Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы понимание сигнальных механизмов, определяющих рост и развитие растений, становится важнейшей целью современных исследований в физиологии растений [Ryan et al., 1991]. Ярким примером функционирования системы сигналов в развитии растений является фотопериодическая регуляция гзетения.
Согласно современным представлениям, в основе которых лежит теория зацветания М.Х.Чайлахяна [Чайлахян, 1988], переход фотопєриодически чувствительных растений -к цветению происходит под влиянием образования в листьях в ответ на фотопериодический сигнал гормональных веществ, которые затем транспортируются из листьев в стеблевые апикальные меристемы, что приводит в конце концов к смене программы морфогенеза с вегетативной на репродуктивную. После поступления в гпекс опосредованного фотопериодического сигнала в фирме соответствующего гормонального стимула должна существовать надежная передаточная цепь между изменением содержания и активности гормонального вещества в клетках апекса, экспрессией флорапьных генов в апикальных клетках и формированием новых генеративных тканей и органов.
Вероятные биохимические пути преобразования гормональных
сигналов, приводящих к включению новых или к изменению
экспрессии уже работающих генов, в настоящее время широко
исследуются. Однако для успешного начала органогенеза место, или
позиция, инициальных событий органогенеза с участием продуктов
экспрессии этих генов должны быть строго определены. Клеточные
же взаимодействия путем обмена позиционными информационными
сигналами, происходящие после экспрессии генов, результатом
которых является начало органогенеза в строго определенном
месте стеблевой апикальной меристемы, остаются не
установленными, так же, как остается неясной природа этих
сигналов. Кандидатами на эту роль может быть целый ряд веществ,
участвующих в росте и развитии растений. Опигосахариды
выделяются из этого ряда веществ тем, что для них
показано участие в передающих сигналы системах, регулирующих не только развитие растений, но также формирование ответных реакций на воздействия внешней среды.
Основной целью настоящей работы было изучение клеточных взаимодействий, происходящих путем обмена информационными сигналами возможной олигосахаридной природы в стеблевом апексе растения после поступления туда гормонального стимула цветения при переходе к генеративному органогенезу.
Для достижения этой цели мы поставили следующие задачи исследования:
-
Выявить локализацию и последовательность органогенеза з стеблевых апексах рудбекии двуцветной и периллы красной с использованием методов сканирующей электронной микроскопии и поляризационной световой микроскопии .
-
Изучить симпластические пути передачи информационных сигналов в вегетативных и репродуктивных стеблевых апексах растений с использованием методов трансмиссионной электронной микроскопии.
-
Выявить возможное участие пектиновых олигосахаридных фрагментов клеточных стенок в качестве позиционные информационных сигналов в регуляции морфогенеза в стеблевом апексе.
-
Исследовать комплементарный компонент предполагаемой системы "сигнал - рецептор", а именно сравнить гликопротеиновые компоненты мембран клеток вегетативных и генеративных стеблевых апексов растений. ч
Научная новизна. С помощью сканирующей электронной микроскопии впервые была выявлена последовательность и локализация заложения репродуктивных органов в стеблевых апексах растений двух противоположных по фотопериодической реакции групп - длиннодневной Rudbeckia bicolor Nutt. и короткодневной Perilla nankinensis (Lour.) Dence.
Впервые показано, что развитие репродуктивного апекса рудбекии складывается из последовательного заложения и дифференцировки "простых" и "объединённых" меристем, обладающих разными типами симметрии. На определенном этапе развития меристема апекса рудбекии продуцировала общий примордий, из которого развивались примордии прицветника и цветка.
Впервые показаны изменения распределения плазмодесм з различных зонах стеблевого апекса при переходе к цветению;
показано формирование симпластических доменов зон стеблевого апекса, значение перераспределения симпластических доменов в стеблевом апексе при переходе к цветению.
На модельной системе стеблевых апексов интактных растений впервые проведено экзогенное воздействие пента- и октаолигогалактуронидами, и обнаружена морфогенетическая активность экзогенных олк*огалактуронидов на интактных растениях in vivo.
Впервые гистохимическая методика определения специфичности гликопротеинов с помощью меченых пектинов применена к стеблевым апексам растений; показано различие а гпикопротеинозых компонентах мембран примордиев прицветников у рудбекии и периллы .
Теоретическое и практическое значение. В работе выдвинуты новые представления о возможных механизмах обмена морфогенетичізскимя информационными сигналами в стебпевых апексах растений при переходе их от вегетативного состояния в репродуктивное.
Разработан усовершенствованный метод подготовки материала для исследования в сканирующем электронном микроскопе.
Разработана методика гистохимического определения гликопротеиновых компонентов мембран с помощью меченных пектинов в растительных тканях.
Полученные результаты вносят вклад в современные представления об информационном обмене в развитии растений, в частности, в морфогенезе стеблевых апексов при переходе от вегетативного состояния в репродуктивное.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на XI Международном симпозиуме "Эмбриология и семенное размножение" (Ленинград, 1990); на IX Всероссийском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых теп (Черноголовка, 1995); на II ежегодном симпозиуме ОФР РАН "Физико-химические основы физиологии растений" (Пенза, 1996); на Международной конференции Общества экспериментальной биологии "Регуляция развития растений: Гены и сигналы" (Дублин, Ирландия, 1996); на семинарах Лаборатории роста и развития Института физиологии растений им. К.А.Тимирязева РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.
Обьем и структура 'дидсертаиии. Диссертационна:! работа (4"(2 страниц, 2т рисунков, 3 таблиц) состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание применявшихся методик, изложение результатов опытов и их обсуждение, а также заключения, выводов и списка использованной литературы {{2Q наименований, из них 36 -зарубежных авторов).
