Роль активных форм кислорода в прорастании пыльцевого зерна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Смирнова, Анна Владимировна

• Смирнова, Анна Владимировна
• кандидат биологических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Смирнова, Анна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. Образование и ликвидация активных форм кислорода в растительных клетках.

1.1. Образование активных форм кислорода.

1.2. Системы ликвидации активных форм кислорода.

Глава 2. Роль активных форм кислорода в регуляции ростовых процессов у растений.

2.1. Участие активных форм кислорода в трансдукции сигналов.

2.2. Участие активных форм кислорода и антиоксидантов в модификации клеточной стенки.

Глава 3.Активные формы кислорода и антиоксиданты при прорастании пыльцевого зерна.

Цели и задачи исследования.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Объекты исследований и подготовка проб.

Красители, использованные в работе.

Выявление активных форм кислорода в пыльце и действие на них экзогенных антиоксидантов и активных форм кислорода.

Флуоресцентная микроскопия.

Спектрофлуориметрия.

Электронный парамагнитный резонанс.

Потенциометрическое титрование.

Проточная цитофлуорометрия изолированных митохондрий.

Электронная микроскопия.

Статистическая обработка.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Образование активных форм кислорода в пыльцевом зерне.

Антиоксидантные системы, контролирующие содержание активных форм кислорода в оболочке пыльцевого зерна.

Влияние активных форм кислорода на прорастание пыльцевого зерна.

Механизмы возможного влияния активных форм кислорода на прорастание пыльцевого зерна.

Сигнальные функции.

Модификация полимерного матрикса оболочки.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль активных форм кислорода в прорастании пыльцевого зерна»

Актуальность темы

Активные формы кислорода (АФК) - частично восстановленные или активированные его производные, такие как супероксидрадикал (02*~), перекись водорода (Н202), гидроксилрадикал (ОН*), синглетный кислород ('02) и некоторые другие соединения, - являются токсичным побочным продуктом кислородного метаболизма и могут повреждать белки, липиды мембран и нуклеиновые кислоты. Динамическое равновесие между образованием АФК и их ликвидацией в клетке поддерживается благодаря антиоксидантным системам, в числе которых белки и низкомолекулярные вещества (Halliwell, 2006; Полесская, 2007). Исследования последних лет показали, что АФК участвуют в регуляции важнейших физиологических процессов, включая рост и развитие, ответ на биотические и абиотические стрессы, программируемую клеточную смерть (Gapper, Dolan, 2006; Иванов,

2007). Наибольший прогресс в понимании роли АФК в процессах роста и развития был достигнут при изучении раннего эмбриогенеза бурой водоросли Fucus (Coelho et al., 2008) и формирования корневых волосков Arabidopsis (Foreman et al., 2003; Dunand et al., 2007; Monshausen et al., 2007).

В клетках растений АФК могут выполнять сигнальные функции (Mittler et al., 2004), а также участвовать в модификации полимерного матрикса клеточной стенки, регулируя тем самым ее механические свойства (Gapper, Dolan, 2006; Lindsay, Fry, 2007). Выявлено два разнонаправленных механизма модификации полимерного матрикса с участием АФК. Первый из них увеличивает жесткость стенки за счет сшивания структурных полимеров (тирозин-содержащих белков или фенол-полисахаридных коньюгатов) в реакциях, происходящих с участием Н202 и пероксидаз (Lindsay, Fry, 2007;

2008). Второй механизм способствует разрыхлению полимерного матрикса. Он предполагает, что в стенке образуется высокореакционноспособный ОН-, который разрезает полисахаридные цепи (Fry, 1998; Liszkay et al., 2004).

Представления о роли АФК в жизнедеятельности растительной клетки сформировались на основе изучения процессов, происходящих в вегетативных органах растений, а также в культурах соматических клеток и протопластов. Данные об участии АФК в репродуктивных процессах практически отсутствуют. Лишь в последние годы появились сведения о накоплении Н2О2 в папиллах рыльца и оксида азота (NO) - в пыльце, которые послужили основой для предположения о важной роли АФК/NO сигналинга во взаимодействии пыльцевого зерна с клетками рыльца (Mclnnis et al., 2006; Prado et al., 2008; Bright et al., 2009). Показано участие H202 и NO в реализации ингибирующего действия УФ-В на прорастание пыльцевого зерна и рост трубки in vitro (Не et al., 2006; 2007). АФК обнаружены в апикальной части пыльцевой трубки. Установлено, что они генерируются НАДФ-Н-оксидазой плазмалеммы. Ингибирование активности этого фермента подавляло рост пыльцевой трубки (Potocky et al., 2007; Liu et al., 2009).

В литературе отсутствуют данные о генерации АФК в пыльцевом зерне в период подготовки к образованию трубки. Этот этап в жизни мужского гаметофита представляет особый интерес, поскольку он связан с переходом из состояния физиологического покоя к активному росту. Созревшая пыльца многих видов растений при высвобождении из пыльника обезвожена и характеризуется пониженным обменом веществ. Попав на рыльце, пыльцевое зерно быстро активируется: происходит гидратация, возрастает общий уровень метаболизма, усиливаются внутриклеточные транспортные процессы и дыхание (Heslop-Harrison, 1987). Обнаружен ряд сигнальных систем, участвующих в запуске прорастания пыльцы (Franklin-Tong, 2002; Wengier et al., 2003), однако вклад АФК в этот процесс не изучен.

Таким образом, в исследованиях последних лет выявлена важная роль АФК в регуляции ростовых процессов у растений: они могут выступать как вторичные мессенджеры в сигналинге, а также участвовать в контроле структурной организации клеточной стенки. Вопрос о том, в какой мере эти представления применимы к такому специализированному объекту как пыльцевое зерно, остается открытым. Исследование этого вопроса важно для понимания физиологии мужского гаметофита, а также для выяснения фундаментальных механизмов, контролирующих процессы индукции полярного роста и перехода клетки из состояния физиологического покоя к активному метаболизму.

Цель и задачи исследования

Выявить роль АФК в процессе активации пыльцевого зерна, подготавливающем формирование пыльцевой трубки.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• Изучить закономерности образования АФК в пыльцевом зерне в процессе его активации.

• Изучить возможный вклад в контроль уровня АФК на поверхности пыльцевого зерна структурных и водорастворимых антиоксидантов его оболочки и экссудата рыльца.

• Выявить возможное участие АФК в прорастании пыльцевого зерна посредством модельных экспериментов с модулированием уровня эндогенных АФК.

• Выяснить возможность участия АФК в реализации сигнальных процессов и модификации оболочки пыльцевого зерна на ранних этапах прорастания.

Научная новизна работы

С использованием комплекса флуоресцентных методов впервые обнаружено образование АФК в пыльцевом зерне в период его активации и подготовки к формированию пыльцевой трубки и показано их участие в регуляции прорастания пыльцы. Установлено, что главными источниками АФК в цитоплазме вегетативной клетки являются митохондрии. Обнаружена взаимосвязь между снижением внутриклеточного уровня АФК и реорганизацией митохондрий в ходе гидратации пыльцевого зерна. Показано, что в образовании внеклеточных АФК участвуют НАДФ -Н-оксидаза плазмалеммы и ферменты оболочки. Вместе с тем, выявлена существенная антиоксидантная активность экзины, водорастворимых компонентов оболочки пыльцевого зерна и рыльцевого экссудата.

Установлено, что эффективность прорастания пыльцы зависит от содержания эндогенных АФК в оболочке.

Впервые проведено систематическое исследование состава ионогенных групп полимерного матрикса интины и экзины, в результате которого обнаружено резкое снижение содержания в интине связанных со структурными полимерами фенольных групп, которые являются мишенью для Н202.

В модельных экспериментах продемонстрированы изменения эластичности оболочки пыльцевого зерна под действием экзогенной Н202. Тем самым показана возможность регуляции механических свойств этой оболочки с помощью АФК, предположительно в реакциях, идущих с участием фенольных остатков.

Установлено, что АФК являются частью многокомпонентного механизма, который регулирует процессы, сопровождающие индукцию прорастания пыльцевого зерна и его взаимодействие с внешней средой.

Научно-практическая ценность работы

Представляемая работа вносит существенный вклад в исследования многоуровневой системы контроля прорастания мужского гаметофита и его взаимодействия с внешней средой, расширяя представления о механизмах регуляции полового размножения высших растений. Полученные результаты могут быть использованы при исследовании фундаментальных проблем физиологии и эмбриологии растений в научных учреждениях, а также в учебном процессе в университетах и других ВУЗах, ведущих подготовку биологов широкого профиля.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены в стендовых и устных докладах на следующих международных конференциях: XII и XIII конференции студентов и аспирантов «Ломоносов» (Москва, 2005, 2006), I Школа для молодых ученых «Эмбриология и Биотехнология» (Санкт-Петербург, 2005), «Регуляция Роста, Развития и Продуктивности Растений» (Минск, 2005), «International Congress on Sexual Plant Reproduction» (Будапешт, 2006), «Genetic and physiological fundamentals of plant growth and productivity» (Литва, 2006), VI съезд Общества физиологов растений России «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007), III Школа для молодых учёных «Эмбриология, генетика и биотехнология» (Саратов, 2009), «Plant ROS 2009 meeting» (Хельсинки, 2009) и «IV Conference of Polish Society of Experimental Plant Biology» (Краков, 2009).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 14 работ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Прорастание пыльцевого зерна — одна из лучших модельных систем для изучения закономерностей процессов роста и развития, а также выхода организма из состояния физиологического покоя. Созревшая пыльца при высвобождении из пыльника дегидратирована и характеризуется пониженным обменом веществ. Попав на рыльце, пыльцевое зерно быстро активируется: происходит его гидратация, возрастает общий уровень метаболизма, усиливаются внутриклеточные транспортные процессы и дыхание (Heslop-Harrison, 1987). Оболочка пыльцевого зерна также претерпевает значительные перестройки: изменяется структурная и функциональная организация интины, происходит химическая модификация полимерных молекул, входящих в ее состав (Heslop-Harrison, 1987; Li et al., 1995; Parre, Geitmann, 2005).

В центре внимания исследователей находится вопрос о механизмах запускающих прорастание и поляризацию пыльцевого зерна. Обнаружен ряд сигнальных систем, участвующих в запуске прорастания (Franklin-Tong, 2002; Wengier et al., 2003). Активно исследуется механизм, контролирующий эластичность интины и стенки пыльцевой трубки, связанный с активацией гидролитических ферментов - пектиназ и пектинметилэстераз. Однако вклад активных форм кислорода (АФК) в эти процессы остался не изучен.

Между тем, исследования последних лет показали, что АФК играют важную роль в регуляции роста и развития растений (Gapper, Dolan, 2006; Иванов, 2007). Они могут выполнять сигнальные функции (Mittler et al., 2004) или участвовать в процессах модификации полимерного матрикса клеточной стенки, регулируя тем самым ее механические свойства (Gapper, Dolan, 2006; Lindsay, Fry, 2007). Представления о регуляторных функциях АФК сформировались на основе изучения процессов, происходящих в вегетативных органах растений, а также в культурах соматических клеток и протопластов.

Данные об участии АФК в репродуктивных процессах немногочисленны. Лишь в последние годы появились сведения о накоплении Н2О2 в папиллах рыльца и оксида азота (NO) — в пыльце, которые послужили основой для предположения о важной роли АФК/NO сигналинга во взаимодействии пыльцевого зерна с клетками рыльца (Mclnnis et al., 2006; Prado et al., 2008; Bright et al., 2009). Показано участие H202 и NO в реализации ингибирующего действия УФ-В на прорастание пыльцевого зерна и рост трубки in vitro (Не et al., 2006; 2007). АФК обнаружены в апикальной части пыльцевой трубки. Установлено, что в пыльцевой трубке НАДФ'Н-оксидазой плазмалеммы генерирует АФК, необходимые для ее роста (Potocky et al., 2007; Liu et al., 2009).

Наименее изучен период активации пыльцевого зерна, когда происходит подготовка к формированию трубки. Можно предположить, что АФК выступают как сигнальные молекулы, запускающие прорастание пыльцевого зерна и/или участвуют в процессах модификации полимеров интины. В настоящей работе сделан первый шаг в исследовании вопроса об участии АФК в регуляции прорастания пыльцевого зерна.

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Смирнова, Анна Владимировна

выводы

1. В комплексном исследовании с использованием методов флуоресцентной микроскопии и спектрофлурометрии установлено, что пыльцевое зерно в процессе подготовки к прорастанию продуцирует внутри- и внеклеточные АФК. Главным источником внутриклеточных АФК являются митохондрии, в образовании внеклеточных АФК участвуют НАДФ-Н-оксидаза плазмалеммы и ферменты оболочки. Методом ЭПР выявлена существенная антиоксидантная активность экзины, водорастворимых компонентов оболочки пыльцевого зерна и рыльцевого экссудата.

2. В ходе гидратации пыльцевого зерна на начальном этапе прорастания содержание внутриклеточных АФК снижается по мере дифференциации митохондрий, что свидетельствует о ранней активации антиоксидантных систем.

3. На эффективность прорастания пыльцы in vitro влияют воздействия, изменяющие содержание эндогенных АФК в оболочке пыльцевых зерен, включая добавление антиоксидантов (аскорбиновая кислота, СОД) или ингибирование НАДФ-Н-оксидазы.

4. С использованием методов потенциометрического титрования и флуорометрии в интине пыльцевого зерна обнаружены фенольные соединения, прочно связанные с полимерным матриксом. Активация пыльцевого зерна сопровождалась существенным уменьшением количества свободных фенольных ОН-групп, что позволяет предполагать важную роль этих соединений в модификации механических свойств интины посредством реакций, идущих с участием АФК.

5. Участие АФК в регуляции жесткости интины проявляется в снижении эластичности оболочки пыльцы под действием экзогенной перекиси водорода, возможно, за счёт обпашпа™,, „ „ » ооразования в полимерном матриксе внутри- и межмолекулярных поперечных сшивок. 6. Полученные результаты свидетельствуют о том, что активные форМЬ* кислорода участвуют в работе многокомпонентного механизм регуляции процессов, сопровождающих индукцию прорастаний мужского гаметофита и его взаимодействие с внешней средой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе впервые выявлены некоторые закономерности образования АФК в пыльцевом зерне в ходе его активации и показана возможность участия этих АФК в процессах, подготавливающих прорастание.

Установлено, что главным источником АФК в цитоплазме вегетативной клетки пыльцевого зерна являются митохондрии. Способность митохондрий генерировать АФК снижается по мере их реорганизации, которая завершается на начальном этапе активации пыльцевого зерна. Однако даже полностью дифференцированные и функционально активные митохондрии пыльцевой трубки генерируют значительные количества АФК и выделяют их в окружающую среду. Эти результаты согласуются с представлениями о том, что в клетках растений, лишенных хлоропластов, и в клетках животных АФК образуются, главным образом, в митохондриях (Batandier et al., 2002; Rhoads 2006).

Известно, что в соматических клетках растений важным источником АФК являются НАДФ'Н-оксидаза плазматической мембраны и ферменты клеточной стенки - пероксидазы и оксидазы (Mittler et al., 2004). Мы впервые обнаружили вклад этих ферментов в образование АФК в пыльцевом зерне. Внеклеточные АФК рассматривают в качестве важного фактора регуляции роста и морфогенеза растительных клеток, однако реализация их функций контролируется разнообразными антиоксидантами (Gapper, Dolan, 2006). Исследования, проведенные в настоящей работе, впервые выявили высокую антиоксидантную активность спорополлениновой экзины и экссудата рыльца. Наряду с этими «специализированными» антиоксидантными системами прорастание пыльцы контролируют водорастворимые компоненты ее оболочки, в числе которых, как и в соматических клетках, могут быть низкомолекулярные вещества и ферменты.

Участие АФК в прорастании продемонстрировали эксперименты с модулированием уровня эндогенных АФК. Разнообразные воздействия — экзогенные антиоксиданты, ингибитор НАДФ-Н-оксидазы плазмалеммы, Н2Ог - влияли на эффективность прорастания пыльцы in vitro. Все они в определенном диапазоне концентраций стимулировали прорастание. Это означает, что в условиях in vitro пыльца прорастает при неоптимальном соотношении процессов образования и ликвидации АФК. Возможно, сказывается вымывание части водорастворимых антиоксидантов оболочки и исключение из процесса прорастания антиоксидантов экссудата рыльца.

С использованием аналогичных подходов ранее было показано, что ростовые процессы в соматических клетках растений также зависят от уровня внеклеточных АФК (Gapper, Dolan, 2006). Предложено два механизма, объясняющие это явление. Согласно первому из них, некоторые АФК могут выступать как сигнальные факторы (Mittler et al., 2004), согласно второму, — АФК участвуют в химической модификации полимерного матрикса клеточной стенки и тем самым влияют на ее механические свойства (Lindsay, Fry, 2007). Ключевую роль в этих реакциях играют фенольные соединения, связанные со структурными полимерами стенки.

Предположение о сигнальных функциях АФК при прорастании пыльцы в настоящей работе не получило подтверждения. Вопрос об участии АФК в регуляции механических свойств оболочки пыльцевого зерна заслуживает дальнейшего исследования. В пользу этой гипотезы свидетельствуют данные модельных экспериментов, которые продемонстрировали снижение эластичности оболочки пыльцевого зерна под действием экзогенной Н202. Результаты, полученные в работе, впервые выявили присутствие в интине фенольных соединенй. Тот факт, что количество свободных фенольных ОН-групп резко снижается при активации пыльцевого зерна, позволяет предполагать участие этих соединений, наряду с АФК, в реакциях модификации полимерного матрикса интины. Ранее при обсуждении механизмов, контролирующих эластичность интины и стенки пыльцевой трубки рассматривали лишь один из них - связанный с активацией гидролитических ферментов - пектиназ и пектинметилэстераз. Полученные нами данные о фенольных соединениях интины выявляют возможный субстрат другого типа реакций — окислительной димеризации, идущей с участием АФК.

Суммируя результаты работы, можно сказать, что пространственно-временная регуляция продукции АФК и активности антиоксидантов в интине входит в число важнейших механизмов, контролирующих состояние полимерного матрикса интины и тем самым прорастание пыльцевого зерна.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Смирнова, Анна Владимировна, 2009 год

1. Иванов В.Б. Окислительный стресс как один из механизмов образования и поддержания стволовых клеток в корне // Биохимия. 2007. Т. 72. С. 1365-1370.

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

3. Матвеева Н.П., Андреюк Д.С., Лазарева Е.А., Ермаков И.П. Влияние конкавалина А на величину мембранного потенциала и внутриклеточный рН в процессе активации пыльцевого зерна табака in vitro // Физиол Раст. 2004. Т. 51. С. 549-554.

4. Мейчик Н.Р., Ермаков И.П. Ионообменные свойства выделенных клеточных оболочек из корней люпина // Биохимия. 2001. Т. 66. С. 688697.

5. Мейчик Н.Р., Ермаков И.П., Савватеева М.В. Ионогенные группы клеточной стенки корней пшеницы // Физиология растений. 1999. Т. 46. С. 742-747.

6. Мейчик Н.Р., Николаева Ю.И., Ермаков И.П. Ионообменные свойства клеточных стенок корней Spinacia oleracea L. при разных условиях засоления внешней среды // Биохимия. 2006. Т. 71. С. 961- 971.

7. Полесская О.Г. Дыхание растений // В кн.: Физиология растений. Москва. Academia. 2005. С. 261-271.

8. Рощина В.В., Мельникова Е.В. Хемочувствительность пыльцы к озону и пероксидам // Физиология растений. 2001. Т. 48. С. 89-99.

9. Рощина В.В., Миллер А.В., Сафронова В.Г., Карнаухов В.Н. Активные формы кислорода и люминесценция интактных клеток микроспор // Биофизика. 2003. Т. 48. С. 259-264.

10. Acevado A., Scandalios J.G. Expression of the catalase and superoxide dismutase genes in mature pollen in maiz // Theor Appl Genet. 1990. V. 80. P. 705-711.

11. Alche J.D, Francisco J.C., Rodriguez-Garcia M.I., del Rio L.A. Identification and immunolocalisation of superoxide dismutase isoenzames of olive pollen //Physiol Plant. 1998. V. 104. P. 772-776.

12. Ambrus H., Darkol E., Szabo L., Bakos F., Kiraly Z., Barnabas B. In vitro microspore selection in maize anther culture with oxidative-stress stimulators // Protoplasma. 2006. V. 228. P. 87-94.

13. Anthony L.M., Albury M.S., Crichton P.G., Affourtit C. Function of the alternative oxidase: is it still a scavenger? // Trends Plant Sci. 2002. V. 11. P-478-481.

14. Apel K., Hirt H. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Annu Rev Plant Biol. 2004. V. 55. P. 373-399.

15. Ashford A.E., Knox R.B. Characteristics of pollen diffusates and pollen-wall cytochemistry in poplars // J Cell Sci. 1980. V. 44. P. 1-18.

16. Batandier C., Fontaine E., Кёпе1 С., Leverve X.M. Determination of mitochondrial reactive oxygen species: methodological aspects // J Cell IVlol Med. 2002. V. 6. P. 175-187.

17. Beauchamp С., Fridovich I. Superoxide dismutase: Improved assays and an assay applicable to acrylamide gels // Anal Biochem. 1971. V. 44. P. 276287.

18. Beers R.F., Sizer I.W. A spectrofotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase // J Biol Chem. 1951. V. 195. P. 133-140.

19. Benito Moreno R.M., Маске F., Alwen A., Heberle-Bors E. In situ seed production with in vitro matured, isolated pollen // Planta. 1988. V. 176. P. 145-148.

20. Blackmore S., Wortlel A.H., Skvarla J.J., and Rowley J.R. Pollen wall development in flowering plants // New Phytol. 2007. V. 174. P. 483^198.

21. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review // Ann Botany. 2003. V. 91. P. 179194.

22. Bourre L., Thibaut S., Briffaud A., Rousset N., Eleouet S., Lajat Y, Patrice T. Indirect detection of photosensitizer ex vivo II J Photochem Photobiol B. 2002. V. 67. P. 23-31.

23. Bredemeijer J.M.M. The role of peroxidases in pistil-pollen interactions // Theor Appl Genet. 1984. V. 68. P. 193-206.

24. Bright J., Hiscock S.J., James P.E., Hancock J.T. Pollen generates nitric oxide and nitrite: a possible link to pollen-induced allergic responses // Plant Physiol Biochem. 2009. V. 47. P. 49-56.

25. Camp W.V., Herouart D., Willekens, Takahashi H., Saito K., Montagu M.V., Inze D. Tissue-specific activity of two manganese superoxide dismutase promoters in transgenic tobacco // Plant Physiol. 1996. V. 112. P. 525-535.

26. Cardenas L, McKenna S.T., Kunkel J.G. and Hepler P.K. NAD(P)H oscillates in pollen tubes and is correlated with tip growth // Plant Physiol. 2006. V. 142. P. 1460-1468.

27. Cathcart R., Schwiers E., Ames B.N. Detection of picomole levels of hydroperoxides using a fluorescent dichlorofluorescein assay // Anal Biochem. 1983. V. 134. P. 111-116.

28. Coelho S.M., Brownlee C., Bothwell J. A tip-high, Ca2+-interdependent, reactive oxygen species gradient is associated with polarized growth in Fucus serratus zygotes // Planta. 2008. V. 227. P. 1037-1046.

29. Coelho S.M., Taylor A.R., Ryan K.P., Sousa-Pinto I., Brown M.T., Brownlee• 24"

30. C. Spatiotemporal pattering of reactive oxygen production and Ca wave propagation in fucus rhizoid cells // Plant Cell. 2002. V. 14 P. 2369-2381.

31. Cordoba-Pedgerosa M.C., Cordoba F., Villalba J.M., Gonzalez-Reyes J.A. Zonal changes in ascorbate and hydrogen peroxide contents, peroxidase, and ascorbate-related enzyme activities in onion roots // Plant Physiol. 2003. V. 131. P. 697-706.

32. Corriveau J.L., Coleman A.W. Monitoring by epifluorescence microscopy of organelle DNA fate during pollen development in five angiosperm species // Dev Biol. 1991. V. 147. P. 271-280.

33. Cosgrove DJ. Wall structure and wall loosening. A look forwards and backwards//Plant Physiol. 2001. V. 125. P. 131-134.

34. Cousins S., Brown M.R. Dynamic crystallization of cellulose. 199^-http://www.botany.utexas.edu/facstaff/facpages/mbrown/ongres/susan.htm.

35. Cresti M., Ciampolini F., Mulcahy D.L.M., Mulcahy G. Ultrastructure of Nicotiana alata pollen, its germination and early tube formation I I Am J Bo^-1985. V. 72. P. 719-727.

36. Cresti M., Pacini E., Ciampolini F., Sarfatti G. Germination and early tube development in vitro of Lycopersicum pervianum pollen: ultrastructur^ features // Planta. 1977. V. 136. P. 239-247.

37. Dai S., Li L., Chen Т., Chong K., Xue Y., Wang T. Proteomic analyses of Oryza sativa mature pollen reveal novel proteins associated with polish germination // Proteomics. 2006. V. 6. P. 1-26.

38. Demidchik V., Shabala S.N., Courts K.B., Tester M.A., Davies J.M. Fre?^ oxygen radicals regulate plasma membrane Ca2+ and K+ permeable channel^ in plant root cells // J Cell Sci. 2003. V. 116. P. 81-88.

39. Desikan R., Hancock J., Neill S. Reactive oxygen species as signalings?» molecules // Antioxidants and reactive oxygen species in plants. BlackweX-1 publishing. 2005. P. 169-197.

40. Dharajiya N., Boldogh I., Cardenas V., Sur S. Role of pollen NAD(P)t^ oxidase in allergic inflammation // Current Opinion in Allergy and1. Clinical1.munology. 2008. V. 8. P. 57-62.

41. Dinis A.M., Mesquita J.F. Ultrastructural and cytochemical evidence for presence of peroxisomes in the generative cell of Magnolia x soulangeana pollen grain. Ann Botany. 1994. V. 73. P. 83-90.

42. Dominguez E., Mercado J.A., Quesada M.A., Heredia A. Pollen sporopollenin: degradation and structural elucidation // Sex Plant Reprod. 1999. V. 12. P. 171-178.

43. Dumville J.C., Fry S.C. Solubilisation of tomato fruit pectins by ascorbate: a possible non-enzymic mechanism of fruit softening // Planta. 2003. V. 217. P. 951-961.

44. Dunand C., Crevecoeur M., Penel C. Distribution of superoxide and hydrogen peroxide in Arabidopsis root and their influence on root development: possible interaction with peroxidases // New Phytol. 2007. V. 174. P. 332341.

45. Emri M., Balkay L., Krasznai Z., Tron L., Mariaan T. Wide applicability of a flow cytometric assay to measure absolute membrane potentials on the millivolt scale // Eur Biophys J. 1998. V. 28. P. 78-83.

46. Encina A., Fry S.C. Oxidative coupling of a feruloyl-arabinoxylan trisaccharide (FAXX) in the walls of living maize cells requires endogenous hydrogen peroxide and is controlled by a low-Mr apoplastic inhibitors // Planta. 2005. V. 28. P. 1-13.

47. Foyer C.H., Noctor G. Oxidant and antioxidant signaling in plants: a re-evaluation of the concept of oxidative stress in a physiological context // Plant Cell Environ. 2005. V. 28. P. 1056-1071.

48. Franklin-Tong V.E. Receptor-ligand interaction demonstrated in Brassica self-incompatibility // Trends Genet. 2002. V. 18. P. 113-115.

49. Friedhelm A., Thorn I., Lambert J., Kuckuk R., Wiermann R. *H NMR analysis of sporopollenin from Typha angustifolia II Phytochemistry. 1999. V. 50. P. 1095-1098.

50. Fry S.C. Oxidative scission of plant cell wall polysaccharides by ascorbate-induced hydroxyl radicals // Biochem J. 1998. V. 332. P. 507-515.

51. Gapper C., Dolan L. Control of plant development by reactive oxygen species //Plant Physiol. 2006. V. 141. P. 341-345.

52. Geitmann A., Parre E. The local cytomechanical properties of growing pollen tubes correspond to the axial distribution of structural cellular elements //Sex Plant Reprod. 2004. V. 17. P. 9-16.

53. Geitmann A., Steer M. The architecture and properties of the pollen tube cell wall // Plant Cell Monographs. V. 3. The pollen tube. Ed. Malho R. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2006. P. 177-200.

54. Grace S.C. Phenolics as antioxidants // Antioxidants and reactive oxygen species in plants. Blackwell publishing. 2005. P. 141-169.

55. Hajek Т., Honys, D., Capkova. New method of plant mitochondria isolation and sub-fractionation for proteomic analyses // Plant Sci. 2004. V. 167. P. 389-395.

56. Halliwell B. Reactive Species and Antioxidants. Redox biology is a fundamental theme of aerobic life // Plant Physiol. 2006. V. 141. P. 312-322.

57. Halliwell В., Whiteman M. Measuring reactive species and oxidative damage in vivo and in cell culture: how should you do it and what do the results mean? // Br J Pharmacol. 2004. V. 142. P. 231-255.

58. Hancock J.T., Desican R., Neill SJ. Role of reactive oxygen species in cell signaling pathways // Biochem Soc Trans. 2001. V. 29. P. 345-350.

59. Haugland R. P. Handbook of fluorescent probes and research products. Molecular probes. 2002.

60. He J.M., Bai X.-L., Wang R.-B., Cao В., She X.-P. The involvement of nitric oxide in ultraviolet-B-inhibited pollen germination and tube growth of Paulownia tomentosa in vitro I I Physiol Plant. 2007. V. 131. P. 273-282.

61. He J.M., Liu Z.-H., Xu H., She X.-P., Chen H. The involvement of hydrogen peroxide in UV-B-inhibited pollen germination and tube growth of Paeonia suffruticosa and Paulownia tomentosa in vitro II Plant Growth. Regul. 2006. V. 49. P. 199-208.

62. Hegde R. R. Differential distribution of ascorbic acid and RNA in the developing anthers of Datura stramonium L. // Bot Mag Tokyo 1985. V. 98. P. 219-223.

63. Heizmann P., Luu D-T., Dumas C. The clues to specificity of pollination among Brassicaceae // Sex Plant Reprod. 2000. V. 13. P. 157-161.

64. Herrero M., Dickinson H.G. Pollen tube development in Petunia hybrida following compatible and incompatible intraspecific matings // J Cell Sci. 1981. V. 47. P. 365-383.

65. Heslop-Harrison J. Pollen germination and pollen-tube growth // Int Rev Cytol. 1987. V. 107. P. 1-78.

66. Heslop-Harrison Y., Heslop-Harrison J., Shivanna K.R. The evaluation of pollen quality and a further appraisal of the fluorochromatic (FCR) test procedure //. Theor Appl Gen. 1984. V. 67. P. 367-375.

67. Hoekstra F.A. Mitochondrial development and activity of binucleate and trinucleate pollen during germination in vitro II Planta. 1979. V. 145. P. 2536.

68. Hoekstra F.A., Bruinsma J. Control of respiration of binucleate and trinucleate pollen under humid conditions // Physiol Plant. 1980. V. 1. P. 7177.

69. Hoekstra F.A., van Roekel T. Isolation-inflicted injury to mitochondria from fresh pollen gradually overcome by an active strengthening during germination//Plant Physiol. 1983. V. 73. P. 995-1001.

70. Horemans N., Foyer C.H., Asard H.Transport and action of ascorbate at the plant plasma membrane // Trends Plant Sci. 2000. V. 5. P. 263-267.

71. Hou W.-H., Chang W.H., Jiang C.-M. Qualitative distinction of carboxyl group distributions in pectins with ruthenium red // Bot Bull Acad Sin. 1999. V. 40. P. 115-119.

72. Jones M.F., Smirnoff N. Reactive oxygen species in plant development and pathogen defense // Antioxidants and reactive oxygen species in plants. Blackwell publishing. 2005. P. 197-215.

73. Kranner I., Birtic S. A modulating role for antioxidants in desiccation tolerance // Integr Comp Biol. 2005. V. 45. P. 734-740.

74. Lee K.-H., Kim A.-J., Choi E.-M. Antioxidant and antiinflammatory activity of pine pollen extract in vitro //Phytother Res. 2009. V. 23. P. 41-48.

75. Leung C.T., Loewus F.A. Ascorbic acid in pollen: conversion of 1-galactono-1,4-lactone to 1-ascorbic acid by Liliurn longiflorum II Plant Sci. 1985. V. 4. P. 45-48.

76. Li Y.-Q., Faleri C., Geitmann A., Zhang H.-Q., Cresti M. Immunogold localization of arabinogalactan proteins unesterified and esterified pectins in pollen grains and pollen tubes of Nicotiana tabacum, L. // Protoplasma. 1995. V. 189. P. 26-36.

77. Lindsay S.E., Fry S.C. Control of diferulate formation in dicotyledonous and gramineous cell-suspension cultures // Planta. 2008. V. 227. P. 439-452.

78. Lindsay S.E., Fry S.C. Redox and wall-restructuring // The expanding cell. Plant Cell Monographs. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2007. V. 6. P. 159-190.

79. Liszkay A., Kenk В., Schopfer P. Evidence for the involvement of cell wall peroxidase in the generation of hydroxyl radicals mediating extension growth // Planta. 2003. V. 217. P. 658-667.

80. Liszkay A., van der Zalm E., Schopfer P. Production of reactive oxygen intermediates (02* , H202, and "OH) by maize roots and their role in wall loosening and elongation growth // Plant Physiol. 2004. V. 136. P. 31143123.

81. Liu P., Li R.-L., Zhang L., Wang Q.-L., Niehaus K., Baluska F., Samay J., and Lin J.-X. Lipid microdomain polarization is required for NADPH oxidase-dependent ROS signaling in Picea meyeri pollen tube tip growth // Plant J. 2009. V. 60. P. 303-313.

82. Liu Z.H, Ger M.J. Changes of enzyme activity during pollen germination in maize, and possible evidence of lignin synthesis // Aust J Plant Physiol. 1997. V. 24. P. 329-335.

83. Macpherson N., Takeda S, Shang Z., Dark A., Mortimer J.C., Brownlee C., Dolan L., Davies J.M. NADPH oxidase involvement in cellular integrity // Planta. 2008. V. 227. P. 1415-1418.

84. Malik C.P., Singh M.B., Gupta S., Sood R. Physiology of pollen: pollen enzymes and isoenzymes // Adv Pollen-Spore Res. 1977. V. II. P. 44-53.

85. Mclnnis S.M., Desikan R., Hancock J.T., Hiscock S.J. Production of reactive oxygen species and reactive nitrogen species by angiosperm stigmas and pollen: potential signalling crosstalk? // New Phytol. 2006. V. 172. P. 221228.

86. Meychik N.R., Yermakov LP. A new approach to the investigation on the ionogenic groups of root cell walls // Plant Soil. 1999. V. 217. P. 257-264.

87. Meychik N.R., Yermakov LP. Ion Exchange Properties of Plant Root Cell Walls // Plant Soil. 2001. V. 234. P. 181 -193.

88. Meyer S., Cartelat A., Moya I., Cerovic Z.G. UV-induced blue-green and far-red fluorescence along wheat leaves: a potential signature of leaf ageing // J Exp Bot 2003. V. 54. P. 757-769.

89. Mileykovskaya E., Dowhan W., Birke R.L., Zheng D., Lutterodt L., Haines Т.Н. Cardiolipin binds nonyl acridine orange by aggregating the dye at exposed hydrophobic domains on bilayer surfaces. FEBS Let. 2001. V. 507. P. 187-190.

90. Mittler R., Vanderauwera S., Gollery M., Van Breusegem F. Reactive oxygen gene network of plants // Trends Plant Sci. 2004. V. 10. P. 490-498.

91. Monshausen G.B., Bibikova T.N., Messerli M.A., Shi C., Gilroy S. Oscillations in extracellular pH and reactive oxygen species modulate tip growth of Arabidopsis root hairs // Proc Natl Acad Sci USA. 2007. V. 104. P. 20996-21001.

92. Monshausen G.B., Bibikova T.N., Messerli M.A., Shi C., Gilroy S. Oscillations in extracellular pH and reactive oxygen species modulate tip growth of Arabidopsis root hairs // Proc Natl Acad Sci USA. 2007. V. 104. P. 20996-21001.

93. Mori I.C., Schroeder J.I. Reactive oxygen species activation of plant Ca channels. A signaling mechanism in polar growth, hormone transduction, stress signaling, and hypothetically mechanotransduction // Plant Physiol. 2004. V. 135. P. 702-708.

94. Nagai Т., Inoue R., Inoue H., Suzuki N. Scavenging capacities of pollen extracts from Cistus ladaniferus on autoxidation, superoxide radicals, hydroxyl radicals, and DPPH radicals // Nutr Res. 2002, V. 22. P. 519-526.

95. Nakajima Y., Tsuruma K., Shimazawa M., Mishima S., Нага H. // BMC complementary and alternative medicine. 2009. V. 9. P.4.

96. Neill S.J., Desican R., Clarke A., Hurst R.D., Hancock J.T. Hydrogen peroxide and nitric oxide as signalling molecules in plants // J Exp Bot. 2002. V. 53. P. 1237-1247.

97. Nitsch J.P. Deux especes photoperiodiques de jours courts: Plumbago indica L. et P. zeylanica L. I I Bull Soc Bot Fr 1965. V. 9. P. 517-522.

98. O'Donnell B.V., Tew D.G., Jones O.T., England P.J. Studies on the inhibitory mechanism of iodonium compounds with special reference to neutrophil NADPH oxidase // Biochem. J. 1993. V. 290. P. 41-49.

99. Olmsted J., Kearns D.R. Mechanism of ethidium bromide fluorescence enhancement on binding to nucleic acids // Biochemistry. 1977. V. 16. P. 3647-3554.

100. Parre E., Geitmann A. Pectin and the role of the physical properties of the cell wall in pollen tube growth of Solarium chacoense // Planta. 2005. V. 220. P. 582-592.

101. Passardi F., Cosio C., Penel C., Dunand C. Peroxidases have more functions than a Swiss army knife // Plant Cell Rep. 2005. V. 24. P. 255-265.

102. Pedreira J., Sanz N., Pena M.J. et al. Role of apoplastic ascorbate and hydrogen peroxide in the control of cell growth in pine hypocotyls // Plant Cell Physiol. 2004. V. 45. P. 530-534.

103. Pei Z.M., Murata Y., Benning G., Thomine S., Kliisener В., Allen G.J., Grill E., Schroeder J.I. Calcium channels activated by hydrogen peroxide mediate abscisic acid signalling in guard cells. // Nature. 2000. V. 406. P. 731-734.

104. Pfundel E. E., von Sachs J. Optical properties of plant surfaces // Biology of the plant cuticle. Annual plant reviews. V. 23. 2006Ed. Riederer M., Mueller C. Wiley-Blackwe 11.

105. Plasek J., Sigler K. Slow fluorescent indicators of membrane potential: a survey of different approaches to probe response analysis // J. Photochem. Photobiol. 1996. В. V. 33. P. 101-124.

106. Potocky M., Jones M.A., Bezvoda R., Smirnoff N., Zarsky V. Reactive oxygen species produced by NADPH oxidase are involved in pollen tube growth // New Phytol. 2007. V. 174. P. 742-751.

107. Prado A. M., Cola?o R., Moreno N., Silva A. C., Feijo J.A. Targeting of pollen tubes to ovules is dependent on nitric oxide (NO) signaling // Mol Plant. 2008. V. l.P. 703-714.

108. 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.

109. Price A.H., Taylor A., Ripley S.J., Griffiths A., Trewavas A.J., Knight M.R. Oxidative signals in tobacco increase cytosolic calcium // Plant Cell. 1994. V. 6. P. 1301-1310.

110. Rhoads D. M., Umbach A. L., Subbaiah С. C., Siedow J. N. Mitochondrial reactive oxygen species. Contribution to oxidative stress and interorganellar signaling // Plant Physiol. 2006. V. 141. P. 357-366.

111. Robinson K.M., Janes M.S., Pehar M., Monette J.S., Ross M.F., Hagen T.M., Murphy M.P., Beckman J.S. Selective fluorescent imaging of superoxide in vivo using ethidium-based probes // Proc Natl Acad Sci USA. 2006. V. 103. P.15038-15043.

112. Rodriguez A.A., Grunberg K.A., Taleisnik E.L. Reactive oxygen species in the elongation zone of maize leaves are necessary for leaf extension // Plant Physiol. 2002. V. 129. P. 1627-1632.

113. Rudall P.J., Caddick L.R. Investigation of the presence phenolic compounds in monocotyledonous cell walls, using UV fluorescence microscopy // Ann. Botany. 1994. V. 74. P. 483-491.

114. Sagi M., Fluhr R. Production of reactive oxygen species by plant NADPH oxidases // Plant Physiol. 2006. V. 141. P. 336-340.

115. Sanchez-Fernandez R., Fricker M., Corbern L.B. et al. Cell proliferation and hair tip growth in the Arabidopsis root are under mechanistically different forms of redox control // PNAS USA. 1997. V. 94. P. 2745-2750.

116. Schopfer P. Histochemical demonstration and localization of H2O2 in organs of higher plants by tissue printing on nitrocellulose paper // Plant Physiol. 1994. V. 104. P. 1269-1275.

117. Smirnoff N. Ascorbic acid: metabolism and functions of a multi-facetted molecule // Curr Opin Plant Biol. 2000. V. 3. P. 229-235.

118. Smirnoff N. The function and metabolism of ascorbic acid in plants // Ann Botany. 1996. V. 78. P. 661-669.

119. Stanley R.G., Linskens H.F. Pollen II Berlin, Heidelberg, New York -Springer-Verlag. 1974. P. 196-198, 210-211, 223-246.

120. Taiz, L. and Zeiger, L. Plant Physiology. Sunderland: Sinauer. 2006.

121. Takahama U., Oniki T. Regulation of peroxidase-dependent oxidation of phenolics in the apoplast of spinach leaves by ascorbate // Plant Cell Physiol. 1992. V. 33. P. 379-387.

122. Takahama U., Oniki T. The association of ascorbate and ascorbate oxidase in the apoplast with IAA-enhanced elongation of epicotyls from Vigna angularis. // Plant Cell Physiol. 1994. V. 35. P. 257-266.

123. Tanaka I., Kitazume C., Ito M. Isolation and culture of lily pollen protoplasts //Plant Sci. 1987. V. 50. P. 205-211.

124. Vreeburg R.A.M., Fry S.C. Reactive oxygen species in cell walls // Antioxidants and reactive oxygen species in plants. Blackwell publishing. 2005. P. 215-250.

125. Wehling K., Niester Ch., Boon J.J., Willemse M.T.M., Wiermann R. p-Coumaric acid- a monomer in the sporopollenin skeleton // Planta. 1989. V. 179. P. 376-380.

126. Yu H.-S., Russel S.D. Populations of plastids and mitochondria during male reproductive cell maturation in Nicotiana tabacum L.: A cytological basis for occasional biparental inheritance // Planta. 1994. V. 193. P. 115-122.

127. Zarra I., Sanchez M., Queijeiro E., Pena M.J., Revilla G. The cell wall stiffening mechanism in Pinus pinaster Aiton: regulation by apoplastic levelsof ascorbate and hydrogen peroxide // J Sci Food Agricult. 1999. V. 79. P. 416-420.