Реєстраційний номер
0821U102296, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
07-09-2021
Статус
Захищена
Назва роботи
Функціональна взаємодія фітогормонів і газотрансмітерів при адаптації рослин до абіотичних стресорів
Здобувач
Шкляревський Максим Анатолійович,
Керівник Карпець Юрій Вікторович
Опонент Голтвянський Анатолій Володимирович
Опонент Прядкіна Галина Олексіївна
Рецензент Веденичова Ніна Петрівна
Рецензент Васюк Валентина Анатоліївна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного Національної академії наук України
Опис
Дисертаційна робота присвячена вивченню ефектів функціональної взаємодії ключових газотрансмітерів (NO, H2S, CO) між собою, з іншими сигнальними посередниками та окремими компонентами гормональної системи рослин у зв’язку з їх адаптацією до гіпертермії і сольового стресу.
При дослідженні впливу екзогенного монооксиду вуглецю на теплостійкість встановлено, що обробка проростків пшениці донором CO геміном індукувала розвиток їх теплостійкості. Встановлено, що донор СО підвищував активність СОД, каталази та гваяколпероксидази у коренях проростків пшениці. Ефекти індукування обробкою геміном теплостійкості проростків та підвищення в них активності антиоксидантних ферментів усувалися антагоністами кальцію (ЕГТА і неоміцином) та скавенджером пероксиду водню ДМТС. Також спричинюване донором CO підвищення виживаності проростків після теплового стресу усувалося скавенджером NO PTIO.
Посилення утворення пероксиду водню в коренях проростків пшениці за дії геміну мало транзиторний характер. Його максимум спостерігався після попереднього підвищення активності позаклітинної пероксидази. Зростання вмісту H2O2, спричинюване донором CO, усувалося інгібітором пероксидази азидом натрію. Підвищення активності пероксидази і вмісту пероксиду водню, індуковане дією геміну, не проявлялося у присутності антагоністів кальцію і NO. Це вказує на роль кальцію і оксиду азоту в посиленні утворення пероксиду водню пероксидазою за дії донора СО на клітини коренів проростків пшениці.
Вміст NO за обробки коренів проростків пшениці геміном також транзиторно зростав. Цей ефект усувався інгібітором нітратредуктази вольфраматом натрію, що свідчить про роль нітратредуктази як основного ферментативного джерела NO, яке активується за дії геміну на клітини коренів проростків пшениці. Водночас процес утворення NO, активований донором CO, виявився залежним від кальцієвого гомеостазу, оскільки усувався дією антагоністів кальцію ЕГТА і неоміцину. З іншого боку, індуковане донором монооксиду вуглецю підвищення активності нітратредуктази і зростання вмісту NO в коренях проростків пшениці не усувалося антиоксидантом ДМТС. Це свідчить про те, що у сигнальному ланцюгу, активованому монооксидом вуглецю, NO розташований вище від пероксиду водню.
Встановлено, що обробка проростків СК або NaHS викликала підвищення їх стійкості до ушкоджуючого прогріву. При цьому, під впливом СК відбувалося транзиторне збільшення вмісту сірководню у коренях з максимальним ефектом через 2-3 години після початку обробки. Обробка коренів СК викликала підвищення в них активності СОД, каталази і гваяколпероксидази. Інгібітори синтезу сірководню гідроксиламін та піруват калію частково усували викликані СК ефекти підвищення активності антиоксидантних ферментів і розвитку теплостійкості проростків. У той же час комбінована обробка СК і NaHS сприяла додатковому збільшенню активності антиоксидантних ферментів і підвищенню виживаності проростків пшениці після прогріву. Комбінована обробка 24-ЕБЛ і НПН в оптимальних концентраціях викликала більш істотну захисну дію у порівнянні з обробкою кожною сполукою окремо. У той же час спільна дія високих концентрацій знижувала теплостійкість проростків. Отже, стрес-протекторна дія фітогормонів СК і БС може бути підсилена їх застосуванням у поєднанні з донорами газотрансмітерів – сірководню і оксиду азоту, відповідно.
Донори газотрансмітерів чинили схожий позитивний вплив на солестійкість рослин арабідопсису дикого типу, що виявлялося у зниженні під їх впливом водного дефіциту листків, зменшенні окиснювальних пошкоджень, стабілізації проникності мембран і вмісту хлорофілу за дії NaCl. Попередня обробка мутантів арабідопсису coi1 і jin1 донорами NO, H2S і CO не запобігала спричинюваному дією NaCl посиленню пероксидного окиснення ліпідів, не сприяла зменшенню проникності мембран і збереженню пулу хлорофілів в стресових умовах. Отримані результати вказують на залучення компонентів жасмонатного сигналінгу (білків COI1 і JIN1/MYC2) в реалізацію стрес-протекторної дії сірководню, оксиду азоту та монооскиду вуглецю на рослини арабідопсису при сольовому стресі.
Дисертаційне дослідження істотно доповнює фундаментальні знання про механізми функціональної взаємодії між сигнальними посередниками-газотрансмітерами (CO, NO, H2S) та окремими стресовими фітогормонами (жасмоновою і саліциловою кислотами та брасиностероїдами). Отримані результати можуть стати теоретичним підґрунтям для розробки нових методів підвищення стійкості рослин пшениці до несприятливих чинників навколишнього середовища, зокрема, високих температур і засолення.
Дата реєстрації
2021-09-14
Додано/оновлено в НРАТ
2021-09-14 / 2026-07-01
