Изучение физиолого-биохимических механизмов устойчивости растений картофеля к высокой температуре с использованием клеточной технологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Авганова, Холиса Хокироевна

• Авганова, Холиса Хокироевна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Авганова, Холиса Хокироевна

Введение.стр.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Молекулярные механизмы устойчивости к стрессовым факторам.

1.2 Некоторые вопросы клеточной селекции на устойчивость к срессовому фактору.

1.3 Клеточная селекция к температурному фактору in vitro.

1.4 Биохимическая адаптация растений к стрессам.

Глава 2.Экспериментальная часть. Материалы и методы.

Глава 3. Результаты исследований.

3.1 Получение линий картофеля, устойчивых к высокой температуре.

3.2 Водный режим растений картофеля, полученных методом культуры тканей.

3.3 Устойчивость растений к засухе.

3.4 Жароустойчивость растений.

3.5 Морфология культуры тканей.

3.6 Содержание хлорофиллов.

3.7 Содержание свободного пролина в условиях водного стресса.

3.8 Удельная поверхностная плотность листьев (УППЛ).

3.9 Развитие и продуктивность температуроустойчивых растений и исходных форм в полевых условиях.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение физиолого-биохимических механизмов устойчивости растений картофеля к высокой температуре с использованием клеточной технологии»

Актуальность темы. В последние годы для подъема сельскохозяйственного производства картофеля все больше используются нетрадиционные технологии, такие как генная и клеточная биотехнология. В биотехнологии растений особую роль играет клеточная селекция, при которой отбор клеточных линий и растений с новыми хозяйственно-ценными свойствами проводится на уровне культивируемых in vitro клеток.

Получение таким путем растений из отработанных в селективных условиях каллусных клеток возможно благодаря уникальному свойству растительной клетки - ее тотипотентности. Приемы культивирования растительных клеток и регенерации из них растений разработаны для многих сельскохозяйственных культур и они позволяют реализовать возможности клеточной селекции для создания новых сортов растений (Tall, 1983; Dix, 1986; Сидоров, 1990; Носов, 1999). Мощным источником генетического разнообразия растений является сомаклональная изменчивость, возникающая при прохождении растениями стадии неорганизованного роста, и/или при длительном культивировании в условиях in vitro (Носов, 1999; Высоцкая, 2003).

Вместе с тем в селекции растений in vitro следует реально учитывать и ограничения клеточной технологии. Несмотря на большое количество работ методы целенаправленного улучшения хозяйственно-ценных признаков растений in vitro на основе технологии клеточной селекции все же остаются еще несовершенными. До настоящего времени использование клеточной технологии для получения клеточной линии и растений-регенерантов, резистентных к высокому температурному фактору, остается нерешенным, что и определяет актуальность проведения таких исследований. Получение устойчивых к высокой температуре растений с помощью клеточной технологии имеет для Таджикистана особую практическую значимость, т. к. у многих культурных растений, выращиваемых в Таджикистане (хлопчатник, картофель, овощные культуры), период накопления урожая приходится на самый жаркий период, что является одним из факторов снижения урожайности и качества продукции (Алиев и др., 1997). Эта задача должна решиться в том числе за счет умелого использования достижений современной биотехнологии и природно-климатических факторов Таджикистана.

При равных условиях возделывания, для получения высокого урожая картофеля, так и других культур, наиболее значимы особенности сортов и качество семенного материала, определяемые системой семеноводства и методами получения семенного материала (Муминджанов, 2003; Каримов и др., 2004; Давлятназарова и др., 2004).

К сожалению, имеющиеся в производстве сорта не всегда отвечают запросам картофелеводства из-за неустойчивости к болезням и воздействию стрессовых природных факторов горных регионов республики. Поэтому создание форм, линий, сортов картофеля как методами традиционной селекции, так и современной биотехнологии (клеточной селекции, генной инженерии), адаптированных для каждой зоны, в будущем имеет большую перспективу.

Цель и задачи работы: Получение клеточной линии картофеля, устойчивой к природным стрессовым воздействиям (высокой температуре, водному дефициту и т. д.), а также возможности регенерирования из них фертильных растений методами современной биотехнологии и использование их как модель изучения физиолого-биохимических механизмов устойчивости растений к стрессу. В связи с поставленной целью в задачу исследования входило:

• Подбор оптимальных условий культивирования;

• Подбор культуральной среды, типа экспланта и оптимальных условий культивирования картофеля in vitro;

• Изучение особенностей морфогенеза каллусных клеток при действии высокой температуры;

• Подбор усолвий селективного отбора клеток и регенерантов, устойчивых к действию высокой температуры;

• Изучение некоторых морфо-физиологических параметров температуроустойчивых растений-регенерантов при действии высокой температуры;

• Изучение некоторых биохимических особенностей температуроустойчивых растений-регенерантов (ТУ-регенеранты) при действии засухи (водного дефицита).

Научная новизна. Проведен скрининг морфофизиологической характеристики компетенции в культуре in vitro растений картофеля сорта Жуковский ранний. Получен ряд линий, различающихся по некоторым физиологическим признакам и продуктивности.

При воздействии высокой температуры (41°С, 45°С и 47°С) на культивируемые каллусные ткани картофеля отобраны устойчивые линии. Полученные от них растения отличались по некоторым морфологическим признакам от исходного варианта. Стабильными оказались изменения, вызванные действием более высокой температуры - 47°С, тогда как у самоклональных, при меньшей температуре 41°С, они со временем терялись. Отселектированный признак (повышенная резистентность к 47°С) сохранялся на протяжении 8 лет испытания в полевых условиях, а также in vitro. Полученные резистентные линии существенно отличались друг от друга по структуре урожая. Показано, что адаптированные к температурному стрессу регенеранты картофеля, полученные в результате клеточной селекции, характеризуются более высоким содержанием свободного пролина по сравнению контрольными растениями, и это можно использовать как тест -признак при оценке уровня устойчивости генотипов картофеля к температурному стрессу и другим природным неблагоприятным факторам.

Практическая ценность диссертации. Отработана система каллусогенеза и регенерации картофеля, что позволило оптимизировать процесс регенерации в стрессовых условиях in vitro. Важным результатом работы является выделение регенерантов, устойчивых к высокой температуре и водному дефициту (засухе). Эти свойства можно использовать для расширения генетического базиса селекции как донора генов устойчивости к стрессу, а также для решения прикладных задач в научных целях как модель физиологической, молекулярно-генетической и прикладной биотехнологии.

Апробация диссертации. Основные результаты диссертационной работы были доложены на следующих научно-практических конференциях: первой республиканской конференции "Экология и здоровье," 2001; конференции "Молодые ученые и современная наука", 2001; 2002; конференция "Вопросы сохранения и рационального использования растительного разнообразия Таджикистана", 2002; научно-педагогической конференции Таджикского государственного национального Университета 2002-2005 г.

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Авганова, Холиса Хокироевна

ВЫВОДЫ

1. Показано, что первичные каллусы образуются на срезах междоузлий и/или кусочках листа картофеля в среде МС, содержащей глутамин, зеатин и кинетин. Образовавшиеся каллусы отличались по размеру и цвету. В варианте +37°С наблюдалось увеличение роста каллусов, в варианте +41°С наблюдалась стимуляция роста каллусов, в варианте +45°С отмечалось резкое ингибирование роста каллусов.

2. Активная пролиферация наблюдалась у каллусов контрольного варианта и каллусов, образовавшихся при температуре +41 С и +45°С. После перенесения их на среду регенерации во всех вариантах наблюдалось появление апикальных структур через 20-25 дней.

3. Количество образовавшихся растений-регенерантов было самое высокое в контрольном варианте. Единичные растения-регенеранты образовались при +45°С и +47°С. Наиболее сильное угнетение роста и наименьшее количество корней наблюдалось в варианте +47°С. При постепенном воздействии высокой температуры (+47°С) на уровне растений-регенерантов наиболее устойчивыми оказались регенеранты, полученные из каллусов, подвергавшихся воздействию высокой температуры.

4. Давление на уровне неорганизованной пролиферации выявила ряд форм растений, резистентных к высокой температуре (+47°С). Стабильными оказались изменения, вызванные действием более высокой (+47°С) температуры, тогда как у сомаклональных линий при более низкой температуре (+37°С, +41°С) они со временем терялись.

5. Обнаружены различия между контрольными - исходными и температуроустойчивыми растениями-регенерантами по высоте стебля, количеству листьев, содержанию хлорофиллов и УПП листа. Растения, полученные методом клеточной технологии, имеют красноватый стебель и листья. Листья этих растений более плотные и опушенные.

6. Выявлены различия между контрольными растениями и температуроустойчивыми (ТУ растения-регенеранты) при действии засухи. Так, содержание воды у ТУ-регенерантов при засухе было значительно выше, чем у контрольных растений, и они оказались более выносливыми к обезвоживанию и перегреву почвы - засухи.

7. Анализ температуроустойчивых растений показал, что содержание пролина в них существенно выше, чем у исходного в нормальных условиях и при искусственно созданной засухе. Содержание пролина у ТУ-регенерантов было в 10-18 раз больше при засухе и в 2-3 раза у исходных контрольных растений. Количество амидов также увеличилось при засухе у ТУ-регенерантов. У исходной формы растений их количество при засухе изменилось незначительно.

8. Показано, что адаптированные к температурному стрессу регенеранты картофеля, полученные в результате клеточной селекции, характеризуются более высоким содержанием свободного пролина по сравнению контрольными растениями, и это можно использовать как тест - признак при оценке уровня устойчивости генотипов картофеля к температурному стрессу и другим природным неблагоприятным факторам.

9. Полученные результаты и разработанные биотехнологические методы способствуют расширению генетического базиса селекции картофеля путем создания ценных генотипов исходной формы, а также выяснению физиолого-биохимических механизмов устойчивости растений к стрессовым факторам среды.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Авгонова Х.Х., Диловарова Н. Повышение экологической пластичности растений с использованием методов биоинженерии // Экология и здоровье. Душанбе-2001. С. 9-10.

2. Авгонова Х.Х., Бабаджанова М.П., Диловарова Н., Дарвозиев М., Алиев К.А. Молекулярная экология и адаптационные механизмы растений. // Олимони чавон ва илми муосир. Душанбе-2001. С. 61-62.

3. Авгонова Х.Х., Холов Ф., Диловарова Н., Дарвозиев М., Адаптационные возможности трансгенных и нетрансформированных растений картофеля к водному дефициту. // Олимони чавон ва илми муосир. Душанбе-2001. С. 69-70.

4. Холов Ф.Х., Ахмедов Н.А., Бобохонов Р.С., Авгонова Х.Х., Каримов М.К. Махсулноки ва мубодилаи об дар растанихои тагйирдодашудаи гении картошка. // Мачмуи маколахои илми. Душанбе-2001. С. 93-97.

5. Давлятназарова З.Б., Алиев К.А., Бабаджанова М.П., Авганова Х.Х. Получение линий картофеля, устойчивых к высокой температуре, с использованием методов биотехнологии. // Докл. АН РТ, 2003, № 5-6. С. 61-69.

6. Авгонова Х.Х., Дарвозиев М. Влияние экологических условий на аттаргирующую способность клубней картофеля. // Олимони чавон ва илми муосир. Душанбе-2002. С. 58-59.

7. Давлятназарова З.Б., Каримов Б.К., Авгонова Х.Х., Мирзохонова Г.О., Назарова Н.Н., Алиев К.А. Регуляция клубнеобразования in vitro. Актуальные проблемы и перспективы развития физиологии растений. // Душанбе-2004. С.62-63. Изд-во "Дониш".

8. Давлятназарова З.Б., Мирзохонова Г., Назарова Н., Файзиева С., Алиев М., Авгонова Х.Х., Суфиева М., Салимов Р., Наймов С., Алиев К.А. Регуляция клубнеобразования у различных генотипов картофеля in vitro // Республиканский симпозиум "Экономика и наука Горно-Бадахшанской автономной области: прошлое, настоящее, будующее".спонсор симпозиума - Хукумат ГБАО - 2005. С. 187-188.

81

9. Авгонова Х.Х., Мирзохонова Г., Файзиева С. // Некоторые биохимические особенности адаптации растений картофеля к экологическому стрессу. Материалы научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава и студентов, посвященной 60-летию победы в великой отечественной войне "Во имя мира и счастья на земле". Душанбе-2005. С. 110-111.

Заключение

Исследование водообмена растений было и остается главным элементом продукционного процесса растений и издавна привлекает внимание исследователей, поскольку обусловлено важностью и многогранностью функций, которые он выполняет. Водообмен как важнейший регулятор водного статуса клеток является ведущим звеном во взаимодействии растений с водной фазой почвы и атмосферы. Более того, он является прямым индикатором состояния влагообеспеченности и жизнедеятельности растений.

Исследования водообмена растений можно разделить на пять этапов -осмотический, коллоидно-химический, термодинамический, биохимический, биофизический.

В последние годы большое развитие получил термодинамический подход к исследованию водообмена растений. Этот подход получил свое развитие в работах B.C. Шардакова (1953), основанный на системе показателей (почва - растение - атмосфера). Предлагался ряд терминов для обозначения водного статуса в растениях: сосущая сила, дефицит воды, водоудерживающая способность, активность воды, гидратация и диффузия. Далее было введено понятие потенциал воды (Slatyer,Taylor, 1960; Krammer et. al. 1966), отражающий степень уменьшения химического потенциала клеточного раствора относительно чистой воды. Водный потенциал является собирательным понятием для характеристики следующих параметров водообмена: осмотический потенциал - это влияние на активность воды химических частиц растворенных в воде веществ, матричный потенциал -адаптация воды на тканевом веществе, то есть матриксе, потенциал давления - гидростатический или тургорное давление. В работе (Тугее, Karamanos, 1981) получил развитие матричный потенциал для оценки состояния воды в клетке (определение количества связанной воды), как экологически менее значимый параметр и осмотический потенциал, являющийся важнейшим экологическим параметром.

Напротив, А.А. Завьялов (1984) считает, что более значимым параметром является термодинамический потенциал воды в клетке, поскольку он полнее отражает состояние воды в растениях.

В.Н. Жолкевич и др. (1989) указывает на неприемлемость уподобления растения простой гидравлической машине, где действуют чисто физические законы циркуляции воды в водных растворах. Он указывает на непосредственное участие живых клеток в транспорте воды и его эндогенной регуляции. Это представление получило развитие в работе некоторых исследователей (В. Кундт, М. Робник, 1998).

Вместе с тем, в работе последних лет приводятся данные, указывающие на то, что водный потенциал не является универсальным методом измерения водообмена растений. В ряде случаев определение относительного содержания воды гораздо информативней, чем измерение водного потенциала (Емельянов, Анкуд, 1992). Все выше приведенные факты указывают, что водообмен растений - это интегральный процесс, который объединяет процессы поступления, передвижения, выделения и состояние воды в растениях. Поэтому водообмен не может быть охарактеризован каким-то одним признаком и, следовательно, он объединяет комплекс физических и физиологических процессов, протекающих в целостном организме растений. Поэтому измерение параметров водного режима, занимает особое место, в настоящее время, в связи с появлением новых типов растений с измененной генетической конструкцией, то есть генетически модифицированных растений.

Обычно, генмодифицированные растения конструируют путем введения генов с помощью Agrobacterium tumerfaciens, то есть методом генетической инженерии или путем воздействия на культуры каллусов определенными стрессовыми факторами, такими как высокая температура, высокая доза солей и др., то есть методом клеточной селекции. Культура клеток in vitro дает возможность в контролируемых условиях исследовать зависимость ростовых и репродуктивных органов растений от дозированного воздействия стрессовых и других факторов. Такая техника эксперимента позволяет отобрать сомаклоны растений с желаемыми параметрами устойчивости к неблагоприятным условиям, таких как соли (Бургутин и др., 1996), высокая температура (Давлятназарова и др., 2003), к растениям, устойчивым к высокой температуре (ТУ-растения) которые получили согласно применяемой схеме (рис.17).

В известных работах по сравнительной устойчивости клонов растений картофеля in vitro к NaCl авторы ограничивались по несколько штук пробирочных растений (от 4 до 10) (Бургутин и др., 1996). Такие эксперименты не дают положительного ответа на вопрос о возможности эффективной селекции растений in vitro на спонтанном уровне при столь ограниченной выборке, хотя и не отрицает возможности неконтролируемой селекции в системах микроклонального размножения. Поэтому в работе А.Б. Бургутина и др. (1996) были выработаны системы целых растений in vitro для оценки солеустойчивости картофеля и отбора столоноустойчивых сомаклонов. Они показали, что достаточно высокая концентрация хлористого натрия на уровне каллусогенеза привела к стабильным изменениям, а при более низких уровнях засоления возникающие варианты теряли приобретенные свойства.

В наших работах (Давлятназарова, Авгонова и др., 2004 г.) исследования проводились с пробирочными растениями, что позволило проследить за каждым растением отдельно на протяжении всего периода выращивания in vitro. Полученные нами данные свидетельствуют об определенных преимуществах отбора на устойчивость к высокой температуре с использованием целых растений in vitro для оценки результатов отбора. Оценивая результаты отбора культивируемых каллусов на целых растениях (полученных от этих каллусов), можно избежать существующих противоречий, когда устойчивость к высокой температуре на уровне каллусных линий не совпадает с устойчивостью целого растения. Воздействие на уровне неорганизованной пролиферации с последующим получением резистентных растений картофеля повторного воздействия на уровне целых растений выявило более устойчивые к более высокой температуре сомаклональные варианты - линии. Полученные таким путем растения-регенеранты обладают повышенной устойчивостью к высокой температуре и имеют существенные различия по ряду морфофизиологических признаков (Авгонова и др., 2005 г.). растение -регенерат получение каллуса суспензия клеток

Воздействие высокой температуры отоор устойчивых клеток проверка устойчивости к стрессовым воздействиям клонирование получение микроклубней молекулярно--генетические исследования

Получение растения-регенеранта картофеля, устойчивого к воздействиям факторов среды

Рис.17. Схема получения устойчивости растений картофеля к температурному фактору

Воздействием на каллусные культуры и регенеранты in vitro высокой температуры нами получены сомаклоны растений картофеля с измененной генной конструкцией. Установлено, что воздействие на растения-регенеранты температуры 45°С и 47°С в течение 16 часов привели к полной гибели растений, как при 45°С, так и при 47°С. Температурно-устойчивые клетки сохранили жизнедеятельность даже при выдерживании растений при 47°С в течении 24 ч. При таких условиях обработки пробирочных растений наблюдалось следующее: растения, полученные при обработке 41°С и 45°С - полностью погибли. В варианте с обработкой при температуре 47°С в 7 случаях из 400 пробирочных растений в нижней части стебля появились зеленоватые участки. Из этих участков стебля в течение последующих 10-12 дней начали появляться вторичные стебли и далее образовались листочки. Эти растения пересаживали в свежую среду для регенерации. Из 7 регенерированных растений 5 оказались фертильными и 2 безхлорофилльными мутантами.

Фертильные растения использовали для клонирования и получения линии и анализировали в полевых условиях.

Полученные линии существенно отличались друг от друга по структуре урожая. Среди них имеются линии, с низким урожаем. Некоторые линии являются перспективными и их можно использовать в селекционном процессе для получения семенного картофеля. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют об определенных успехах в отборе на температурную устойчивость с использованием каллусных культур и целых растений in vitro для оценки результатов отбора. Полученные таким путем линии растений являются сомаклональными вариантами. Деление на уровне неорганизованной пролиферации дало возможность выявить резистентные к высокой температуре (47°С) линии картофеля. Стабильными^оказались изменения, вызванные действием более высокой (47°С) температуры, тогда как у сомаклональных линий при более низкой температуре (41 °С) они со временем терялись. Регенеранты, обладающие устойчивостью к высокой температуре обозначались как (ТУ-растения-регенеранты).

Как известно, показателями устойчивости растений к засухе являются водоудерживающая способность и жароустойчивость (Генкель, 1982).

Из анализа проведенных нами исследований на протяжении 5 суток засухи интенсивность транспирации, водоудерживающая способность были значительно выше у модифицированных растений картофеля, чем у исходной формы (сорта Жуковский ранний). Это показывает, что они адаптированы к неблагоприятным факторам среды. По мере усиления засухи в листьях картофеля накапливался свободный пролин, причем его содержание в листьях модифицированных растений в несколько раз выше, чем у контрольных. Синтез свободных аминокислот и амидов также был значительно усилен у ТУ-регенерантов картофеля. Повышенное содержание аминокислот и амидов в листьях трансгенных (модифицированных) растений, вероятно, указывает на их участие в осморегуляции. Предположительно, в растениях сорта Жуковский (Жолкевич и др., 1997) участие свободных аминокислот и амидов в осмотическом давлении возрастает по мере действия засухи, особенно у засухоустойчивого генотипа растений.

В наших опытах при 5 суточной засухе значительно возрастало содержание свободного пролина. Известно, что свободный пролин участвует во многих физиолого-биохимических процессах, способствующих устойчивости растений к неблагоприятным условиям. Он защищает от разрушения макромолекул (белков, нуклеиновых кислот), участвует в запасании азота, выполняет энергетическую функцию, а также является антиоксидантом (Кузнецов, Шевякова, 1999). Другие авторы обнаружили изменение содержания 9 основных аминокислот при засухе (Пуставойтова и др., 2000). Они также показали, что у трансгенных форм табака при засухе усиливается синтез основных аминокислот, особенно пролина и триптофана нежели у исходной формы.

В наших экспериментах обнаружили ряд аминокислот, присутствие которых, очевидно, необходимо для нормального протекания адаптированной устойчивости растений к стрессу. К ним относятся накопление свободного пролина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты, глицина и серина., а также в значительном количестве обнаруживается аланин и амиды: глутамин и аспарагин. При анализе свободных аминокислот у клеточно-модифицированных и обычных растений мы акцентировали внимание на изменении только тех аминокислот и амидов, уровень которых существенно различается. На пятые сутки засухи обнаруживается, что суммарное содержание выше перечисленных свободных аминокислот и амидов в листьях опытного варианта растений существенно превышали их количество у контрольных растений. Сопоставление содержания отдельных свободных аминокислот и амидов между исследованными растениями при засухе и в норме, обнаруживалось, что количество пролина превышало в 10-18 раз у ТУ-растений-регенерантов и в 2-3 раза у исходных (контрольных) растений. Количество аланина у модифицированных растений, наоборот, резко снижалось при засухе. Сумма глицин+серин у модифицированных растений при засухе не изменялось. Некоторые изменения суммы глицин+серин наблюдались при засухе у исходных растений. Количество глютаминовой кислоты, аспарагиновой и амидов резко увеличивалось при засухе у модифицированных растений. У контрольных растений их количества изменялись незначительно при засухе.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что при воздействии стрессовых факторов (водный дефицит) клеточно-модифицированные растения и исходные формы реагируют не однозначно.

Обнаружены различия в суммарном содержании некоторых свободных аминокислот и амидов у обоих исследованных форм растений картофеля при нормальном водообеспечении. Повышение содержания свободных аминокислот, таких как пролин, глютаминовая кислота, аспарагиновая кислота и амиды в листьях модифицированных растений указывают на их существенный вклад в осморегуляционный процесс. Роль этих свободных аминокислот в осморегуляции резко возрастает по мере действия засухи, особенно у клеточно-модифицированных генотипов картофеля.

Из полученных данных следует, что в условиях водного дефицита (засухи) модифицированные растения картофеля с высоким содержанием пролина более адаптированы к обезвоживанию. Видимо защитные реакции модифицированных растений направлены на включение генов синтеза пролина, а адаптационный процесс направлен на перестройку физиолого-биохимического механизма и изменение процессов осморегуляции.

Таким образом, полученные результаты и разработанные нами биотехнологические методы направлены на расширение генетического базиса селекции картофеля путем создания ценных генотипов исходной формы, не только ускоряющие процессы селекции, но и раскрывающие механизмы физиолого-биохимических процессов продуктивности растений, а также способствует развитию исследований в области генной инженерии с целью получения улучшенных растений картофеля, устойчивых к неблагоприятным факторам среды.

Регенерация растений in vitro позволила увеличить генотипическую изменяемость исходного сорта картофеля и получить ценный генетический материал с новой экспрессией генов. Нами получены данные по стабильности экспрессии генов устойчивости к высокой температуре и их сохранение при ведении пробирочной культуры растений in vitro, а также в полевых условиях (первый год испытания). В культуре ткани листа путем многократного скрининга к температурному фактору получены регенеранты растений с большой вариабельностью по морфологическим показателям. При исследовании сомаклональной изменчивости регенерантов растений у одних отмечены различия по некоторым признакам, которые сохранились в течении длительного культивирования по ряду признаков in vitro. У других морфофизиологические отклонения усиливались от пасажа к пасажу. И появились химерные растения. У третьих на стадии каллусного роста, предшествующего регенерации происходили как генетические так и эпигенетические изменения. Из 800 регенерантов остались единичные фертильные растения (всего 3 растения), которые были пригодны в физиолого-биохимических и молекулярно-биологических исследованиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Авганова, Холиса Хокироевна, 2006 год

1. Абдуллаев Х.А., Каримов Х.Х. Индекс урожая хлопчатника Изд-во "Дониш"- 2001. с.

2. Алиев К.А., Каримов Б.К., Каримов Б.Б. Возделывание оздоровленного картофеля в Таджикистане. Изд-во "Дониш"-1997.43 с.

3. Александров B.J1. Цитофизиологические и цитоэкологические исследования устойчивости растительных клеток к действию высоких и низких температур // Тр.БИН АН СССР. 1963. Сер. 4. Вып. 16. С. 234.

4. Анапияев Б.Б., Исхакова К.М., Рахимбаев И.Р. Некоторые особенности процессов эмбриогенеза в культуре микроспор triticum aestivum \ll VII International conference. The biology of plant Cells in vitro and Biotechnology. Saratov. 2003. P.23.

5. Бабаева Ж.А., Бутенко Р.Г., Строганов Б.П. Влияние засоления питательной среды на рост изолированных тканей моркови // Физиология растений. 1968. - Т. 15.-ВЫП. 1 .-С.93-109.

6. Белан Н.Ф., Абдурахманова З.Н. Разделение продуктов фотосинтеза методом хроматографии в тонких слоях, ДАН Тадж ССР, 1969, т. 12. № 10. с. 61-65.

7. Бобохонов Р.С. Содержание и активность рибулозо-1,5бисфосфаткарбоксилазы / оксигеназы у оздоровленных растений картофеля в связи с продуктивностью. Автореф. канд. дисс. Душанбе, 1999.

8. Боровский Г.Б., Войников В.К. Локализация белков холодового шока на поверхности и внутри митохондрий кукурузы // Физиология растений. 1993. - Т.40. - №4. - С.596-598.

9. Ю.Боровский Г.Б., Ступникова И.В., Пешкова А.А., Дорофеев Н.В., Войников В.К. Термостабильные белки проростков и узлов кушения растений озимой пшеницы // Физиология растений, 1999, Т.46, №5, с.777-783.

10. П.Бургутин А.Б., Бутенко Р.Г., Кауров Б.А., Ниссанка Иддагода. Селекция картофеля in vitro на устойчивость к хлористому натрию // Физиология растений. М.: 1996. Т. 43. № 4, с. 597-605.

11. Войников В.К., Иванова Г.Г., Гудиковский А.В. Белки теплового шока растений // Физиология растений. 1984. Т. 31, № 5. С. 970-979.

12. Войников В.К. Температурный стресс и митохондрии растений. Новосибирск, 1987.

13. Н.Войников В.К., Корытов М.В., Калачева Е.А. Низкотемпературная индукция синтеза стрессовых белков растений // Физиология растений. 1989. Т.Зб.с.107-1 И.

14. Войников В.К., Корытов М.В. Синтез стрессовых белков в проростках озимой пшеницы при закаливании к холоду // Физиология растений. 1991. Т. 38. Вып. 5 С. 960.

15. Войников В.К., Корытов М.В. Влияние условий гипотермии на синтез стрессовых белков в проростках озимой пшеницы //Физиология растений. 1993. Т.40. - №4. - С.589-594.

16. Высоцкая О.Н. Криосохранение меристем земляники садовой (Fragaria X Ananassa) с помощю метода ветрификации //VII International conference. The biology of plant Cells in vitro and Biotechnology. Saratov. 2003. P.355.

17. Генкель Б.А. Физиология устойчивости растительной клетки. М.:

18. Изд-во «Наука», 1967.-С.325.

19. Генкель Б.А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений. М.: Наука, 1982.280 с.

20. Дианова И.И., Солганин Р.И. Индуцированный синтез белков теплового шока пшеницы и их роль в адаптации к действию высоких температур //Стрессовые белки растений. Новосибирск: «Наука», 1989.-С.43.

21. Давлятназарова З.Б., Алиев К.А., Бабаджанова М.П., Авганова Х.Х. Получение линий картофеля, устойчивых к высокой температуре, с использованием методов биотехнологии // Д.АН РТ 2003. №5-6. с.61-69.

22. Давлятназарова З.Б., Каримов Б.К., Авгонова Х.Х., Мирзохонова Г.О., Назарова Н.Н., Алиев К.А. Регуляция клубнеобразования in vitro. // Актуальные проблемы и перспективы развития физиологии растений. Душанбе-2004. с.62-63.

23. Емельянов Л.Г., Анкуд С.А. Водообмен и стресоустойчивость растений. Изд-во "Наука и техника", 1992,144 с.

24. Жолкевич В.Н., Гусев Н.А., Капля А.В. Пахомова Г.И., Пальщикова Н.В., Самуилов Ф.Д., Славный П.С., Шмотько И.Г. Водный обмен растений. М.: Наука, 1989.256 с.

25. Жолкевич В.Н., Гусев Н.А., Капля А.В., Пахомова Г.И., Пилыникова Н.В., СамуиловФ.Д., Славный П.С., Шматько И.Г. Водный обмен растений. М.:Наука, 1989. 250с.

26. Завьялов А.А. Физиолого-термодинамический аспект транспорта воды по растению. М. 1984.

27. Иванов А.А., Силина А.А., Цельникер Ю.Л. О методе быстрого взвешивания для определения транспирации в естественных условиях // Ботан. Жур, 1950. Т. 35. С. 171-185.

28. Каримов Б., Мукимов Т., Алиев К., Анварова М., Давлятназарова 3., Шеров Д. Семеноводство картофеля на основе биотехнологии // Актуальные проблемы и перспективы развития физиологии растений. Душанбе 2004 - С. 73-76.

29. Каримов Б., Т. Мукимов, Д. Шеров. Выбор сортов важное условие высоких урожаев картофеля // Актуальные проблемы и перспективы развития физиологии растений. Душанбе - 2004. -с. 76-78.

30. Кузнецов В.В., Кимпел Д., Гокджиян Д., Ки Д. Элементы неспецифичности реакции генома растений при холодовом и тепловом стрессе //Физиология растений. 1987. - Т. 34. - С. 859868.

31. Кузнецов В.В. Индуцибельные системы и их роль при адаптации растений к стрессовым факторам. Дис. . докт. биол. наук. -Кишинев: ИФР АН РМ, 1992. - 72 с.

32. Кузнецов В.В. Индуцибельные системы и их роль при адаптации растений к стрессовым факторам. Дисс. . докт. биол. наук. -Кишинев: ИФР АН РМ, 1992 г. - 72 с.

33. Кузнецов В.В., Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений. 1999. - Т.46. - № 2. С. 321-336.

34. Кулаева О.Н., Кулиева Ф.Б., Шамина З.Б., Строганов Б.П. Действие высоких концентраций хлористого натрия на размножение клеток Crepis capillaries in vitro//Физиология растений. 1975.-Т. 22.-вып. 1.-С. 131-136.

35. Кундт В., Робник. Водные помпы в корнях растений // Физиология растений. 1998. Т. 45. С. 308-316.

36. Муминджанов Х.А. Физиолого-биотехнологический подход к селекции и семеноводству картофеля. Душанбе 2003.

37. Насыров Ю.С. Физиологическая стратегия селекции растений // Селекция продуктивных сортов. Знание. Новое в жизни, науке, технгике. М., 1986. 12. С. 31-43.

38. Носов A.M. Культура клеток высших растений уникальная система, модель, инструмент // Физиология растений, М.: 1999, том 46, № 6, с. 837-844.

39. Попова Т.Н. Изоцитр тригидрогеназы: формы, локализация, свойства и регуляция//Биохимия, 1993, т. 58. с. 1861-1879.

40. Попова О.В., Попова Т.Н., Измайлов С.Ф. Влияние солевого стресса на НАД, НАДФ-изоцитратдегидрогеназы и глутамат декарбоксилазу проростков гороха // Физиология растений. М.: 1999, Т. 46. №5, с. 784-789.

41. Пустовойтова Т.Н. Стрессовые воздействия и изменения уровня регуляторов роста растений // Рост растений и дифференцировка. М.: Наука, 1981. С. 225.

42. Пустовойтова Т.Н., Баварина Т.В., Жданова Н.Е. Особенности засухоустойчивости трансгенных растений табака с генами iaam и iaan биосинтеза ауксина // Физиология растений. 2000. Т. 47. С. 431-436.

43. Салимов А.Ф. Фотосинтетическая деятельность и донорно-акцепторные отношения в связи с продуктивностью оздоровленных растений картофеля: Автореф. Дисс. . канд. биол. наук. Душанбе, 1999.

44. Сидоров В.А. Клеточная селекция. Киев: Наукова Думка, 1990. -280.С. 12.

45. Тооминг Х.Г. Экологические принципы максимальной продуктивности посевов. Гидрометеоиздат, 1984. - 264 с.

46. Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. -М.: Мир, 1977.-384 с.

47. Цельникер Ю.Л. Физиологические основы теневыносливости растений. М: Наука, 1978, с.215.

48. Шапигузов А.Ю. Аквапорины: строение, систематика и особенности регуляции// Физиология растений, 2004, Т.51.№1, с.142-152.

49. Шардаков B.C. Водный режим хлопчатника. Ташкент, 1953.

50. Шевякова Н.И. Метаболизм и физиологическая роль пролина при водном и солевом стрессе // Физиология растений. 1983: - Т. 30. - С. 768-783.

51. Шевякова Н.И., Рощупкин Б.В., Парамонова Н.В., Кузнецов В.В. Стрессорный ответ клеток Nicotina sylvestris L. На засоление и высокую температуру. 1. Аккумуляция пролина, полиаминов, бетаинов и Сахаров // Физиология растений. 1994. - Т.41. - С. 558565.

52. ШталяЭ. Хроматография в тонких слоях. Изд-во "Мир", 1965, с. 374.

53. Abel G.H. Inheritance of the capacity for chloride inclusion and chloride exclusion by soybeans // Crop. Sci. 1969. - V.6. - P.697-698.

54. Bienz M. Transient and Developmental Activation of reat shock genes //Trends Biochem. Sci. 1985. - V.10. - N4. - P. 157.

55. Bray E.A. Molecular responses to water deficit //Plant Physiol. 1993. -V.I03.-P. 1035-1040.

56. Bressan R.A., Singh N.K., Handa A.K. Stable and unstable tolerance to.NaCl incultured tobacco cells // Plant Genetics. New York: Liss, 1985. - P. 755-769.

57. Brenda G. Leicht, JJose Bonner Biochemistry. V. 83. - N2. - P.361-365.

58. Cortes V., Pellicez A. Journal of Biological Chemistry (USA). 1984. -VC. 256.-N23.

59. Croughan T.P., Stavarek S.J., Rains D.W. Selection of NaCl tolerant line of cultured alfalfa cells // Crop Sci. 1978. - V. 18. - H. 959-963.

60. Dean L.L., Grogan CO., Stockmeyer E.W., Everett H.L. Genetic control of aluminium tolerance in corn // Crop Sci. 1978. - V. 18. - N 6. - P.l063-1067.

61. Devine Т.Е. Genetic fitting of crops to problem soils // Breeding plants for less favourable environments. New-York: Wileu and Sons. - 1982. -P. 143-173.

62. Dix P.J. Cell line selection // Plant Cell Culture Technology. Oxford; London: Blackwell Sci. Publ. - 1986. - P. 143-201.

63. Dix P.J., Street H.E. Selection of plant cell lines with enhanced chilling resistance // Ann. Bot. (Gr. Brit.) 1976. - 40. - P. 903-910.

64. Eillen D., Hickey, Lee A. Weber. Modulation of heat-shock polipeptid synthesis in Hela cells during hyperthernia and recovery // Biochemistry. 1982. - V. 21. - V. 21. - N 7. - P. 1513 -1521.

65. Elizabeth Vierling, Joe L. Key. P.N. Academy of Sciences of USA, 1986. Vol. 83.22. P. 361-365.

66. Epstein E. Mineral nutrition of plants: Principles and perspectives. — New York: Wiley and Sons. 1972. - 381 p.

67. Flowers T/J., Troke P.F., Yeo A.R. The mechanisms of Salt tolerance in Halophytes // Annu. Rev. Plant Physiol. 1977. - V. 28. - P. 81-121.

68. Galvez S., Godal P.O. The function of the NADP-dependent isocitrate dohydrogenese isoenzymes in living organizmse I I Plant Sci. 1995. V. 105. p. 1-14.

69. Gilissen L.J.W., Staveren M.J. Zink-resistant cell lines of Haplopappus gracillis II Plant Physiol. 1986. - V. 125. - P. 95-103.

70. Harms C.T., Oertli J.J. The use of osmotically adopted cell cultures to study salt tolerance in vitro // Plant Physiol. 1985. - V. 120. - P. 29-38.

71. Hasegawa H., Mori S. Non-proline-accumulating rice mutants resistant to hydroxyl-L-proline // Theor. And Appl. Genet. 1986. - V. 72. - P. 226-230.

72. Heikkila J.J., Papp J.E.T., Schultz G.A. et al. Induction of heat shock protein messenger RNA in maize mesocotyls by water stress, abscisic acid, and wounding // Plant Physiol. 1984. - V. 76. - P. 270-274.

73. Hendrick J.P., Hartl F.U. Molecular chaperone functions of heat-shock proteins. Annu Rev Biochem, 1993. V.62, p.349-384.

74. Hickey E.D., Weber L.A. // Biochemistry. 1982. - V. 21. - N7. - P. 1513-1521.

75. Huitema J.B. Culture for plant improvement. Vienna: JAEA. - 1986. -P. 321- 327.

76. Huang A.H.C., Cavalieri AJ. Proline Oxidase and water stress-induced praline accumulation in spinach leaves // Plant Physiol. 1979. - V. 63. - P. 531 -535.

77. Ingram J. Bartels D. The molecular basis of dehydration tolerance in plants. Annu Rev. Plant Biol, 1996. V.47, p.377-403.

78. Janice A. Kimpel, Joe L. Key. Presens of heat-shoock mRNA in Field grown saubeans // TrPlant Physiology. 1985. - V.73. - No3. - P. 672688

79. Joe L. Key, Chen Y.M. Heat-shoock proteins of higher plants. P.N. Academy of sciences, USA. - 1986. - V.78. - No6. - P. 3526-3530.

80. Joe L. Key. Syntesis of the low molecular weight heat-shoock proteins in plants. Plant Physiology. 1987. - No84. - P. 1007-1017.

81. Key J.L., Lin C.Y., Chen Y.M. Heat shock proteins of higher plants //Proc. Natl. acad. Sci. USA. 1981. - V. 78. -N 6. - P. 3526.

82. Kimpel A., Key J.L. Heat shock in plants // Trends Biochem. Sci. 1985.-V. 10.-N. 8.-P. 353.

83. Kishor K.P.B., Hong L. Miao G. Ни С. - A.A., Verma D.P.S. Overexpression of Д1 - pirroline-5-carboxilate synthetase Increases Proline Production and Cjnfer Osmotolerance in Transgenic Plants // Plant Phisiol. 1995. V. 108. P. 1387-1394.

84. Krammer P.J., Knipling E.B. Miller L.N. Terminology of cell water relations // Scienc.1966. Vol. 153, № 3738. P.889-890.

85. Kuznetsov V.V., Shevyakova N.I. Stress Responses of Tobacco cells to high temperature and salinity. Proline accumulation and phosphorylation of polypeptides // Plant Physiol. 1997. - V.100. - P. 320326.

86. Kuznetsov V.V., Rakitin V.Yu., Sholkevich V.N. Interaction of heat shock and drought stress in plants // Responses of plant metabolism to air pollution/ Eds De Kok L.J., Stulen I. Leiden. The Netherlands: Backhuys Publ.- 1998.-P. 359-360.

87. Le Rudulier D., Strom A.R., Dankekar A.M., Smith L.T., Valentine R.C. Molecular biology of osmoregulation // Science. 1984. - V. 224. - P. 1064-1068.

88. Michael A., Mansfield, Joe L. Key. Cytoplasmics distribuzion of heat shock proteins in soubean // Plant Physiology. 1986. - V. 80. - N 2. -P. 1240-1246.

89. McKersie B.D., Thompson J.E. Influence of plant sterols on the phase properties of phospholipids bilayers // Plant. Physiol. 1979. -63.-h. 802-805.

90. Muchowski P.J., Clark J.l. Atp-enhance molecular chaperone functions of the small heat shock protein human В crystalline. Biochemistry, 1998. V95, p. 1004-1009.

91. Murashige Т., Skoog F.A. Rivised for rapid grown and bioassays with tobaco tissue cultures // Phisiologia planta rum. 1962. V. 15. P. 473-493.

92. Nabors M.W., Gibb S.E., Bernstein S., Meis M.E. NaCl-toleranttobacco plant from cultured cells // Z. Pflanzenphysiol. 1980. - V. 97. - P. 13-17.

93. Necchi A., Marelli S. // Plant Physiology. 1987. - V. 84. - No4. - P. 1378-1384.

94. Pelham H. Activation of heat shock genes in Eukaryotes // Trends Genet. -1985. V.l.-Nol.-P.3L

95. Pam Cooper Ho. // Plant Physiology. 1985. - No 4. - P. 887-890.

96. Peter K. Sorger. // Nature. 1987. - V. 323.

97. Sachs M.M., Ho T.H.D. Alteration of gene expression during environmental stress in plants // Annu. Rev. Plant Physiol. 1986. - V. 37. -P. 363-376.

98. Schoffl F., Prandl R., Reindl A. Regulation of the heat-shok response. Plant Physiol, 1998. VI17, p.l 135-1141.

99. Shod-Mind Xido. // Plant Physiology. 1985. - No 4. - P. 887-890.

100. Shuan S. Kee, Park S. Nobel. // Plant Physiology. 1986. - V. 80. -No 2. - P. 596- 598.

101. Slatyer R.O., Taylor S.A. Terminology in plant and soil water relationships//Nature. 1960. Vol. 187. P. 922-924.

102. Smirnoff N.Plant resistance to environmental stress. Curr Opin Biotech, 1998. №9, p.214-219.

103. Stefle M., Trcka I., Vratny P. Prolin biosynthesis in winterplants due to exposure to low temperatures // Biol. Plant. 1978. - 20. - P. 119-128.

104. Swaaij A.C., Nijdam H., Jacobsen E., Feenstra WJ. Increased frost tolerance and amino acid content in leaves, tubers and leaf callus of regenerated hydroxyproline resistant potato clones // Euphytica. -1987. 36 - P. 369-380.

105. Tal M. Selection for stress tolerance // Handbook of Plant Culturel. -New-York. 1983. V.I. -P.461-489.

106. O.Taylor C.B. Proline and Water deficit: Ups, Down, Ins., and Outs // Plant Cell. 1996.-V. 8.-P. 1221-1224.

107. Tyree M.T., Karamanos A.S. Water stress as an ecological factor // Plants and threis Atmos. Environ. 21st Symp. Brit. Ecol. Soc. Oxford e. a., 1981. P. 237-261.

108. Yelonosky G. Accumulation of free praline in citrus leaves during cold hardening of young trees in controlled temperature regimes // Plant Phisiol. -1979. -64. P.425-427.

109. Yancey P.H., Clark M.E., Hand S.C. Living with water stress: evolution of osmolyte systems // Science. 1984 -V. 217.- P. 12141217.