Лектины оболочки пыльцевого зерна Nicotiana tabacum L. и их роль в активации прорастания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Лазарева, Екатерина Алексеевна

• Лазарева, Екатерина Алексеевна
• кандидат биологических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Лазарева, Екатерина Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Межклеточные взаимодействия в регуляции прорастания пыльцы

1.1. Взаимодействия пыльцевых зерен между собой.

1.2. Химические сигналы, контролирующие прорастание пыльцы при совместимом опылении.

1.3. Отторжение или принятие пыльцы в реакции самонесовместимости.

2. Подвижные белки оболочки пыльцевого зерна.

3. Пектины оболочки пыльцевого зерна и действие экзогенных лектинов на его прорастание.

4. Роль лектинов в жизнедеятельности растительной клетки.

4.1. Распространение и локализация лектинов у растений.

4.2. Физиологическая роль лектинов.

4.3. Белки, содержащие углевод-связывающие домены.

4.4. Пектины растений как инструмент исследования.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

1. Действие конканавалина А на активацию и прорастание пыльцевого зерна.

2. Действие диффузатов оболочки на активацию и прорастание пыльцевого зерна.

3. Выявление лектинов в диффузатах.

4. Выделение водорастворимых лектинов оболочки пыльцевого зерна методом аффинной хроматографии и анализ их действия на активацию и прорастание.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лектины оболочки пыльцевого зерна Nicotiana tabacum L. и их роль в активации прорастания»

Актуальность темы.

В современных исследованиях механизмов регуляции развития растительных клеток большое внимание уделяют сигнальным системам, которые обеспечивают запуск морфогенетических программ внеклеточными лигандами (Hiscock, Allen, 2008). Поведение мужского гаметофита покрытосеменных растений, в том числе на этапе его перехода в активное физиологическое состояние в прогамную фазу оплодотворения, включает подобные механизмы. При этом важную роль играют белки и пептиды, которые диффундируют из пыльцевого зерна в окружающую среду. Они участвуют в процессах взаимодействия пыльцевых зёрен друг с другом и с клетками рыльца, но вместе с тем с помощью таких лигандов вегетативная клетка и пыльцевая трубка могут осуществлять мониторинг своего состояния и готовности к выполнению своих функций.

Особый класс белков, которые могут выступать в качестве внеклеточных лигандов, составляют лектины — белки, специфически и обратимо взаимодействующие с углеводными детерминантами без их модификации. Исследования последних лет, проведенные на клетках животных, показали, что лектины участвуют в контроле внутриклеточного транспорта и эндоцитоза, регулируют процессы адгезии (межклеточные и клетки к её матриксу), узнавания и миграции клеток, осуществляют позитивный и негативный контроль ростовых процессов и тем самым контролируют дифференциацию тканей и органов (Gabius et al., 2004). Быстрое накопление знаний в области исследования лектинов животных привело к формированию концепции "углеводного кода". Сформулирована новая парадигма поливалентных белок-углеводных взаимодействий с образованием супрамолекулярных ансамблей, осуществляющих трансдукцию сигналов (Garner, Baum, 2008).

Вопрос о роли лектинов в регуляции прорастания пыльцевого зерна до настоящего времени не решён, хотя уже давно обсуждается в литературе (Southworth, 1975; Dumas et al., 1984). Данные о влиянии экзогенных лектинов на прорастание немногочисленны и противоречивы. Вопрос об эндогенных лектинах пыльцевого зерна почти не изучен. Есть сведения о лектинах, прочно связанных с оболочкой (Carratu, Giannattasio, 1990; Ковалева и др., 1999). Однако с точки зрения участия в запуске прорастания, наибольший интерес представляют подвижные белки внеклеточного матрикса, которые могли бы взаимодействовать с гликопротеинами плазмалеммы.

Цели и задачи исследования. Цель работы - выявить водорастворимые лектины оболочки и установить их роль в регуляции активации и прорастания пыльцевого зерна, на примере Nicotiana tabacum L. Для ее достижения были поставлены следующие задачи.

• Изучение действия экзогенного лектина конканавалина А (Кон А) на активацию и прорастание пыльцы.

• Изучение роли водорастворимых компонентов оболочки (диффузатов) пыльцевого зерна табака в регуляции запуска его прорастания.

• Выявление лектинов в составе диффузатов оболочки методом гемагглютинации.

• Выделение лектинов из диффузатов оболочки пыльцевого зерна методом аффинной хроматографии.

• Изучение действия выделенных лектинов на запуск активации и прорастание пыльцевого зерна.

Научная новизна. Впервые обнаружено действие экзогенного лектина на величину мембранного потенциала и внутриклеточный рН растительной клетки. Установлена взаимосвязь между прорастанием пыльцевого зерна и гиперполяризацией плазм ал еммы его вегетативной клетки.

Показано, что диффузаты оболочки пыльцевого зерна включают лектины, существенно влияющие на активацию и прорастание пыльцы. Эти эндогенные регуляторные лектины впервые выделены и охарактеризованы.

Практическая значимость работы. Представленная работа является фундаментальным исследованием сложной системы регуляции прорастания пыльцевого зерна. Полученные данные могут быть использованы для разработки подходов к оптимизации условий опыления у сельскохозяйственных растений с целью повышения их продуктивности. Результаты работы могут быть использованы в курсах лекций по физиологии и эмбриологии растений.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на семинарах кафедры физиологии растений, доложены на международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2003, 2004, 2006); на V и VI съездах общества физиологов растений (Пенза, 2003; Сыктывкар, 2007); на IV международной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2005); на I международной школе для молодых ученых «Эмбриология и Биотехнология» (Санкт-Петербург, 2005); на XIX Международном конгрессе по половому размножению растений «From gametes to genes» (Будапешт, 2006); на II и III международных школах для молодых ученых «Эмбриология, Генетика и Биотехнология» (Уфа, 2007; Саратов, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Лазарева, Екатерина Алексеевна

выводы

1. Исследовано стимулирующее действие экзогенного лектина конканавалина А на активацию и прорастание пыльцы табака in vitro. Методами флуоресцентной микроскопии установлено, что на начальном этапе активации пыльцевого зерна этот лектин вызывает увеличение внутриклеточного рН и гиперполяризацию плазмалеммы его вегетативной клетки. Выявлена взаимосвязь между действием конканавалина А на величину мембранного потенциала этой клетки и эффективностью прорастания пыльцевых зерен. Все указанные эффекты конканавалина А полностью блокировал конкурентный сахар метил-а-О-маннопиранозид, что свидетельствует о специфическом взаимодействии данного лектина с углеводными детерминантами, предположительно гликоконъюгатами плазмалеммы.

2. Исследовано действие веществ оболочки пыльцевого зерна, легковымываемых в водной среде, на суспензионные культуры пыльцевых зерен, в которых эффективность прорастания существенно снижена, вследствие уменьшения концентрации клеток в суспензии. Установлено, что легковымываемые вещества оболочки восстанавливают способность пыльцы к прорастанию. Эффект этих диффузатов проявлялся также в гиперполяризации плазмалеммы вегетативной клетки пыльцевого зерна на начальном этапе его активации. В результате очистки на сефадексе выделена смесь белков 64, 58, 51, 50 и 35 кДа, аналогичным образом действующая на активацию и прорастание пыльцы, а методом гемагглютинации подтверждено присутствие в указанной смеси белков лектинов.

3. Методом аффинной хроматографии выделены в виде единичного пика маннозо-специфичные лектины, легковымываемые из оболочки пыльцевого зерна. По данным электрофоретического анализа, молекулярные массы этих белков составляли 58, 69 и 74 кДа. Эта фракция стимулировала прорастание в культурах с низкой концентрацией клеток. Показано, что данный эффект обусловлен специфическим взаимодействием лектинов с углеводными детерминантами.

4. Полученные результаты впервые выявили участие углеводных детерминант плазмалеммы вегетативной клетки пыльцевого зерна и эндогенных лектинов его оболочки в регуляции ростовой функции. Эти лектины диффундируют в окружающую среду в процессе гидратации пыльцевых зерен и могут опосредовать их взаимодействия между собой и с клетками рыльца.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Более 100 лет прошло с момента открытия в семенах бобовых белков, способных агглютинировать эритроциты (Sharon, Lis, 2004). В настоящее время, в основном благодаря исследованиям лектинов животных, представления об их функциональной значимости существенно расширились. Стала очевидной их роль в распознавании углеводных сигналов как эндогенной, так и экзогенной природы (Gabius et al., 2008). Однако роль белок-углеводных взаимодействий в физиологических процессах у растений по-прежнему остается мало изученной (De Hoff et al., 2009).

В настоящей работе установлено участие эндогенных лектинов в регуляции ключевого этапа жизни мужского гаметофита — его прорастания. Участие белок-углеводных взаимодействий в данном процессе ранее было показано с помощью экзогенных лектинов (Southworth, 1975; Knox et al., 1976). Эти представления были дополнены в настоящей работе. Установлено, что лектин Кон А специфически взаимодействует с углеводными детерминантами плазмалеммы вегетативной клетки пыльцевого зерна и вызывает её гиперполяризацию и увеличение внутриклеточного рН. Вследствие этого возрастает эффективность прорастания пыльцы.

Нами впервые обнаружены эндогенные лектины, диффундирующие из оболочки пыльцевого зерна в процессе его гидратации. Эти лектины сходны с Кон А по углеводной специфичности и аналогичным образом действуют на мембранный потенциал вегетативной клетки и прорастание пыльцы. Показано, что эти эффекты обусловлены специфическим взаимодействием лектинов с углеводными детерминантами, по-видимому, теми же, с которыми взаимодействует Кон А.

В данной работе впервые представлены результаты, свидетельствующие об участии лектинов в реализации популяционного эффекта, который оказывает существенное влияние на прорастание пыльцы в условиях in vivo и in vitro. Известно, что этот эффект играет важную роль и в поведении культур соматических клеток растений (Vasil, 2008). В этой связи заслуживает рассмотрения вопрос об универсальности механизмов регуляции ростовых процессов, использующих лектины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Лазарева, Екатерина Алексеевна, 2009 год

1. Брейгина М.А., Смирнова А.В., Матвеева Н.П., Ермаков И.П. Изменения мембранного потенциала в процессе прорастания пыльцевого зерна и роста пыльцевой трубки // Цитология. 2009. Т. 51. С. 815-822.

2. Гараева JI. Д., Поздеева С. А., Тимофеева О. А., Хохлова JI. П. Лектины клеточной стенки при закаливании к холоду озимой пшеницы // Физиология растений. 2006. Т. 53. С. 845-850.

3. Горшкова Т.А. Растительная клеточная стенка как динамическая система // Москва: Наука. 2007. 429 с.

4. Ермаков И.П., Матвеева Н.П., Дубинина Н.П. Связывание конканавалина А микроспорой петунии // Вестн. Моск. Ун-та. 1990. Т. 16. С. 25-29.

5. Ильченко К.В. Некоторые свойства лектина пыльцы двух видов табака и секреция лектина в процессе роста пыльцевых трубок // Фиозиология растений. 1988. Т. 35. С. 534-541.

6. Ковалева Л. В., Захарова Е. В., Минкина Ю. В. Ауксин и флавоноиды в прогамной фазе оплодотворения у петунии // Физиология растений. 2007. Т. 54. С. 449-454.

7. Ковалева Л.В., Комарова Э.Н., Выскребенцева Э.И. Спорофитно-гаметофитные взаимодействия в системе пыльца-пестик. 1. Лектины клеточных стенок // Физиология растений. 1999. Т. 46. С. 98-101.

8. Козлов Ю. В. Рибосом-инактивирующие лектины растений // Молекулярная биология. 2006. Т. 40. С. 711-723.

9. Курек Д.В., Лопатин С.А., Варламов В.П. Перспективы использования хитинсвязывающих доменов для выделения и очистки рекомбинантных белков методом аффинной хроматографии // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. Т. 45. С. 5-13.

10. Матвеева Н.П., Андреюк Д.С., Войцех О.О., Ермаков И.П. Регуляторные изменения внутриклеточного рН и выход из пыльцевых зерен СГ на начальном этапе прорастания in vitro II Физиология растений. 2003. Т. 50. С. 360-365.

11. Матвеева Н.П., Войцех О.О., Андреюк Д.С., Ермаков И.П. (2002) Роль Н+-АТФазы и альтернативной оксидазы в регуляции величины внутриклеточного рН на разных стадиях развития мужского гаметофита табака // Онтогенез. Т. 33. С. 436-443.

12. Подцубная-Арнольди В.А. Цитоэмбриология покрытосеменных растений // Москва: Наука. 1976. 486 с.

13. Шакирова Ф.М., Безрукова М.В. Современные представления о предполагаемых функциях лектинов растений // Журнал общей биологии. 2007. Т. 68. С. 109-125.

14. Abreu I., Oliveira М. Immunolocalisation of arabinogalactan proteins and pectins in Actinidia deliciosa pollen // Protoplasma. 2004. V. 224. P. 123-128.

15. Ambrosi M., Cameron N.R., Davis B.G. Lectins: tools for the molecular understanding of the glycocode // Org Biomol Chem. 2005. V. 3. P. 1593-1608.

16. Barre A., Herve C., Lescure В., Rouge P. Lectin Receptor Kinases in Plants // Plant Sciences. 2002. Y. 21. P. 379-399.

17. Barrett S.C.H. Mating strategies in flowering plants: the outcrossing-selfing paradigm and beyond // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 2003. V. 358. P. 991-1004.

18. Becker J.D., Boavida L.C., Carneiro J., HauryM., Feijo J.A.Transcriptional Profiling of Arabidopsis Tissues Reveals the Unique Characteristic of the Pollen Transcriptom // Plant Physiology. 2003. V. 133. P. 713-725.

19. Benito Moreno R.M., Macke F., Alwen A., Herberle-Bors E. In-Situ seed production with in-vitro-matured, isolated pollen // Planta. 1988. V. 176. P. 517522.

20. Benvenuto E., Orders R.J., Tavazza R., Ancora G., Biocca S., Cattaneo A., Galeffi P. 'Phytoantibodies': a general vector for the expression of immunoglobulin domains in transgenic plants // Plant Mol. Biol. 1991. V. 17. P. 865-874.

21. Bertin R.I., Sullivan M. Pollen Interference and Cryptic Self-Fertility in Campsis radicans // Am J Bot. 1988. V. 75. P. 1140-1147.

22. Bezerra W.M., Carvalho C.P.S., Moreira R.A., Grangeiro T.B. Establishment of a heterologous system for the expression of Canavalia brasiliensis lectin: a model for the study of protein splicing // Genet. Mol. Res. 2006. V. 5. P. 216-223.

23. Blum H., Beier H., Gross H.J. Improved silver staining of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels // Electrophoresis. 1987. V. 8. P. 93-99.

24. Boraston A.B., Bolam D.N., Gilbert H.J., Davies G.J. Carbohydrate-binding modules: fine-tuning polysaccharide recognition // Biochemical Society. 2004. V. 382. P. 769-781.

25. Bosch M., Franklin-Tong V.E. Self-incompatibility in Papaver. signalling to trigger PCD in incompatible pollen // J. Exp. Bot. 2008. V. 59. P. 481-490.

26. Bots M., Feron R., Uehlein N. Weterings K., Kaldenhoff R., Mariani T. PIP 1 and PIP2 aquaporins are differentially expressed during tobacco anther and stigma development//J. Exp. Bot. 2005. V. 56. P. 113-121.

27. Bouwmeester K., Govers F. Arabidopsis L-type lectin receptor kinases: phylogeny, classification, and expression profiles // J. Exp. Bot. 2009. V. 60. P. 4383-4396.

28. Brewbaker J.L., and Kwack B.H. The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth // Am. J. Bot. 1963. V. 50. P. 747-858.

29. Brewbaker J.L., Majumder S.K. Cultural Studies of the Pollen Population Effect and the Self-Incompatibility Inhibition // Am. J. Bot. 1961. V. 48. P. 457-464.

30. Brill L.M., Evans C.J., Hirsch A.M. Expression of MsLECl- and MsLEC2-antisense genes in alfalfa plant lines causes severe embryogenic, developmental and reproductive abnormalities // Plant J. 2001. V. 25. P. 453-61.

31. Brink R.A. The Physiology of Pollen. IV. Chemotropism; Effects on Growth of Grouping Grains; Formation and Function of Callose Plugs; Summary and Conclusions // Am. J. Bot. 1924. V. 11. P. 417-436.

32. Brownlee C. Role of the extracellular matrix in cell-cell signalling: paracrine paradigms // Curr. Opin. Plant Biol. 2002. V. 5. P. 396-401.

33. Brummell D.A., Harpster M.H. Cell wall metabolism in fruit softening and quality and its manipulation in transgenic plants // Plant Mol. Biol. 2001. V. 47. P. 311-340.

34. Burbulis I.E., Iacobucci M., Shirley B.W. A null mutation in the first enzyme of flavonoid biosynthesis does not affect male fertility in Arabidopsis // Plant Cell. 1996. V. 8. P. 1013-1025.

35. Buzas E.I., Gyorgy В., Pasztoi M., Jelinek I., Falus A., Gabius H.J. Carbohydrate recognition systems in autoimmunity // Autoimmunity. 2006. V. 39. P. 691-704.

36. Cadot P., Nelles L., Srahna M., Dilissen E., Ceuppens J.L. Cloning and expression of the cyclophilin Bet v 7, and analysis of immunological cross-reactivity among the cyclophilin A family. // Mol. Immunol. 2006. V. 43 P. 226235.

37. Carratu G., Giannattasio M. Lectin Activity in Pollen from Plants Representative of Thirty Orders of Spermatophyta // Sex. Plant Reprod. 1990. V. 3. P. 35-40.

38. Chen Y.-F., Matsubayashi Y., Sakagami Y. Peptide Growth Factor Phytosulfokine-a Contributes to the Pollen Population Effect // Planta. 2000. V. 211. P. 752-755.

39. Chivasa S., Ndimba B.K., Simon W.J., Robertson D., Yu X.L., Knox J.P., Bolwell P., Slabas A.R. Proteomic analysis of the Arabidopsis thaliana cell wall //Electrophoresis. 2002. V. 23. P. 1754-1765.

40. Cruzan M.B. Pollen-Pollen and Pollen-Style Interactions During Pollen Tube Growth in Erythronium grandiflorum (Liliaceae) // Am. J. Bot. 1990. V. 77. P. 116-122.

41. Cruzan M.B. Pollen-tube distributions in Nicotiana glauca\ evidence for density dependent growth // Amer. J. Bot. 1986. V. 73. P. 902-907.

42. Dai S., Li L., Chen Т., Chong K., Xue Y., Wang T. Proteomic Analyses of Oryza sativa Mature Pollen Reveal Novel Proteins Associated Potentially with Pollen Germination and Tube Growth // Proteomics. 2006. V. 6. P. 2504-2529. .

43. De Hoff P. L., Brill L.M., Hirsch A.M. Plant lectins: the ties that bind in root symbiosis and plant defense // Mol. Genet. Genomics. 2009. V. 282. P. 1-15.

44. Dearnaley J.D.W., Daggard G.A. Expression of polygalacturonase enzyme in germinating pollen of Brassica napus // Sex. Plant Reprod. 2001. V.13. P. 265271.

45. Desrochers A.EM., Rieseberg L.H. Mentor Effects in Wild Species of Helianthus (Asteraceae) //Am. J. Bot. 1998. V. 85. P. 770-775.

46. Dickinson H. No Stigma Attached to Male Rejection // Science. 1999. V. 286 P. 1690-1691.

47. Dickinson H.G.F, Elleman C.J, Doughty J. Pollen coatings chimaeric genetics and new functions. // Sex. Plant Reprod. 2000. V. 12. P. 302-309.

48. Dong J, Kim S.T, Lord E.M. Plantacyanin plays a role in reproduction in Arabidopsis II Plant Physiol. 2005. V. 138. P. 778-789.

49. Dumas C, Knox R.B, Gaude T. Pollen-Pistil Recognition: New Concepts from Electron Microscopy and Cytochemistry // Int. Rev. Cylol. 1984. V. 90. P. 239272.

50. Edlund A.F, Swanson R, Preuss D. Pollen and stigma Structure and Function: The Role of Diversity in Pollination // The Plant Cell. 2004. V. 16. P. 84-97

51. Emri M, Balkay L, Krasznai Z, Tron L, Marian T. Wide Applicability of a Flow Cytometric Assay to Measure Absolute Membrane Potentials on the Millivolt Scale//Eur. Biophys. Journ. 1998. V. 28. P. 78-83.

52. Esteban R, Dopico B, Mun F.J, Romo S, Labrador E. A seedling specific vegetative lectin gene is related to development in Cicer arietinum II Physiol Plant. 2002. V. 114. P. 619-626.

53. Feijo J.A, Malho R, Obermeyer G. Ion dynamics and its possible role during in vitro pollen germination and tube growth // Protoplasma. 1995. V. 187. P. 155167.

54. Ferris P.J, Waffenschmidt S, Umen J.G, Lin H, Lee J.H, Ishida K, Kubo T, Lau J, Goodenough U.W. Plus and minus sexual agglutinins from Chlamydomonas reinhardtii II Plant Cell. 2005. V. 17. P. 597-615.

55. Gabius H.-J. Glycans: bioactive signals decoded by lectins // Biochem. Soc. Trans. 2008. V. 36. P. 1491-1496.

56. Gabius H.-J, Andre S, Kaltner H, Siebert H.-C. The Sugar Code: Functional Lectinomics // Biochim. Biophys. Acta. 2002. V. 1572. P. 165-177.

57. Gabius H.-J, Siebert H.-C, Andry S, Jimynez-Barbero J, Rudiger H. Chemical Biology of the Sugar Code // ChemBioChem. 2004. V. 5. P. 740-764.

58. Ganeshaiah K.N, Shaanker R.U, Shivashankar G. Stigmatic inhibition of pollen grain germination its implication for frequency distribution of seed number in pods of Leucaena Ieucocephala (Lam) de Wit // Oecologia. 1986. V. 70. P. 568572.

59. Garner O.B., Baum L.G. Galectin-glycan lattices regulate cell-surface glycoprotein organization and signaling // Biochem. Soc. Trans. 2008. V. 36. P. 1472-1477.

60. Geitmann A., Palanivelu R. Fertilization Requires Communication: Signal Generation and Perception During Pollen Tube Guidance // Floriculture and Ornamental Biotechnology. 2007. V. 1. P. 77-89.

61. Geitmann A., Steer M. The Architecture and Properties of the Pollen Tube Cell Wall // Plant Cell Monogr. The Pollen Tube / Eds Malho R.: Springer-Verlag. 2006. P. 177-200.

62. Geurts R., Bisseling T. Rhizobium nod factor perception and signaling // Plant Cell. 2002. V. 14 P. S239-S249.

63. Goldraij A., Kondo K., Lee C.B., Hancock C.N., Sivaguru M., Vazquez-Santana S., Kim S., Phillips Т.Е., Cruz-Garcia F., McClure B. Compartmentalization of S-RNase and HT-B degradation in self-incompatible Nicotiana II Nature. 2006. V. 439. P. 805-810.

64. Graaf B.H.J., Derksen J.W.M., Mariani C. Pollen and pistil in progamic phase // Sex. Plant Reprod. 2001. V. 14. P. 41-55.

65. Gray J.E., Casson S., Hunt L. Intercellular peptide signals regulate plant meristematic cell fate decisions // Sci. Signal. 2008. V. 1. P. 53.

66. Haerizadeh F., Wong C.E., Bhalla P.L., Gresshoff P.M., Singh M.B. Genomic expression profiling of mature soybean (Glycine max) pollen // BMC Plant Biology. 2009. V. 9. A. 25.

67. Hanai H., Matsuno Т., Yamamoto M., Matsubayashi Y., Kobayashi Т., Kamada H., Sakagami Y. A secreted peptide growth factor, phytosulfokine, acting as a stimulatory factor of carrot somatic embryo formation // Plant Cell Physiol. 2000. V.41.P. 27-32.

68. Helsper J.P.F.G., Pierson E.S. The Effect of Lectins on Germinating Pollen of Lilium longiflorum. II. Effect of Concanavalin A on Phospholipid Turnover and on Biosynthesis of Pectic Polysaccharides // Acta Bot. Neerl. 1986. V. 35. P. 257263.

69. Hesketh T.R., Moore J.P., Morris J.D., Taylor M.V., Rogers J., Smith G.A., Metcalfe J.C. A Common Sequence of Calcium and pH Signals in the Mitogenic Stimulation ofEukaryotic Cells //Nature. 1985. V. 313. P. 481-484.

70. Heslop-Harrison J. Incompatibility and the Pollen-Stigma Interaction // Annu. Rev. Plant Physiol. 1975. V. 26. P. 403-425.

71. Heslop-Harrison J., Heslop-Harrison Y., Shivanna K.R. The Eevaluation of Pollen Quality, and a Further Appraisal of the Fluorochromatic (FCR) Test Procedure // Theor. Appl. Gen. 1984. V. 67. P. 367-375.

72. Hirabayashi J. Lectin-based structural glycomics: glycoproteomics and glycan profiling // Glycoconj. J. 2004. V. 21. P. 35-40.

73. Hirabayashi J., Kasai K.-I. Separation technologies for glycomics // J. Chromatogr. В Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2002. V. 771. P. 67-87.

74. Hiscock S.J., Allen A.M. Diverse cell signalling pathways regulate pollen-stigma interactions: the search for consensus // New Phytol. 2008. V. 179. P. 286-317.

75. Hiscock S.J., Mclnnis S.M. Pollen recognition and rejection during the sporophytic self-incompatibility response: Brassica and beyond // Trends Plant Sci. 2003. V.8.P. 606-613.

76. Hsieh K., Huang A.H. Tapetosomes in Brassica tapetum accumulate endoplasmic reticulum-derived flavonoids and alkanes for delivery to the pollen surface // Plant Cell. 2007. V. 19. P. 582-596.

77. Hsu D.K., Chen H.Y., Liu F.T. Galectin-3 regulates T-cell functions // Immunol Rev. 2009. V. 230. P. 114-127.

78. Humphrey T.V., Bonetta D.T., Goring D.R. Sentinels at the wall: cell wall receptors and sensors // New Phytologist. 2007. V. 176. P. 7-21.

79. Igasaki Т., Akashi N., Ujino-Ihara Т., Matsubayashi Y., Sakagami Y., Shinohara K. Phytosulfokine stimulates somatic embryogenesis in Cryptomeria japonica II Plant Cell Physiol. 2003. V. 44. P. 1412-1416.

80. Ikeda S., Nasrallah J.B., Dixit R., Preiss S. Nasrallah M.E. An aquaporin-like gene required for the Brassica self-incompatibility response // Science. 1997. V. 276. P. 1564-1566.

81. Jamet E., Albenne C., Boudart G., Irshad M., Canut H., Pont-Lezica R. Recent advances in plant cell wall proteomics // Proteomics. 2008. V. 8. P. 893-908.

82. Jamet E., Canut H., Boudart G., Pont-Lezica R.F. Cell wall proteins: a new insight through proteomics // Trends Plant Sci. 2006. V. 11. N. 1. P. 33-9.

83. Jennings D.L., Topham P.B. Some Consequences of Raspberry Pollen Dilution for its Germination and for Fruit Development // New Phytol. 1971. V. 70. P. 371-380.

84. Kanchan S., Chandra J. Pollen Allelopathy-A New Phenomenon // New Phytol. 1980. V. 84. P. 739-746.

85. Ke-Feng F., Ting-Ting Y., Meng-Xiang S. Mosaicism in the Organization of Con A Binding Sites on the Membrane Surface of Female Cells of Nicotiana tabacum II New Phytol. 2005. V. 167. P. 743-749.

86. Kerhoas C., Knox R.B., Dumas C. Specificity of the Callose Response in Stigmas of Brassica II Ann Bot. 1983. V. 52. P. 597-602.

87. Khalikova E., Susi P., Korpela T. Microbial Dextran-Hydrolyzing Enzymes: Fundamentals and Applications // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2005. V. 69. P. 306325.

88. Kim B.J., Gibson D.M., Shuler M.L. Effect of the plant peptide regulator, phytosulfokine-a, on the growth and Taxol production from Taxus sp. suspension cultures // Biotechnol. Bioeng. 2006. V. 95. P. 8-14.

89. Kim S., Mollet J.-C., Dong J., Zhang K., Park S.-Y., Lord E.M. Chemocyanin, a small basic protein from the lily stigma, induces pollen tube chemotropism // PNAS. 2003. V. 100. P. 16125-16130.

90. Kim S.-H., Kim G.Ii. Cell-cell recognition during fertilization in the red alga, Aglaothamnion oosumiense (Ceramiaceae, Rhodophyta) // Hydrobiologia. 1999. V. 398/399. P. 81-89.

91. Kirby E.G., Vasil I.K. Effect of Pollen Diffusates on Germination of Eluted Pollen Samples of Petunia hybrida In Vitro И Ann. Bot. 1979. V. 44. P. 361-367.

92. Klemawesch S.J., Burcley C.E. The Lectin Reactivity and Lectin-Like Activity of Allergenic Pollen Extracts // J. Allergy Clin. Immunol. 1984. V. 73. P. 619-627.

93. Knox R. В., Heslop-Harrison J. Pollen-Wall Proteins: Localization and Enzymic Activity // J. Cell Sci. 1970. V. 6. P. 1-27.

94. Knox R.B., Clarke A., Harrison S., Smith P., Marchaloni J.J. Cell recognition in plants: Determinants of the stigma surface and their pollen interactions // Proc. Natl. Acad. Sci. 1976. V. 73. P. 2788-2792.

95. Kulkarni G.V., Lee W., Seth A., McCulloch C.A. Role of Mitochondrial Membrane Potential in Concanavalin A-Induced Apoptosis in Human Fibroblasts //Exp. Cell Res. 1998. V. 245. P. 170-178.

96. Kutschmar A., Rzewuski G., Stuhrwohldt N., G. T.S Beemster; Inze D.; Sauter M. PSK-a promotes root growth in Arabidopsis II New Phytol. 2009. V. 181. P. 820-831.

97. Lacoux J., Gutierrez L., Dantin F., Beaudoin В., Roger D., Laine E. Antisense transgenesis of tobacco with a flax pectin methylesterase affects pollen ornamentation // Protoplasma. 2003. V. 222. P. 205-209.

98. Lai Z.-F., Chen Y.-Z., Nishi K. Modulation of intracellular СГ homeostasis by lectin-stimulation in Jurkat T lymphocytes // Europ. J. Pharmacol. 2003. V. 482. P. 1-8.

99. Lamport D.T., Kieliszewski M.J., Showalter A.M. Salt stress upregulates periplasmic arabinogalactan proteins: using salt stress to analyse AGP function // New Phytol. 2006. V. 169. P. 479-492.

100. Lankinen A., Skogsmyr I. Pollen competitive ability: the effect of proportion in two-donor crosses // Evolut. Ecol. Res. 2002. V. 4. P. 687-700.

101. Lannoo N., Peumans W.J., Van Damme E.J.M. Do F-box proteins with a C-terminal domain homologous with the tobacco lectin play a role in protein degradation in plants? // Biochem. Soc. Trans. 2008. V. 36. P. 843-847.

102. Lannoo N., Van Damme E.J.M. Nucleocytoplasmic plant lectins // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Epub. ahead of print.

103. Lerouge P., Cabanes-Macheteau M., Rayon C., Fischette-Lain'e A.-C., Gomord V., Faye L. N-Glycoprotein biosynthesis in plants: recent developments and future trends // Plant Mol. Biol. 1998. V. 38. P. 31-48.

104. Lorbiecke R., Steffens M., Tomm J.M., Scholten S., von Wiegen P., Kranz E., Wienand U., Sauter M. Phytosulphokine gene regulation during maize (Zea mays L.) reproduction // J. Exp. Bot. 2005. V. 56 P. 1805-1819.

105. Marin-Rodriguez M.C., Orchard J., Seymour G.B. Pectate lyases, cell wall degradation and fruit softening // J. Exp. Bot. 2002. V. 53. P. 2115-2119.

106. Marshall D.L., Folsom M.W., Hatfield C., Bennett T. Does Interference Competition Among Pollen Grains Occur in Wild Radish? // Evolution. 1996. V. 50. P.1842-1848.

107. Marton M.L., Cordts S., Broadhvest J., Dresselhaus T. Micropylar Pollen Tube Guidance by Egg Apparatus of Maize // Science. 2005. V. 307. P. 573-576.

108. Matsubayashi Y., Ogawa M., Kihara H., Niwa M., Sakagami Y. Disruption and overexpression of Arabidopsis phytosulfokine receptor gene affects cellular longevity and potential for growth // Plant Physiol. 2006. V. 142. P. 45-53.

109. Matsubayashi Y., Ogawa M., Morita A., Sakagami Y. An LRR receptor kinase involved in perception of a peptide plant hormone, phytosulfokine // Science. 2002. V. 296. P. 1470-1472.

110. Matsubayashi Y., Sakagami Y. Phytosulfokine, sulfated peptides that induce the proliferation of single mesophyll cells of Asparagus officinalis L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 7623-7627.

111. Matsubayashi Y., Takagi L., Omura N., Morita A., Sakagami Y. The endogenous sulfated pentapeptide phytosulfokine-a stimulates tracheary element differentiation of isolated mesophyll cells of zinnia // Plant Physiol. 1999. V. 120. P.1043-1048.

112. McClure B. Darwin's foundation for investigating self-incompatibility and the progress toward a physiological model for S-RNase-based SI // J. Exp. Bot. 2009. V. 60. P. 1069-1081.

113. Mo Y., Nagel C., Taylor L.P. Biochemical complementation of chalcone synthase mutants defines a role for flavonols in functional pollen // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992. V. 89. P. 7213-7217.

114. Moreira R.A., Monteiro A.C.O., Horta A.C.G., Oliveira J.T.A., Cavada B.S. Isolation and characterization of Dioclea altissima var. megacarpa seed lectin // Phytochemistry. 1997. V. 46. P. 139-144.

115. Mraz P. Mentor effects in the genus Hieraclum S. STR. fCompositae, LactuceaeJ II Folia Geobotanica 2003. V. 38. P. 345-350.

116. Murase K., Shiba H., Iwano M., Che F.S., Watanabe M., Isogai A., Takayama S. A membrane-anchored protein kinase involved in Brassica self-incompatibility signaling// Science. 2004. V. 303. P. 1516-1519.

117. Murphy S.D., Aarssen L.W. Allelopathic Pollen Extract from Phleumpratense L. (Poaceae) Reduces Germination, In vitro, of Pollen of Sympatric Species 11 Int. J. Plant Sci. 1995. V. 156. P. 425-434.

118. Nitsch J.P. Deux Especes Photoperiodiques de Jours Courts: Plumbago indica L. et P. zeylanica L. // Bull. Soc. Bot. France. 1965. V. 112. P. 517-522.

119. Obermeyer G., Blatt M.R. Electrical properties of intact pollen grains of Lilium longifloram: characteristics of the non-germinating pollen grain // J. Exp. Bot. 1995. V. 46. P. 803-813.

120. Palanivelu R., Brass L., Edlund A., Preuss D. Pollen Tube Growth and Guidance Is Regulated by POP2, an Arabidopsis Gene that Controls GABA Levels // Cell. 2003. V. 114. P. 47-59.

121. Palanivelu R., Preuss D. Distinct short-range ovule signals attract or repel Arabidopsis thaliana pollen tubes in vitro II BMC Plant Biology. 2006. V. 6. P. 1-9.

122. Parre E, Geitmann A. (a) More than a leak sealant. The mechanical properties of callose in pollen tubes // Plant Physiol. 2005 V. 137. P. 274-286.

123. Parre E, Geitmann A. (6) Pectin and the role of the physical properties of the cell wall in pollen tube growth of Solanum chacoense // Planta. 2005. V. 220. P. 582592.

124. Pasonen H. L, Kapyla M. Pollen-pollen interactions in Betala pendula in vitro II New Phytol. 1998. V. 138. P. 481-487.

125. Pearce G, Moura D.S, Stratmann J, Ryan RALF C.A, a 5-kDa ubiquitous polypeptide in plants, arrests root growth and development // PNAS. 2001. V. 98. P. 12843-12847.

126. Pereira L.G, Coimbra S, Oliveira H, Monteiro L, Sottomayor M. Expression of arabinogalactan protein genes in pollen tubes of Arabidopsis thaliana II Planta. 2006. V. 223. P. 374-380.

127. Peumans W.J, Van Damme J.M. Lectins as Plant Defense Proteins // Plant Physiol. 1995. V. 109. P. 347-352.

128. Prado A.M., Porterfield D.M, Feijo J.A. Nitric oxide is involved in growth regulation and re-orientation of pollen tubes // Development. 2004. V. 131. P. 2707-2714.

129. Raftery M.J, Saldanha R.G, Geczy C.L, Kumar R.K. Mass Spectrometric Analysis of Electrophoretically Separated Allergens and Proteases in Grass Pollen Diffusates // Respir. Res. 2003. V. 4. P. 10.

130. Rea A.C, Nasrallah J.B. Self-incompatibility systems: barriers to self-fertilization in flowering plants // Int. J. Dev. Biol. 2008. V. 52. P. 627-636.

131. Roy S, Jauh G.Y, Hepler P.K, Lord E.M. Effects of Yariv phenylglycoside on cell wall assembly in the lily pollen tube II Planta. 1998. V. 204. P. 450-458.

132. Rudiger H., Gabius H.-J. Plant Lectins: Occurrence, Biochemistry, Functions and Applications // Glycoconjugate J. 2001. V. 18. P. 589-613.

133. Rudiger H. Isolation of Plant Lectins // Lectins and Glycobiology / Eds Gabius H.-J., Gabius S. Berlin: Springer-Verlag, 1993. P. 31-47.

134. Sampedro J., Cosgrove D.J. The expansin superfamily // Genome Biology. 2005. V. 6. A. 242.

135. Sanchez A.M., Bosch M., Bots M., Nieuwland J., Feron R., Mariani C. Pistil factors controlling pollination // Plant Cell. 2004. V. 16. P. S98-S106.

136. Scheer J.M., Pearce G., Ryan C.A. LeRALF, a plant peptide that regulates root growth and development, specifically binds to 25 and 120 kDa cell surface membrane proteins of Lycopersicon peruvianum II Planta. 2005. V. 221. P. 667674.

137. Schultz C.J., Rumsewicz M.P., Johnson K.L., Jones B.J., Gaspar Y.M., Bacic A. Using Genomic Resources to Guide Research Directions. The Arabinogalactan Protein Gene Family as a Test Case // Plant Physiol. 2002. V. 129. P. 1448-1463.

138. Sharma N., Bajaj M., Shivanna K.R. Overcoming Self-incompatibility through the Use of Lectins and Sugars in Petunia and Eruca II Ann. Bot. 1985. V. 55. P. 139-141.

139. Sharma N., Shivanna. K.R Lectin-like components of pollen and complementary saccharide moiety of the pistil are involved in self-incompatibility recognition // Current Science. 1983. V. 52. P. 913-916.

140. Sharon N. Lectins: past, present and future // Biochem. Soc. Trans. 2008. V. 36. P.1457-1460.

141. Sharon N., Lis H. History of Lectins: From Hemagglutinins to Biological Recognition Molecules // Glycobiology. 2004. V. 14. P. 53R-62R.

142. Shoseyov O., Shani Z., Levy I. Carbohydrate Binding Modules: Biochemical Properties and Novel Applications // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2006. V. 70. P. 283-295.

143. Skogsmyr I., Lankinen A. Sexual selection: an evolutionary force in plants? // Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 2002. V. 77. P. 537-562.

144. Snow A.A., Spira T.P. Differential Pollen-Tube Growth Rates and Nonrandom Fertilization in Hibiscus moscheutos (Malvaceae) // Am. J. Bot. 1991. V. 78. P. 1419-1426.

145. Southworth D. Lectins Stimulate Pollen Germination // Nature. 1975. V. 258. P. 600-602.

146. Suen D.F., Wu S.S.H., Chang H.C., Dhugga K.S., Huang A.H.C. Cell Wall Reactive Proteins in the Coat and Wall of Maize Pollen // J. Biol. Chemistry. 2003. V. 278. P. 43672-43681.

147. Takayama S., Isogai A. Self-incompatibility in plants // Annu. Rev. Plant Biol. 2005. V. 56. P. 467-489.

148. Tang W., Kelley D., Ezcurra I., Cotter R., and McCormick S. LeSTIGl, an extracellular binding partner for the pollen receptor kinases LePRKl and LePRK2, promotes pollen tube growth in vitro // Plant J. 2004. V. 39. P. 343-353.

149. Tatham P.E., Delves P.J. Flow Cytometric Detection of Membrane Potential Changes in Murine Lymphocytes Induced by Concanavalin A // Biochem. J. 1984. V. 221. P. 137-146.

150. Taylor L.P, Grotewold E. Flavonoids as developmental regulators // Curr. Opin. Plant Biol. 2005. V. 8. P. 317-323.

151. Taylor M.E., Drickamer K. Paradigms for glycan-binding receptors in cell adhesion // Curr. Opin. Cell Biol. 2007. V. 19. P. 572-577.

152. Trainotti L., Spinello R., Piovan A., Spolaore S., Casadoro G. B-Galactosidases with a lectin-like domain are expressed in strawberry 11 J. Exp. Bot. 2001. V. 52. P.1635-1645.

153. Tumosa C.S. A Lectin in Pollen of Marihuana, Cannabis sativa L. // Experientia. 1984. V. 40. P. 718-719.

154. Updegraff E.P., Zhao F., Prcuss D. The extracellular lipase EXL4 is required for efficient hydration of Arabidopsis pollen II Sex. Plant Reprod. 2009. V. 22. P. 197-204.

155. Valdivia E.R., Wu Y., Li L.-C., Cosgrove D.J., Stephenson A.G.A Group-1 Grass Pollen Allergen Influences the Outcome of Pollen Competition in Maize // PLoS One. 2007. V. 17. el54.

156. Van Damme E.J.M., Barre A., Rouge P., Peumans W.J. Cytoplasmic/nuclear plant lectins: a new story // Trends Plant Sci. 2004. V. 9. P. 484-489.

157. Walko R.M., Furtula V., Nothnagel E. A. Analysis of Labeling of Plant Protoplast Surface by Fluorophore-Conjugated Lectins // Protoplasma. 1987. V. 141. P. 33-46.

158. Wan J., Patel A., Mathieu M., Kim S.-Y., Xu D., Stacey G. A lectin receptor-like kinase is required for pollen development in Arabidopsis II Plant Mol. Biol. 2008. V. 67. P. 469-482.

159. Wang G., Qian Y., Qiu Q., Lan X., He H., Guan Y. Interaction between Cl-channels and CRAC-related Ca2+ signaling during T lymphocyte activation and proliferation // Acta Pharmacologica Sinica. 2006. V. 27. P. 437-446.

160. Winsor J.A., Peretz S., Stephenson A.G. Pollen competition in a natural population of Cucurbita foetidissima (Cucurbitaceae) // Am. J. Bot. 2000. V. 87. P. 527-532.

161. Wu A.M., Lisowska E., M. Duk, Yang Z. Lectins as tools in glycoconjugate research // Glycoconj. J. 2008. V. 27.

162. Wu H.M., Wong E., Ogdahl J., Cheung A.Y. A pollen tube growth-promoting arabinogalactan protein from nicotiana alata is similar to the tobacco TTS protein. // Plant J. 2000. V. 22. P. 165-76.

163. Ylstra В., Touraev A., Benito Moreno R.M., Stoger E., van Tunen J. A., Vicente O., Mol J.N.M., Heberle-Bors E. Flavonols Stimulate Development, Germination, and Tube Growth of Tobacco Pollen // Plant Physiol. 1992. V. 100. P. 902-907.

164. Yokota E., Ohmori Т., Muto S., Shimmen T. 21-kDa Polypeptide, a Low-Molecular-Weight Cyclophilin, Is Released from Pollen of Higher Plants into the Extracellular Medium In Vitro И Planta. 2004. V. 218. P. 1008-1018.

165. Zhang Y., Zhao Z., Xue Y. Roles of proteolysis in plant self-incompatibility // Annu. Rev. Plant Biol. 2009. V. 60. P. 21-42.

166. В работе использованы следующие сокращения:1. Кон А конканавалин А;

167. ММП a.D-метил-маннопиранозид;

168. ДДС додецилсульфат натрия.

169. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты № 02-04-49246, 05-04-49370-а, 08-04-00746-а).