза различных жизненных форм покрытосеменных растений. М.: Высш.шк., 1984. 240 с.
Нестерова А. И. Изменение организации меристемы главных корней проростков кукурузы при действии некоторых тяжелых металлов // Современные проблемы экологии и анатомии растений: Материалы 2 Всесоюзного совещ. (Владивосток, 10-16 сент. 1990 г.). Владивосток, 1991. С. 109–116.
Полевой В. В., Саламатова Т. С. Физиология роста и развития растений: учеб.пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. 239 с.
Серегин И. В., Кожевникова А. Д. Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения // Физиология растений. 2006. Т. 53, № 2. С. 285–308.
Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. Петро-заводск: Карельский НЦ РАН, 2014. 194 с.
Чельцова Л. П. Рост конусов нарастания побегов в онтогенезе растений / Ред. А.А. Горшкова. Новосибирск: Наука. Сибирское отд., 1980. 192 с.
Шматько И. Г., Жук О. И., Молошага Н. В. Восстановительная способность стеб-левых меристем озимой пшеницы после действия водного стресса // Физиология и био-химия культ. растений. 1994. Т. 26, № 2. С. 185–188.
Feller U., Anders I, Wei S. Effects of PEG-induced water deficit in Solanum nigrum on Zn and Ni uptake and translocation in split root systems // Plants. 2015. Vol. 4. P. 284–297. doi:10.3390/plants4020284.
Gol L., Tomé F., vonKorff M. Floral transitions in wheat and barley: interactions between photoperiod, abiotic stresses, and nutrient status // J. Exp. Bot. 2017. Vol. 68, no. 7. P. 1399–1410. doi: 10.1093/jxb/erx055
Yuan H. M., Huang X. Inhibition of root meristem growth by cadmium involves nitric oxide-mediated repression of auxin accumulation and signalling in Arabidopsis // Plant Cell Environ. 2016. Vol. 39. P. 120–135. doi: 10.1111/pce.12597.
References in English
Avetisova L. V. Gistokhimicheskoye izucheniye konusa narastaniya pshenitsy v svyazi s zaderzhkoy rosta i razvitiya rasteniy [Histochemical study of the cone of wheat growth due to delayed growth and development of plants]. Eksperimental'naya biologiya sel'skokhozyayst-vennykh rasteniy. [Experimental biology of agricultural plants]. M .: Nauka, 1971. P. 132-143.
Batova Yu. V., Laydinen G. F., Kaznina N. M., Titov A. F. Vliyaniye zagryazneniya kadmiyem na semennuyu produktivnost' odnoletnikh zlakov [Influence of cadmium contami-nation on the seed productivity of annual cereals]. Agrokhimiya [Agrochemistry]. 2012. No. 6. P. 74–79.
Bessonova V. V. Kletochnyy analiz rosta korney Lathyrus odoratus L. pri deystvii tyazhelykh metallov [Cellular analysis of root growth of Lathyrus odoratus L. under the action of heavy metals]. Tsitologiya i genetika. [Tsitol Genet.]. 1991. Vol. 25, no. 6. P. 18–24.
Chel'tsova L. P. Rost konusov narastaniya pobegov v ontogeneze rasteniy [Growth of shoot cones in plant ontogeny]. Ed. A.A. Gorshkov. Novosibirsk: Science. Siberian Branch, 1980. 192 pp.
Dovgalyuk A. I., Kalinyak T. B., Blyum Y. B. Tsitogeneticheskiye effekty soley tosich-nykh metallov v kletkakh apikal'noy meristemy korney prorostkov Allium cepa L. [Cytogenet-ic effects of tocsic metals salts in the root cells of the apical meristem of Allium cepa L. seed-lings]. Tsitologiya i genetika. [Tsitol Genet.]. 2001. Vol. 35, no. 2. P. 3–10.
Ivanov V. B., Bystrova Ye. I., Seregin I. V. Sravneniye vliyaniya tyazhelykh metallov na rost kornya v svyazi s problemoy spetsifichnosti i izbiratel'nosti ikh deystviya [Comparison of the influence of heavy metals on root growth in connection with the problem of specificity and selectivity of their action]. Fiziologiya rastenii [Russ. J. Plant Physiol.]. 2003. Vol. 50, no. 3. P. 445–454.
Kaznina N. M. Fiziologo-biokhimicheskiye i molekulyarno-geneticheskiye mekhanizmy ustoychivosti rastenii semeystva Poaceae k tyazhelym metallam [Physiological-biochemical and molecular-genetic resistance mechanisms of Poaceae plants to heavy metals]: Summary of PhD (Dr. of Biol.) thesis. Sankt-Peterburg, 2016. 48 p.
Kaznina N. M., Laidinen G. F., Titov A. F. Vliyaniye kadmiya na apikal'nyye meristemy steblya rastenii yachmenya [Influence of cadmium on apical stems of barley plants]. Ontogenez [Ontogenesis]. 2006. Vol. 37, no 6. P. 444–448.
Kravets Ye. A., Mikheyev A. N.,Ovsyannikova L. G., Grodzinskiy D. M. Kriticheskiy uro-ven' radiatsionnogo povrezhdeniya apikal'noy meristemy kornya i mekhanizmy yeye vos-stanovleniya u Pisum sativum L. [Critical level of radiation damage to the apical root meristem and the mechanisms of its restoration in Pisum sativum L.] Tsitologiya i genetika [Tsitol Genet.]. 2011. Vol. 1. P. 24–34.
Kuperman F. M. Morfofiziologiya rastenii. Morfofiziologicheskiy analiz etapov organogeneza razlichnykh zhiznennykh form pokrytosemennykh rastenii [Morphology of plants. Morphophysiological analysis of the stages organogenesis of various life forms of an-giosperms]. M .: Higher Education, 1984. 240 pp.
Nesterova A. I. Izmeneniye organizatsii meristemy glavnykh korney prorostkov ku-kuruzy pri deystvii nekotorykh tyazhelykh metallov [Change in the organization of the main roots meristem of maize seedlings under the action of some heavy metals ] Sovremennyye problemy ekologii i anatomii rasteniy: Materialy 2 Vsesoyuznogo soveshch. (Vladivostok, 10-16 sent. 1990 g.) [Modern problems of ecology and plant anatomy: Materials of the 2 All-Union Soviet]. (Vladivostok, September 10-16, 1990). P. 109–116.
Polevoy V. V., Salamatova T. S. Fiziologiya rosta i razvitiya rastenii: ucheb.posobiye [Physiology of plant growth and development: textbook]. Leningrad State University, 1991. 239 p.
Seregin I. V., Kozhevnikova A. D. Fiziologicheskaya rol' nikelya i yego toksicheskoye deystviye na vysshiye rasteniya [The physiological role of nickel and its toxic effect on higher plants]. Fiziologiya rasteniy [Russ. J. Plant Physiol.]. 2006. Vol. 53, no. 2. P. 285–308.
Shmat'ko I. G., Zhuk O. I., Moloshaga N. V. Vosstanovitel'naya sposobnost' steblevykh meristem ozimoy pshenitsy posle deystviya vodnogo stressa [Restorative capacity of winter wheat stem meristems after the action of water stress] Fiziologiya i biokhimiya kul't. rastenii [Physiology and biochemistry of cult. plants]. 1994. Vol. 26, no 2. P. 185–188.
Titov A. F., Kaznina N. M., Talanova V. V. Tyazhelyye metally i rasteniya [Heavy metals and plants]. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2014. 194 p.
Zubov D. A. Stvolovyye kletki rasteniy i zhivotnykh: dve storony odnoy medali. Chast' 1 [Stem cells of plants and animals: two sides of the same coin. Part 1]. Geny & kletki [Genes & cells]. 2016. Val. XI, no. 3. P. 14–22.
Feller U., Anders I., Wei S. Effects of PEG-induced water deficit in Solanum nigrum on Zn and Ni uptake and translocation in split root systems // Plants. 2015. Vol. 4. P. 284–297. doi: 10.3390/plants4020284
Gol L., Tomé F., vonKorff M. Floral transitions in wheat and barley: interactions between photoperiod, abiotic stresses, and nutrient status // J. Exp. Bot. 2017. Vol. 68, no. 7. P. 1399–1410. doi: 10.1093/jxb/erx055
Yuan H. M., Huang X. Inhibition of root meristem growth by cadmium involves nitric oxide-mediated repression of auxin accumulation and signalling in Arabidopsis // Plant Cell Environ. 2016. Vol. 39. P. 120–135. doi: 10.1111/pce.
DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb914
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019