BioScience Blog – Научный Биологический блог

Обезвоживание клетки в растворе соли приводит к отставанию цитоплазмы от клеточных стенок. Такое явление называют плазмолизом. В проведенных нами исследованиях были выявлены различные варианты плазмолиза, возникающие в растительных клетках под действием токсичных метаболитов фитопатогенных грибов – культуральных фильтратов. Наблюдали варианты колпачкового плазмолиза в различной степени проявления, в зависимости от концентрации культурального фильтрата (КФ). В клетках растений нет никакой изолированной фракции прочно связанной воды, не поддающейся обмену. Плазмолиз в клетке наступает из-за слабой проницаемости тонопласта, а колпачки плазмы образуются вследствие набухания ее от проникших через плазмалемму ионов К+ в мезоплазму. Еще одним важным ионом, влияющим на состояние клетки, является Са2+. В наших исследованиях изучали изменение ионного баланса под воздействием токсичных метаболитов грибов в проростках пшеницы, полученных в растворах КФ гриба Fusariumgraminearumштамма F14 и в каллусных тканях, культивируемых на средах с различными концентрациями КФ. Метод определения Са2+ – титриметрический. Основан на способности комплексона III образовывать в щелочной среде в интервале рН 12-13 комплексные соединения с Са2+ сиренево цвета. Ионы К+ определяли гравиметрическим методом. Метод основан на способности К+ с хлористым барием образовывать садок желтого цвета. Под действием КФ наблюдали снижение концентрации Са2+ и увеличение К+ в проростках различных сортов мягкой пшеницы по сравнению с контрольным вариантом. В качестве контроля использовали проростки мягкой пшеницы выращенные в дистиллированной воде. Причем, у более устойчивого сорта наблюдали более высокую величину соотношения этих двух ионов. В каллусных тканях на селективных средах наблюдалось снижение концентрации Са2+ с 0,08мг/г до 0,02мг/г при повышении концентрации КФ в среде от 0 до 30%. Количество К+ при повышении концентраций КФ увеличивалось. Также проведено определение ионов в растениях-регенерантах, культивируемых на среде для регенерации с различным сочетанием экзогенных фитогормонов. В данном случае наблюдали вариабельность количества ионов в клетках в зависимости от гормонального состава среды. Содержание Са2+ при культивировании растений-регенерантов, полученных на одной и той же среде – МС+30% КФ F.g. варьировало от 0,01 до 0,11 мг/г. Известно, что Са повышает устойчивость растений к различным стрессам. Он как вторичный посредник воспринимает информацию первичного сигнала (КФ) и регулирует биохимические процессы. Значительная часть Са2+ содержится в клеточных стенках растений (в форме пектатов, карбонатов, сульфатов) и в вакуолях (в форме оксалата). Под влиянием КФ фитопатогенных грибов происходит воздействие на клеточную стенку, концентрация Са2+ в цитоплазме клеток возрастает, а затем происходит связывание Са2+ кальмодулином, который связывается с зависимыми от него ферментами и активирует белки. Следовательно, клетки растений и каллусные клетки пшеницы располагают механизмами для поддержания определенного уровня свободных Са2+ в цитозоле и функционирования Са2+ в качестве вторичного посредника в регуляции метаболизма. Однако, при высоких концентрациях КФ происходит резкое уменьшение ионов кальция в клетке, происходит гибель значительной части каллусных тканей.